ДРЕНАЖНО-ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЙ КЛАПАН Российский патент 1999 года по МПК F16K17/00 

Изобретение служит для сброса избыточных газов из криогенных топливных емкостей при повышении в них давления выше допустимого и может быть использовано в пневмогидросистемах любой отрасли машиностроения.

Наиболее близким к заявленному клапану является дренажно-предохранительный клапан (ДПК) для криогенных систем, содержащий корпус с входным и выходным каналами и дренажной полостью, седло и затвор с уплотнением, соединенный со штоком управляющего клапана, сильфонный узел, соединенный с затвором и выполненный с внутренней и наружной полостями, при этом наружная полость сообщена с атмосферой, разъемный промежуточный корпус и регулирующее устройство (см. Романенко Н.Г, Кулешов Ю.Ф. "Криогенная арматура", М.: Машиностроение, 1978. - с. 39, рис. 29).

Недостатком указанного ДПК является сложность конструкции, обусловленная созданием полости для обеспечения вакуума между корпусом и теплым кожухом, а также технологические трудности при сборке и ремонте, связанные с тепловыми мостами и вакуумной изоляцией. Значительно усложняет конструкцию и применение вспомогательного клапана, что приводит также к понижению надежности и увеличению веса.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является упрощение конструкции, снижение веса и повышение надежности клапана.

Технический результат достигается тем, что ДПК, содержащий корпус с входным и выходным каналами и дренажной полостью, седло и затвор с уплотнением, соединенный со штоком управляющего клапана, сильфонный узел, соединенный с затвором и выполненный с внутренней и наружной полостями, при этом наружная полость сообщена с атмосферой, разъемный промежуточный корпус и регулирующее устройство, в соответствии с предлагаемым изобретением снабжен двумя входными и одним выходным продувочными штуцерами, тягой, размещенной во внутренней полости сильфонного узла и кинематически соединяющей затвор со штоком управляющего клапана посредством выполненных на ее концах шарнирах и нижнего с отбортовкой и верхнего переходников, образующих осевые зазоры с одной стороны - между внутренним торцем верхнего переходника и отбортовкой, выполненной на торце штока управляющего клапана, а с другой стороны - между отбортовкой нижнего переходника и внутренним торцем затвора, при этом в разъемном промежуточном корпусе установлены входной и выходной продувочные штуцеры, сообщенные с внутренней полостью сильфонного узла, причем выходной штуцер сообщен с атмосферой, а в корпусе клапана смонтирован второй входной продувочный штуцер, сообщенный с выходным каналом через дренажную полость.

Наружная поверхность клапана покрыта термоизоляционным материалом.

Уплотнение управляющего клапана выполнено радиальным в виде фторопластового кольца с усом, размещенного на поршне управляющего клапана.

Регулирующее устройство выполнено в виде гайки и втулки с выступами и размещено в разъемном промежуточном корпусе с возможностью осевого перемещения.

На чертеже изображен общий вид ДПК.

Он состоит из корпуса 1 с выходным 2 и выходным 3 каналами, с выполненными в нем седлом 4 и законцовками 5, затвора 6 с завальцованным по торцу поликарбонатным уплотнением 7 и приваренным к затвору сильфонным узлом 8, управляющего клапана 9, шток 10 которого через шарнир 11 и тягу 12 соединен через другой шарнир 13 с нижним переходником 14 с опорой для пружины 15. Регулирующее устройство, выполненное в виде гайки 16 и втулки 17 с выступами, обеспечивает настройку клапана сжатием пружины 15. Между корпусом 1 и корпусом управляющего клапана 9 расположен разъемный промежуточный корпус 18 с выполненными в нем входным продувочным штуцером 19 и выходным продувочным штуцером 20, которые сообщены с внутренней замкнутой полостью 21 сильфонного узла 8, образованной внутренними поверхностями сильфонного узла 8, поверхностью разъемного промежуточного корпуса 18, корпуса управляющего клапана 9 и съемного кожуха 22. Наружная поверхность ДПК покрыта пенопластом 23, который уменьшает теплоприток к наружной поверхности ДПК. В корпусе 1 установлен направляющий штырь 24, на который установлен затвор 6 с направляющим отверстием 25. Дренажная полость 26, образованная полостью выходного канала 3, ограничена внутренней поверхностью корпуса 1 и наружной поверхностью сильфонного узла 8. В корпусе 1 смонтирован входной продувочный штуцер 27, сообщенный через дренажную полость 26 с выходным каналом 3. Управляющий клапан 9 имеет штуцер 28, через который подается управляющее давление под поршень 29. Поршень имеет радиальное фторопластовое уплотнение 30 с усом 31 (место В). В корпусе управляющего клапана 9 выполнен упор 32. Между торцами корпуса управляющего клапана 9 и поршня 29 установлена пружина 33 для возврата поршня 29 в исходное положение. Тяга 12, шарнирно соединенная с нижним переходником 14 и со штоком 10, образует зазоры в осевом направлении: A - между внутренним торцем верхнего переходника 34 и отбортовкой 35 штока 10 и Б - между отбортовкой нижнего переходника 14 и внутренним торцем затвора 6. Нижний переходник 14 шарнирно соединен с затвором 6.

ДПК клапан работает следующим образом.

До заполнения криогенными компонентами емкости (на чертеже не показана), на которую установлен ДПК, в клапан через штуцеры 19 и 27 подается газ продувки (например, гелий), который сбрасывается в атмосферу через штуцер 20 и выходной канал 3, создавая незначительное избыточное давление в полостях 21 и 26 с целью исключения попадания в эти полости влажного воздуха, т.к. влажный воздух, намерзая на стенках сильфонного узла 8, может вывести его из строя при работе клапана. Только после продувки полостей 21 и 26 начинаются заправка емкости и работа клапана.

ДПК может работать в штатном и нештатном режимах.

Штатный режим. При достижении определенного давления в баке в системе наддува (не показаны) срабатывает электропневмоклапан (не показан) и управляющий газ наддува подается в штуцер 28 под поршень 29. Поршень 29 перемещается, сжимая пружину 33, и устанавливается на упор 32. При перемещении штока 10 выбирается зазор А, после чего начинает перемещаться тяга 12 вместе с нижним переходником 14. При движении нижнего переходника 14 сжимается пружина 15 и выбирается зазор Б, после чего начинает подниматься затвор 6, перемещаясь направляющим отверстием 25 по направляющему штырю 24, образуя щель между затвором 6 и седлом 4, через которую сбрасывается избыточный газ из емкости. При передаче усилия от поршня 29 к затвору 6 шарниры исключают изгибающие усилия, которые могут возникнуть из-за несоосности поршня и затвора при сборке и привести к появлению дополнительных сил трения в направляющих затвора и поршня и изменению настройки ДПК. При повышении давления в емкости выше допустимого процесс повторяется.

Нештатный режим. В случае выхода из строя системы управления (например, отказ сигнализатора давления) или механизма передачи усилия для подъема затвора 6 (например, разрушение тяги 12), подъем затвора 6 над седлом 4 осуществляется за счет действия избыточного давления в емкости, на которой установлен ДПК, на эффективную площадь затвора 6. В этом случае, благодаря конструктивным особенностям ДПК, изложенным выше, тяга с шарнирами и переходниками не влияет на настройку ДПК, т.к. он не препятствуют открытию затвора от давления в емкости.

Таким образом, выполнение внутренней и наружной полостей сильфонного узла сообщенными с продувочными штуцерами выполнение этих полостей с возможностью образования избыточного давления для исключения наморозки влажного воздуха на сильфонном узле, а также конструктивное выполнение взаимосвязи затвора через тягу со штоком управляющего клапана дало возможность значительно упростить конструкцию, снизить вес, повысить надежность клапана.

Изобретение предназначено для сброса избыточных газов из криогенных топливных емкостей при повышении в них давления выше допустимого и может быть использовано в пневмогидросистемах любой отрасли машиностроения. Дренажно-предохранительный клапан содержит корпус с входным и выходным каналами и дренажной полостью, седло и затвор с уплотнением, соединенный со штоком управляющего клапана, сильфонный узел, разъемный промежуточный корпус и регулирующее устройство. Сильфонный узел соединен с затвором и выполнен с внутренней и наружной полостями. Наружная полость сильфонного узла сообщена с атмосферой. Клапан снабжен двумя входными и одним выходным продувочными штуцерами, тягой, размещенной во внутренней полости сильфонного узла. Тяга кинематически соединяет затвор со штоком управляющего клапана посредством выполненных на ее концах шарниров и нижнего с отбортовкой и верхнего переходников. Переходники образуют зазоры в осевом направлении соответственно, внутренним торцем верхнего переходника и выполненной на торце штока управляющего клапана отбортовкой и внутренним торцем затвора и отбортовкой нижнего переходника. В разъемном промежуточном корпусе установлены входной и один выходной продувочные штуцеры. Они сообщены с внутренней полостью сильфонного узла. При этом выходной штуцер сообщен с атмосферой. В корпусе клапана также установлен второй входной продувочный штуцер. Он сообщен с выходным каналом через дренажную полость. Наружная поверхность дренажно-предохранительного клапана покрыта термоизоляционным материалом. Уплотнение управляющего клапана выполнено радиальным в виде фторопластового кольца с усом, размещенного на поршне управляющего клапана. Регулирующее устройство выполнено в виде гайки и втулки с выступами и размещено в разъемном промежуточном корпусе с возможностью осевого перемещения. Изобретение позволяет значительно упростить конструкцию, снизить вес, повысить надежность клапана. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Дренажно-предохранительный клапан, содержащий корпус с входным и выходным каналами и дренажной полостью, седло и затвор с уплотнением, соединенный со штоком управляющего клапана, сильфонный узел, соединенный с затвором и выполненный с внутренней и наружной полостями, при этом наружная полость сообщена с атмосферой, разъемный промежуточный корпус и регулирующее устройство, отличающийся тем, что клапан снабжен двумя входными и одним выходным продувочными штуцерами, причем выходной и один входной продувочные штуцеры установлены в разъемном промежуточном корпусе и сообщены с внутренней полостью сильфонного узла, при этом выходной продувочный штуцер сообщен с атмосферой, а второй входной продувочный штуцер установлен в корпусе клапана так, что он сообщен с выходным каналом через дренажную полость, и тягой, размещенной во внутренней полости сильфонного узла и кинематически соединяющей затвор со штоком управляющего клапана посредством выполненных на ее концах шарниров и нижнего с отбортовкой и верхнего переходников, с образованием зазоров в осевом направлении соответственно внутренним торцом верхнего переходника и выполненной на торце штока управляющего клапана отбортовкой и внутренним торцом затвора и отбортовкой нижнего переходника. 2. Клапан по п.1, отличающийся тем, что наружная поверхность дренажно-предохранительного клапана покрыта термоизоляционным материалом. 3. Клапан по п.1, отличающийся тем, что уплотнение управляющего клапана выполнено радиальным в виде фторопластового кольца с усом, размещенного на поршне управляющего клапана. 4. Клапан по п.1, отличающийся тем, что регулирующее устройство выполнено в виде гайки и втулки с выступами и размещено в разъемном промежуточном корпусе с возможностью осевого перемещения.