ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНО-ПЕРЕЛИВНОЙ КЛАПАН Российский патент 2006 года по МПК F16K17/10 

Изобретение относится к области гидроавтоматики, может быть использовано в станкостроении, арматуростроении и предназначено для защиты систем от превышения в них давления свыше допустимой нормы.

Известен предохранительный клапан классического типа, включающий корпус со сквозной основной рабочей полостью, в которой расположены втулка и плавающее седло, затвор, имеющий уплотнения между его внешней поверхностью и втулкой и поджимающийся к плавающему седлу с помощью пружины, расположенной во внутренней полости затвора, имеющего на входе дросселирующее отверстие, связанное с его внутренней полостью, и управляющий клапан, дросселирующая щель которого связана с основной рабочей полостью сзади по ходу движения рабочей среды (см. а.с. СССР №1164488, кл. F 16 К 17/00, 1983 г.). При прижатом к плавающему седлу затворе в идеале рабочая среда должна протекать только через дроссельное отверстие внутри затвора и его внутреннюю полость, не попадая в область слива. При отжиме затвора от плавающего седла, что происходит при срабатывании управляющего клапана, рабочая жидкость устремляется в область слива, давление в системе сбрасывается. Втулка изолирует область слива от основной полости с помощью уплотнений: наружная сторона втулки имеет уплотнение с основной внутренней полостью, внутренняя сторона втулки - с затвором, при этом при отжиме пружины затвор скользит вдоль втулки, а уплотнение между втулкой и затвором должно постоянно изолировать полость слива и основную полость, в т.ч. и при движении затвора. Такое техническое решение не обеспечивает надежное протекание технологического процесса. Во-первых, дросселирующее отверстие в затворе эффективно работает только в небольшом диапазоне давления и вязкости рабочей среды. При резком перепаде давления или других параметров рабочей среды затвор "захлебывается" или не срабатывает. Уплотнения при этих условиях начинают "подтекать" и быстро изнашиваться. Во-вторых, втулка, являющаяся промежуточным звеном с уплотнениями на наружной и внутренней стороне (со скользящим затвором), уменьшает надежность протекания технологического процесса.

Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению является предохранительный клапан, состоящий из корпуса со сквозной основной рабочей полостью и сливной полостью, связанной со сливным каналом, управляющего клапана, связанного в выходной зоной основной полости корпуса, затвора, уплотнительных элементов и плавающего седла, расположенных во входной зоне основной полости корпуса, при этом затвор выполнен с внутренней полостью и оснащен расположенными в ней плунжером с пружиной (см. а.с. СССР №1548572, кл. F 16 К 17/10, 1987 г.). В известном техническом решении плунжер работает в паре с затвором с помощью общей пружины: при срабатывании управляющего клапана сначала отжимается пружина плунжера, плунжер отпускает затвор, затвор отходит от плавающего седла, производя сброс рабочей жидкости в сливную полость через дросселирующую щель. Если параметры рабочей среды меняются очень сильно, плунжер открывает дополнительное кольцевое отверстие между его коническим хвостовиком и выточкой внутренней полости затвора, пропуская рабочую жидкость в обход своего дросселирующего отверстия в основную магистраль. Для повышения технологичности уплотнений уплотнительная втулка составлена из двух частей: плавающая втулка при движении затвора движется вместе с ним и прижимает уплотнения к затвору, а дополнительная ступенчатая втулка примыкает к внутренней полости корпуса и изолирует зону слива. Конструкция сложна в изготовлении, в сборке и в работе. Большое количество мелких деталей, предназначенных для уплотнения зазоров в работе с повышенным давлением и температурными перепадами, могут перекоситься, заклинить, износиться и т.д. При отжатии затвора плавающая втулка перестает давить на уплотнение между нею и дополнительной ступенчатой втулкой, что сразу снижает эффективность уплотнения. В результате эффективность работы предохранительного клапана в целом начинает снижаться.

Технической задачей заявленного решения является: повышение надежности технологического процесса, упрощение конструкции предохранительно-переливного клапана, повышение технологичности изготовления и сборки деталей механизма клапана.

Поставленная задача достигается тем, что в предохранительно-переливном клапане, состоящем из корпуса, снабженного сливным каналом и выполненного со ступенчатой рабочей полостью, в которой расположены седло, взаимодействующее с затвором, снабженным запирающей внешней поверхностью и выполненным с внутренней полостью, снабженной входным дросселирующим отверстием, в котором установлен хвостовик подпружиненного плунжера, выполненного со сквозной внутренней полостью с входным дросселирующим отверстием, причем рабочая полость корпуса взаимодействует с полостью управляющего клапана, при этом на хвостовике плунжера, выполненном со сквозными входными отверстиями, сообщающимися с внутренней полостью плунжера, установлен фильтр, а торец хвостовика снабжен заглушкой, при этом дросселирующее выходное отверстие выполнено на его днище в зоне закрепления пружины, свободный торец которой установлен на патрубке упора, установленного в торце рабочей полости корпуса и выполненного с внутренней полостью, связанной переходным каналом с полостью управляющего клапана и входным дросселирующим отверстием, расположенным в патрубке упора и связанным с рабочей полостью корпуса, при этом диаметр D₁ выходного дросселирующего отверстия в днище плунжера так относится к диаметру D₂ входного дросселирующего отверстия патрубка упора, как D₁:D₂=0,60,7, а внешняя поверхность затвора снабжена направляющим кольцевым выступом с центральной кольцевой канавкой и кольцевой проточкой, расположенной между кольцевым выступом и запирающей контактной поверхностью, причем концевая часть кольцевой проточки в зоне запирающей поверхности выполнена по радиусу, при этом как в кольцевой канавке затвора, так и между седлом и ступенями полости корпуса установлены парные резиновый и фторопластовый уплотнители, а в корпусе клапана выполнено резьбовое отверстие, в котором закреплен стакан, во внутренней полости которого расположен подпружиненный управляющий клапан, при этом сливная полость взаимодействует с полостью управляющего клапана, снабженной либо заглушкой, либо дополнительным распределительным клапаном.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображен предохранительно-переливной клапан.

Предохранительно-переливной клапан состоит из корпуса 1, выполненного со сквозной рабочей полостью 2, внутри которого расположен упор 3, на патрубок 4 которого установлена пружина 5, вторым концом закрепленная на выступе днища 6 плунжера 7. Пружина 5 и плунжер 7 установлены во внутренней полости 8 затвора 9, взаимодействующего с седлом 10 посредством запирающей контактной поверхности "А", один торец седла запирается шайбой 11, а другой посредством уплотнителей 12, 13 упирается в ступенчатые выступы 14 корпуса 1. Внешняя поверхность затвора 9 снабжена направляющим кольцевым выступом 15, в котором выполнена кольцевая канавка 16, в которую также вставлены парные уплотнители 12, 13, выполненные как резиновыми, так и фторопластовыми. Концевая часть 17 центральной проточки 18 затвора 9 в зоне запирающей поверхности "А" выполнена по радиусу. Плунжер 7 выполнен с внутренней полостью 19, снабженной выходным дроссельным отверстием 20, выполненным диаметром D₁, а хвостовая часть плунжера выполнена со сквозными входными отверстиями 21, и торец хвостовика закрыт заглушкой 22, при этом на хвостовик плунжера 7 устанавливается фильтр 23. Внутренняя полость 24 упора 3 с одного торца посредством отверстия 25 связана с полостью 26 управляющего клапана 27, а с другого торца связана с рабочей полостью 2 корпуса 1 посредством дросселирующего отверстия 28, выполненного диаметром D₂. В корпусе 1 выполнено резьбовое отверстие 29, в котором установлен стакан 30 с гайкой 31, в котором закреплен подпружиненный пружиной 32 управляющий клапан 26. В корпусе 1 выполнен сливной канал 33, взаимодействующий с полостью 26 управляющего клапана 27 перепускными каналами 34 и 35.

Предохранительно-переливной клапан работает следующим образом.

Поворотом гайки 30 регулируется усилие сжатия пружины 31, которым определяется давление срабатывания управляющего клапана 26. При соблюдении заданных параметров давления рабочей среды в полости 8 затвора 9 пружина 5 плотно прижимает плунжер 7 к посадочном месту внутренней полости 8 затвора 9, а тот в свою очередь прижимается запирающей контактной поверхностью "А" к седлу 10. В случае превышения заданного давления рабочей среды в магистрали масло через дросселирующее отверстие 27 поступает в полость 25 и воздействует на управляющий клапан 26, перемещая его, тем самым открываются переливные каналы 34 и 33, лишнее масло перетекает в сливной канал 32, после чего устанавливается равновесие давления. При закрытии управляющего клапана 26 перепад давления в системе исчезает, и плунжер 7 с затвором 9 занимают первоначальное положение. Парные уплотнительные элементы 12 и 13 обеспечивают высокую надежность и герметичность при одновременном создании необходимой жесткости, устраняющей перекосы. Так как на хвостовике плунжера 7 выполнены сквозные входные отверстия 21, его торец закрыт заглушкой 22, а на сам хвостовик надет фильтр 23, то масло, поступающее в полость 19, поступает очищенным, в связи с чем в дроссельное отверстие поступает всегда очищенное масло, то оно не подвержено засорению, что в свою очередь повышает надежность работы всего предохранительно-переливного клапана. Выполнение концевой части кольцевой проточки в зоне запирающей поверхности по радиусу обеспечивает плавность протекания процесса при нарастании давления и при его спаде, что в свою очередь снижает резкие толчки, приводящие к перекосам и заклиниванию затвора.

Таким образом, заявленное изобретение решает задачу повышения надежности протекания технологического процесса, упрощения конструкции предохранительно-переливного клапана, повышения технологичности изготовления и сборки деталей механизма клапана. В отличие от прототипа, в котором полость слива образована несколькими деталями: плавающей втулкой, дополнительной ступенчатой втулкой, набором разных уплотнительных элементов и затвором; в предложенном техническом решении конструкция очень компактна: полость слива образована цилиндрической расточкой на внешней поверхности затвора в центральной части, имеющей закругленные края с обеих сторон, и парными уплотнительными элементами, причем одна пара расположена в проточке самого затвора, а другая - в расточке основной полости корпуса со стороны плавающего седла.

Изобретение относится к области гидроавтоматики, может быть использовано в станкостроении, арматуростроении и предназначено для защиты систем от превышения в них давления свыше допустимой нормы. Предохранительно-переливной клапан состоит из корпуса, снабженного сливным каналом и выполненного со ступенчатой рабочей полостью, в которой расположены седло, взаимодействующее с затвором, снабженным запирающей внешней поверхностью и выполненным с внутренней полостью, снабженной входным дросселирующим отверстием, в котором установлен хвостовик подпружиненного плунжера, выполненного со сквозной внутренней полостью с входным дросселирующим отверстием. Рабочая полость корпуса взаимодействует с полостью управляющего клапана. На хвостовике плунжера, выполненном со сквозными входными отверстиями, сообщающимися с внутренней полостью плунжера, установлен фильтр. Торец хвостовика снабжен заглушкой. Дросселирующее выходное отверстие выполнено в его днище в зоне закрепления пружины, свободный торец которой установлен на патрубке упора, установленного в торце рабочей полости корпуса и выполненного с внутренней полостью, связанной переходным каналом с полостью управляющего клапана и входным дросселирующим отверстием, расположенным в патрубке упора и связанным с рабочей полостью корпуса. Внешняя поверхность затвора снабжена направляющим кольцевым выступом с центральной кольцевой канавкой и кольцевой проточкой, расположенной между кольцевым выступом и запирающей контактной поверхностью. Концевая часть кольцевой проточки в зоне запирающей поверхности выполнена по радиусу. Как в кольцевой канавке затвора, так и между седлом и ступенями полости корпуса установлены парные резиновый и фторопластовый уплотнители. В корпусе клапана выполнено резьбовое отверстие, в котором закреплен стакан, во внутренней полости которого расположен подпружиненный управляющий клапан. Сливная полость взаимодействует с полостью управляющего клапана, снабженной либо заглушкой, либо дополнительным распределительным клапаном. Повышается надежность технологического процесса, упрощается конструкция, повышается технологичность изготовления и сборки деталей механизма клапана. 1 ил.

Предохранительно-переливной клапан, состоящий из корпуса, снабженного сливным каналом и выполненного со ступенчатой рабочей полостью, в которой расположено седло, взаимодействующее с затвором, снабженным запирающей внешней поверхностью и выполненным с внутренней полостью, снабженной входным дросселирующим отверстием, в котором установлен хвостовик подпружиненного плунжера, выполненного со сквозной внутренней полостью с входным дросселирующим отверстием, причем рабочая полость корпуса взаимодействует с полостью управляющего клапана, отличающийся тем, что на хвостовике плунжера, выполненном со сквозными входными отверстиями, сообщающимися с внутренней полостью плунжера, установлен фильтр, а торец хвостовика снабжен заглушкой, при этом дросселирующее выходное отверстие выполнено в его днище в зоне закрепления пружины, свободный торец которой установлен на патрубке упора, установленного в торце рабочей полости корпуса и выполненного с внутренней полостью, связанной переходным каналом с полостью управляющего клапана и входным дросселирующим отверстием, расположенным в патрубке упора и связанным с рабочей полостью корпуса, при этом диаметр выходного дросселирующего отверстия в днище плунжера так относится к диаметру входного дросселирующего отверстия патрубка упора, как D₁:D₂=(0,60,7), а внешняя поверхность затвора снабжена направляющим кольцевым выступом с центральной кольцевой канавкой и кольцевой проточкой, расположенной между кольцевым выступом и запирающей контактной поверхностью, причем концевая часть кольцевой проточки в зоне запирающей поверхности выполнена по радиусу, при этом как в кольцевой канавке затвора, так и между седлом и ступенями полости корпуса установлены парные резиновый и фторопластовый уплотнители, а в корпусе клапана выполнено резьбовое отверстие, в котором закреплен стакан, во внутренней полости которого расположен подпружиненный управляющий клапан, при этом сливная полость взаимодействует с полостью управляющего клапана, снабженной либо заглушкой, либо дополнительным распределительным клапаном.