КЛАПАН СБРОСА ДАВЛЕНИЯ Российский патент 2014 года по МПК F16K17/04 F16K24/04 

Изобретение относится к клапану сброса давления для масляных трансформаторов и переключателей ступеней обмоток трансформаторов. Если в результате сбоев или нарушений давление в масляном баке трансформатора или переключателе ступеней обмоток трансформатора превысит предопределенные пределы, то клапан сброса давления, закрытый в обычном режиме работы, открывается и осуществляет сброс давления в атмосферу, окружающую трансформатор или переключатель ступеней обмоток трансформатора.

Такой клапан сброса давления известен из WO 2004/083700 А1. Он содержит фланец корпуса, имеющий проходное отверстие и навинченный на крышку трансформатора или на что-либо в этом роде. Сверху отверстие фланца корпуса закрывается крышкой клапана. Для обеспечения маслонепроницаемой герметизации с помощью крышки клапана предусмотрено окружное уплотнение. Кроме того, предусмотрена пружинная крышка, причем между пружинной крышкой и крышкой клапана установлены пружины с предварительным напряжением. При избыточном давлении в баке трансформатора крышка клапана отводится вверх против действия этих пружин; в этом отведенном положении она не располагается больше на окружном уплотнении. В результате избыточная горячая текучая среда или же газы сначала попадают внутрь клапана сброса давления, а затем через его выпускное отверстия - наружу. Как только недопустимое избыточное давление падает, крышка клапана под действием пружин снова прижимается в свое исходное положение, в котором ее окружное уплотнение снова герметизирует отверстие фланца корпуса.

В этом известном клапане сброса давления предусмотрено еще одно уплотнение, выполненное в виде рабочей кромки уплотнения. Эта рабочая кромка уплотнения эластично отводится наподобие резинки стеклоочистителя и корреспондирует с внутренней стороной отогнутой книзу стаканообразной краевой области крышки клапана. Эта дополнительная рабочая кромка при определенных условиях эксплуатации служит для повышения скорости открывания клапана сброса давления в случае срабатывания, а также для предотвращения вибрации («Flattern»).

Абсолютно такая же рабочая кромка уплотнения, также прилегающая к крышке клапана, уже известна из US 4676266. Ее функция называется там “функцией дворника” («wind shield wiper-action»), и она должна там служить для начального сохранения определенного давления при открывании крышки клапана и тем самым для повышения скорости открывания клапана сброса давления в случае срабатывания.

Наконец, в WO 02/057671 описан еще один очередной клапан сброса давления, в котором собственно функционально необходимое уплотнение крышки клапана и описанная дополнительная рабочая кромка уплотнения объединены в одно ступенчатое уплотнение, выполненное за одно целое.

Однако у всех известных клапанов сброса давления оказалось, что на практике во время эксплуатации возникают сложности. После срабатывания клапана сброса давления и возврата крышки клапана в исходное положение возникает симметричное относительно оси вращения полое пространство, образованное окружным уплотнением для собственно герметизации крышки клапана и дополнительной рабочей кромкой уплотнения, герметизирующей боковую краевую область крышки клапана. В этом полом пространстве остается определенный объем масла. Будучи обусловлен как раз желательным герметизирующим действием рабочей кромки уплотнения в соответствии с уровнем техники, этот объем масла не может утекать вниз.

Этот остающийся объем масла нарушает характеристики срабатывания клапана сброса давления при дальнейших срабатываниях, в частности, при повторных срабатываниях, следующих друг за другом с короткими интервалами. Это может привести к тому, что клапан сброса давления вследствие этого будет срабатывать даже при незначительном повышении давления, что является ложным срабатыванием. Кроме того, возможно, что, несмотря на конструктивные контрмеры, все же возникнет именно нежелательная вибрация («Flattern»).

Из US 3217082 А уже известен еще один клапан сброса давления, в котором нижнее окружное уплотнение, корреспондирующее с крышкой клапана, выполнено в виде круглого кольцевого уплотнения. Направляющая этого круглого кольцевого уплотнения имеет в корпусе выемки, так что уплотнение в этих областях прижимается к внутренней кромке крышки клапана неплотно, так что в полом пространстве между окружными уплотнениями и атмосферой может происходить выравнивание давления. Однако такое решение пригодно не для всех подобных клапанов сброса давления с окружной рабочей кромкой уплотнения.

Задачей изобретения являются устранение этих недостатков известных клапанов сброса давления и создание указанного вначале клапана сброса давления с окружной рабочей кромкой уплотнения, сохраняющего и воспроизводящего срабатывание даже при его многократном последовательном повторении с короткими интервалами. Кроме того, в этих условиях эксплуатации не должно быть также никакой вибрации («Flattern»).

Эта задача решается с помощью клапана сброса давления с признаками первого пункта формулы изобретения. Зависимые пункты формулы изобретения относятся к предпочтительным вариантам выполнения изобретения.

Сущность изобретения состоит в том, чтобы сама по себе известная окружная рабочая кромка уплотнения, эластично прилегающая к отогнутой книзу стаканообразной краевой области крышки клапана, была снабжена по меньшей мере одним сквозным отверстием, а еще лучше - несколькими отверстиями. Благодаря этому простым способом создается возможность для того, чтобы масло, остающееся в пространстве между собственно уплотнением, герметизирующим крышку клапана, и дополнительной рабочей кромкой уплотнения, в стационарном режиме могло стекать по каплям вниз и чтобы тем самым порог срабатывания всего клапана сброса давления оставался неизменным.

Особенно предпочтительно, чтобы сквозные отверстия согласно изобретению предусматривались как выемки во внешнем уплотнительном контуре рабочей кромки уплотнения. Однако вместо этого можно также предусмотреть отверстия в материале уплотнения в другом месте.

Количество выемок может быть относительно небольшим, так чтобы, несмотря на то, что остающееся в описанном полом пространстве масло может стекать по каплям, функция “дворника” («wind shield wiper-action») рабочей кромки уплотнения все же существенно не нарушалась.

Ниже изобретение более подробно может быть показано со ссылкой на чертежи, на которых

фиг.1 изображает схематически клапан сброса давления согласно изобретению целиком,

фиг.2 - фрагмент из фиг.1 в увеличенном виде,

фиг.3 - вид сверху рабочей кромки уплотнения согласно изобретению в отдельности.

Сначала со ссылкой на фиг.1 описывается принципиальное устройство клапана сброса давления.

Он содержит фланец 1 корпуса, предпочтительно, выполненный в виде отлитого изделия и имеющий проходное отверстие 2. Этот фланец 1 корпуса установлен с помощью крепежных винтов 3, предпочтительно расположенных по кругу, с помощью которых известным образом привинчивается не показанная крышка трансформатора. Сверху отверстие 2 фланца 1 корпуса известным образом закрывается крышкой 4 клапана. Для обеспечения маслонепроницаемой герметизации предусмотрено окружное уплотнение 5 с Г-образным поперечным сечением, закрепленное на фланце 1 корпуса посредством зажимного кольца 6 и установленных по кругу винтов 7. Для этого на ребрах жесткости 9 фланца 1 корпуса выполнена резьба, в которую завинчиваются винты 7, так что зажимное кольцо 6 надежно фиксирует уплотнение 5. Кроме того, во фланец 1 корпуса завинчены пальцы 10 с внутренней резьбой, направленные вертикально вверх. Пружинная крышка 11, соответствующая крышке корпуса согласно уровню техники, посредством винтов 12, завинченных во внутреннюю резьбу пальцев 10 сверху, закреплена на них. Между пружинной крышкой 11 и крышкой 4 клапана расположены самим по себе известным образом две пружины с предварительным напряжением, а именно, внутренняя пружина 13, а также внешняя пружина 14. Как внутренняя пружина 13, так и внешняя пружина 14, своими верхними концами опираются на концентричные уступы на нижней стороне пружинной крышки 11; своими верхними концами они опираются на верхнюю сторону крышки 4 клапана, которая также содержит соответствующее концентрическое оконтуривание. По центру на крышке 4 клапана предусмотрен также сигнальный штифт 15, проходящий вертикально вверх. Кроме того, сбоку на фланце 1 корпуса посредством крепежных болтов 17 закреплен проходной щит 16, о котором более подробно еще будет сказано позже. Все устройство закрыто стаканообразным корпусом 18, закрепленным посредством винтов 19 на фланце 1 корпуса, а также посредством дополнительных винтов 20 на проходном щите 16. На проходном щите 16 предусмотрены один или несколько кабельных вводов 21; для сборки корпуса 18 он имеет боковую выемку 22, так чтобы этой выемкой 22 при сборке он мог быть надвинут на кабельные выводы 21. Сигнальный штифт 15 на своем верхнем участке содержит внутри устройства переключательный контур 23, с помощью которого может, или могут, быть задействованы один или несколько выключателей 24, например, роликовые или концевые выключатели. От этих выключателей 24 кабели 25 выводятся наружу через кабельные выводы 21. Со стороны корпуса 18, противолежащей кабельным выводам 21, предусмотрены выпускные отверстия 26, расположенные в стаканообразной боковой области 27, проходящей вертикально вниз.

Кроме того, показана рабочая кромка 28 уплотнения, которая уложена свободно и отводится по принципу стеклоочистителя. Эта рабочая кромка 28 уплотнения корреспондирует с отогнутой книзу стаканообразной краевой областью 29 крышки 4 клапана. Она, как уже было описано выше, служит для увеличения скорости открывания клапана сброса давления, а также для предотвращения вибрации («Flattern»).

На фиг.2 в увеличенном виде показан фрагмент клапана сброса давления, здесь еще раз изображены часть крышки 4 клапана, окружное уплотнение 5, закрепленное зажимным кольцом 6, а также рабочая кромка 28 уплотнения. На этом изображении более отчетливо видно, что эта рабочая кромка 28 уплотнения герметизирует отогнутую книзу внутреннюю краевую область 29 крышки 4 клапана. При срабатывании клапана сброса давления сначала приподнимается верхнее уплотнение 5 крышки 4 клапана, в то время как дополнительная, симметричная относительно оси вращения рабочая кромка 28 уплотнения продолжает выполнять уплотнительную функцию в краевой области 29, также являющейся симметричной относительно оси вращения. Следствием этого является то, что за счет повышенного давления скорость открывания увеличивается, т.е., крышка 4 клапана с большим усилием движется вверх против противодействия не показанных здесь пружин. На фиг.2 видно, что симметричное относительно оси вращения полое пространство 30 между уплотнением 5 и рабочей кромкой уплотнителя остается. Поскольку рабочая кромка 28 уплотнителя в стационарном режиме прилегает к краевой области 29 уплотняющим образом, находящееся в этом полом пространстве 30 масло, оставшееся там после последнего открывания клапана сброса давления, не может стекать и отрицательно действует на дальнейшее срабатывание.

На фиг.3 изображена рабочая кромка 28 уплотнителя, имеющая несколько выемок 31-34. Эти выемки нарушают окружное уплотнение и дают возможность остающемуся маслу стекать из полого пространства 30 вниз по каплям.

В показанном примере выполнения эти выемки изображены кругообразными; само собой разумеется, что в рамках изобретения возможны также все другие геометрические формы таких выемок. Кроме того, в рамках изобретения такие отверстия можно также предусмотреть не в виде выемок с уплотнительного края рабочей кромки 28 уплотнителя, а в виде сквозных отверстий ближе к центру уплотнения.

Да и количество выемок в рамках изобретения может произвольно выбираться в широких пределах, причем оказалось, что несколько небольших выемок, распределенных по разным местам окружности, обладают лучшим действием, чем одна единственная большая выемка.

Особенно предпочтительно рассчитать размеры выемок 31-34, если они, как показано на фиг.3, выполняются по внешней уплотнительной кромке таким образом, чтобы никакого уплотняющего действия не оказывали не более чем 1-5% окружного уплотнения. Благодаря таком расчету добиваются того, что выемки, с одной стороны, достаточно велики, чтобы спустить масло оставшееся в полом пространстве, а, с другой стороны, достаточно малы, чтобы для увеличения скорости открывания не повлиять существенно на уплотнительную функцию «wind shield wiper-action» рабочей кромки 28 уплотнителя.

Этой относительно простой мерой удается решить задачу изобретения; такую рабочую кромку уплотнителя можно даже встроить дополнительно в уже имеющиеся клапаны сброса давления.

Наряду с описанным преимуществом изобретения в том, что постоянное воспроизводимое срабатывание возможно даже при его многократном последовательном повторении с короткими интервалами, вытекают также дополнительные преимущества:

Благодаря рабочей кромке уплотнителя согласно изобретению теперь проверку герметичности клапана сброса давления можно проводить после проверки работоспособности. В соответствии с уровнем техники до настоящего времени проверка герметичности с помощью масла или гелия была возможна только до проверки работоспособности на подузле или только с последующим демонтажом деталей клапана сброса давления, поскольку контрольной среды для обнаружения и измерения при отсутствии герметичности между уплотнением и рабочей кромкой уплотнителя собрать не удавалось. В случае же клапана сброса давления согласно изобретению такая проверка герметичности может быть произведена после первоначальной проверки работоспособности, т.е., после контроля давления срабатывания. Таким образом, добиваются того, чтобы клапан сброса давления согласно соответствующим требованиям поставлялся с допустимой герметичностью. Согласно уровню техники при таких испытаниях не было уверенности, что клапан сброса давления после проведения проверки работоспособности будет снова герметизирован. Легкий перекос после проверки работоспособности мог привести к разгерметизации, которая обнаруживалась позднее после установки. Однако к этому времени замена клапана сброса давления требует очень много времени, поскольку, как правило, сначала необходимо спустить охлаждающую среду трансформатора или переключателя ступеней обмоток трансформатора.

Изобретение относится к арматуростроению, в частности к клапану сброса давления, и предназначено для сброса давления в атмосферу при превышении давления внутри, например, масляных трансформаторов или переключателей ступеней обмоток трансформаторов. Клапан сброса давления содержит фланец (1) корпуса, отверстие (2), соединенное с объемом трансформатора или переключателя ступеней обмоток трансформатора. Фланец (1) корпуса в стационарном состоянии закрыт крышкой (4) клапана. На крышку (4) в направлении закрывания действует усилие пружин (13, 14). Между отверстием (2) фланца (1) корпуса и крышкой (4) клапана предусмотрено маслонепроницаемого окружное уплотнение (5). Дополнительно предусмотрена неподвижная окружная рабочая кромка (28) уплотнителя, эластично прилегающая к отогнутой книзу стаканообразной краевой области (29) крышки (4) клапана. Рабочая кромка (28) уплотнителя имеет по меньшей мере одно отверстие, нарушающее полную герметичность. В силу этого масло, оставшееся от предшествующих срабатываний в кольцевом пространстве между уплотнением и дополнительной рабочей кромкой (28) уплотнителя, может стекать вниз, не нарушая работоспособность клапана. Изобретение направлено на повышение надежности срабатывания клапана даже при его многократном последовательном повторении с короткими интервалами. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Клапан сброса давления для масляных трансформаторов и переключателей ступеней обмоток трансформаторов, содержащий фланец (1) корпуса, имеющий отверстие (2), соединенное с объемом трансформатора или переключателя ступеней обмоток трансформатора, причем фланец (1) корпуса в стационарном состоянии закрыт крышкой (4) клапана, на которую в направлении закрывания действует усилие пружин (13, 14), причем между отверстием (2) фланца (1) корпуса и крышкой (4) клапана предусмотрено окружное уплотнение (5), причем предусмотрена дополнительная неподвижная окружная рабочая кромка (28) уплотнителя, корреспондирующая с отогнутой книзу внутренней стаканообразной краевой областью (29) крышки (4) клапана, отличающийся тем, что рабочая кромка (28) уплотнителя имеет по меньшей мере одно отверстие, нарушающее полную герметичность.

2. Клапан сброса давления по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере одно отверстие выполнено в виде по меньшей мере одной выемки (31-34), нарушающей герметичность с уплотнительного края рабочей кромки (28) уплотнителя.

3. Клапан сброса давления по п.2, отличающийся тем, что посредством по меньшей мере одной выемки (31-34) нарушается герметичность максимум 5% окружного уплотнительного края рабочей кромки (28) уплотнителя.