Клапанное устройство пробоотборника Советский патент 1987 года по МПК G01N1/10 F16K21/18 

ства в условиях большой глубины за счет выполнения седла клапана 12 в виде дифференциального поршня, диаметры dj и d которого выбираются в таком соотношении, чтобы при гидростатическом давлении Р сила F

P/d%-d /-Jбыла больше силы

1

Изобретение относится к технике для морских геологоразведочных работ а именно к пробоотборникам, и может быть использовано для отбора проб придонной воды с больших глубин.

Цель изобретения - уменьшение габаритов и упрощение конструкдии устройства, а также повьш1ение надежности и повышение производительности работ.

На чертеже изображено предлагаемое устройство, продольный разрез. Устройство содержит корпус 1 с радиальным отверстием 2 и штуцером 3 в средней части. Пробка 4 с отверстием 5 установлена в корпусе с уплотнением 6 и сжимает пружину 7, упирающуюся в тарелку клапана 8, установленную с возможностью перемещения на величину h . Уплотнение 9 тарелки клапана 8 закрывает осевое отверстие 10, переходящее в радиальное 11, седла 12, выполненного в виде дифференциального поршня и установленного с возможностью перемещения на величину h,, снабженного уплотнениями 13 и 14 и механически связанного винтом 15 с втулкой 16. Последняя зафиксирована относительно корпуса 1 посредством шариков 17, штока-лидера 18 и пружины 19. Шток- лидер 18 установлен в гайке 20, механически связанной с корпусом 1, и имеет канавку 21. В гайке 20 установлен гидростопор 22, причем поршень 23 гидростопора 22 входит в канавку 21 штока-лидера 18. Поршень 23 имеет канавку 24, снабжен уплотнение 25 и прижат к штоку-лидеру 18 пружиной 26. Шарики 27 установлены в радиальных отверстиях корпуса гидростопора 22 с упором во втулку 28, прижатую к шарикрм 27 пружиной 29.

286927

присасывания тарелки клапана 8 к седлу 12. Для повышения надежности устройства путем исключения преждевременного срабатывания в результате, например, случайного касания выступающих предметов при такелажных работах шток-лидер 18 зафиксирован гидростопором 22. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Клапанное устройство работает следующим образом.

В исходном положении устройство погружается, на дно водоема, причем штуцер 3 герметично соединен со сливной полостью, а в конструкции гидростопора 22 предусмотрены технологические зазоры, по которым жидкость проникает к поршню 23.

При погружении растет гидростатическое давление Р, которое прижимает тарелку клапана 8 к седлу 12 с силой

f5

Р ЛЁ

4

(1)

20

где d, - диаметр осевого отверстия 1Q прижимает седло 12 к втулке 16 с силой

F, P(d (2)

30

25

где d2,d - диаметры дифференциального поршня,

при этом силы F, и F совпадают по направлению,перемещает поршень 23 гидростопора 22 с силой

F, Р

Td,

(3)

35

40

где d - диаметр поршня 23.

При достижении глубины 1-10 м сила F становится больше силы F сжатия пружины 26. Под действием силы F поршень 23 перемещается и выходит из зацепления со штоком 18, 5 при этом шарики 27 западйют в канавку 24. Втулка 28 под действием пружины 29 перемещается влево и заклини- ;вает шарики 27, предохраняя поршень 23 от обратного перемещения.

При касании дна шток 18 поднимается, сжимает пружину 7 и освобождает шарики 17. Седло 12 под действием силы F,, клапан под действием сил FJ и F перемещаются в одном направлении на расстояния соответственно h и h,. Так как конструктивно h, меньше h, то между седлом 12 и тарелкой клапана 8 образуется щель, по которой рабочая жидкость под давлением Р протекает через отверстия 10, 11 и 12 в сливную полость (не показана), Устройство сработало.

При подъеме гидростатическое дав- ление Р падйет. Когда усилие сжатия

пружины 19 превьшает сумму сил F, +

+ FT- + F , где F- - сила трения перемещения седла 12, F - сила сжатия пружины 7, клапанное устройство ав- томатически взводится. Пружина 19 поднимает втулку 16 с шариками 17, находящимися в гнездах втулки, и обжимает вниз шток 18 до упора в гайке 20. Шарики 17, западая в проточ- ку корпуса 1, фиксируются штокоМ 18 (исходное положение). На борту судна оттягивают вправо втулку 28, освобождая шарики 27. При этом поршень 23 под действием пружины 26 перемещается влево и попадает в проточку 21 штока 18. Устройство взведено.

Применение предлагаемого устрой

ства позволит уменьшить габариты и вес клапанного устройства пробоотборника , работающего на большой глубине и использующего энергию гидростатического давления.

Для открытия устройства используется гидростатическое давление, определяемое по формуле (2) и воздействующее на седло 12. Диаметры d,, d,, d, выбираются в таком соотноше- НИИ,-чтобы сила F не превьшала допустимой нагрузки на шариковый замок, сила F2 была больше силы F, , силы присасывания тарелки клапана 8 к седлу 12, определяемой по форму- ле (1).

Например, для давления Р, 600 кгс/см d( , d2 28 мм d, -26 мм, F, 600-|--1,02

471 кгс, F 600 -|-(2,82-2,62)

508,8 кгс F,.

Усилие F 508,8 кгс не является предельным для шарикового стопопа.

0

5

0 0

5

Q

Для такого же проходного сечения d( 10 мм и тех же условий в устройстве по прототипу усилие отрыва тарелки клапана от седла F 471 кгс, что потребует значительного увеличения габаритов рычажного механизма, так как по условию работы пробоотборника срабатывание клапанного устройства должно происходить от однократно приложенной силы, не превьшзающей 10 кгс.

В предлагаемом устройстве отсутствует рычажный механизм, что упрощает устройство.

Отсутствие предохранительного устройства в прототипе может привести к преждевременному срабатыванию клапана, в результате, например, случайного касания выступаюш 1Х предин- тов при такелажных работах. В предлагаемом устройстве шток-лидер 18 зафиксирован гидростопором, что повышает надежность устройства.

Отсутствие автоматического возвращения в исходное положение р прототипе требует дополнительных трудозатрат при обслуживании устройства. Подобрав усилие сжатия пружины 18 таким образом, чтобы оно превьш1ало сумму сил F F + + F , получим автоматическое возвргицение устройства в исходное положение, что повышает производительность работ с геологоразведочной техникой.

Формула изооретения

1.Клапанное устройство пробоотборника, содержащее корпус, седло и подпружиненную тарелку с уплотнением, отличающееся тем, что, с целью уменьшения габаритов и упрощения конструкции, седло клапана выполнено в виде дифференциального поршня, установлено в корпусе с возможностью осевого перемещения, совпадающего по направлению с направлением перемещения тарелки, причем ход поршня больше хода тарелки, а седло выполнено с Т-образным отверстием, при этом устройство снабжено втулкой, механически связанной с седлом и стопорным механизмом.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что стопорный механизм выполнен в виде шарикового стопора и снабжен подпружиненным штоком-лидером.

3.Устройство по пп. 1 и 2, о т - личающееся тем, что, с це512869276

лью повышения надежности, шток-ли- повышения производительности работ дер стопорного механизма снабжен гид- пружина штока-лидера стопорного ме- ростопором.ханизма установлена с усилием, пре4. Устройство по пп. 1 и 2, о т - вьшающим усилие, необходимое для пели чающееся тем, что, с целью 5 ремещения седла и тарелки.

Изобретение относится к техни- .ке морских геологоразведочных работ, а именно к пробоотборникам, может быть использовано при отборе проб придонной воды с больших глубин и позволяет изменить габариты и упростить конструкцию известных устройств.. Положительный эффект достигается путем уменьшения усилия, необходимого для открытия клапанного устройг СЛ Вспибиую полости N5 00 О ;О to ( . 2223 2lt252S