Предохранительный клапан Советский патент 1977 года по МПК F16K17/14 

ном клапане между нружинои и втулкой штока установлена подвижная опора, состоящая из двух илн нескольких пар роликов, опертых на наклонные поверхности размещенных между роликами клиньев, проходящих через пазы втулки и взаимодействующих со стопорным приспособлением, срабатывающим при определенном прогибе пружины.

В качестве стонорного приспособления может быть использована система, состоящая из двух стержней, контактнрующих меладу собой п с клиньями посредством наклонных поверхностей.

Введение в клапан подвижной опоры дает возможность за счет более эффективного использования усилия от сжатия сильфона давленнем рабочей среды повысить точность срабатывания клапана. Эффективное использование усилия от сжатия сильфона в кланане заключается в том, что в момент срабатывания клапана, т. е. в момент обрыва стержня, силовая связь сильфона с нружинои нрекращается и все усилие от сжатия сильфона передается только на калиброванную шейку стержня. Такое распределение усилия позволяет выполнить стенки калиброванной шейки стержня толщиной значительно большей чем в известных конструкциях, что в свою очередь устраняет нарушение герметичности кланана за счет коррозии шейки от длительной эксплуатации клапана и от действия агрессивной среды.

Кроме того, такое вынолнение клапана позволяет точно отрегулировать его на любое необходимое для срабатывания давление и унростить технологию его изготовления.

Отсутствие в клапане нагружения шейки стержня до ее обрыва устраняет необходимость увеличивать расчетное давление на прочность всей установки, где применяется клапан, что в свою очередь приводит к снижению веса всей устаиовки.

На фиг. 1 показан предлагаемый нредохранительный клапан, продольный разрез; на фиг. 2 - вид А фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б фиг. 2.

Корпус 1 предохранительного клапана имеет в нижней части входной штуцер 2 и выходной штуцер 3, а в верхней части фланец 4. В выходной штуцер 3 вставлен и герметично с ним соединен, например при помощи сварки, стержень 5, имеющий головку 6, калиброванное ослабленное сечение (щейку) 7 и несквозное отверстие 8. Внутри корпуса 1 размещен унругий элемент, выполненный в виде штока 9 с сильфоном 10. Сильфон 10 герметично соединен со штоком 9 и втулкой И. В свою очередь нижний конец штока 9 связан со стержнем 5 посредством, например, байонетного соединения (на чертежах не ноказано). В штоке 9 выполнены каналы 12 для нодвода рабочей среды в его полость и к стержню 5.

Втулка 11 размещена между корпусом 1 и крышкой 13. Герметизация внутренней нолости корпуса 1 (наружной iao отношению к сильфону 10) относительно окружающей атмосферы обеспечивается беспрокладочным фланцевым соедииением: фланец 4 корпуса 1,

фланец крышки 13 и втулка 11 соединены при помойки шпилек 14 и гаек 15. Крышка в верхней части имеет 16 с отверстием 17, благодаря чему внутренние полости крышки 13 и сильфона 10 сообщены с атмосферой. На

верхнем конце штока 9 неподвижно закреплена втулка 18.

Между крышкой 13 и втулкой 18 расположен пружинный пакет, включающий в себя гайку 19, жестко закрепленную на втулке 20

посредством, например, резьбового соединения, а также тарельчатые пружины 21 и кольцо 22, размещенные между гайкой 19 и фланцем 23 втулки 20. Втулка 20 свободно сидит на втулке 18. Меледу кольцом 22 и выступом

24 крышки 13 установлена шайба 25.

Для передачи усилия от втулки 18 на нружинный пакет на втулке 18 установлена подвижная опора, состояшая из двух нар роликов

26,каждая из которых разделена клином 27. В каждой паре один ролик упирается в выступ 28 втулки 18, а второй - в верхнюю часть гайки 19.

Концы клиньев 27 нроходят через назы

втулки 18 и удерживаются стопорным устройством: стержнем-фнкеатором 29 за счет

контакта наклонной поверхности его конца с

наклонными новерхностями концов клиньев

27.В свою очередь верхний конец стержняфиксатора 29 своей наклонной новерхностыо

взаимодействует с наклонной поверхностью стержня-упора 30, проходящего через наз втулки 18, паз гайки 31, закрепленной ненодвижно на втулке 18, и упирающегося в гайку 32, неподвижно закренленную внутри крыш1КИ 13.

Когда в корпусе клапана отсутствует давление рабочей среды, клапан отрегулирован так, что между внутренним упором 33 штока 9 и нижней головки 6 стержня 5 установлен зазор Н; между унором 34 втулки 18 и верхней торцовой частью выреза 35 гайки 19 установлен зазор HI; а между верхним торцем 36 гайки 32 и нижней кромкой стержняупора 30 - зазор HZ. Для обеспечения срабатывания клапана (обрыв калиброванной

шейки 7 стержня 5) зазор Н должен быть

больше зазора HZ, но меньше зазора HI, т. е.

.

При движении штока 9 со втулкой 18 вверх

под действием усилия рабочей среды на сильфон 10 создается усилие Qi, которое нередается на нижний ролик 26, клин 27, верхний ролик 26 и уравновешивается силой реакции Qg, воздействующей на сжатие пружины 21.

Под действием сил FI и РЗ роликов 26 на наклонные поверхности клина 27 появляются горизонтальные составляющие этих сил PI и Р2 (Р1+Р2 Рз), действующие от центра на наклонную поверхность конца стержня-фиксатора 29, в результате чего образуется выталкивающая сила.Р4, являющаяся вертикальной составляющей силы РЗ, действующая на наклонную поверхность стержня-упора 30 и создающая усилие PS, которое стремится вытолкнуть стержень-упор 30 (по чертел у - влево). Однако перемещению стержня-упора 30 препятствует гайка 32.

Следопг тельно, при условии, когда конец стержня-упора 30 контактирует с гайкой 32, стержень-фиксатор 29 удерживает клинья 27 и усилия роликов (силы PI и Рд) не в состоянии их вытолкнуть.

Предохранительный клапан работает слелуюншм образом.

При появлении давления во внутренней поле ;ти корпуса 1 за счет прохода рабочей среды через входной щтуцер 2 на щток 9 начинает действовать выталкивающее усилие, равное произведению давления на эффективную площадь сильфона 10. Шток 9 совместно со втулкой 18, роликами 26, клиньями 27 и гайкой 19 перемещается вверх и выталкивающее усилие через втулку 20, пружины 21, кольцо 22 и щайбу 25 передается через упор 24 на крыщку 13. При этом пружины 21 сжимаются. Ролики 26, находящиеся на наклонной поверхности клиньев 27, за счет составляющей силы Рз :Р1+Р2 стремятся скатиться и вытолкнуть клинья 27, чему препятствует стопорное устройство: стержень-упор 30 упирается в гайку 32 и контактирует со стержнем-фиксатором 29, который в свою очередь контактирует с клиньями 27. Поверхности контакта между клином 27 и стержнем-фиксатором 29, а также между стержнем-фиксатором 29 и стержнем-упором 30 наклонные, поэто лу стержень-фиксатор 29 нагружается выталкивающей силой Р4 и нажимает на стержень-упор 30 с силой р4, а тот в свою очередь с силой РЗ - на гайку 32.

Сжатие пружины 2} за счет движения щтока 9 вверх будет продолжаться до тех пор, пока шток 9 вместе со втулкой 18, роликами 26, клиньями 27, гайкой 19, гайкой 31, стержнем-фиксатором 29 и стержнем-упором 30 не

переместится на расстояние, равное зазору Н2.

8этот момент прекращается контакт стержня-упора 30 с гайкой 32. Последняя перестает удерживать стержень-упор 30 и он под действием силы PS переместится (по чертежу-влево). Стержень-фиксатор 29 под действием силы Р4 сместится вверх и выйдет из зацепления с 1клиньями 27, которые под действием сил PI и Р2 роликов 26 вылетят в сторону. В

этот момент силовая связь сильфона 10 с прул иной 21 прекращается и все усилие от сжатия сильфона 10 давлением рабочей среды передается только на щток 9 со втулкой 18, которые свободно двигаются вверх.

Пройдя расстояние, равное зазору Н, щток

9своим внутренним упором 33 входит в контакт с головкой 6 стержня 5 и под действием всего усилия, выталкивающего щток 9 со втулкой 18, обрывает калиброванную щейку

7 стержня 5, после чего полости патруб|ков щтуцеров 2 и 3 будут сообщены между собой через отверстия 12 и 8. Шток 9 со втулкой 18 будут перемещаться вверх до тех пор, пока втулка 18 не упрется своим упором 34 в верхнюю торцевую часть выреза 35 гайки 19, пройдя расстояние, равное зазору Н.

Формула изобретения

Предохранительный клапан, в корпусе которого размеидеи сильфон, передающий усилие рабочей среды через нагруженный пружиной шток с установленной на нем втулкой на разрывной стержень с калиброванной щейкой, отличающийся тем, что, с целью повьпиения точности срабатывания, между пружиной и втулкой щто;ка размещена подвижная опора, выполненная ;в виде опертых на наклонные поверхности клиньев, по крайней мере, двух пар роликов и снабженная стопорным устройством в виде двух стержней, контактирующих между собой и с клиньями.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

I. Авт. св. № 140647, F 16К 17/40, 1961.

2. Авт. св. № 237510, F 16К 17/40, 1968.

п

16

JS

w

//

иг.1

18

29