Предохранительный клапан Советский патент 1981 года по МПК G05D16/10 F16K17/04 

(54) ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЙ КЛАПАН

, . 1 -.. . : ,. Изобретение относится к пневмоавтоматике и может найти применение в пневматических системах в различи ных отрасляхпромьпаленности и транспорта для предохранения систем от чрезмерного повышения давления.

Известен предохранительный клапан, состоящий из корпуса, в котором размещен подпружиненный чувствительный элемент (запорный орга;н) J при помощи которого разобщены входной и .выходной каналы. Запорные органы (чувствительные элементы) этих к.папаноВ нагружены цилиндрическими витыми пружинами сжатия Щ

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является редукционный клапан, в корпусе котсУрого с входным и выходным каналами размещен запорный орган, нагруженный посредством регулировочного винта и опорной тарели пружиной задания, выполненной в виде пакета попарно связа нных большими основаниями тарельчатых пружин, а также опорная тарель, связанная с регулировочным винтом 2 ,

Недостатками известных клапанов является узкий эксплуатационный диапазон настройки и невысокая точность

работы за пределами этого диапазона, что обусловлено постоянством и независимостью от давления настройки абсолютной погрешности работы предохранительных клапанов,iкоторая при прочих равных условиях пропорциональна жесткости рабочей пружины и обратно пропорциональна площади клапана (площади чувствительного элеменtoта) . В свою очередь независимость от настройки абсолютной погрешности работы клапанов обуславливае,т увеличение относительной погрешности (отношения абсолютной погрешности к дав15лению настройки) при уменьшении настройки клапанов, что заметно ограничивает нижнюю границу настроечного давления :Если для обеспечения приемлемой относительной порешности

20 (точности) работы клапанов выполнить их: рабочие пружины с малой жесткостью (при этсял уменьшается абсолютная погрешность), то автоматически понижается верхняя граница эксплуатацион25ного диапазона настройки, так как жесткость пружин уменьшается и она не может уравновесить действие на чувствительный элемент (запорный орган) высокого рабочего давления,Диапа30зон настройки при этом не расширяется, Цель изобретения - повышение точ ности и расширение диапазона настройки предохранительного клапана. Указанная цель достигается тем, что предохранительный клапан, содер жащий корпус, в котором установлен запорный орган, связанный с пружино задания, выполненной в виде пакета, попарно связанных большими основани km тарельчатых пружин, а также опор ная тарель, связанная с регулировоч ным винтом, содержит установленные между меньшими основаниями выполненных различными по толщине тарель чатых пружин втулки с буртиками, на торцовых поверхностях которых и на опорной тарели выполнены седла и кл паны запорного органа. При таком исполнении клапана жес кость его упругого устройства непос тоянна и зависит от сжатия (т.е. от давления настройки). Жесткость пруж ного устройства увеличивается с уве личением сжатия. При этом абсолютна погрешность работы клапана также не постоянна, а повышается при увеличении настроечного давления. Относительная же погрешность остается неизменной или уменьшается, что позволяет использовать для изменения давления настройки клапана весь интервал сжатия рабочей пружины. Эксплуатационный диапазон настройки определяется интервалом сжатия пружинного устройства от минимальнрго (нулевого) до максимального, соответствующего наибольшему сжатию пру жины. При этом диапазон настройки клапана значительно расширяется за счет обеспечения независимости (или уменьшения) относительной пог решности работы во всем интервале сжатия рабочей пружины. На чертеже представлен предлагаемый предохранительный клапан, продольный разрез. Предохранительный клапан включает корпус 1 с входным 2 и выходными 3 каналами. В корпусе размещена пружина задания, выполненная в виде пакета установленных друг на друга пру жинных элементов 4-7, казвдый из которых образован двумя обращенными друг к, другу большими основан.йями тарельчатыми пружинами 8 и 9, толщина которых различна для различных пружинных элементов. При этом наименьшая толщина тарельчатых пружин у элемента 4, больше у элемента 5, еще больше у элемента 6, наибольшая толщина тарелок 8 и Э у пружинного элемента 7. Запорный орган образован большими основаниями тарельчатых пру жин 8 и 9. Пружинные элементы 4 и 7 сжаты регулировочным винтом 10 через опорную тарель 11. Между пружинными элементами установлены втулки 12-14 с буртиками с осевыми каналами, образующие попарНО между собой, а крайние втулки и с опорной тарелью 11, и с корпусом (вокруг входного канала 2), дополнительные нормально открытые запорные органы. Место стыков тарельчатых пружин 8 и 9 с корпусом 1, втулками 12-14 и опорной тарелью 11 уплотнены (загерметизированы), что достигается посадкой их с натягом, покрытием контактных мест специальной замазкой (смазкой) и другими способами. Центрирование пружинных элементов 4-7 в корпусе 1 осуществляется направляющими ребрами 15. Работает предохранительный клапан следующим образом. В исходном состоянии пружинные элементы 4-7 сжаты регулировочным винтом 10 через опорную тареЛь 11. При подсоединении клапана к предохр няемой магистрали рабочая среда через входной клапан 2 заполняет внутренюю полость пружинных элемен.тов 4-7, где ее давление стремится разжать тарелки 8 и 9. При рабочем давлении в защищаемой системе силы давления недостаточно для разжатия самых тонких тарельчатых пружин 8 и 9, стыки -между ними закрыты, входной 2 и выходные 3 каналы разобщены. При повышении давления в предохраняемой магистрали до давления срабатывания клапана раскрываются стыки самых тонких тарельчатых .пружин 8 и 9 (на чертеже у пружинного элемента 4 ). Избыточное давление через раскрывшийся стык и выходные каналы 3 сбрасывается в атмосферу (в дренажную магистраль) . Раскрытие стыка между тарелками 8 и 9 пропорционально превышению над рабочим давлением в полости канала 2. При значительном повышении давления в системе раскрывается стык и между тарелками 8 и 9 пружинного элемента 5, обеспечивая более быстрый сброс избыточного давления из системы. При еще большем превышении давления в предохраняемой системе раскрываются стыки между тарельч тьами пружинами 8 и 9 других пружинных элементов, причем величина раскрытия тарелок 8 и 9 для различных пружинных элементов различна (в силу различной толщины тарелок). При малых давлениях настройки пружинные элементы 4-7 сжаты незначительно, предохранительные свойства клапана обеспечиваются в основном пружинным элементом 4. Жесткость тарелок 8 и 9 этого элемента мала (их толщина наименьшая) , относительная погрешность работы удовлетворяет предъявляемым требованиям. При повышении давления настройки клапана (вращением винта 10) пружинные элементы 4-7 сжимаются, величина их сжатия (деформация) наиболь 11ая. Опорная тарель 11 приходит в ко:-згакт с втулкой 12, пружинный эла мент 4 выключается из работы, его внутренняя полость разобщается с предохраняемой системой что достига ется за счет выполнения в опоре 11 и втулке 12 дополнительного запорно го органа. С этого момента работа клапана определяется в основном пружинным элементом 5. Его жесткость выше, че у элемента 4, абсолютная погрешност работы также выше/ относительная погрешность или не изменилась,. или даже уменьшилась. При дальнейшем повышении давле ия срабатывания клапана аналогично выключается из работы и пружинны элемент 5. В работу вступает элемен б, имеквдий более высокую жесткостЬ| и т.д. Таким образом, обеспечивается по -тепенное увеличение жесткости пружинного устройства по мере увеличения настроечного давления, достигается независимость (или уменьшение) относительной погрешности р.або.тц предохранительного клапана от .дав-. ления срабатывания. При эо омстайовится возможным использонаййё эксплуатации всего интервала сжатия упругого элемента для предохранения систем с более широким диапазоном рабочих давлений, область использования клапана расширяется, он становится более универсал1ьным, число типов используемых Нрёдохрйнительных клапанов может быть значительно уменьшено. Кроме того, предлагаемый предохранительный кЛапан имеет лучшие динамические характеристики, так ка величина его открытия не пропорциональна превышению давления в системе: он открывается в большей степени, чем повышется давление. Это достигается за счет участия в сбросе избыточного давления пружинных элементов с большей толщиной тарелок (наряду с основной работой тарелок с меньшей толщиной). Объединение в пружинном устройстве функций и чувствительного элемента, и запористого органа заметно упрощает конструкцию предлагаемого клапана. Площадв чувствительного элемента составляет внутренняя поверхность тарелок 8 и 9, которая значительна, а встречное нагружение тарелок не требует для уравновешивания силы давления на чувствительный элемент увеличивать мощность (жесткость) пружин. Это также обуславливает повышение точности работы предохранительного клапана. Формула изобретения Предохранительный клапан, содержащий корпус, в котором установлен запорный орган, связанный с пружиной задания, выполненной в виде па.кеоса, попарна связанных большими Основаниями тарельчатых пружин., а так:жё опорная тарель связанная с |)егуййЬс в6чйьм винтом, отличающ и, и с я тем, что, :.с целью повышения точности и расширения диапазона настройки клапана, он содержит установленные между меньшими основаниями вапЬлнёнгйлх. различными по толщине тарельчатых пружин втулки с бу-ртиками, на торцовых поверхностях которых и на опорной тарели выполнены седла и клапаны запорного .органа. . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Аграновский М.М, и др. Силовые пневмоавтоматические системы. М., Машиностроение, 1965, с.61, рис.33. 2.Авторское свидетельство СССР № 417664, кл. G 05 D 16/04, 1972 (прототип).