Предохранительный клапан Советский патент 1982 года по МПК F16K17/06 

(54) ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЙ КЛАПАН

1

Изобретение относится к трубопроводной арматуре .и может быть использовано в пневматических и гидравлических системах в различных отраслях промышленности и транспорте для предохранения трубопроводов и емкостей от чрезмерного повышения в них давления.

Известнь предохранительные клапаны, предназначенные для предохранения пневматических систем от повышения в них давления сверх допустимой величины и состоящие из корпуса с седлом, входным и выходным каналами, чувствительного элемента в виде подпружиненного поршня запорного органа и регулировочного винта 1.

Однако эти клапаны характеризуются невысокой точностью работы (срабатывания) при больших выходных давлениях и расходах рабочей среды и невозможностью их настройки (контроль настройки) при отсутствии на входе рабочей среды соответствуюш.его давления.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является предохранительный клапан, в корпусе KoiOрого канал седла перекрыт запорным органом, связанным с чувствительным элементом в виде поршня, нагруженным посредством опорной тарели и узла настройки рабочей пружиной 2.

Настройка известного клапана на необходимое давление срабатывания (контроль настройки) требует подачи на вход устройства рабочей среды соответствующего давления. Это возможно или на специальном стенде или непосредственно в системе на

JQ месте установки клапана. В последнем случае требуется дополнительное регулирующее оборудование дл . повышения величины давления рабочей среды. Проверка (настройка) клапана на специальном стенде требует его демонтажа и повторного монтажа с про15 ведением после этого необходимых испытаний на герметичность разъемных соединений.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей.

20

Для достижения этой между рабочей пружиной и чувствительным элементом (поршнем) размещен дополнительный поршень, полость между чувствительным элементом и дополнительным поршнем заполйена жидкостью подключена к прибору для замера давления, проградуированному в делениях настройки клапана. При таком исполнении жидкость в полости между поршнями постоянно находится под давлением рабочей пружины, передаваемым через дополнительный поршень. При этом давлении рабочей среды со стороны предохранительной магистрали на чувствительный элемент последний начинает перемещаться вверх, поднимая вверх и дополнительный поршень. Зная площадь дополнительного поршня, характеристики рабочей пружины и размеры запорного органа, можно проградуировать прибор для замера давления, подключенный к полости между поршнями, в делениях настройки клапана. Этот прибор при отсутствии давления газа в защищаемой магистрали будет показывать давление настройки, т. е. давление в системе, при котором клапан откроется для сброса избыточного давления. На чертеже схематически показан предлагаемый предохранительный клапан, разрез. Предохранительный клапан содержит корпус 1 с входным 2, выходным 3 каналами и седлом 4, контактирующим с запорным органом 5, связанным с чувствительным элементом 6. В корпусе размешен дополнительный поршень 7, нагруженный рабочей пружиной 8 посредством опорной тарели 9 И регулировочного винта 10. Дополнительный поршень 7 и чувствительный элемент 6 поршневого типа образуют между собой и с корпусом полость, заполненную жидкостью И и сообщенную с прибором 12 АЛЯ замера давления. В качестве прибора 12 может быть использован манометр, датчик давления и т. п. Дополнительный поршень 7 выполнен в виде трех телескопических поршней 13, 14 и 15, внутренние поршни 14 и 15 подпружинены относительно внешних поршней соответственно пружинами 16 и 17. Шток 18 поршня 14 выходит из штока 19 поршня 13, шток 20 поршня 15 выходит из штока 18 поршня 14. Все штоки телескопических поршней обращены к опорной тарели 9. Предохранительный клапан работает следующим образом. В исходном положении рабочая пружина 8 сжата винтом 10 через тарель 9. Под воздействием пружины 8 дополнительный поршень 7 воздействует на жидкость 11, создавая в ней давление. Под действием силы давления жидкости 11 чувствительный элемент 6 максимально опущен вниз (до упора в корпусе). Под действием давления жидкости 11 поршни 14 и 15 несколько подняты вверх, их пружины 16 и 17 сжаты. Запорный орган 5 своей пружиной прижат к седлу 4, прибор 12 показывает давление, при котором предохранительный клапан открывается (давление настройки). При подаче через входной канал 2 рабочей среды она воздействует снизу на чувствительный элемент 6 и на запорный орган 5, увеличивая силу прижатия последнего к седлу 4. При чрезмерном повышении давления в предохраняемой системе величина его становится больше давления жидкости 11, чувствительный элемент б поднимается вверх, увеличивая давление жидкости 11 и поднимая вверх дополнительный поршень 7, сжимая рабочую пружину 8. Так как давление жидкости 11 при этом повышается, то телескопические поршни 14 и 15 также поднимаются не только вместе с внешними поршнями, но и относительно последних, сжимая свои пружины 16 и 17 и обусловливая повышение точности работы предохранительного клапана, так как при этом эффективная площадь чувствительного элемента заметно увеличивается. Поднимаясь вверх под действием давления среды в защищаемой системе, чувствительный элемент 6 отрывает от седла 4 запорный орган 5, между которыми образуется проходное сечение, через которое избыточное давление сбрасывается в .выходной канал 3. При восстановлении рабочего давления в системе дополнительный поршень 7 и чувствительный элемент 6 опускаются вниз, запорный орган 5 садится на седло 4, перекрывая выходной канал 3. Для повышения давления срабатывания предохранительного клапана вворачивают винт 10, рабочая пружина 8 сжимается, поршень 13 опускается вниз, увеличивая давление на жидкость 11. Поршни 14 и 15 при этом поднимаются, сжимая пружины 16 и 17, т. е. все пружины сжимаются. Давление жидкости 11 повышается, прибор 12 показывает давление открытия клапана, так как давление жидкости 11 есть то давление в защищаемой системе, при котором чувствительный элемент 6 начинает подниматься вверх при чрезмерном повышении его величины. Таким образом, в предохранительном клапане обеспечена возможность настройки (контроля настройки) независимо ОТ того, есть в предохраняемой системе рабочая среда или нет и для этого не нужно в системе повышать давление до величины открытия клапана, а также отпадает необходимость в специальных настроечных стендах. Прибор 12 всегда показывает давление срабатывания устройства. Этот прибор может быть дооборудован соответствующим выполнением шкал и может показывать не тольно настройку клапана, но и давление газа в предохранительной системе. При небольшом давлении настройки пружины 8, 16 и 17 сжаты незначительно, между опорной тарелью 9 и штоками 20, 18 и 19 имеются зазоры, в работе клапана участвуют все телескопические поршни 15, 14 и 13, обусловливая большую суммарную эффективную площадь чувствительного элемента. Абсолютная погрешность клапана незначительная, относительная погрешность (отношение абсолютной погрешности к давлению настройки) удовлетворяет предъявляемым требованиям. При увеличении настроечного давления опорная тарель 9 опускается вниз винтом 10 настолько, что она упирается в шток 20 поршня 15. Последний из работы выключается, обусловливая уменьшение эффективной площади чувствительного элемента и увеличение абсолютной погрешности. Однако, так как при этом давление настройки также увеличивается, то абсолютная погрешность или остается неизменной, или даже уменьшается. При еще большем увеличении давления настройки вворачиванием винта 10 шток 20 с поршнем 15 опускаются, пружина 8 сжимается. Так как жидкость 11 практически несжимаемая, то опускание вниз поршня 15 обусловливает больщий подъем поршня 14 и поршня 13, их пружины 16 и 8 сжимаются в большей степени. При дальнейшем вворачивании винта 10 опорная тарель 9 приходит в соприкосновение со штоком 18 поршня 14, последний выключается из работы, эффективная суммарная площадь чувствительного элемента еще больше уменьшается, абсолютная погрешность увеличивается, относительная .же ошибка работы клапана или остается неизменной или уменьшится. .Предлагаемый предохранительный клапан обеспечивает возможность настройки и контроля настройки без давления среды в предохраняемой системе, причем настройка упрощена, контроль настройки сводится к снятию показаний с прибора настройки, что расщиряет его функциональные возможности. Формула изобретения Предохранительный клапан, в корпусе которого размещен запорный орган, связанный с нагруженным рабочей пружиной посредством опорной тарели и узла настройки поршнем, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, между рабочей пружиной и поршнем размещен дополнительный поршень, причем полость между поршнями заполнена жидкостью и подключена к прибору для замера давления, проградуированному в делениях настройки клапана. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР №379802, кл. F 16 К 17/04, 1971. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2615167/25-08, кл. F 16 К 17/04, 1978.