Предохранительный клапан Советский патент 1982 года по МПК F16K17/02 

(5) ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЙ КЛАПАН

Изобретение относится к арматуррстроению, в частности к предохранительным устройствам гидравлических и пневматических систем, находящихся под давлением.

Известны предохранительные клапаны, в корпусе которых с входным и выходным каналами и седлом размещен запорный орган, связанный с чувствительным элементом, нагруженным газовой пружиной СПНеобходимость тщательной герметизации камер газовых пружин этих устройств усложняет их эксплуатацию, возможные утечки газа понижают точность известных клапанов и надежность работы.

Наиболее близким к предлагаемому/ по технической сущности является устройство, о содержащее размещенный в полости корпуса разобщающий напорную и сливную магистрали запорный орган, связанный с чувствительным элементом, герметизирующим полость нагружакАцей его газовой пружины 2.

В клапане возможны утечки сжатого газа из газовой пружины, что понижает надежность и Лр иводит к изменению настройки, т.е. понижает точность работы устройства. Даже при полной герметичности газовой пружины точность работы клапана изменяется (настройка клапана) при изменении внешней температуры, так как при этом изменяется характеристика упругости газовой пру10жины, заметно повышается давление в предохраняемой системе при полном открытии запорного органа. Все зтр обусловливает сравнительно невысокую Надежность и точность работы извест15його предохранительного клапана;

Цель изобретения - повышение надежности работы предохранительного клапана.

Указанная достигается тем,

2в что в полости орпуса установлен нагр енный пружиной дополнительный чувстствительный элемент, полость под которым обобщена с полостью газо вой пружины непосредственно, со сливом, - через дроссель и с напорной ма гистралью - каналом, в которой установлен нормально открытый дросселирующий клапан, снабженный пропущенным через канал штоком, взаимодействующим с дополнительным чувствительным элементом. На чертеже схематично показан предохранительный клапан, разрез. В полости корпуса 1 , соо.бщенной с входной 2 и выходной 3 магистралями, выполнено седло k и размещены за порный орган 5i связанный посредстром ступенчатого хвостовика 6 и пружины 7 с чувствительным элементом 8, нагруженным давлением в полости газо вой пружины 9. Чувствительный элемент 8 выполнен в виде двухступенчатого поршня, торцовая поверхность 10 меньшей ступени которого обращена к полости 11 входной магистрали 2 (к предохраняемой системе), полость 12 между корпусом и ступенями поршня 8 сообщена каналом 13 со сливом. Торцовая поверхность 14 большей ступени поршня обращена к нагруженному регулируемой посредством винта 15 и тарели 16 пру жиной 17 дополнительному чувствител ному элементу 18, полость под которым сообщена с полостью газовой пру жины 9 Дополнительный чувствительный эл мент 18 может быть выполнен в виде поршня, мембраны или сильфона. Полость газовой пружины 9 сообщена дросселем 19 со сливом через п лость 12 и с напорной магистралью каналом 20, в котором установлен но мально открытый подпружиненный пружиной 21 дросселирующий клапан 22, снабженный пропущенным через канал штоком 23, взаимодействующим с допо нительным чувствительным элементом 18. Работает клапан предохранительны следующим образом. В исходном состоянии пружина 17 сжата винтом 15, а дополнительный чувствительный элемент 18 пружиной максимально опущен вниз до упора в корпусе. Дросселирующий клапан 22 . образует максимальное проходное се.чение. Седло k перекрыто запорным органом, 5, а чувствительный элемент 8 пружиной 7 поднят вверх. При подаче рабочей среды по вход ной магистрали в полость 11 она при 9 6 жимает запорный орган 5 к седлу 4, надежно разобщая входную и выходную магистрали. Одновременно среда поступает к дросселирующему клапану 22, в зазоре между клапаном и седлом среда дросселируется, ее давление понижается. Рабочая среда с пониженным давлением по каналу 20 поступает в полость газовой пружины 9, где одновременно воздействует на чувствительный элемент 18 и поверхность Ц большей ступени поршня. Давление в полости газовой пружины 9 повышается, чувствительный элемент 18 под воздействием возрастающего давления в полости газовой пружины 9 поднимается вверх, сжимая пружину I а чувствительный элемент 8 опускается вниз. Р установлении в полости газовой пружины 9 давления, соответствующего настройке пружины 17, чувстви-, тельный элемент 18 поднимается настолько, что дросселирующий клапан 22 перекроет канал 20 и разобщит полость 11 от полости газовой пружины 9. При этом чувствительный элемент 8 опустится вниз до упора в кор;пус, запорный орган 5 рабочей средой в полости 11 и пружиной 7 надежно прижат к седлу i. Рабочая среда из полости газовой пружины 9 через дроссель 19 поступает в полость 12, откуда ,по каналу 13 сбрасывается на слив. Наличие дросселя 19 определяет незначительные утечки рабочей среды, которые компенсируются притоком среды через дросселирующий клапан 22. Чувствительный элемент 8 под действием силы давления в полости газовой пружины 9 максимально опущен вниз и испытывает снизу входное давление на торцовую поверхность 10. В установившемся режиме в дросселирующем канале 22 имеется незначительное проходное сечение через которое восполняются утечки рабочей среды через дроссель 19. При повышении давления в напорной магистрали (а значит и в полости 11) сверх допустимой величины сила давления на поверхность 10 чувствительного элемента 8 становится больше силы воздействия на этот поршень давления в полости газовой пружины 9. Чувствительный элемент 8 поднимается вверх, сжимая среду в газовой пружине. При этом давление в полости газовой пружины повысится. Чувствительный элемент 18 незначительно поднимает-, ся вверх, проходное сечение в дросселирующем клапане перекроется, приток рабочей среды через канал 20 в полость газовой пружины прекратится Вследствие дренажа газа из полости газовой пружины 9 через дроссель 19 давление в последнем понижается (не превышая, однако, первоначальной величины) . Это вызовет дальнейший подъем вверх чувствительного элемента 8, при этом запорный орган 5 оторвется от седла t и избыточное давление сре ды сбросится через выходную магистраль. Сохранение в полости газовой пруиКины 9 давления среды, близкого . к первоначальному на всем ходе вверх чувствительного элемента 8 (так как уменьшение объема полости газовой пружины 9 будет компенсироваться утечками через дроссель 19 и давление в полости газовой пружины будет практически постоянным), обусловливает полное открытие запорного органа 5- При этом жесткость газовой пружины минимальная (практически рав на нулю), точность и производительность клапана велики. При установке предохранительного клапана в системе с большим рабочим объемом сброс избыточного давления будет продолжаться определенное время. За это время давление в полости газовой пружины 9 понизится за счет дренажа через дроссель 19. При этом чувствительный элемент 18 под действием пружины 17 опустится несколько вниз, открыв дросселирующий клапан 2 Приток газа через дросселирующий кла пан 22 компенсирует утечки через дроссель 20 и восстановит требуемую (первоначальную) величину давления в полости газовой пружины 9. При восстановлении величины рабочего давления в напорной магистрали (а значит и в полости 11) усилие от давления в полости газовой пружины на поверхность 14 чувствительного элемента 8 станет больше усилия от. давления среды в напорной магистрали на площадь торца 10 чувствительного элемента 8, последний переместится вниз до упора в корпусе, запорный ор ган 5 сядет на седло ,прекратив сброс газа из напорной магистрали. Выполнение чувствительного элемента 8 в виде двухступенчатого порш ня дает возможность использовать для наддува полости газовой пружины 9 давление среды из напорной магистрали. Это не требует дополнительного источника более высокого давления, упрощает эксплуатацию устройства и его конструкцию. Поддержание постоянным давления в полости газовой пружины 9 независимо от возможных утечек из-за неплотностей в соединениях и др. повы шает надежность работы клапана и его точность, так как при этом обеспечивается постоянство усилия газовой пружины наЧувствительный элемент 8 при возможных утечках среды и изменениях окружающей температуры. Сообщение газовой пружины с атмос ферой через дроссель позволяет обеспечить постоянство давления в газовой пружине независимо, от ее сжатия (от положения чувствительного элемента 8). Этим достигается незначительная (практически равная нулю) жесткость пружины, что обусловливает более высокую точность и надежность работы клапана. Формула изобретения Предохранительный клапан, содержащий размещенный в полости корпуса и разобщающий напорную и сливную ма;гистрали, запорный орган, связанный, с чувствительным элементом, гермети зирующим полость нагружающей его газовой пружины, отличающийс я тем, что, с целью повышения нд дежности работы, в полости корпуса установлен нагруженный пружиной дополнительный чувствительный элемеиг, полость под которым сообщена с по|Лостью газовой пружины непосредственно, со сливом - через дроссель и с напорной магистралью - каналом, в котором установлен нормально OTKpti тый дросселирующийклапан, снабжем ный пропущенным через канал штокои, взаимодействующим с дополнительным чувствительным элементом. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР tf , кл. F 16 К 17/06, 197. 2.Авторское свидетельство СССР № , кл. F 16 К 17/16, 196.