Предохранительный клапан одноразового действия (его варианты) Советский патент 1983 года по МПК F16K17/14 

(54) ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЙ КЛАПАН ОДНОРАЗОВОГО ДЕЙСТВИЯ (ЕГО ВАРИАНТЫ) Изобретение относится к агрегатам систем пневмоавтоматики и может быть испсхпьзовано в качестве предохранительного клапана для систем атомной и общей энергетики, а также химической промышленности. Известны предохранительные клапан одноразового действия, содержащие разрывной стержень, имеющий несквозное отверстие, проходящее через осла ленное -сечение, сильфон со штоком, передающий усилие рабочей среды, сжа тый упругий элемент (пакет тарельчат пружин), усилие сжатия которлх напра лено против давления рабочей среды. Разрывной стержень снабжен неподвижным, .а шток - подвижным упорами, которые при нормальном давлении рабо чей среды разделены зазором. Этот зазор полностью выбирается только при повышении давления рабочеТй среды до давления настройки клапана, что приводит к нагружению стер ня и при дальнейшем повышении давления - к его обрыву по калиброванному (ослабленному) сечению 1. Недостатком этого клапана является то, что для обрыва шейки стержня используется только часть давления рабочей среды, так как усилие сжатия пакета тарельчатых пружин препятствует перемещению штока сильфона. Поэтому разрывной стержень в клапане выполнен с минимально йозможной толщиной стенки. Это приводит к нарушению герметичности клапана за счет коррозии металла шейки при длительной эксплуатации клапана и особенно при наличии агрессивной среды. Кроме того, клапан имеет большой перепад давления от начала нагружения щейки стержня до ее обрыва (срабатывания клапана), что приводит к необходимости увеличения расчетного давления на прочность всей установки, где работает клапан. Клапан технологически сложен из-за повБниенных требований к допускам изготовления шейки стержня и к стабильности механических свойств металла для стержня. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является предохранительный клапан одноразового действия, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, установленный в выходном патрубке разрывной стержень с кгшиброванным сечением и несквозным каналом, шток, введенный в зацепление с разрывным стержнем с обеспечением зазора между их контак тирующими поверхностями, сильфон, герметично связанный с корпусом и штоком, и подвижную опору, расположенную в полости сильфона со стороны противоположной разрывному ;стержню и фиксирующую шток от переманенияСЗ Однако применение подвижной опоры увеличивает массо-габаритные ха- . рактёристики клапана, наличие вней сложной взаимосвязи клиньев, роликов и стопорного устройства снижает надежность работы клапана, усложняет технологию его изготовления, настройку и-обслуживание при эксплуатации. Отсутствие возможности замены подвижной бпоры, в случае выхода ее из строя, снижает ресурс работы клапана Большое усилие на штоке, создаваемое давлением рабочей среды, необходимое jLtflfi разрешения разрывного стержня, требует большого противодействующего усилия пружин, а значит и больших массога.баритных характеристик пакета тарельчатых пружин и клапана в целом Целью изобретения является повышение надежности и увеличения ресурса работы. Эта цель достигается тем, что по первому варианту подвижная опора выполнена в виде : расположенного на што ке разрушаемого элемента и разрушающего упора, жестко связанного с корпу сом, а зазор между контактирующими пО верхностями штока и разрывного стержня выполнен больше хода штока, необходимого для разрушения подвижной опо ры. По второму варианту подвижная опот ра выполнена в виде нескольких разрушаемых элементов (рабочего и контроль ного), последовательно установленных на штоке, и расположенных между ними соответствующих разрушающих упоров, жестко связанных с корпусом, а зазор между контактирующими поверхностями штока и разрывного стержня выполнен больше хода штока, необходимого для разрушения подвижной опоры. На фиг. 1. схематически изображен предохранительный клапан с подвижной опорой в виде разрушаемого рабочего элемента; на фиг. 2 - предохранительный клапан с подвижной опорой в виде разрушаемого рабочего элемента, предохраняемого от колебаний давления, контрольным устройством. 1Спапан состоит из корпуса 1, в котором размещены сильфон 2 со штоком 3, разрывной стержень 4, имеющий несквозное отверстие 5 и калиброванную шейку б, подвижная опора в виде разрушаемого элемента 7 с калиброванным сечением, разрушающий упор 8, жестко .зафиксированный в корпусе гайкой 9. Крышкой 10 законтрена гайка- 9. Элемент прижат к штоку пружиной 11, обеспечивающей удержание его в седле 12- при отсутствии давления в полости 13 и после разрушения этого элемента. Подвижная опора 7 с упором 8 установЛена с зазором h-. Между контактирующими поверхностями штока и головки разрывного стержня обеспечен зазор Ьз, превышающий ход поршня h.f необходи- мый для разрушения элемента 7. В варианте выполнения предохранительного клапана (.фиг. 2) между рабочим элементом 7 и штоком 3 установлен контрольный элемент 14,снабженный упором 15 с режущей кромкой.Между контрольным элементом 14 и режущей кром- .кой упора 15 обеспечен зазор h.Между режущей кромкой упора 8 и рабочим элементом 7 обеспечен зазор h, который больше хода штока h, необходимого для разрушения контрольного элемента. Зазор между контактирующими поверхностями головки разрывного стержня и штока Ь2Сфиг, 1) большего хода штока h,,, необходимого для разрушения контрольного 14 и рабочего 7 элементов. Контрольный элемент тарирован на такое же давление, что и рабочий, или меньшее. Предохранительный клапан работает следующим образом. При наличии в полости 13 давления рабочей среды шток 3 упирается в элемент с калиброванным сечением 7, который удерживает это усилие штока, упираясь в упор 8. Зазор Ц выбирается при. повышении давления рабочей. среды до давления срабатывания, сильфон 2 и шток 3 создают усилие на элемент 6, при котором режущей кромкой упора 8 ./ производится разрушение рабочего элемента (срезание .по круговому сечению). Разрушившись, рабочий элемент 7 больше не препятствует перемещению штока 3 и все усилие от давления рабочей среды используется для гарантированного разрушения разрывного стержня 4, который заведомо калиброван на усилие, меньшее усилия разрушения рабочего элемента 7, Во втором варианте клапан (фиг.2) работает следующим образом. При наличии в полости 13 давления рабочей среды, шток 3 упирается в контрольный элемент 14, который удерживает это усилие штока, упираясь в упор 15. Зазор h выбирается. При всех колебаниях.давления рабочей среды, ниже давления срабатывания, контрольный элемент удерживает шток от перемещения, предохраняя тем са№лм рабочий элемент 7. При достижении давления срабатывания контрольный элемент разрушается - режущей кромкой производится срезание контрольного элемента .поего периметру. Затем производится последовательное раз рушение рабочего элемента и разрыв- , ного стержня. Обеспечение зазора hj большего хода штока h,обеспечивает отсутствие нагружения рабочего элемента 7 для- разрушения контрольного элемента 14. Зазор h, больший хода штока, h-7 обеспечивает отсутствие нагружения разрывного стержня 4 до разрушения контрольного 14 и рабочего 7 элементов. За счет отказа от пакета тарельчатых пружин, подвижной опоры, состоящей из клиньев, роликов и стопорного устройства, являющимися потенциальными источниками причин выхода из строя предохранительного клапана, и замены их простым- устройством в виде разрушаемого рабочего элемента и упора, значительно повышена надежность работы клапана. ; Возможность легкой замены по-движной опоры позволяет повысить ресурс работы клапана. Выполнение подвижной опоры предлагаемой конструкции приводит к резкому снижению .массо-габаритных харак теристик , упрощает технологию изгото ления клапана, его настройку и эксплуатацию. Формула изобретения 1. Предохранительный клапан одноразового действия, содержащий корпус с входным и выходным патрубками,уста новленный в выходном-патрубке разрыв ной стержень с калиброванным сечением и несквоэным каналом, шток, вве денный в зацепление с разрывным стер нем с обеспечением зазора между их контактирукнцими поверхностями, сильфон, герметично связанный с корпусом и штоком, и подвижную опору, располо женную со стороныj противоположной разрывному стержню, и фиксирующую ток от перемещения, о. т л и ч а ю - щ и и с я тем, что, с целью повышения надежности и увеличения ресурса работы, подвижная опора выполнена в виде расположенного на штокеразрушаемого элемента и разрушающего упора, жестко связанного с корпусом, а зазор, между контактирующими п черхностями штока и разрывного стержнк вы-, полнен больше хода штока, необходимого для разрушения подвижной опори. 2. Предохранительный клапан одноразового действия, содержащий корпус с входным и выходным патрубками/установленный в выходном патрубке разрыв.ной стержень с калиброванным сечением и несквозным каналом/ шток, введенный в зацепление с разрывным стержнем с обеспечением зазора между их контактирующими поверхностями, сильфов,, герметично связанный с корпусом и штоком, и подвижную опору, расположенную со стороны, противоположной разрывному стерженю, и фиксирующую шток от перемещения, о. т л и ч а ю--щ и и с я тем, что, с целью повышения надежности и увеличения ресурса работы, подвижная опора выполнена в виде нескольких разрушаемых элементов , последовательно установленных на штоке, и расположенных между ними соответствующих разрушающих упоров, жестко связанных с корпусом, а зазор между контактирующими поверхйостями штока и разрывного стержня выполнен больше хода штока, необхо- . димого для разрушения подвижной опоры. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 237510, кл. F 16 К 17/40, 1968. 2. f BTOpcKoe свидетельство СССР № 553383, кл. F 16 К 17/14, 1977.

ff

фуг.