Дренажно-предохранительный клапан

 

Изобретение предназначено для сброса избыточных газов из криогенных топливных емкостей при повышении в них давления выше допустимого и может быть использовано в пневмогидросистемах любой отрасли машиностроения. Дренажно-предохранительный клапан содержит корпус с входным и выходным каналами и дренажной полостью, седло и затвор с уплотнением, соединенный со штоком управляющего клапана, сильфонный узел, разъемный промежуточный корпус и регулирующее устройство. Сильфонный узел соединен с затвором и выполнен с внутренней и наружной полостями. Наружная полость сильфонного узла сообщена с атмосферой. Клапан снабжен двумя входными и одним выходным продувочными штуцерами, тягой, размещенной во внутренней полости сильфонного узла. Тяга кинематически соединяет затвор со штоком управляющего клапана посредством выполненных на ее концах шарниров и нижнего с отбортовкой и верхнего переходников. Переходники образуют зазоры в осевом направлении соответственно, внутренним торцем верхнего переходника и выполненной на торце штока управляющего клапана отбортовкой и внутренним торцем затвора и отбортовкой нижнего переходника. В разъемном промежуточном корпусе установлены входной и один выходной продувочные штуцеры. Они сообщены с внутренней полостью сильфонного узла. При этом выходной штуцер сообщен с атмосферой. В корпусе клапана также установлен второй входной продувочный штуцер. Он сообщен с выходным каналом через дренажную полость. Наружная поверхность дренажно-предохранительного клапана покрыта термоизоляционным материалом. Уплотнение управляющего клапана выполнено радиальным в виде фторопластового кольца с усом, размещенного на поршне управляющего клапана. Регулирующее устройство выполнено в виде гайки и втулки с выступами и размещено в разъемном промежуточном корпусе с возможностью осевого перемещения. Изобретение позволяет значительно упростить конструкцию, снизить вес, повысить надежность клапана. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение служит для сброса избыточных газов из криогенных топливных емкостей при повышении в них давления выше допустимого и может быть использовано в пневмогидросистемах любой отрасли машиностроения.

Наиболее близким к заявленному клапану является дренажно-предохранительный клапан (ДПК) для криогенных систем, содержащий корпус с входным и выходным каналами и дренажной полостью, седло и затвор с уплотнением, соединенный со штоком управляющего клапана, сильфонный узел, соединенный с затвором и выполненный с внутренней и наружной полостями, при этом наружная полость сообщена с атмосферой, разъемный промежуточный корпус и регулирующее устройство (см. Романенко Н.Г, Кулешов Ю.Ф. "Криогенная арматура", М.: Машиностроение, 1978. - с. 39, рис. 29).

Недостатком указанного ДПК является сложность конструкции, обусловленная созданием полости для обеспечения вакуума между корпусом и теплым кожухом, а также технологические трудности при сборке и ремонте, связанные с тепловыми мостами и вакуумной изоляцией. Значительно усложняет конструкцию и применение вспомогательного клапана, что приводит также к понижению надежности и увеличению веса.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является упрощение конструкции, снижение веса и повышение надежности клапана.

Технический результат достигается тем, что ДПК, содержащий корпус с входным и выходным каналами и дренажной полостью, седло и затвор с уплотнением, соединенный со штоком управляющего клапана, сильфонный узел, соединенный с затвором и выполненный с внутренней и наружной полостями, при этом наружная полость сообщена с атмосферой, разъемный промежуточный корпус и регулирующее устройство, в соответствии с предлагаемым изобретением снабжен двумя входными и одним выходным продувочными штуцерами, тягой, размещенной во внутренней полости сильфонного узла и кинематически соединяющей затвор со штоком управляющего клапана посредством выполненных на ее концах шарнирах и нижнего с отбортовкой и верхнего переходников, образующих осевые зазоры с одной стороны - между внутренним торцем верхнего переходника и отбортовкой, выполненной на торце штока управляющего клапана, а с другой стороны - между отбортовкой нижнего переходника и внутренним торцем затвора, при этом в разъемном промежуточном корпусе установлены входной и выходной продувочные штуцеры, сообщенные с внутренней полостью сильфонного узла, причем выходной штуцер сообщен с атмосферой, а в корпусе клапана смонтирован второй входной продувочный штуцер, сообщенный с выходным каналом через дренажную полость.

Наружная поверхность клапана покрыта термоизоляционным материалом.

Уплотнение управляющего клапана выполнено радиальным в виде фторопластового кольца с усом, размещенного на поршне управляющего клапана.

Регулирующее устройство выполнено в виде гайки и втулки с выступами и размещено в разъемном промежуточном корпусе с возможностью осевого перемещения.

На чертеже изображен общий вид ДПК.

Он состоит из корпуса 1 с выходным 2 и выходным 3 каналами, с выполненными в нем седлом 4 и законцовками 5, затвора 6 с завальцованным по торцу поликарбонатным уплотнением 7 и приваренным к затвору сильфонным узлом 8, управляющего клапана 9, шток 10 которого через шарнир 11 и тягу 12 соединен через другой шарнир 13 с нижним переходником 14 с опорой для пружины 15. Регулирующее устройство, выполненное в виде гайки 16 и втулки 17 с выступами, обеспечивает настройку клапана сжатием пружины 15. Между корпусом 1 и корпусом управляющего клапана 9 расположен разъемный промежуточный корпус 18 с выполненными в нем входным продувочным штуцером 19 и выходным продувочным штуцером 20, которые сообщены с внутренней замкнутой полостью 21 сильфонного узла 8, образованной внутренними поверхностями сильфонного узла 8, поверхностью разъемного промежуточного корпуса 18, корпуса управляющего клапана 9 и съемного кожуха 22. Наружная поверхность ДПК покрыта пенопластом 23, который уменьшает теплоприток к наружной поверхности ДПК. В корпусе 1 установлен направляющий штырь 24, на который установлен затвор 6 с направляющим отверстием 25. Дренажная полость 26, образованная полостью выходного канала 3, ограничена внутренней поверхностью корпуса 1 и наружной поверхностью сильфонного узла 8. В корпусе 1 смонтирован входной продувочный штуцер 27, сообщенный через дренажную полость 26 с выходным каналом 3. Управляющий клапан 9 имеет штуцер 28, через который подается управляющее давление под поршень 29. Поршень имеет радиальное фторопластовое уплотнение 30 с усом 31 (место В). В корпусе управляющего клапана 9 выполнен упор 32. Между торцами корпуса управляющего клапана 9 и поршня 29 установлена пружина 33 для возврата поршня 29 в исходное положение. Тяга 12, шарнирно соединенная с нижним переходником 14 и со штоком 10, образует зазоры в осевом направлении: A - между внутренним торцем верхнего переходника 34 и отбортовкой 35 штока 10 и Б - между отбортовкой нижнего переходника 14 и внутренним торцем затвора 6. Нижний переходник 14 шарнирно соединен с затвором 6.

ДПК клапан работает следующим образом.

До заполнения криогенными компонентами емкости (на чертеже не показана), на которую установлен ДПК, в клапан через штуцеры 19 и 27 подается газ продувки (например, гелий), который сбрасывается в атмосферу через штуцер 20 и выходной канал 3, создавая незначительное избыточное давление в полостях 21 и 26 с целью исключения попадания в эти полости влажного воздуха, т.к. влажный воздух, намерзая на стенках сильфонного узла 8, может вывести его из строя при работе клапана. Только после продувки полостей 21 и 26 начинаются заправка емкости и работа клапана.

ДПК может работать в штатном и нештатном режимах.

Штатный режим. При достижении определенного давления в баке в системе наддува (не показаны) срабатывает электропневмоклапан (не показан) и управляющий газ наддува подается в штуцер 28 под поршень 29. Поршень 29 перемещается, сжимая пружину 33, и устанавливается на упор 32. При перемещении штока 10 выбирается зазор А, после чего начинает перемещаться тяга 12 вместе с нижним переходником 14. При движении нижнего переходника 14 сжимается пружина 15 и выбирается зазор Б, после чего начинает подниматься затвор 6, перемещаясь направляющим отверстием 25 по направляющему штырю 24, образуя щель между затвором 6 и седлом 4, через которую сбрасывается избыточный газ из емкости. При передаче усилия от поршня 29 к затвору 6 шарниры исключают изгибающие усилия, которые могут возникнуть из-за несоосности поршня и затвора при сборке и привести к появлению дополнительных сил трения в направляющих затвора и поршня и изменению настройки ДПК. При повышении давления в емкости выше допустимого процесс повторяется.

Нештатный режим. В случае выхода из строя системы управления (например, отказ сигнализатора давления) или механизма передачи усилия для подъема затвора 6 (например, разрушение тяги 12), подъем затвора 6 над седлом 4 осуществляется за счет действия избыточного давления в емкости, на которой установлен ДПК, на эффективную площадь затвора 6. В этом случае, благодаря конструктивным особенностям ДПК, изложенным выше, тяга с шарнирами и переходниками не влияет на настройку ДПК, т.к. он не препятствуют открытию затвора от давления в емкости.

Таким образом, выполнение внутренней и наружной полостей сильфонного узла сообщенными с продувочными штуцерами выполнение этих полостей с возможностью образования избыточного давления для исключения наморозки влажного воздуха на сильфонном узле, а также конструктивное выполнение взаимосвязи затвора через тягу со штоком управляющего клапана дало возможность значительно упростить конструкцию, снизить вес, повысить надежность клапана.

Формула изобретения

1. Дренажно-предохранительный клапан, содержащий корпус с входным и выходным каналами и дренажной полостью, седло и затвор с уплотнением, соединенный со штоком управляющего клапана, сильфонный узел, соединенный с затвором и выполненный с внутренней и наружной полостями, при этом наружная полость сообщена с атмосферой, разъемный промежуточный корпус и регулирующее устройство, отличающийся тем, что клапан снабжен двумя входными и одним выходным продувочными штуцерами, причем выходной и один входной продувочные штуцеры установлены в разъемном промежуточном корпусе и сообщены с внутренней полостью сильфонного узла, при этом выходной продувочный штуцер сообщен с атмосферой, а второй входной продувочный штуцер установлен в корпусе клапана так, что он сообщен с выходным каналом через дренажную полость, и тягой, размещенной во внутренней полости сильфонного узла и кинематически соединяющей затвор со штоком управляющего клапана посредством выполненных на ее концах шарниров и нижнего с отбортовкой и верхнего переходников, с образованием зазоров в осевом направлении соответственно внутренним торцом верхнего переходника и выполненной на торце штока управляющего клапана отбортовкой и внутренним торцом затвора и отбортовкой нижнего переходника.

2. Клапан по п.1, отличающийся тем, что наружная поверхность дренажно-предохранительного клапана покрыта термоизоляционным материалом.

3. Клапан по п.1, отличающийся тем, что уплотнение управляющего клапана выполнено радиальным в виде фторопластового кольца с усом, размещенного на поршне управляющего клапана.

4. Клапан по п.1, отличающийся тем, что регулирующее устройство выполнено в виде гайки и втулки с выступами и размещено в разъемном промежуточном корпусе с возможностью осевого перемещения.

РИСУНКИ

Рисунок 1