Клапан предохранительный



Клапан предохранительный
Клапан предохранительный
Клапан предохранительный

 


Владельцы патента RU 2634999:

Акционерное общество "Опытное Конструкторское Бюро Машиностроения имени И.И. Африкантова" (АО "ОКБМ Африкантов") (RU)

Изобретение относится к арматуростроению и предназначено для использования в качестве предохранительного клапана периодического действия, допускающего многократные срабатывания, в атомной энергетике, химической промышленности, энергетического комплекса. Предохранительный клапан содержит корпус с входным и выходным патрубками, сильфон, герметично соединенный с корпусом и подвижным элементом, фиксирующий механизм, содержащий нагруженный пружиной сепаратор с цилиндрическими фиксаторами. Фиксирующий механизм снабжен дополнительной пружиной 10, размещенной во внутренней полости подвижного элемента 11, выполненного в виде стакана, взаимодействующего с цилиндрическими фиксаторами 8, и опоры 14 со штоком 15, снабженным головкой 16, связанным с узлом уплотнения, состоящим из золотника 5, имеющего внутреннюю проточку, и уплотнительного седла 6 на выходном патрубке 3. Головка размещена 16 штока 15 в проточке золотника 5. Изобретение направлено на расширение эксплуатационных возможностей предохранительного клапана и на повышение надежности его работы при эксплуатации за счет обеспечения герметичности затвора после многократных срабатываний. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к арматуростроению, предназначено для использования в качестве предохранительного клапана периодического действия, допускающего многократные срабатывания, и может быть использовано в атомной энергетике, химической промышленности, энергетическом комплексе.

Известны предохранительные клапаны, в состав которых входят корпус с входным и выходным патрубками, золотник, сильфонное уплотнение и пружинный механизм создания нагрузки (см., например, Кашанский М.С., Степанов В.В., Гольдфайн В.Н. и др. Судовая арматура. – Л.: Судостроение, 1975, рис. 202, с. 300; Гуревич Д.Ф., Ширяев В.В. и др. Арматура ядерных энергетических установок. - М.: Атомиздат, 1978, рис. 5.3, с. 117).

В указанных клапанах подача среды производится в направлении «на золотник», а в качестве чувствительного элемента используется подпружиненный сильфон.

При увеличенной эффективной площади сильфона данные клапаны работают как полнопроходные.

Характер истечения рабочей среды в таких конструкциях на начальной фазе открытия - дросселирование среды через образовавшийся зазор. На второй фазе открытия происходит более резкий подъем золотника, увеличивающий расход среды через клапан.

Недостатком указанных клапанов является недостаточная герметичность в затворе, особенно после срабатывания клапана. Появляющаяся протечка через затвор, в свою очередь, приводит к эрозии уплотнительных поверхностей и дальнейшему росту негерметичности в затворе.

Наиболее близким к предлагаемой конструкции клапана является предохранительный клапан (см. авт. св. SU №1489276 A1, F16К 17/14, 1987), который состоит из корпуса с входным и выходным патрубками, сильфона, передающего усилие предохраняемой среды на уплотнительный элемент, выполненный в виде разрывного стержня с головкой, подвижной опоры в виде нагруженной пружиной кольцевого сепаратора, в котором заключены подвижные в радиальном направлении цилиндрические фиксаторы с наклонными торцами, контактирующими с внешней стороны с расточкой корпуса, а с внутренней стороны - с подвижным элементом. Данный клапан обеспечивает полную герметичность по уплотнительному элементу до срабатывания и высокую точность срабатывания за счет фиксирующего механизма.

По наибольшему числу общих признаков и решаемой задачи клапан по авторскому свидетельству №1489276 выбираем для прототипа.

Недостатком данного клапана является то, что работоспособность клапана восстанавливается только после замены уплотнительного элемента на новый, поэтому эта конструкция относится к устройствам одноразового действия.

Технической задачей предполагаемого технического решения является создание предохранительного клапана, обеспечивающего герметичность по узлу уплотнения после многократных срабатываний.

Решение поставленной технической задачи позволит расширить функциональные возможности предохранительного клапана.

Поставленная задача решается за счет того, что фиксирующий механизм снабжен дополнительной пружиной, размещенной во внутренней полости подвижного элемента, выполненного в виде стакана, взаимодействующего с цилиндрическими фиксаторами, и опоры со штоком, снабженным головкой и связанным с узлом уплотнения, состоящим из золотника, имеющего внутреннюю проточку, и уплотнительного седла на выходном патрубке, причем головка штока размещена в проточке золотника и установлена относительно верхнего торца проточки с осевым зазором, величина которого превышает рабочий ход фиксирующего механизма.

Поверхность головки штока, контактирующая с нижним торцом проточки золотника, выполнена сферической, а над головкой установлена пружина, имеющая рабочий ход больше осевого зазора.

Нижний конец стакана подвижного элемента снабжен направляющей обечайкой, взаимодействующей с опорой, связанной с сильфоном.

Дополнительная пружина снабжена узлом настройки усилия пружины.

Сущность технического решения поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображен общий вид клапана предохранительного.

На фиг. 2 представлена диаграмма работы клапана.

Клапан предохранительный состоит из корпуса 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками. Во внутренней полости корпуса 1 размещены сильфон 4, узел уплотнения, включающий в себя золотник 5, взаимодействующий с уплотнительным седлом 6 выходного патрубка 3, фиксирующий механизм, состоящий из сепаратора 7 с цилиндрическими фиксаторами 8, основной пружины 9 и дополнительной пружины 10, взаимодействующей с подвижным элементом 11 и размещенной в его внутренней полости. Усилие сжатия дополнительной пружины 10 обеспечивается узлом настройки усилия сжатия пружины. Подвижный элемент 11 выполнен в виде стакана 12, взаимодействующего верхним концом с цилиндрическими фиксаторами 8, а нижним концом за счет направляющей обечайки 13 с опорой 14 и штоком 15, снабженным головкой 16.

Герметичность внутренней полости относительно внешней среды обеспечена сильфоном 4, который с одного торца соединен с опорой 14, а с другого торца с корпусом 1, и одновременно предназначен для передачи усилия от давления рабочей среды через стакан 12 на фиксирующий механизм, а через шток 15 на золотник 5.

Головка 16 штока 15 расположена в проточке 17, выполненной в золотнике 5, и установлена относительно верхнего торца проточки 17 с осевым зазором 18, величина которого превышает рабочий ход 19 фиксирующего механизма. Поверхность головки 16, контактирующая с нижнем торцом проточки 17, выполнена сферической для обеспечения самоустановки золотника 5 относительно уплотнительного седла 6 выходного патрубка 3.

Над головкой 16 установлена пружина 20, предназначенная для поджатия золотника 5 к штоку 15 после срабатывания клапана и имеющая рабочий ход больше осевого зазора 18.

Узел настройки усилия сжатия дополнительной пружины 10 состоит из опорной втулки 21, винта 22 и фланца 23.

Работа клапана осуществляется следующим образом.

В исходном состоянии золотник 5 находится в положении «закрыто» и прижат к уплотнительному седлу 6 с необходимым расчетным усилием. Усилие для узла уплотнения создается суммарным усилием двух пружин: основной 9 и дополнительной 10, а также давлением рабочей среды на золотник 5.

Фиксирующий механизм находится в нижнем рабочем положении: цилиндрические фиксаторы 8 под действием усилия, создаваемого пружиной 9 и передаваемого через сепаратор 7, прижаты к стакану 12.

Дополнительная пружина 10 создает дополнительное усилие, которое позволяет увеличить нагрузку на золотник 5 в положении "закрыто", тем самым способствуя повышению герметичности узла уплотнения.

При рабочем давлении среды в предохраняемой системе усилие от действия давления среды на эффективную площадь сильфона 4 не превышает совместного усилия предварительного поджатия основной 9 и дополнительной 10 пружин, а также усилия от давления среды на золотник 5.

Клапан при этом герметичен по узлу уплотнения: уплотнительный поясок золотника 5 - уплотнительное седло 6 выходного патрубка 3.

При повышении давления среды в предохраняемой системе в полости над золотником 5 усилие от действия давления среды на эффективную площадь сильфона 4 начинает превышать значение суммарного усилия предварительного поджатия основной 9 и дополнительной 10 пружин.

При этом шток 15 вместе с опорой 14 и сильфоном 4 начинает перемещаться относительно остающегося неподвижным золотника 5.

При достижении предохраняемой средой давления срабатывания клапана происходит перемещение сепаратора 7 совместно с цилиндрическими фиксаторами 8.

Под действием усилия, передаваемого стаканом 12, фиксаторы 8 переместятся в радиальном направлении.

После радиального перемещения фиксаторов 8 стакан 12 освобождается от усилия, создаваемого основной пружиной 9. Усилие, развиваемое сильфоном 4, полностью передается на опору 14 и стакан 12 перемещается, сжимая внутреннюю пружину 10.

При этом шток 15 перемещается вверх и поднимает золотник 5 над седлом 6 выходного патрубка 3 на величину хода клапана, пропуская через открытое проходное сечение рабочую среду предохраняемой системы.

При снижении давления в предохраняемой системе до давления обратной посадки Роп происходит перемещение золотника 5 в сторону закрытия за счет перемещения стакана 12, фиксаторы 8 освобождаются, а усилие от основной 9 и дополнительной 10 пружин через шток 15 передается на золотник 5, который перемещается до упора в уплотнительное седло 6 выходного патрубка 3, закрывая проходное сечение клапана.

Пропуск предохраняемой среды через узел уплотнения клапана прекращается.

Работа предлагаемого предохранительного клапана поясняется принципиальной диаграммой, представленной на фиг. 2.

На диаграмме приняты следующие обозначения:

Р - давление среды;

h - ход штока клапана;

Рр - давление рабочее;

Рпо - давление полного открытия;

Роп - давление обратной посадки;

hоткр - ход штока на открытие клапана;

hф - ход штока после открытия клапана до фиксации.

Точка 1 на диаграмме соответствует началу страгивания штока 15 в направлении на открытие клапана и началу сжатия основной 9 и дополнительной 10 пружин при росте давления в системе до давления открытия.

Участок 1-2 соответствует подъему давления среды до момента расфиксации стакана 12 и ходу штока 15 в пределах его холостого хода (при неподвижном золотнике 5 и сохранении герметичности в узле уплотнения).

Точка 2 соответствует моменту расфиксации штока, снятия усилия основной 9 пружины после сжатия обеих пружин 9 и 10 в пределах холостого хода штока 15 (при неподвижном золотнике 5 и сохранении герметичности в узле уплотнения) и началу резкого подъема золотника 5.

Участок 2-3 соответствует полному ходу штока 15 и открытию проходного сечения клапана.

Участок 3-4 соответствует снижению давления среды перед клапаном до давления, при котором происходит фиксация штока 15 под действием дополнительной 10 пружины и резкое нагружение штока 15 усилием основной 9 пружины.

Участок 4-5 соответствует быстрому закрытию клапана с обеспечением герметичности по узлу уплотнения.

Участок 5-1 соответствует повышению давления среды в пределах до рабочего давления в системе после срабатывания клапана.

Предлагаемая конструкция предохранительного клапана позволяет обеспечить высокую степень герметичности затвора при рабочем давлении среды за счет совместного создания нагрузки на него от основной и дополнительной пружин, срабатывание клапана при давлении среды, равном давлению полного открытия с расфиксацией фиксирующего механизма и возврат затвора в исходное положение "закрыто" после снижения давления рабочей среды в предохраняемой системе до давления обратной посадки с восстановлением требуемой степени герметичности узла уплотнения.

Таким образом изобретение позволяет расширить эксплуатационные возможности предохранительного клапана и повысить надежность работы при эксплуатации за счет обеспечения герметичности узла уплотнения после многократных срабатываний.

1. Предохранительный клапан, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, сильфон, герметично соединенный с корпусом и подвижным элементом, связанным с узлом уплотнения, фиксирующий механизм, содержащий нагруженный пружиной сепаратор с цилиндрическими фиксаторами, отличающийся тем, что фиксирующий механизм снабжен дополнительной пружиной, размещенной во внутренней полости подвижного элемента, выполненного в виде стакана, взаимодействующего с цилиндрическими фиксаторами, и опоры со штоком, снабженным головкой и связанным с узлом уплотнения, состоящим из золотника, имеющего внутреннюю проточку, и уплотнительного седла на выходном патрубке, причем головка размещена в проточке золотника.

2. Предохранительный клапан по п. 1, отличающийся тем, что головка штока установлена относительно верхнего торца проточки золотника с осевым зазором, величина которого больше рабочего хода фиксирующего механизма.

3. Предохранительный клапан по п. 1, отличающийся тем, что над головкой штока установлена пружина, имеющая рабочий ход больше осевого зазора.

4. Предохранительный клапан по п. 1, отличающийся тем, что поверхность головки, контактирующая с нижним торцем проточки золотника, выполнена сферической.

5. Предохранительный клапан по п. 1, отличающийся тем, что нижний конец стакана подвижного элемента снабжен направляющей обечайкой, взаимодействующей с опорой, связанной с сильфоном.

6. Предохранительный клапан по п. 1, отличающийся тем, что дополнительная пружина снабжена узлом настройки усилия сжатия.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к гидравлике, в частности к устройствам для плавного изменения нагрузки гидравлических систем, и может быть использовано в системах водоснабжения и/или отопления, а также в других областях техники.

Изобретение относится к арматуростроению и предназначено для использования в газовой промышленности при транспортировке газов по магистральным газопроводам для автоматического перекрытия газопровода в случае возможных разрывов и утечек газа.

Изобретение относится к области арматуростроения и предназначено для использования при транспортировке газов по магистральным газопроводам. Автомат аварийного закрытия крана магистрального газопровода содержит две соединенные с газопроводом управляющие камеры, сообщающиеся между собой через калиброванные отверстия.

Клапан // 2591382
Изобретение относится к арматуростроению, а именно к нормально открытым клапанам, и предназначено для закрытия доступа рабочего тела из одной магистрали в другую.

Изобретение относится к трубопроводной арматуре и предназначено для обслуживания в аварийных режимах систем и агрегатов большой единичной мощности с высокими энергетическими параметрами.

Изобретение относится к арматурным средствам безопасности энергетических установок и предназначено для использования в трубопроводных системах для предотвращения нештатных ситуаций, связанных с аварийной сменой направления течения рабочей среды.

Изобретение относится к трубопроводной арматуре и предназначено для использования на скважинных газоконденсатных месторождениях для автоматического перекрытия трубопровода высокого давления при аварийном положении давления в нем.

Изобретение относится к области арматуростроения, в частности к устройствам для аварийного перекрытия потока рабочей среды, являющейся одним из компонентов, участвующих в реакции горения, в зону пожара.

Изобретение относится к арматуростроению и предназначено для автоматического перекрытия газопровода в случае возможных разрывов и утечек газа при транспортировке газов по магистральным газопроводам.

Клапан // 2634165
Изобретение относится к области трубопроводного арматуростроения и может быть использовано для управления рабочей средой, а также для предотвращения возникновения аварийных ситуаций в трубопроводных системах.

Изобретение относится к защитной энергетической арматуре и предназначено для использования, как самостоятельно, так и в составе импульсно-предохранительного устройства для защиты от превышения давления в трубопроводах, емкостях, работающих под давлением на объектах тепловых и атомных электростанций.

Группа изобретений относится к арматуростроению, в частности к арматуре, имеющей функцию балансировки, предназначенной для системы распределения текучей среды. Запорный элемент арматуры может перемещаться между закрытым положением и полностью открытым положением.

Быстродействующее устройство содержит корпус клапана (112), впускное отверстие (114), выпускное отверстие (116), седло клапана (120) и определение траектории потока (118). Тарелка клапана (122) может перемещаться между открытым положением и закрытым положением, и шток сброса (136), выполненный с возможностью ответа на привод (115), соединен с тарелкой клапана и перемещается между открытым и закрытым положением.

Группа изобретений относится к трубопроводной арматуре и предназначена для транспортирования вязких и термически чувствительных жидкостей по трубопроводу. Трубопровод (1) с предохранительным клапаном (7), уплотнительный элемент которого отделяет внутреннюю часть трубопровода от отводного трубопровода (23).

Изобретение относится к арматуростроению, в частности к предохранительным устройствам, и предназначено для защиты от превышения давления газов сверх допустимого в пневмосистемах, работающих со сжатым газом.

Изобретение относится к арматуростроению, в частности к предохранительным устройствам, и предназначено для защиты от превышения давления газов в пневмосистемах. Клапан предохранительный рычажный содержит корпус с угловым расположением входного и выходного штуцеров и сквозным осевым отверстием, рычаг с осью вращения, настроечную пружину и регулировочный винт.

Изобретение относится к арматуростроению и предназначено для использования при разработке устройств для систем перекрытия и сброса давления в коммуникациях. Клапан обратный картриджного монтажа содержит корпус из двух взаимодействующих между собой частей - наружной и внутренней, герметично установленных в сплошной плите при помощи резьбы.

Изобретение относится к арматуростроению и предназначено для использования в качестве предохранительного устройства в газораспределительных системах. Быстродействующий предохранительный клапан для газораспределительной системы содержит корпус клапана, верхний кожух, установленный на корпусе клапана, диафрагму, помещенную между корпусом клапана и верхним кожухом и имеющую первую сторону, воспринимающую давление системы газоснабжения.

Группа изобретений относится к дифференциальным клапанам, т.е. клапанам, которые автоматически приводятся в действие перепадом давления на клапане.

Изобретение относится, в общем, к клапану регулирования давленияи, в частности к штоку клапана регулирования давления и узлу шток клапана/седло клапана. Клапан содержит корпус клапана, ограничивающий камеру давления; седло клапана, прикрепленное к корпусу клапана; и шток клапана, расположенный с возможностью скольжения в седле клапана. Причем шток клапана содержит первую часть, которая отстоит от внутренней поверхности седла клапана, тем самым образуя первый канал для текучей среды, и вторую часть, которая проходит аксиально от одного конца первой части и находится в направляемом зацеплении с внутренней поверхностью седла клапана, тем самым образуя второй канал для текучей среды. При этом зона циркуляции первого канала для текучей среды меньше зоны циркуляции второго канала для текучей среды. Таким образом, снижается вероятность обледенения входной части седла клапана, упрощается направляющая конструкция клапана. 8 з.п. ф-лы, 8 ил.
Наверх