Предохранительный клапан

Предохранительный клапан

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ, 55ЗЗВЗ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сове Соеетскик

Социалистических

Реслублик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 16.12.74 (21) 2083543/08 с присоединением заявки №

ГосУлаРственный комитет (23) т-приоритет

Совета Мннистоов СССР ,щ„„. Опубликовано 05 04 77 (51) 1. Кл.2F 16К 17/14 (53) гДК 621.646(088.8) и открытий

Дата опубликования описания 20.04.77 (72) Авторы изобретения

Н. А. Боров к о в и В. П. Садо в (71) Заявитель (54) П Р ЕДО ХЕ А 11 И Т Е П Ь 11 Ы Й КЛ А П А Н

Изобретение относится к агрегатам систем гидропневмоавтоматикн и может быть использовано в качестве предохранительных устройств для систем атомной энергетики или химической промышленности.

Известны предохранительные клапаны одноразового действия, содержащие разрывную мембрану и разрывной стержень с калиброванным ослабленным сечением (1).

Известны также предохранительные кла".àны одноразового действия, содержащие стержень с калиброванным ослабленным сечением и несквозным отверстием, проходящим через ослабленное сечение, а также управляющий элемент, выполненный в виде подпружиненного пакетом тарельчатых пружин штока с сильфоном, находящийся под воздействием рабочей среды и взаимодействующий со стержнем посредством подвижного и неподвижного упоров. Неподвижный упор, расположенный на стержне и взаимодействующий с ним подвижный упор при нормальном давлении рабочей среды разделены зазором, который полностью выбирается только при повышении давления до давления настройки клапана, что приводит к нагружению стержня и при дальнейшем повышении давления — к его обрыву по калиброванному ослабленному сечению (2) .

Однако известным предохранительным клапанам присущи следующие недостатки: разрывной стержень в клапане с калиброванной шейкой, выполненной с минимально возможной толщиной, приводит к нарушению герметичности клапана за счет коррозии металла шейки при длительной эксплуатации клапана и особенно при наличии агрессивной среды; невозможность проверки точности настройки клапана на срабатывание при установленном в нем стержне с калиброванной шейкой приводит к снижению надежности его срабатывания; клапан имеет большой перепад давления от начала нагружения шейки стержня до ее обрыва (срабатывание клапана), что

15 приводит к необходимости увеличения расчетного давления на прочность всей установки, где работает клапан; сложность технологии изготовления клапана из-за повышенных требований к допускам изготовления шейки

20 стержня и к механическим свойствам металла для стержня, а также из-за обязательного требования по отжигу стержня после о кончатсльной обработки.

Эти недостатки клапана приводят к снижс25 нию точности его срабатывания.

Цель изобретения — повышение точности срабатывания клапана путем эффективного использования усилия от сжатия сильфона давлением рабочей среды на обрыв стержня.

30 Для этого в предлагаемом предохранитель553383

3 ном клапане между пружиной и втулкой штока установлена подвижная опора, состоящая из двух или нескольких пар роликов, опертых на наклонные поверхности размещенных между роликами клиньев, проходящих через пазы втулки и взаимодействующих со стопорным приспособлением, срабатывающим при определенном прогибе пружины.

В качестве стопорного приспособления может быть использована система, состоящая из двух стержней, контактирующих между собой и с клиньями посредством наклонных поверхностей.

Введение в клапан подвижной опоры дает возможпость за счет более эффективного использования усилия от сжатия сильфона давленисм рабочей среды повысить точность срабатывания клапана. Зффективное использование усилия от сжатия сильфона в клапане заключается в том, что в момент срабатывания клапана, т. е. в момент обрыва стержня, силовая связь сильфoHB с пружиной прекращается и все усилие от сжатия сильфона передается только на калиброванную шейку стержня. Такое распределение усилия позволяет выполнить стенки калиброванной шейки стержня толщиной значительно большей чем в известных конструкциях, что в свою очередь устраняет нарушение герметичности клапана за счет коррозии шейки от длительной эксплуатации клапана и от действия агрессивной среды.

Кроме того, такое выполнение клапана позволяет точно отрегулировать его на любое необходимое для срабатывания давление и упростить технологию его изготовления.

Отсутствие в клапане нагружения шейки стержня до ее обрыва устраняет необходимость увеличивать расчетное давление на прочность всей установки, где применяется клапан, что в свою очередь приводит к сниж пию веса всей установки.

На фиг. 1 показан предлагаемый предохранительный клапан, продольный разрез; на фиг. 2 вид Л фиг. 1; на фиг. 3 — разрез

Ь вЂ” Б фиг. 2.

Корпус 1 предохранительного клапана имеет в нижней части входной штуцер 2 и выходной штуцер 3, а в верхней части фланец 4. В выходной штуцер 3 вставлен и герметично с ним соединен, например при помощи сварки, стержень 5, имеющий головку 6, калиброванное ослабленное сечение (шейку) 7 и несквозное отверстие 8. Внутри корпуса 1 размещен упругий элемент, выполненный в виде штока

9 с сильфоном 10. Сильфон 10 герметично соединен со штоком 9 и втулкой 11. В свою очередь нижний конец штока 9 связан со стержнем 5 посредством, например, байонетного соединения (на чертежах не показано).

В штоке 9 выполнены каналы 12 для подвода рабочей среды в его полость и к стержню 5.

Втулка 11 размещена между корпусом 1 и крышкой 13. Герметизация внутренней поло5

4 сти корпуса 1 (наружной по отношению к сильфону 10) относительно окружающей атмосферы обеспечивается беспрокладочным фланцевым соединением: фланец 4 корпуса 1, фланец крышки 13 и втулка 11 соединены при помощи шпилек 14 и гаек 15. Крышка в верхней части имеет заглушку 16 с отверстием 17, благодаря чему внутренние полости крышки

13 и сильфона 10 сообщены с атмосферой. На верхнем конце штока 9 неподвижно закреплена втулка 18.

Между крышкой 13 и втулкой 18 расположен пружинный пакет, включающий в себя гайку 19, жестко закрепленную на втулке 20 посредством, например, резьбового соединения, а также тарельчатые пружины 21 и кольцо 22, размещенные между гайкой 19 и фланцем 23 втулки 20. Втулка 20 свободно сидит на втулке 18. Между кольцом 22 и выступом

24 крышки 13 установлена шайба 25.

Для передачи усилия от втулки 18 на пружинный пакет на втулке 18 установлена подвижная опора, состоящая из двух пар роликов

26, каждая из которых разделена клином 27.

В каждой паре один ролик упирается в выступ 28 втулки 18, а второй — в верхнюю часть гайки 19.

Концы клиньев 27 проходят через пазы втулки 18 и удерживаются стопорным устройством: стержнем-фиксатором 29 за счет контакта наклонной поверхности его конца с наклонными поверхностями концов клиньев

27. В свою очередь верхний конец стержняфиксатора 29 своей наклонной поверхностью взаимодействует с наклонной поверхностью стержня-упора 30, проходящего через паз втулки 18, паз гайки 31, закрепленной неподвижно на втулке 18, и упирающегося в гайку

32, неподвижно закрепленную внутри крышки 13.

Когда в корпусе клапана отсутствует давление рабочей среды, клапан отрегулирован так, что между внутренним упором 33 штока

9 и нижней частью головки 6 стержня 5 установлен зазор Н; между упором 34 втулки 18 и верхней торцовой частью выреза 35 гайки 19 установлен зазор Н>, а между верхним торцем 36 гайки 32 и нижней кромкой стержняупора 30 — зазор Н>. Для обеспечения срабатывания клапана (обрыв калиброванной шейки 7 стержня 5) зазор Н должен быть больше зазора Н, но меньше зазора Нь т. е, Н,) Н>Н,.

При движении штока 9 со втулкой 18 вверх под действием усилия рабочей среды на сильфон 10 создается усилие Q>, которое передается на нижний ролик 26, клин 27, верхний ролик 26 и уравновешивается силой реакции

Q, воздействующей на сжатие пружины 21.

Под действием сил F> и F> роликов 26 на наклонные поверхности клина 27 появляются горизонтальные составляющие этих сил Р и

P (Pi+P — — Рз), действующие от центра на наклонную поверхность конца стержня-фиксатора 29, в результате чего образуется выI

553383 талкивающая сила . Р», являющаяся вертикальной составляющей силы Рз, действующая на наклонную поверхность стержня-упора 30 и создавшая усилие Р5, которое стремится вытолкнуть стержень-упор 30 (по чертежу— влево). Однако перемещению стержня-упора

30 препятствует гайка 32.

Следовательно, при условии, когда конец стержня-упора 30 контактирует с гайкой 32, стержень-фиксатор 29 удерживает клинья 27 10 и усилия роликов (силы Р1 и Р2) не в состоянии их вытолкнуть.

Предохранительный клапан работает следующим образом.

При появлении давления во внутренней по- 15 лс:ти корпуса 1 за счет прохода рабочей среды через входной штуцер 2 на шток 9 начинает действовать выталкивающее усилие, равное произведению давления на эффективную площадь сильфона 10. Шток 9 совместно со 20 втулкой 18, роликами 26, клиньями 27 и гайкой 19 перемещается вверх и выталкивающее усилие через втулку 20, пружины 21, кольцо

22 и шайбу 25 передается через упор 24 на крышку 13. При этом пружины 21 сжимаются. 25

Ролики 26, находящиеся на наклонной поверхности клиньев 27, за счет составляю.цей силы Рз=Р +Р стремятся скатиться и вытолкнуть клинья 27, чему препятствует стопорное устройство: стержень-упор 30 упирается в 30 гайку 32 и контактирует со стержнем-фиксатором 29, который в свою очередь контактирует с клиньями 27. Поверхности контакта между клином 27 и стержнем-фиксатором 29, а также между стержнем-фиксатором 29 и 35 стержнем-упором 30 наклонные, поэтому стержень-фиксатор 29 нагружается выталкивающей силой Р» и нажимает на стержень-упор

30 с силой F», а тот в свою очередь с силой

Р; — на гайку 32. 40

Сжатие пружины 21 за счет движения штока 9 вверх будет продол>каться до тех пор, пока шток 9 вместе со втулкой 18, роликами

26, клиньями 27, гайкой 19, гайкой 31, стержнем-фиксатором 29 и стержнем-упором 30 не 45 переместится на расстояние, равное зазору Н>.

В этот момент прекращается контакт стержня-упора 30 с гайкой 32. Последняя перестает удерживать стержень-упор 30 и он под действием силы Р5 переместится (по чертежу — влево). Стержень-фиксатор 29 под действием силы Р» сместится вверх и выйдет из зацепления с клиньями 27, которые под действием сил Р и Р2 роликов 26 вылетят в сторону. В этот момент силовая связь сильфона 10 с пружиной 21 прекращается и все усилие от сжатия сильфона 10 давлением рабочей среды передается только на шток 9 со втулкой 18, которые свободно двигаются вверх.

Пройдя расстояние, равное зазору Н, шток

9 своим внутренним упором 33 входит в контакт с головкой б стержня 5 и под действием всего усилия, выталкивающего шток 9 со втулкой 18, обрывает калиброванную шейку

7 стержня 5, после чего полости патрубков штуцеров 2 и 3 будут сообщены между собой через отверстия 12 и 8. Шток 9 со втулкой 18 будут перемещаться вверх до тех пор, пока втулка 18 не упрется своим упором 34 в верхнюю торцевую часть выреза 35 гайки 19, пройдя расстояние, равное зазору Нь

Формула изобретения

Предохранительный клапан, в корпусе которого размещен сильфон, передающий усилш рабочей среды через нагруженный пружиной шток с установленной на нем втулкой на разрывной стержень с калиброванной шейкой, отличающийся тем, что, с целью повы;пения точности срабатывания, между пру>к|шой и,втулкой штока размещена под вижная опора, выполненная в виде опертых на наклонные поверхности клиньев, по крайней мере, двух пар роликов и снабженная стопорным устройством в виде двух стержней, контактирующих между собой и с клиньями.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Лвт. св. М 140647, F 16К 17/40, 1961.

2. Авт. св. М> 237510, F 16К 17/40, 1968.

553383

О Ру /7 tb и юо

Составитель Э. Веигерскии

Текред А. Камышникова

Корректор Н, Аук

Редактор И. Бродская

Заказ 759/12 Изд. ¹ 497 Тираж 1151 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретении н открытий

113035, Москва, К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, Ilp. Сапунова, 2