Предохранительный клапан

ОПИСАНИЕ,ИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сове СоеетскикСоциалистических Реслублик(51) М. Кл, Г 16 К 17/14 Государственный комнте света Министров ССС о делам изобретений 53) УДК 621.646(088,8 крытни Авторыизобретения Боровков и В. П. Са(54) ПРЕДОХЕА 11 ИТЕПЬ 11 ЫИ КЛА Изобретение относится к агрегатам систем гидропневмоавтоматики 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 клапаны 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 нагрухкению 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 герме тичности клапана за счет коррозии металлашейки при длительной эксплуатации клапана и особенно при наличии агрессивной среды; невозможность проверки точности настройки клапана на срабатывание при установленном 10 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 окончательной обработки.Эти недостатки клапана приводят к снижс нию точности его срабатывания.Цель изобретения - повышение точностисрабатывания клапана путем эффективного использования усилия от сжатия сильфона давлением рабочей среды на обрыв стержня.39 Для этого в предлагаемом предохранитель3ном клапане между пружиной и втулкой што. ка 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 давлением 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 сильфона 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 снижению веса всей установки.На фиг, 1 показан предлагаемый предохранительный клапан, продольный разрез; на фиг. 2 вид Л фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Ь - 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 поло 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4сти 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 стержня- фиксатора 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 стержня- упора 30 - зазор Н. Для обеспечения срабатывания клапана (обрыв калиброванной шейки 7 стержня 5) зазор Н должен быть больше зазора Нь но меньше зазора Нь т. е, Н,) НН,.При движении штока 9 со втулкой 18 вверх под действием усилия рабочей среды на сильфон 10 создается усилие Яь которое передается на нижний ролик 26, клин 27, верхний ролик 26 и уравновешивается силой реакции Я, воздействующей на сжатие пружины 21. Под действием сил Г и Г роликов 26 на наклонные поверхности клина 27 появляются горизонтальные составляющие этих сил Р и Р, (Р+Р,=Рз), действующие от центра на наклонную поверхность конца стержня-фиксатора 29, в результате чего образуется выталкивающая сила . Р 4, являющаяся вертикальной составляющей силы Рз, действующаяна наклонную поверхность стержня-упора 30и создавшая усилие Рь которое стремитсявытолкнуть стержень-упор 30 (по чертежу - 5влево). Однако перемещению стержня-упора30 препятствует гайка 32,Следовательно, при условии, когда конецстержня-упора 30 контактирует с гайкой 32,стержень-фиксатор 29 удерживает клинья 27 10и усилия роликов (силы Р, и Р,) не в состоянии их вытолкнуть.Предохраните;п.ный клапан работает следующим образом.При появлении давления во внутренней полс:ти корпуса 1 за счет прохода рабочей среды через входной штуцер 2 на шток 9 начинает действовать выталкивающее усилие, равное произведению давления на эффективнуюплощадь сильфона 10, Шток 9 совместно со 20втулкой 18, роликами 26, клиньями 27 и гайкой 19 перемещается вверх и выталкивающееусилие через втулку 20, пружины 21, кольцо22 и шайбу 25 передается через упор 24 накрышку 13. При этом пружины 21 сжимаются. 25Ролики 26, находящиеся на наклонной поверхности клиньев 27, за счет составляю цей силы Рз=Р,+Р стремятся скатиться и вытолкнуть клинья 2, чему препятствует стопорноеустройство: стержень-упор 30 упирается в 30гайку 32 и контактирует со стержнем-фиксатором 29, который в свою очередь контактирует с клиньями 27. Поверхности контактамежду клином 27 и стержнем-фиксатором 29,а также между стержнем-фиксатором 29 и 35стержнем-упором 30 наклонные, поэтому стержень-фиксатор 29 нагружается выталкивающей силой Р 4 и нажимает на стержень-упор30 с силой Е, а тот в свою очередь с силойРз - на гайку 32. 40Сжатие пружины 21 за счет движения штока 9 вверх будет продолжаться до тех пор,пока шток 9 вместе со втулкой 18, роликами26, клиньями 27, гайкой 19, гайкой 31, стержнем-фиксатором 29 и стерянем-упором 30 не 45 переместится на расстояние, равное зазору Нг В этот момент прекращается контакт стержня-упора 30 с гайкой 32, Последняя перестает удерживать стержень-упор 30 и он под действием силы Р 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 Р 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 шейкустержня 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 Н,.Формула из о бр етенияПредохранительный 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 пружиной и,втулкой штока размещена подвижная 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, Мо 140647, Г 16 К 17/40, 1961, 2. Авт. св. Мо 237510, Г 16 К 17/40, 1968.ПодписноССР аказ 759/12ЦНИИПИ пография, вр. Сапунова,Изд.497Государственного комитета но делам изобретении н13035, Москва, Ж, Раушс Тираж 1151Совета Министровоткрытийая наб., д. 4/5