Предохранительный клапан

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19) (11) 16 К 17/04 Е ИЗОБРЕТЕНИ И ВТ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(56) 1. Патент США М 2973776,кл.137-467, 1959.2. Авторское свидетельство СССРЬ 419678, кл. Р 16 К 17/00, 1971,(54) ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЙ КЛАПАН (57) Сущность изобретения: в корпусе с угловым расположением входного и выходного патрубков выполнено сквозное осевое отверстие, в к-ром размещены двухступенчатый шток с разными диаметрами цилиндрических направляющих поясков. Направляющие втулки с уплотнительными Изобретение относится к разгрузочным устройствам, предназначенным для защиты от перегрузки гидравлических и пневматических систем и связанных с ними механизмов, а также может быть использовано в буровых поршневых насосах,Цель изобретения - повышение надежности предохранительного клапана.На фиг,1 показан предохранительный клапан для жидкостей и газов в положении "закрыто", разрез; на фиг.2 - клапан в момент открытия,.когда начинается выброс рабочей среды через выходной патрубок; на фиг.З- предохранительный клапан для жидкостей и газов, установленный на буровом насосе.Предохранительный клапан для жидкостей и газов содержит корпус 1 с угловым поясками взаимодействуют са ступенями штока. На корпусе установлены рычаг с пружинами и звенья с шарнирными связями, Втулки установлены по обе стороны от входного патрубка, ось к-рого расположена под углом к оси отверстия корпуса, Упор на рычаге выполнен в виде регулиравочного винта, На ступенях штока в гнездах установлены уплотнительные эластичные кольца. Меньшая ступень штока расположена са стороны выходного патрубка и снабжена кожухом, закрывающим уплотнительнае эластичное кольца штока, На направляющей втулке, взаимодействующей с меньшей ступенью штока, выполнена проточка, направленная в сторону кожуха, Цилиндрический поясок штока меньшего диаметра выполнен частично закрытым кожухом. 1 з.п.ф-лы, 3 ил,расположением входного 2 и выходного 3 патрубков, клапан 4, выполненный в виде ступенчатого штока с диаметрами цилиндрических рабочих поверхностей О и г), направляющие втулки 5 и б, рычаг 7, звенья 8 и 9, пружины 10, устройство 11 для создания нагрузки на пружины, устройство 12 для возврата клапана 4 в исходное полажение, т.е. в положение "закрыто", Втулка 5 выполняет роль седла.Рычаг 7 шарнирно закреплен на корпусе 1 при помощи оси 13, звенья 8 и 9 шарнирно соединены с рычагом 7, клапанам 4 и между собой осями соответственно 14,15 и.16. Винт 17 ограничивает перемещение рычага 7 против часовой стрелки, Винт 18 служит для регулирования величины а отклонения звена 9 от центральной оси. Накорпусе 1 установлена шала 19, вдоль которой перемещается указатель давления 20, закрепленный на траверсе 21 устройства 4На шкале 19 нанесены деления-риски, рядом с риской указано давление вне среды. Цена делении шкалы и ее размеры вы" браны с теоретической характеристикой пружин 10 и диапазоном, в котором может изменяться рабочее давление среды,По обе стороны от оси входного патрубка 2 смонтированы направляющие втулки 5 и 6, направлякхщие втулки снабжены уплотнительными поясками диаметрами соответственно б и О,Эластичное уплотнительное кольцо 22 надежно герметизирует корпус 1 по диаметру О, когда клапан 4 находится в исходном положении, а также при его движении из исходного положения в положение "открыто", обозначенное на фиг.1 штрихпунктирными линиями, Эластичное уплотнительное кольцо 23 образует с направляющей втулкой 5 герметичный затвор по диаметру б, когда клапан 4 находится в исходном положении, а также в начальной (первой) фазе срабатывания предохранительного клапана.Для защиты эластичного уплотнительного кольца 23 от повреждения в момент, когда начинается выброс рабочей среды через канал диаметром б выходного патрубка, клапан снабжен направляющим цилиндрическим пояском 24 и кожухом 25, а на направляющей втулке 5 выполнена проточка 26, обеспечива 1 ощая сопряжение кожуха и направляющей втулки сдостаточными зазорами в исходном положении клапана (см. фиг,1).Благодаря наличию направляющего цилиндрического пояска 26 процесс срабатывания предохранительного клапана приобретает дополнительную, переходную (вторую) фазу, когда эластичное уплотнительное кольцо уже вышло из направляющей втулки и продолжает удаляться от зоны интенсивного воздействия рабочей среды, а кольцевая щель, необходимая для того, чтобы начался ее выброс через выходной пзтрубок, еще не образовалась.На фиг.2 показано положение клапана 4 в момент, когда образуется кольцевая щель шириной Ь, и начинается интенсивный выброс рабочей среды через выходной патрубок (заключительная, третья фаза срабатывания предохранительного клапана), При этом злас 1 ичное уплотнительное кольцо 23 находится на расстоянии=- в+ п от кольцевой щели и надежно закрыто кожухом 25 с перекрыгиам на величину п, 10 20 25 устройства 12, жестко связанной с осью 14,повернуть звено 8 против часовой стрелки 40 45 50 55 Экспериментальным путем установлено, что длина участков а и и направляющего цилиндрического пояска должна находиться в пределах0,2 б(гп+ и)0,3 б;0,1 бе0,15 б.Рабочая среда, например буровой раствор, может содержать твердце частицц, которые, осаждаясь, могут накапливаться в полости А (см. фиг,1), препятствуя заведению клапан 4 в исходное положение после срабатывания предохранительного клапзна, Для предотвращения этого нежелательного явления предохранительный клапан необходимо монтировать так, чтобы ось входного патрубка 2 располагалась вертикально (см. фиг.3). В этом случае твердце частицы, содержащиеся в буровом растворе, осаждаясь, будут попадать в проточную воду выходного трубопровода и выноситься потоком.Для того, чтобы установить предохранигельный клапан в исходное рабочее положение, необходимо при помощи рукоятки до упора, т,е. до такого положения, когда звено 9 коснется установочного конца винта 18, при этом клапан 4 переместится в сторону выходного патрубка, и ступень диаметра б войдет в контакт с уплотнительным пояском направляющей втулки 5, Далее, создавая нагрузку на пружины 10 при помощи устройства 11, подводятуказательдавления к риске на шкале 19, соответствующей предельному значению рабочего давления среды,Предохранительный клапан работает следующим образом.Рабочая среда при давлении Рр поступает через канал входного патрубка 2 (см. фиг,1) в полость А корпуса 1 и воздействует на подвижный ступенчатый шток - клапан 4, герметизирующий корпус 1 по цилиндрическим поверхностям с диаметрами О и б. Ввиду неравенства диаметром О и б клапан 4 приобретает свойства дифференциального штока, Результирующее усилие, равное произведению давления Рр на активную площадь дифференциального штока, направлено вдоль оси предохранительного клапана в сторону оси 14; в точке контакта звена 9 с установочным концом винта 18 усилие, действующее на клапан 4, раскладывается нз две составляющие; усилие, действующее вдоль центральной оси предохранительного клапана и образующее момент сил М 1, который стремится повер 17798635 10 15 20 30 нуть рычаг 7 по часовой стрелке относительно оси 13, и усилие, направленное вдоль оси винта 18 и образуощее момент сил М 2 с направлением против часовой стрелки относительно оси 13.Таким образом, моменту сил М противодействует сумма моментов: М 2+ Мз- момент от усилия пружин 10.В сумме моментов (М 2+ Мз) составляющую Мг используют для приведения действительной характеристики рычажно-пружинного устройства конкретного предохранительного клапана к теоретической характеристике пружин, зафиксированной в виде делений на шкале 19. Корректировка характеристики рычажно-пружинного устройства выполняется на заводе-изготовителе Ори помощи винта 18 путем увеличения или уменьшения величины а отклонения звена 9 от центральной оси предохранительного клапана (см, фиг,1). Причем благодаря тому, что винт 18 кинематически не связан с нагрузочным устройством 11, трудоемкость настройки предохранительного клапана сведена к минимуму, а сама операция настройки не требует участия специалиста высокой квалификации, После регулировки предохранительного клапана винт 18 опломбируется.Клапан 4 находится в положении "закрыто" до тех пор, пока давление среды не превысит значение, установленное на шкале 19, При повышении давления в гидросистеме выше установленного предельного значения рычажно-пружинное устройство выходит иэ устойчивого положения, изобра.- женного на фиг,1: вследствие поворота рычага 7 по часовой стрелке установочный конец винта 18 подводит звено 9 к центральной оси предохранительного клапана. При.переходе звена 9 через центральную ось происходит срабатывание предохранительного клапана: силовой трехзвенник"клапан 4 - звено 9 - звено 8" мгновенно освобождается от противодействующего усилия пружин 10, звенья 8 и 9 складываются в положение В 1, изображенное на фиг,1 штрихпунктирными линиями, а клапан 4 под действием давления среды с большой скоростью перемещается в положение В. при этом жидкость, запертая между торцами кожуха 25 и направляющей втулки 6, выполняет роль гидравлического амортизатора, поглощающего энергию удара, Вследствие освобождения канала Б рабочая среда выбрасывается через выходной патрубок 3, одновременно происходит отключение главного привода насоса,Для приведения предохранительного клапана в исходное рабочее положение достаточно рукояткой устройства 12 повернуть ось 14 против часовой стрелки до упора звена 9 в установочный конец винта 18,Формула и зоб рете н и я 1,Предохранительный клапан, содержащий корпус с угловым расположением входного и выходного патрубков, в котором выполнено сквозное осевое отверстие и в нем размещены двухступенчатый шток с разными диаметрами цилиндрических направляющих поясков, направляющие втулки с уплотнительными поясками, взаимодействующие со ступенями штока, а на корпусе установлены рычаг с пружинами и звенья с шарнирными связями, упор на рычаге или винт, соответственно ограничивающий отклонения звеньева другой регулирующий величину их отклонения от центральной оси сквозного отверстия корпуса,отличающийся тем,что,сцелью повышения надежности, направляющие втулки установлены по обе стороны от входного патрубка, ось которого расположена под углом к указанной Оси отверстия корпуса, при этом упор на рычаге выполнен в виде регулировочного винта, а на упомянутых ступенях штока в гнездах установлены уплотнительные эластичные кольца, причем меньшая ступень штока расположена со стороны выходного патрубка и снабжена кожухом, закрывающим уплотнительное эластичное кольцо укаэанного штока, а на направляющей втулке, взаимодействующей с меньшей ступенью штока, выполнена проточка, направленная в сторону кожуха.2 Клапан по и 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что направляющий цилиндрический поясок штока меньшего диаметра выполнен частично закрытым кожухом.1779 В 63ро(ойаоаСоставитель Л. Горонович едактор С. Кулакова Техред М.Моргентал Корректор М, Ткач Заказ 4425 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГК113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5изводственна-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина,