Імпульсний запобіжний клапан 1

F16K17 / 10 - з допоміжним клапаном для сервоуправления головним клапаном

Власники патенту RU 2289051:

Товариство з обмеженою відповідальністю "Уралкріомаш" (RU)

Винахід відноситься до АРМАТУРОБУДУВАННЯ, зокрема до запобіжних пристроїв, і призначене для підтримки заданого тиску в апаратах, що працюють під тиском газів при низьких температурах. Імпульсний запобіжний клапан містить два затвора: головний і імпульсний. Кожен з затворів складається з сідла і золотника. Золотник головного затвора забезпечений сильфоном, що створює з сідлом імпульсного затвора сильфонну порожнину, і навантажений пружиною в сторону сідла головного затвора. Є малий отвір для входу газу в сильфонну порожнину. У сідлі імпульсного затвора виконані велике, в порівнянні з малим отвором, отвір для скидання газу з сильфонні порожнини і отвір для розміщення штовхача. Штовхач розташований з можливістю взаємодії з золотником імпульсного затвора при відкритті клапана. Сідло закріплено на сильфоні головного затвора з можливістю утворення нерухомим штовхачем зазору між сідлом і золотником імпульсного затвора при тиску початку відкриття. Мале отвір для входу газу в сильфонну порожнину виконано в золотнику головного затвора. Винахід направлено на створення клапана, що дозволяє вести скидання холодного газу тривалий період, на спрощення конструкції і підвищення надійності його роботи. 1 мул.

Пропонований винахід відноситься до запобіжних пристроїв, призначених для підтримки заданого тиску, і може бути використано в апаратах, що працюють під тиском газів при низьких температурах.

Відомі імпульсні запобіжні клапани, які містять головний запобіжний клапан і імпульсний клапан, що забезпечують підвищену герметичність і точність спрацьовування, наприклад клапан, описаний в кн. Н.Т.Романенко, Ю.Ф.Куліков. Кріогенна арматура. Київ, Машинобудування, 1978, стор.37.

У зазначених клапанах додаткова герметизація затвора головного клапана досягається за рахунок тиску тієї ж середовища, на якій працює клапан.

Недоліком зазначених клапанів є те, що при підвищенні тиску робочого середовища відбувається разуплотнение затвора імпульсного клапана, внаслідок чого при проектуванні таких клапанів доводиться обмежувати величину зазору між золотником і розташованими з двох сторін сідлами до 0,3-0,5 мм, і, незважаючи на таку точність, часто відбувається зависання плунжера і запобіжний клапан може не спрацювати. Динаміка таких клапанів до сих пір недостатньо вивчена.

Відомі імпульсні клапани, що містять головний запобіжний і імпульсний клапан, керований від стороннього джерела енергії, див., Наприклад, Д.Ф.Гуревіч, О.Н.Шмаков. Довідник трубопровідної арматури. Ленінград, Машинобудування, 1987, стр.183.

Недоліком таких клапанів є те, що вони вимагають стороннього джерела енергії для управління.

Найбільш близьким технічним рішенням, прийнятим в якості прототипу, є імпульсний запобіжний клапан по SU 1689705 А1.

Це відоме пристрій містить максимальну кількість ознак, викладених у формулі винаходу, а саме імпульсний запобіжний клапан містить два затвора: головний і імпульсний, причому кожен з затворів складається з сідла і золотника, золотник головного затвора забезпечений сильфоном, що створює з сідлом імпульсного затвора сильфонну порожнину, і навантажений пружиною в сторону сідла головного затвора, крім цього, є малий отвір для входу газу в сильфонну порожнину, а в сідлі імпульсного затвора виконані велике, по зрівняний ю з малим отвором, отвір для скидання газу з сильфонні порожнини і отвір для розміщення штовхача, розташованого з можливістю взаємодії з золотником імпульсного затвора при відкритті клапана.

Недоліком зазначеного клапана є його складність, а найголовніше - це наявність гумових ущільнень, що забезпечують ущільнення по циліндричній поверхні рухомих поршнів, що неприпустимо при тривалій роботі клапана при низьких температурах (нижче допустимих температур для гуми), тому такі клапани допускають зниження температури короткочасно, поки не встигнуть охолонути гумові ущільнення.

Завданням цього винаходу є створення клапана, що дозволяє вести скидання холодного газу тривалий період, спрощення конструкції і підвищення надійності його в роботі.

Зазначена задача досягається тим, що запобіжний клапан забезпечений двома затворами: головним і імпульсним, причому кожен з затворів складається з сідла і золотника. Золотник головного затвора забезпечений сильфоном, що створює з сідлом імпульсного затвора сильфонну порожнину, і навантажений пружиною в сторону сідла головного затвора, в якому є малий отвір для входу газу в сильфонну порожнину, а в сідлі імпульсного затвора є велике, в порівнянні з малим отвором, отвір для скидання газу з сильфонні порожнини і отвір для розміщення в ньому штовхача, розташованого з можливістю взаємодії з золотником імпульсного затвора при відкритті клапана. Сідло закріплено на сильфоні головного затвора з можливістю утворення нерухомим штовхачем зазору між сідлом і золотником імпульсного затвора при тиску початку відкриття, а малий отвір для входу газу в сильфонну порожнину виконано в золотнику головного затвора.

На кресленні представлений в розрізі загальний вигляд імпульсного запобіжного клапана.

Літерами "А" і "Б" позначені відповідно робоча порожнину, яку клапан захищає від сверхдопустімого тиску, і сильфонне порожнину, потрапляючи в яку газ притискає плунжери до сідел.

Імпульсний запобіжний клапан складається з двох затворів - головного і імпульсного.

Головний затвор містить сідло 1 і золотник 2, імпульсний - сідло 3 і золотник 4.

Усередині сідла 3 розміщений нерухомий штовхач 5.

Для настройки клапана на відкриття передбачена пружина 6, а для попереднього поджатия золотника 4 - пружина 7.

Золотник 2 приварений до сильфони 8, останній - до сідла 3.

Нерухомий штовхач 5 забезпечує можливість утворення зазору між сідлом і золотником імпульсного затвора при тиску початку відкриття клапана.

Для збільшення підйомної сили на золотник 2 нагвинчена обойма 9.

Для повідомлення порожнини "А" з порожниною "Б" в золотнику 2 передбачено отвір "е" малого діаметра, а для повідомлення порожнини "Б" з атмосферою в сідлі 3 - отвір "f" великого діаметра (в порівнянні з отвором головного золотника).

Ущільнення в золотнику виконано з матеріалу, що витримує низькі температури, наприклад фторопласт-4.

Імпульсний запобіжний клапан працює наступним чином.

При тиску від нуля до робочого золотники 2 і 4 своїми ущільненнями стосуються сідел 1 і 3. При цьому газ з порожнини "А" через отвір "е" малого діаметра потрапляє в сильфонну порожнину "Б", забезпечуючи постійне поджатие ущільнюючих площин.

При тиску, рівному тиску початку відкриття, ущільнювач золотника 4 стосується торця штовхача 5 і починає утворюватися зазор між сідлом 3 і золотником 4. Газ з порожнини "Б" кинеться через отвір "f" в атмосферу. Тиск у порожнині "Б" впаде і стане менше, ніж в порожнині "А", тому що перетин отвору "е" менше, ніж перетин отвору "f". Золотник 2 підніметься, газ буде скидатися з порожнини "А" в атмосферу з "упором" в обойму 9. Сила впливу реакції потоку на обойму змушує золотник з обоймою "зависати", долаючи зусилля пружини 6.

При зниженні тиску в порожнині "А" зменшується сила реакції потоку на обойму, золотник 2, за рахунок тиску в порожнині "Б" сідає на сідло 1. Імпульсний запобіжний клапан закривається, забезпечуючи надійну герметичність.

Перевага винаходу полягає в тому, що з пропонованим запобіжним клапаном можна забезпечити вимоги кодексу ММОГ (міжнародного морського кодексу по небезпечних вантажів) в частині забезпечення герметичності при роботі його на низьких температурах (криогенного порядку) в тривалому режимі.

Технічна документація схвалена Головним Управлінням українського Морського Регістру Судноплавства. В даний час виготовлені, відпрацьовані дослідні зразки імпульсного запобіжного клапана і розпочато його використання в серійної продукції виготовлених контейнерів.

Імпульсний запобіжний клапан, що містить два затвора, головний і імпульсний, причому кожен з затворів складається з сідла і золотника, золотник головного затвора забезпечений сильфоном, що створює з сідлом імпульсного затвора сильфонну порожнину, і навантажений пружиною в сторону сідла головного затвора, крім цього є малий отвір для входу газу в сильфонну порожнину, а в сідлі імпульсного затвора виконані велике, в порівнянні з малим отвором, отвір для скидання газу з сильфонні порожнини і отвір для розміщення штовхача, рас покладеного з можливістю взаємодії з золотником імпульсного затвора при відкритті клапана, який відрізняється тим, що сідло закріплено на сильфоні головного затвора з можливістю утворення нерухомим штовхачем зазору між сідлом і золотником імпульсного затвора при тиску початку відкриття, а малий отвір для входу газу в сильфонну порожнину виконано в золотнику головного затвора.