RU2142592C1

RU2142592C1 - Vent-safety valve

Info

Publication number: RU2142592C1
Application number: RU98111051A
Authority: RU
Inventors: В.В. Беляков; И.И. Дедянин
Original assignee: Государственный космический научно-производственный центр им.М.В.Хруничева
Priority date: 1998-06-03
Filing date: 1998-06-03
Publication date: 1999-12-10

Abstract

FIELD: disposal of excess gases from cryogenic fuel tanks at an increase of pressure in them above the permissible value, applicable in pneumo- hydraulic systems of any branch of mechanical engineering. SUBSTANCE: the vent- safety valve has a body inlet and outlet channels and vent cavity, seat and seal with packings connected to the rod of the control valve, bellows assembly, detachable intermediate body and a regulating device. The bellows assembly is connected to the seal and has internal and external cavities. The external cavity of the bellow assembly communicates with the atmosphere. The valve is furnished with two inlet and one outlet blow-off pipe connections, tie-rod located in the internal cavity of the bellows assembly. The tie-rod kinematically joints the seal to the control valve rod by means of the hinge- joints made at its ends and lower flanged and upper adapters. The adapters form clearances in the axial direction, respectively, by the internal end of the upper adapter and flanging made on the end face of the control valve and internal end of the seal and flanging of the lower adapter. An inlet and one outlet blow-off connections are installed in the detachable intermediate body. They communicate with the internal cavity of the bellows assembly. The outlet connection communicates with the atmosphere. The valve body accommodates also the second inlet blow-off connection. It communicates with the outlet channel through the vent cavity. The external surface of the vent-safety valve is coated with heat-insulating material. The control valve has a radial packing in the form of a fluoroplastic ring with a tab located on the piston of the control valve. The regulating device is made in the form of a nut and bush with bosses and located in the detachable intermediate body for axial movement. EFFECT: considerably simplified design, reduced mass, enhanced reliability. 4 cl, 1 dwg

Description

Изобретение служит для сброса избыточных газов из криогенных топливных емкостей при повышении в них давления выше допустимого и может быть использовано в пневмогидросистемах любой отрасли машиностроения. The invention is used to discharge excess gases from cryogenic fuel tanks when the pressure in them is higher than permissible and can be used in pneumohydraulic systems of any engineering industry.

Наиболее близким к заявленному клапану является дренажно-предохранительный клапан (ДПК) для криогенных систем, содержащий корпус с входным и выходным каналами и дренажной полостью, седло и затвор с уплотнением, соединенный со штоком управляющего клапана, сильфонный узел, соединенный с затвором и выполненный с внутренней и наружной полостями, при этом наружная полость сообщена с атмосферой, разъемный промежуточный корпус и регулирующее устройство (см. Романенко Н.Г, Кулешов Ю.Ф. "Криогенная арматура", М.: Машиностроение, 1978. - с. 39, рис. 29). Closest to the claimed valve is a drainage safety valve (DPC) for cryogenic systems, comprising a housing with inlet and outlet channels and a drainage cavity, a seat and a shutter with a seal, connected to the control valve stem, a bellows assembly connected to the shutter and made with an internal and external cavities, while the external cavity is in communication with the atmosphere, a detachable intermediate housing and a regulating device (see Romanenko N.G., Kuleshov Yu.F. "Cryogenic Valves", M .: Mechanical Engineering, 1978. - p. 39, Fig. 29).

Недостатком указанного ДПК является сложность конструкции, обусловленная созданием полости для обеспечения вакуума между корпусом и теплым кожухом, а также технологические трудности при сборке и ремонте, связанные с тепловыми мостами и вакуумной изоляцией. Значительно усложняет конструкцию и применение вспомогательного клапана, что приводит также к понижению надежности и увеличению веса. The disadvantage of this WPC is the design complexity due to the creation of a cavity to provide a vacuum between the body and the warm casing, as well as technological difficulties in the assembly and repair associated with thermal bridges and vacuum insulation. Significantly complicates the design and use of the auxiliary valve, which also leads to a decrease in reliability and an increase in weight.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является упрощение конструкции, снижение веса и повышение надежности клапана. The technical result of the invention is to simplify the design, reduce weight and increase the reliability of the valve.

Технический результат достигается тем, что ДПК, содержащий корпус с входным и выходным каналами и дренажной полостью, седло и затвор с уплотнением, соединенный со штоком управляющего клапана, сильфонный узел, соединенный с затвором и выполненный с внутренней и наружной полостями, при этом наружная полость сообщена с атмосферой, разъемный промежуточный корпус и регулирующее устройство, в соответствии с предлагаемым изобретением снабжен двумя входными и одним выходным продувочными штуцерами, тягой, размещенной во внутренней полости сильфонного узла и кинематически соединяющей затвор со штоком управляющего клапана посредством выполненных на ее концах шарнирах и нижнего с отбортовкой и верхнего переходников, образующих осевые зазоры с одной стороны - между внутренним торцем верхнего переходника и отбортовкой, выполненной на торце штока управляющего клапана, а с другой стороны - между отбортовкой нижнего переходника и внутренним торцем затвора, при этом в разъемном промежуточном корпусе установлены входной и выходной продувочные штуцеры, сообщенные с внутренней полостью сильфонного узла, причем выходной штуцер сообщен с атмосферой, а в корпусе клапана смонтирован второй входной продувочный штуцер, сообщенный с выходным каналом через дренажную полость. The technical result is achieved in that the WPC, comprising a housing with inlet and outlet channels and a drainage cavity, a seat and a shutter with a seal, connected to the control valve stem, a bellows assembly connected to the shutter and made with the inner and outer cavities, while the outer cavity is communicated with the atmosphere, a detachable intermediate housing and a regulating device, in accordance with the invention is equipped with two inlet and one outlet purge fittings, a thrust located in the internal cavity of the background assembly and kinematically connecting the shutter to the control valve stem by means of hinges and lower flanged at its ends and upper adapters forming axial gaps on the one hand - between the inner end of the upper adapter and the flanging made on the end of the control valve rod, and on the other hand - between the flanging of the lower adapter and the inner end of the shutter, while in the detachable intermediate casing there are inlet and outlet purge fittings communicated from the inner cavity a bellows assembly, the outlet fitting being in communication with the atmosphere, and a second inlet purge fitting in communication with the outlet channel through the drainage cavity mounted in the valve body.

Наружная поверхность клапана покрыта термоизоляционным материалом. The outer surface of the valve is covered with thermally insulating material.

Уплотнение управляющего клапана выполнено радиальным в виде фторопластового кольца с усом, размещенного на поршне управляющего клапана. The seal of the control valve is made radial in the form of a fluoroplastic ring with a mustache placed on the piston of the control valve.

Регулирующее устройство выполнено в виде гайки и втулки с выступами и размещено в разъемном промежуточном корпусе с возможностью осевого перемещения. The adjusting device is made in the form of a nut and a sleeve with protrusions and is placed in a detachable intermediate housing with the possibility of axial movement.

На чертеже изображен общий вид ДПК. The drawing shows a General view of the KDP.

Он состоит из корпуса 1 с выходным 2 и выходным 3 каналами, с выполненными в нем седлом 4 и законцовками 5, затвора 6 с завальцованным по торцу поликарбонатным уплотнением 7 и приваренным к затвору сильфонным узлом 8, управляющего клапана 9, шток 10 которого через шарнир 11 и тягу 12 соединен через другой шарнир 13 с нижним переходником 14 с опорой для пружины 15. Регулирующее устройство, выполненное в виде гайки 16 и втулки 17 с выступами, обеспечивает настройку клапана сжатием пружины 15. Между корпусом 1 и корпусом управляющего клапана 9 расположен разъемный промежуточный корпус 18 с выполненными в нем входным продувочным штуцером 19 и выходным продувочным штуцером 20, которые сообщены с внутренней замкнутой полостью 21 сильфонного узла 8, образованной внутренними поверхностями сильфонного узла 8, поверхностью разъемного промежуточного корпуса 18, корпуса управляющего клапана 9 и съемного кожуха 22. Наружная поверхность ДПК покрыта пенопластом 23, который уменьшает теплоприток к наружной поверхности ДПК. В корпусе 1 установлен направляющий штырь 24, на который установлен затвор 6 с направляющим отверстием 25. Дренажная полость 26, образованная полостью выходного канала 3, ограничена внутренней поверхностью корпуса 1 и наружной поверхностью сильфонного узла 8. В корпусе 1 смонтирован входной продувочный штуцер 27, сообщенный через дренажную полость 26 с выходным каналом 3. Управляющий клапан 9 имеет штуцер 28, через который подается управляющее давление под поршень 29. Поршень имеет радиальное фторопластовое уплотнение 30 с усом 31 (место В). В корпусе управляющего клапана 9 выполнен упор 32. Между торцами корпуса управляющего клапана 9 и поршня 29 установлена пружина 33 для возврата поршня 29 в исходное положение. Тяга 12, шарнирно соединенная с нижним переходником 14 и со штоком 10, образует зазоры в осевом направлении: A - между внутренним торцем верхнего переходника 34 и отбортовкой 35 штока 10 и Б - между отбортовкой нижнего переходника 14 и внутренним торцем затвора 6. Нижний переходник 14 шарнирно соединен с затвором 6. It consists of a housing 1 with an outlet 2 and an outlet 3 channels, with a saddle 4 and tips 5 made therein, a shutter 6 with a polycarbonate seal 7 sealed at the end and a bellows assembly 8 welded to the shutter, a control valve 9, the stem 10 of which through a hinge 11 and the rod 12 is connected through another hinge 13 to the lower adapter 14 with a support for the spring 15. A control device made in the form of a nut 16 and a sleeve 17 with protrusions provides adjustment of the valve by compression of the spring 15. A connector is located between the body 1 and the control valve body 9 an intermediate intermediate body 18 with an inlet purge nipple 19 and an outlet purge nipple 20 made therein, which are in communication with an internal closed cavity 21 of the bellows assembly 8 formed by the inner surfaces of the bellows assembly 8, the surface of the split intermediate housing 18, the control valve body 9 and the removable casing 22 The outer surface of the KDP is covered with foam 23, which reduces the heat gain to the outer surface of the KDP. A guide pin 24 is installed in the housing 1, on which a shutter 6 with a guide hole 25 is mounted. The drainage cavity 26 formed by the cavity of the outlet channel 3 is bounded by the inner surface of the housing 1 and the outer surface of the bellows assembly 8. An inlet purge nipple 27 is mounted in the housing 1, through the drainage cavity 26 with the outlet channel 3. The control valve 9 has a fitting 28 through which the control pressure is supplied under the piston 29. The piston has a radial fluoroplastic seal 30 with a mustache 31 (place B). An emphasis 32 is made in the body of the control valve 9. A spring 33 is installed between the ends of the body of the control valve 9 and the piston 29 to return the piston 29 to its original position. The rod 12, pivotally connected to the lower adapter 14 and the rod 10, forms axial clearance: A - between the inner end of the upper adapter 34 and the flange 35 of the rod 10 and B - between the flanging of the lower adapter 14 and the inner end of the shutter 6. The lower adapter 14 pivotally connected to the shutter 6.

ДПК клапан работает следующим образом. WPC valve operates as follows.

До заполнения криогенными компонентами емкости (на чертеже не показана), на которую установлен ДПК, в клапан через штуцеры 19 и 27 подается газ продувки (например, гелий), который сбрасывается в атмосферу через штуцер 20 и выходной канал 3, создавая незначительное избыточное давление в полостях 21 и 26 с целью исключения попадания в эти полости влажного воздуха, т.к. влажный воздух, намерзая на стенках сильфонного узла 8, может вывести его из строя при работе клапана. Только после продувки полостей 21 и 26 начинаются заправка емкости и работа клапана. Before filling with the cryogenic components of the tank (not shown in the drawing) on which the WPC is installed, purge gas (for example, helium) is supplied through the fittings 19 and 27 to the valve, which is discharged into the atmosphere through the fitting 20 and the outlet channel 3, creating a slight overpressure in cavities 21 and 26 in order to prevent moist air from entering these cavities, as moist air, freezing on the walls of the bellows assembly 8, can damage it when the valve is operating. Only after purging the cavities 21 and 26, tank filling and valve operation begin.

ДПК может работать в штатном и нештатном режимах. KDP can work in normal and emergency modes.

Штатный режим. При достижении определенного давления в баке в системе наддува (не показаны) срабатывает электропневмоклапан (не показан) и управляющий газ наддува подается в штуцер 28 под поршень 29. Поршень 29 перемещается, сжимая пружину 33, и устанавливается на упор 32. При перемещении штока 10 выбирается зазор А, после чего начинает перемещаться тяга 12 вместе с нижним переходником 14. При движении нижнего переходника 14 сжимается пружина 15 и выбирается зазор Б, после чего начинает подниматься затвор 6, перемещаясь направляющим отверстием 25 по направляющему штырю 24, образуя щель между затвором 6 и седлом 4, через которую сбрасывается избыточный газ из емкости. При передаче усилия от поршня 29 к затвору 6 шарниры исключают изгибающие усилия, которые могут возникнуть из-за несоосности поршня и затвора при сборке и привести к появлению дополнительных сил трения в направляющих затвора и поршня и изменению настройки ДПК. При повышении давления в емкости выше допустимого процесс повторяется. Regular mode. When a certain pressure in the tank in the pressurization system (not shown) is reached, an electro-pneumatic valve (not shown) is activated and the control gas of the pressurization is supplied to the nozzle 28 under the piston 29. The piston 29 moves, compressing the spring 33, and is installed on the stop 32. When moving the rod 10 is selected the gap A, after which the rod 12 begins to move together with the lower adapter 14. When the lower adapter 14 moves, the spring 15 is compressed and the gap B is selected, after which the shutter 6 starts to move, moving the guide hole 25 along the guide piece Iryu 24, forming a gap between the valve 6 and the seat 4, through which excess gas is discharged from the tank. When the force is transferred from the piston 29 to the shutter 6, the hinges exclude bending forces that can occur due to misalignment of the piston and the shutter during assembly and lead to the appearance of additional friction forces in the shutter and piston guides and a change in the WPC setting. When the pressure in the tank rises above the permissible process is repeated.

Нештатный режим. В случае выхода из строя системы управления (например, отказ сигнализатора давления) или механизма передачи усилия для подъема затвора 6 (например, разрушение тяги 12), подъем затвора 6 над седлом 4 осуществляется за счет действия избыточного давления в емкости, на которой установлен ДПК, на эффективную площадь затвора 6. В этом случае, благодаря конструктивным особенностям ДПК, изложенным выше, тяга с шарнирами и переходниками не влияет на настройку ДПК, т.к. он не препятствуют открытию затвора от давления в емкости. Abnormal mode. In the event of a failure of the control system (for example, a pressure switch failure) or a force transmission mechanism for lifting the shutter 6 (for example, breaking the rod 12), the shutter 6 is lifted above the seat 4 due to the excess pressure in the tank on which the WPC is installed, effective shutter area 6. In this case, due to the design features of the WPC described above, traction with hinges and adapters does not affect the setting of the WPC, as It does not prevent the shutter from opening due to pressure in the tank.

Таким образом, выполнение внутренней и наружной полостей сильфонного узла сообщенными с продувочными штуцерами выполнение этих полостей с возможностью образования избыточного давления для исключения наморозки влажного воздуха на сильфонном узле, а также конструктивное выполнение взаимосвязи затвора через тягу со штоком управляющего клапана дало возможность значительно упростить конструкцию, снизить вес, повысить надежность клапана. Thus, the implementation of the internal and external cavities of the bellows assembly in communication with the purge fittings, the implementation of these cavities with the possibility of overpressure to prevent freezing of moist air on the bellows assembly, as well as the constructive interaction of the shutter through the rod with the control valve stem made it possible to significantly simplify the design, reduce weight, improve valve reliability.

Claims

1. A drainage safety valve comprising a housing with inlet and outlet channels and a drainage cavity, a seat and a shutter with a seal, connected to the control valve stem, a bellows assembly connected to the shutter and made with the inner and outer cavities, while the outer cavity is in communication with atmosphere, a detachable intermediate housing and a control device, characterized in that the valve is equipped with two inlet and one outlet purge nipples, and the outlet and one inlet purge nipples are installed in the connector many intermediate casing and are in communication with the internal cavity of the bellows assembly, while the outlet purge nipple is in communication with the atmosphere, and the second inlet purge nipple is installed in the valve body so that it communicates with the outlet channel through the drainage cavity, and a rod located in the inner cavity of the bellows assembly and kinematically connecting the shutter to the control valve stem by means of hinges and lower made at its ends with flanging and upper adapters, with the formation of gaps in the axial direction, respectively the inner end of the upper adapter and the flange made on the end of the control valve rod and the inner end of the shutter and the flange of the lower adapter.

2. The valve according to claim 1, characterized in that the outer surface of the drainage safety valve is coated with a heat-insulating material.

3. The valve according to claim 1, characterized in that the control valve seal is made radial in the form of a fluoroplastic ring with a mustache placed on the piston of the control valve.

4. The valve according to claim 1, characterized in that the control device is made in the form of a nut and sleeve with protrusions and is placed in a detachable intermediate housing with the possibility of axial movement.