RU2164634C2

RU2164634C2 - Gauge-pressure valve

Info

Publication number: RU2164634C2
Application number: RU99110553/06A
Authority: RU
Inventors: Д.Е. Зотов; Г.Я. Карпенко
Priority date: 1999-05-21
Filing date: 1999-05-21
Publication date: 2001-03-27

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: gauge-pressure valve is designed for automatic maintenance of constant preset pressure (overpressure) in room or construction. It ensures air overflow from one room to another in one direction only. It may also be used for emergency shut-off of gas pipeline channel in case of abrupt pressure rise exceeding some threshold value in working space or beyond it. Valve has body with coaxial operating branch pipes and through channel in which cut-off member loaded elastically towards branch pipes is mounted for longitudinal displacement. Cut-off member consists of hollow cylinder coaxial with body, with internal partition and blind ends which diameter is larger than that of through channel. Adjusting element pressed to partition elastically is secured loosely on supporting guide element inside cylinder. Guide element is attached to cylinder ends. Through recesses are made near ends on side surface of cylinder. Gauge-pressure valve makes it possible to shut off gas pipeline and to stop gas flow for some minimum permissible time due to action of shock wave and compression wave with gauge pressure and duration exceeding some threshold value on gas flowing through gas pipeline. EFFECT: enhanced efficiency. 1 dwg

Description

Клапан избыточного давления предназначен для автоматического поддержания постоянного заданного избыточного давления (подпора) в помещении или сооружении для обеспечения перетекания воздуха из одного помещения в другое только в одном направлении и для аварийного перекрытия канала газопровода при резком повышении давления больше некоторого порогового значения в рабочем помещении или снаружи его. The overpressure valve is designed to automatically maintain a constant predetermined overpressure (back-up) in a room or structure, to ensure that air flows from one room to another in only one direction and for emergency blocking of the gas channel with a sharp increase in pressure above a certain threshold value in the working room or outside his.

Известно отключающее устройство реверсивного действия. Однако из-за того, что центрирование запорного органа, который выполнен в виде стакана, происходит по наружной поверхности запорного органа, соприкасающейся с внутренней поверхностью корпуса, это приводит к уменьшению живого сечения; повышенный износ рабочих поверхностей требует изготовления запорного органа из износостойких материалов; при резких перепадах значительных по величине давлений происходит сильный удар запорного органа о седло, что может привести к деформации рабочих элементов; отсутствие герметизирующих элементов не позволяет обеспечить полную герметичность закрытого клапана. /Авторское свидетельство СССР SU 1272048 A1 F 16 K 17/02, 1985. БИ N 43, 23.11.86./. Known tripping device reverse action. However, due to the fact that the centering of the locking member, which is made in the form of a glass, occurs along the outer surface of the locking member in contact with the inner surface of the housing, this leads to a decrease in the living section; increased wear of working surfaces requires the manufacture of a locking member from wear-resistant materials; during sharp changes of significant pressure, a strong blow of the locking body on the saddle occurs, which can lead to deformation of the working elements; the lack of sealing elements does not allow for complete tightness of the closed valve. / USSR author's certificate SU 1272048 A1 F 16 K 17/02, 1985. BI N 43, 11.23.86./.

Известен предохранительный клапан для регулирования избыточного потока, состоящий из корпуса с входным и выходным отверстиями, камеры с клапаном и седлами клапана, которые расположены на одной продольной оси. Дископодобный клапан с двумя меньшими по диаметру направляющими цилиндрическими поверхностями поддерживается в камере двумя спиральными пружинами, наружные концы которых упираются в кольцевые уступы, расположенные на внутренней поверхности корпуса. Пружины управляют передвижением клапана, в поджатом состоянии они сопротивляются движению клапана под действием силы нормального потока, воздействующего на поверхность клапана. В случае избыточного потока клапан закрывает входное отверстие. Known safety valve for controlling excess flow, consisting of a housing with inlet and outlet openings, a chamber with a valve and valve seats, which are located on the same longitudinal axis. A disk-like valve with two smaller cylindrical guide surfaces is supported in the chamber by two coil springs, the outer ends of which abut against annular ledges located on the inner surface of the housing. The springs control the movement of the valve, in the pre-loaded state they resist the movement of the valve under the action of the normal flow force acting on the surface of the valve. In case of excess flow, the valve closes the inlet.

Это известное устройство - предохранительный клапан - обладает рядом недостатков: пружины находятся в потоке рабочей среды, это приводит к увеличению гидросопротивления; при резких перепадах значительных по величине давлений происходит сильный удар запорного органа о седло, что может привести к деформации рабочих элементов; система подвески оси запорного органа не позволяет точно центрировать запорный орган относительно внутренней поверхности корпуса. /Патент США N 3561471 F 16 K 17/24, 1971/. Это устройство принято за прототип. This known device - a safety valve - has several disadvantages: springs are in the flow of the working medium, this leads to an increase in hydraulic resistance; during sharp changes of significant pressure, a strong blow of the locking body on the saddle occurs, which can lead to deformation of the working elements; the suspension system of the axis of the locking member does not allow to precisely center the locking member relative to the inner surface of the housing. / US patent N 3561471 F 16 K 17/24, 1971 /. This device is taken as a prototype.

Решаемой технической задачей является разработка клапана, позволяющего перекрыть газопровод и прекратить течение газа за некоторое минимально допустимое время при воздействии на газ, протекающий по газопроводу, ударной волны, волны сжатия с избыточным давлением и длительностью больше некоторого порогового значения. Разрабатываемое устройство должно обладать требуемым быстродействием, прочностью, возможностью возвращаться в исходное положение, а для опасных производств, хранилищ, АЭС, в которых в результате аварии может появиться выброс радиоактивных или токсичных веществ, возможностью удержания запорного элемента длительное время в закрытом состоянии. The technical problem to be solved is the development of a valve that allows shutting off the gas pipeline and stopping the gas flow for some minimum permissible time when the gas flowing through the gas pipeline is exposed to a shock wave, a compression wave with excess pressure and a duration exceeding a certain threshold value. The device under development should have the required speed, strength, the ability to return to its original position, and for hazardous industries, storage facilities, nuclear power plants, in which an accident may result in the release of radioactive or toxic substances, the ability to hold the shut-off element for a long time in a closed state.

Указанная техническая задача решается клапаном избыточного давления, содержащим корпус с соосными рабочими патрубками и проходным каналом, в котором установлен с возможностью продольного перемещения упруго нагруженный в сторону патрубков запорный орган, при этом, согласно изобретению, запорный орган состоит из соосного с корпусом пустотелого цилиндра с внутренней перегородкой и глухими торцами, выполненными диаметром, большим диаметра проходного канала, и упруго поджатого к перегородке регулирующего элемента, подвижно закрепленного внутри цилиндра на опорном направляющем элементе, закрепленном к торцам цилиндра, вблизи торцев на боковой поверхности цилиндра выполнены сквозные пазы. The specified technical problem is solved by an overpressure valve containing a housing with coaxial working nozzles and a passage channel in which a locking member is installed elastically loaded towards the branch pipes with the possibility of longitudinal movement, and according to the invention, the locking member consists of a hollow cylinder coaxial with the housing and having an internal a partition and blind ends made with a diameter greater than the diameter of the passage channel and elastically pressed to the partition of the regulating element, movably fixed about the inside of the cylinder on the supporting guide element fixed to the ends of the cylinder, through the grooves are made near the ends on the side surface of the cylinder.

Отличительными от прототипа признаками являются:
- выполнение запорного органа из пустотелого цилиндра с поперечной перегородкой и регулирующего элемента, упруго поджатого к перегородке,
- расположение пружин в зазоре между боковыми поверхностями цилиндра и проходного канала.Distinctive features of the prototype are:
- the implementation of the locking element from a hollow cylinder with a transverse baffle and a regulating element elastically pressed against the baffle,
- the location of the springs in the gap between the side surfaces of the cylinder and the passage channel.

Применение разделенного на две части запорного органа позволяет увеличить чувствительность клапана за счет снижения массы регулирующего элемента, в то же время обеспечивает работоспособность устройства при воздействии ударных волн большей интенсивности за счет усиления корпуса. The use of a locking element divided into two parts allows increasing the sensitivity of the valve by reducing the mass of the regulating element, while at the same time ensuring the operability of the device when exposed to shock waves of greater intensity due to the amplification of the body.

Вывод пружин из зоны воздушного потока уменьшает пневмосопротивление клапана потоку воздуха. The withdrawal of the springs from the air flow zone reduces the pneumatic resistance of the valve to the air flow.

На чертеже изображено в разрезе заявляемое устройство, предназначенное для аварийного перекрытия газопровода. Стрелкой указано направление потока газа. Заявляемое устройство содержит корпус 1 с проходным каналом, внутри него расположен запорный орган 2, который имеет возможность перемещаться вдоль корпуса 1, между корпусом и запорным органом расположены пружины 3. Запорный орган 2 представляет собой пустотелый цилиндр с боковыми пазами "А", выполненными вблизи торцев запорного органа на его цилиндрической поверхности, имеющий внутри перегородку 4 и амортизирующие элементы 5 на внутренних боковых поверхностях, внутри цилиндра расположен регулирующий элемент 6, который имеет возможность перемещаться на опорном направляющем элементе 7, который жестко закреплен к торцам цилиндра, и прижат к амортизирующему элементу 8, расположенному на перегородке 4 запорного органа 2, пружиной 9. При этом диаметр торцев цилиндра больше диаметра проходного канала. The drawing shows a sectional view of the inventive device, designed for emergency shutdown of the gas pipeline. The arrow indicates the direction of gas flow. The inventive device comprises a housing 1 with a passage channel, a locking member 2 is located inside it, which has the ability to move along the housing 1, springs 3 are located between the housing and the locking member 3. The locking member 2 is a hollow cylinder with side grooves "A" made near the ends a locking member on its cylindrical surface, having inside the baffle 4 and shock absorbing elements 5 on the inner side surfaces, inside the cylinder there is a regulating element 6, which can be to move on the supporting guide element 7, which is rigidly fixed to the ends of the cylinder, and pressed against the shock-absorbing element 8, located on the partition 4 of the locking member 2, by the spring 9. The diameter of the ends of the cylinder is larger than the diameter of the passage channel.

Устройство работает следующим образом:
Если в помещении избыточное давление меньше некоторой заданной величины P, регулирующий элемент 6 перекрывает сечение газопровода за счет прижатия к перегородке 4 запорного органа 2 усилием пружины 9.The device operates as follows:
If the room overpressure is less than a certain predetermined value P, the regulating element 6 overlaps the cross section of the gas pipeline by pressing the closure body 2 against the partition 4 by the force of the spring 9.

При превышении избыточного давления величины P регулирующий элемент 6 отходит от перегородки 4 и в возникшую щель устройства через пазы "А" перетекает воздух. If the excess pressure of P is exceeded, the regulating element 6 moves away from the partition 4 and air flows through the grooves “A” into the resulting device slit.

В случае, когда в помещении с избыточным давлением происходит авария, сопровождаемая ударной волной или резким повышением давления больше некоторого порогового значения, от их воздействия на торец запорного органа 2, запорный орган, воздействуя на пружину 3, начинает ее сжимать, перемещаясь по направлению потока воздуха и перекрывает газопровод. При этом срабатывает дополнительное защелкивающее устройство (не показано) и помещение с избыточным давлением будет герметично изолировано на длительное время. In the event that an accident occurs in a room with excessive pressure, accompanied by a shock wave or a sharp increase in pressure above a certain threshold value, from their impact on the end face of the locking element 2, the locking element, acting on the spring 3, begins to compress it, moving in the direction of air flow and closes the gas pipeline. This triggers an additional latching device (not shown) and the room with excess pressure will be hermetically isolated for a long time.

Любое известное для фиксации положения запорного органа 2 устройство может быть установлено в зоне контакта запорного органа 2 и корпуса 1 между пружинами 3. Введение такого предложенного элемента 2 поможет решить поставленную задачу. Any device known for fixing the position of the locking element 2 can be installed in the contact zone of the locking element 2 and the housing 1 between the springs 3. The introduction of such a proposed element 2 will help to solve the problem.

При стационарном течении газа сила, обусловленная скоростным напором газового потока при обтекании регулирующего элемента 6, компенсируется подпружинивающей силой пружины 9 на регулирующий элемент 6, при этом регулирующий элемент удерживается в определенном положении относительно перегородки 4, а запорный орган - относительно корпуса. In a stationary gas flow, the force due to the high-speed pressure of the gas stream flowing around the regulating element 6 is compensated by the spring-loaded force of the spring 9 on the regulating element 6, while the regulating element is held in a certain position relative to the partition 4, and the locking element is relative to the housing.

При резком увеличении давления в газовом потоке, вызванным воздушной ударной волной или волной сжатия, запорный орган 2 начинает двигаться вдоль корпуса 1. При этом проходное сечение между запорным органом 2 и корпусом 1 уменьшается до полного перекрытия канала газопровода. Смягчению удара запорного органа 2 о корпус 1 способствуют амортизирующие элементы 5, закрепленные на поверхности запорного органа 2. После сжатия амортизирующего элемента 5 положение запорного органа 2 может фиксироваться любым известным элементом. При отсутствии фиксирующего элемента, после уменьшения давления в газовом потоке ниже критического значения, под воздействием пружины 3 запорный орган 2 возвращается в исходное положение. В случае прихода воздушной ударной волны с противоположной стороны (за счет внешнего взрыва), запорный орган движется и перекрывает канал газопровода аналогичным образом, препятствуя прохождению воздушной ударной волны в рабочее помещение. With a sharp increase in pressure in the gas stream caused by an air shock wave or compression wave, the shut-off element 2 begins to move along the housing 1. In this case, the flow area between the shut-off element 2 and the housing 1 decreases until the gas channel is completely blocked. The shock impact of the locking member 2 on the housing 1 is facilitated by the shock absorbing elements 5 fixed on the surface of the locking member 2. After the shock-absorbing member 5 is compressed, the position of the locking member 2 can be fixed by any known element. In the absence of a locking element, after reducing the pressure in the gas stream below a critical value, under the influence of a spring 3, the locking member 2 returns to its original position. In the event of an air shock wave coming from the opposite side (due to an external explosion), the shut-off element moves and closes the gas pipeline channel in a similar way, preventing the air shock wave from passing into the working room.

Claims

1. An overpressure valve, comprising a housing with coaxial working nozzles and a passage channel, in which a shut-off element elastically loaded towards the nozzles is installed with the possibility of longitudinal movement, characterized in that the shut-off element consists of a hollow cylinder coaxial with the housing with an internal partition and blind ends made with a diameter larger than the diameter of the passage channel and elastically pressed to the baffle of the regulating element, movably fixed inside the cylinder on the supporting guide element e, fixed to the cylinder ends, near the ends on the side surface of the cylinder is provided with through slots.

2. The valve according to claim 1, characterized in that the elastic loading of the cylinder of the locking element is carried out by springs located in the gap between the side surfaces of the cylinder and the passage channel.