RU2276302C1

RU2276302C1 - Safety overflow valve

Info

Publication number: RU2276302C1
Application number: RU2004130409/06A
Authority: RU
Inventors: Александр Анатольевич Николаев (RU); Александр Анатольевич Николаев; Валерий Павлович Перцов (RU); Валерий Павлович Перцов; Анна Александровна Удалова (RU); Анна Александровна Удалова
Original assignee: Открытое акционерное общество Гаврилов-Ямский машиностроительный завод "Агат"
Priority date: 2004-10-19
Filing date: 2004-10-19
Publication date: 2006-05-10

Abstract

FIELD: machine tool industry, hydroautomatics, valves.

SUBSTANCE: invention is design to protect system from overpressures. Proposed safety overflow valve consists of housing with drain channel and stepped working space which accommodates seat interacting with gate provided with closing outer surface and inner space with inlet throttling hole accommodating of spring-loaded plunger with through inner space and inlet space and inlet throttling hole. Working space of housing interacts with space of control valve. Filter is fitted on plunger stem, plunger stem being made with through inlet holes communicating with inner space of plunger. End of stem is provided with plug. Throttling outlet hole is made in bottom is zone of fastening of spring whose free end face is fitted on branch pipe of stop in end face working space of housing and provided with inner space connected by transient channel with space of control valve and inlet throttling hole located in branch pipe of stop and connected with working space of housing. Outer surface of gate has guide ring projection with central ring groove and ring groove found between ring projection and locking contact surface. End of ring groove in zone of locking surface is made to radius. Paired rubber and fluoroplastic seals are installed both ring groove of gate and between seat and steps of housing space. Threaded hole is provided in valve housing in which cup is secured in inner space of which spring-loaded control valve is installed. Drain space interacts with space of control valve provided either with stop or additional distributing valve.

EFFECT: improved reliability of process, simplified design, improved manufacturability and assembly of valve mechanism.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области гидроавтоматики, может быть использовано в станкостроении, арматуростроении и предназначено для защиты систем от превышения в них давления свыше допустимой нормы.The invention relates to the field of hydraulic engineering, can be used in machine tool building, valve manufacturing and is intended to protect systems from exceeding the pressure in them above the permissible norm.

Известен предохранительный клапан классического типа, включающий корпус со сквозной основной рабочей полостью, в которой расположены втулка и плавающее седло, затвор, имеющий уплотнения между его внешней поверхностью и втулкой и поджимающийся к плавающему седлу с помощью пружины, расположенной во внутренней полости затвора, имеющего на входе дросселирующее отверстие, связанное с его внутренней полостью, и управляющий клапан, дросселирующая щель которого связана с основной рабочей полостью сзади по ходу движения рабочей среды (см. а.с. СССР №1164488, кл. F 16 К 17/00, 1983 г.). При прижатом к плавающему седлу затворе в идеале рабочая среда должна протекать только через дроссельное отверстие внутри затвора и его внутреннюю полость, не попадая в область слива. При отжиме затвора от плавающего седла, что происходит при срабатывании управляющего клапана, рабочая жидкость устремляется в область слива, давление в системе сбрасывается. Втулка изолирует область слива от основной полости с помощью уплотнений: наружная сторона втулки имеет уплотнение с основной внутренней полостью, внутренняя сторона втулки - с затвором, при этом при отжиме пружины затвор скользит вдоль втулки, а уплотнение между втулкой и затвором должно постоянно изолировать полость слива и основную полость, в т.ч. и при движении затвора. Такое техническое решение не обеспечивает надежное протекание технологического процесса. Во-первых, дросселирующее отверстие в затворе эффективно работает только в небольшом диапазоне давления и вязкости рабочей среды. При резком перепаде давления или других параметров рабочей среды затвор "захлебывается" или не срабатывает. Уплотнения при этих условиях начинают "подтекать" и быстро изнашиваться. Во-вторых, втулка, являющаяся промежуточным звеном с уплотнениями на наружной и внутренней стороне (со скользящим затвором), уменьшает надежность протекания технологического процесса.Known safety valve of the classical type, comprising a housing with a through main working cavity in which the sleeve and the floating saddle are located, a shutter having seals between its outer surface and the sleeve and pressing against the floating saddle using a spring located in the inner cavity of the shutter having an inlet a throttling hole associated with its internal cavity, and a control valve, the throttling slit of which is connected to the main working cavity at the back in the direction of movement of the working medium (see.with. SSR №1164488, cl. The F 16 K 17/00, 1983). When the shutter is pressed against the floating seat, ideally, the working medium should flow only through the throttle hole inside the shutter and its internal cavity, without falling into the drain area. When the shutter is pressed away from the floating seat, which occurs when the control valve is actuated, the working fluid rushes to the drain area, the pressure in the system is relieved. The sleeve isolates the drain area from the main cavity using seals: the outer side of the sleeve has a seal with the main internal cavity, the inner side of the sleeve with a shutter, while pressing the spring, the shutter slides along the sleeve, and the seal between the sleeve and the shutter must constantly isolate the drain cavity and main cavity, including and when the shutter moves. Such a technical solution does not provide a reliable process flow. Firstly, the throttling hole in the valve works effectively only in a small range of pressure and viscosity of the working medium. With a sharp drop in pressure or other parameters of the working medium, the shutter "chokes" or does not work. Seals under these conditions begin to "leak" and wear out quickly. Secondly, the sleeve, which is an intermediate link with seals on the outer and inner side (with a sliding shutter), reduces the reliability of the process.

Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению является предохранительный клапан, состоящий из корпуса со сквозной основной рабочей полостью и сливной полостью, связанной со сливным каналом, управляющего клапана, связанного в выходной зоной основной полости корпуса, затвора, уплотнительных элементов и плавающего седла, расположенных во входной зоне основной полости корпуса, при этом затвор выполнен с внутренней полостью и оснащен расположенными в ней плунжером с пружиной (см. а.с. СССР №1548572, кл. F 16 К 17/10, 1987 г.). В известном техническом решении плунжер работает в паре с затвором с помощью общей пружины: при срабатывании управляющего клапана сначала отжимается пружина плунжера, плунжер отпускает затвор, затвор отходит от плавающего седла, производя сброс рабочей жидкости в сливную полость через дросселирующую щель. Если параметры рабочей среды меняются очень сильно, плунжер открывает дополнительное кольцевое отверстие между его коническим хвостовиком и выточкой внутренней полости затвора, пропуская рабочую жидкость в обход своего дросселирующего отверстия в основную магистраль. Для повышения технологичности уплотнений уплотнительная втулка составлена из двух частей: плавающая втулка при движении затвора движется вместе с ним и прижимает уплотнения к затвору, а дополнительная ступенчатая втулка примыкает к внутренней полости корпуса и изолирует зону слива. Конструкция сложна в изготовлении, в сборке и в работе. Большое количество мелких деталей, предназначенных для уплотнения зазоров в работе с повышенным давлением и температурными перепадами, могут перекоситься, заклинить, износиться и т.д. При отжатии затвора плавающая втулка перестает давить на уплотнение между нею и дополнительной ступенчатой втулкой, что сразу снижает эффективность уплотнения. В результате эффективность работы предохранительного клапана в целом начинает снижаться.The closest technical solution to the claimed invention is a safety valve, consisting of a housing with a through main working cavity and a drain cavity associated with the drain channel, a control valve connected in the outlet area of the main cavity of the body, the shutter, sealing elements and a floating seat located in the inlet zone of the main cavity of the housing, while the shutter is made with an internal cavity and is equipped with a spring plunger located in it (see USSR AS No. 1548572, class F 16 K 17/10, 1987). In a known technical solution, the plunger works in conjunction with the valve using a common spring: when the control valve is activated, the plunger spring is first squeezed out, the plunger releases the valve, the valve moves away from the floating seat, discharging the working fluid into the drain cavity through the throttling slot. If the parameters of the working medium change very strongly, the plunger opens an additional annular hole between its tapered shank and the undercut of the internal cavity of the shutter, passing the working fluid bypassing its throttling hole into the main line. To increase the manufacturability of the seals, the sealing sleeve is composed of two parts: when the shutter moves, the floating sleeve moves with it and presses the seals to the shutter, and an additional step sleeve adjoins the internal cavity of the housing and isolates the drain zone. The design is difficult to manufacture, assemble and operate. A large number of small parts designed to seal the gaps when working with high pressure and temperature extremes can skew, wedge, wear out, etc. When the shutter is released, the floating sleeve ceases to put pressure on the seal between it and the additional step sleeve, which immediately reduces the effectiveness of the seal. As a result, the overall efficiency of the safety valve begins to decline.

Технической задачей заявленного решения является: повышение надежности технологического процесса, упрощение конструкции предохранительно-переливного клапана, повышение технологичности изготовления и сборки деталей механизма клапана.The technical task of the claimed solution is: improving the reliability of the process, simplifying the design of the safety-overflow valve, improving the manufacturability of manufacturing and assembly of parts of the valve mechanism.

Поставленная задача достигается тем, что в предохранительно-переливном клапане, состоящем из корпуса, снабженного сливным каналом и выполненного со ступенчатой рабочей полостью, в которой расположены седло, взаимодействующее с затвором, снабженным запирающей внешней поверхностью и выполненным с внутренней полостью, снабженной входным дросселирующим отверстием, в котором установлен хвостовик подпружиненного плунжера, выполненного со сквозной внутренней полостью с входным дросселирующим отверстием, причем рабочая полость корпуса взаимодействует с полостью управляющего клапана, при этом на хвостовике плунжера, выполненном со сквозными входными отверстиями, сообщающимися с внутренней полостью плунжера, установлен фильтр, а торец хвостовика снабжен заглушкой, при этом дросселирующее выходное отверстие выполнено на его днище в зоне закрепления пружины, свободный торец которой установлен на патрубке упора, установленного в торце рабочей полости корпуса и выполненного с внутренней полостью, связанной переходным каналом с полостью управляющего клапана и входным дросселирующим отверстием, расположенным в патрубке упора и связанным с рабочей полостью корпуса, при этом диаметр D₁ выходного дросселирующего отверстия в днище плунжера так относится к диаметру D₂ входного дросселирующего отверстия патрубка упора, как D₁:D₂=0,6

0,7, а внешняя поверхность затвора снабжена направляющим кольцевым выступом с центральной кольцевой канавкой и кольцевой проточкой, расположенной между кольцевым выступом и запирающей контактной поверхностью, причем концевая часть кольцевой проточки в зоне запирающей поверхности выполнена по радиусу, при этом как в кольцевой канавке затвора, так и между седлом и ступенями полости корпуса установлены парные резиновый и фторопластовый уплотнители, а в корпусе клапана выполнено резьбовое отверстие, в котором закреплен стакан, во внутренней полости которого расположен подпружиненный управляющий клапан, при этом сливная полость взаимодействует с полостью управляющего клапана, снабженной либо заглушкой, либо дополнительным распределительным клапаном.The problem is achieved in that in a safety-overflow valve, consisting of a housing provided with a drain channel and made with a stepped working cavity, in which a saddle is located, interacting with a valve provided with a locking external surface and made with an internal cavity equipped with an inlet throttling hole, in which the shank of the spring-loaded plunger is installed, made with a through internal cavity with an inlet throttling hole, the working cavity of the housing being interacts with the cavity of the control valve, while on the shank of the plunger made with through inlets communicating with the inner cavity of the plunger, a filter is installed, and the end of the shank is equipped with a plug, while the throttling outlet is made on its bottom in the area of the spring, the free end of which mounted on the stop pipe installed at the end of the working cavity of the housing and made with an internal cavity connected by a transition channel to the cavity of the control valve and the inlet a selection hole located in the stop pipe and connected with the working cavity of the housing, while the diameter D _{1 of the} outlet throttle hole in the bottom of the plunger relates to the diameter D _{2 of the} inlet throttle hole of the stop pipe as D ₁ : D ₂ = 0.6

0.7, and the outer surface of the shutter is provided with a guide annular protrusion with a central annular groove and an annular groove located between the annular protrusion and the locking contact surface, the end part of the annular groove in the area of the locking surface being made in radius, while in the annular groove of the shutter, and between the saddle and the steps of the body cavity, paired rubber and fluoroplastic seals are installed, and a threaded hole is made in the valve body, in which the glass is fixed, in the inner the cavity of which the spring-loaded control valve is located, while the drain cavity interacts with the cavity of the control valve equipped with either a plug or an additional control valve.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображен предохранительно-переливной клапан.The invention is illustrated in the drawing, which shows a safety-overflow valve.

Предохранительно-переливной клапан состоит из корпуса 1, выполненного со сквозной рабочей полостью 2, внутри которого расположен упор 3, на патрубок 4 которого установлена пружина 5, вторым концом закрепленная на выступе днища 6 плунжера 7. Пружина 5 и плунжер 7 установлены во внутренней полости 8 затвора 9, взаимодействующего с седлом 10 посредством запирающей контактной поверхности "А", один торец седла запирается шайбой 11, а другой посредством уплотнителей 12, 13 упирается в ступенчатые выступы 14 корпуса 1. Внешняя поверхность затвора 9 снабжена направляющим кольцевым выступом 15, в котором выполнена кольцевая канавка 16, в которую также вставлены парные уплотнители 12, 13, выполненные как резиновыми, так и фторопластовыми. Концевая часть 17 центральной проточки 18 затвора 9 в зоне запирающей поверхности "А" выполнена по радиусу. Плунжер 7 выполнен с внутренней полостью 19, снабженной выходным дроссельным отверстием 20, выполненным диаметром D₁, а хвостовая часть плунжера выполнена со сквозными входными отверстиями 21, и торец хвостовика закрыт заглушкой 22, при этом на хвостовик плунжера 7 устанавливается фильтр 23. Внутренняя полость 24 упора 3 с одного торца посредством отверстия 25 связана с полостью 26 управляющего клапана 27, а с другого торца связана с рабочей полостью 2 корпуса 1 посредством дросселирующего отверстия 28, выполненного диаметром D₂. В корпусе 1 выполнено резьбовое отверстие 29, в котором установлен стакан 30 с гайкой 31, в котором закреплен подпружиненный пружиной 32 управляющий клапан 26. В корпусе 1 выполнен сливной канал 33, взаимодействующий с полостью 26 управляющего клапана 27 перепускными каналами 34 и 35.The safety-overflow valve consists of a housing 1 made with a through working cavity 2, inside of which there is a stop 3, on the pipe 4 of which a spring 5 is installed, the second end fixed to the protrusion of the bottom 6 of the plunger 7. The spring 5 and the plunger 7 are installed in the inner cavity 8 the shutter 9, interacting with the seat 10 through the locking contact surface "A", one end of the saddle is locked with a washer 11, and the other by means of seals 12, 13 abuts against the stepped protrusions 14 of the housing 1. The outer surface of the shutter 9 is provided guide ring protrusion 15, in which an annular groove 16 is made, in which paired seals 12, 13 are made, made of both rubber and fluoroplastic. The end part 17 of the Central groove 18 of the shutter 9 in the area of the locking surface "A" is made along the radius. The plunger 7 is made with an internal cavity 19 provided with an output throttle aperture 20 made with a diameter D ₁ , and the tail of the plunger is made with through inlets 21, and the end of the shank is closed by a plug 22, with a filter 23 being installed on the shank of the plunger 7. Internal cavity 24 the stop 3 from one end through an opening 25 is connected to the cavity 26 of the control valve 27, and from the other end is connected to the working cavity 2 of the housing 1 by means of a throttling hole 28 made with a diameter D ₂ . A threaded hole 29 is made in the housing 1, in which a cup 30 with a nut 31 is mounted, in which a control valve 26 is spring-loaded with a spring 32. A drain channel 33 is made in the housing 1 and interacts with the control valve cavity 26 bypass channels 34 and 35.

Предохранительно-переливной клапан работает следующим образом.Safety-overflow valve operates as follows.

Поворотом гайки 30 регулируется усилие сжатия пружины 31, которым определяется давление срабатывания управляющего клапана 26. При соблюдении заданных параметров давления рабочей среды в полости 8 затвора 9 пружина 5 плотно прижимает плунжер 7 к посадочном месту внутренней полости 8 затвора 9, а тот в свою очередь прижимается запирающей контактной поверхностью "А" к седлу 10. В случае превышения заданного давления рабочей среды в магистрали масло через дросселирующее отверстие 27 поступает в полость 25 и воздействует на управляющий клапан 26, перемещая его, тем самым открываются переливные каналы 34 и 33, лишнее масло перетекает в сливной канал 32, после чего устанавливается равновесие давления. При закрытии управляющего клапана 26 перепад давления в системе исчезает, и плунжер 7 с затвором 9 занимают первоначальное положение. Парные уплотнительные элементы 12 и 13 обеспечивают высокую надежность и герметичность при одновременном создании необходимой жесткости, устраняющей перекосы. Так как на хвостовике плунжера 7 выполнены сквозные входные отверстия 21, его торец закрыт заглушкой 22, а на сам хвостовик надет фильтр 23, то масло, поступающее в полость 19, поступает очищенным, в связи с чем в дроссельное отверстие поступает всегда очищенное масло, то оно не подвержено засорению, что в свою очередь повышает надежность работы всего предохранительно-переливного клапана. Выполнение концевой части кольцевой проточки в зоне запирающей поверхности по радиусу обеспечивает плавность протекания процесса при нарастании давления и при его спаде, что в свою очередь снижает резкие толчки, приводящие к перекосам и заклиниванию затвора.By turning the nut 30, the compression force of the spring 31 is determined, which determines the response pressure of the control valve 26. Given the specified parameters of the working fluid pressure in the cavity 8 of the shutter 9, the spring 5 tightly presses the plunger 7 to the seat of the inner cavity 8 of the shutter 9, which in turn is pressed locking contact surface "A" to the seat 10. In case of exceeding the specified pressure of the working medium in the line, the oil through the throttle hole 27 enters the cavity 25 and acts on the control valve 26, eschaya it, thereby opening the overflow channels 34 and 33, excess oil flows into the drain passage 32, whereupon pressure equilibrium is established. When the control valve 26 is closed, the pressure drop in the system disappears, and the plunger 7 with the valve 9 occupy the original position. Paired sealing elements 12 and 13 provide high reliability and tightness while creating the necessary rigidity, eliminating distortions. Since the inlet openings 21 are made on the shank of the plunger 7, its end face is closed by a plug 22, and the filter 23 is put on the shank itself, the oil entering the cavity 19 is cleaned, and therefore the cleaned oil always enters the throttle hole, then it is not prone to clogging, which in turn increases the reliability of the entire safety-overflow valve. The execution of the end part of the annular groove in the area of the locking surface along the radius ensures a smooth flow of the process with increasing pressure and when it decreases, which in turn reduces sharp shocks, leading to distortions and jamming of the shutter.

Таким образом, заявленное изобретение решает задачу повышения надежности протекания технологического процесса, упрощения конструкции предохранительно-переливного клапана, повышения технологичности изготовления и сборки деталей механизма клапана. В отличие от прототипа, в котором полость слива образована несколькими деталями: плавающей втулкой, дополнительной ступенчатой втулкой, набором разных уплотнительных элементов и затвором; в предложенном техническом решении конструкция очень компактна: полость слива образована цилиндрической расточкой на внешней поверхности затвора в центральной части, имеющей закругленные края с обеих сторон, и парными уплотнительными элементами, причем одна пара расположена в проточке самого затвора, а другая - в расточке основной полости корпуса со стороны плавающего седла.Thus, the claimed invention solves the problem of improving the reliability of the process, simplifying the design of the safety-overflow valve, improving the manufacturability of manufacturing and assembly of parts of the valve mechanism. In contrast to the prototype, in which the drain cavity is formed by several parts: a floating sleeve, an additional step sleeve, a set of different sealing elements and a shutter; in the proposed technical solution, the design is very compact: the drain cavity is formed by a cylindrical bore on the outer surface of the shutter in the central part, which has rounded edges on both sides, and paired sealing elements, one pair being located in the bore of the shutter itself and the other in the bore of the main body cavity from the floating saddle.

Claims

A safety-overflow valve, consisting of a body equipped with a drain channel and made with a stepped working cavity, in which a seat is located, interacting with a valve provided with a locking external surface and made with an internal cavity equipped with an inlet throttling hole, in which a spring-loaded plunger shank is installed, made with a through inner cavity with an inlet throttling hole, and the working cavity of the housing interacts with the cavity of the control valve on, characterized in that on the shank of the plunger, made with through inlet openings communicating with the inner cavity of the plunger, a filter is installed, and the end of the shank is provided with a plug, while the throttling outlet is made in its bottom in the area of the spring, the free end of which is mounted on the nozzle of the stop installed in the end of the working cavity of the housing and made with an internal cavity connected by the transition channel with the cavity of the control valve and the inlet throttling hole, is located in the stop pipe and connected with the working cavity of the housing, while the diameter of the outlet throttling hole in the bottom of the plunger refers to the diameter of the inlet throttling hole of the stop pipe as D ₁ : D ₂ = (0.6

0.7), and the outer surface of the shutter is provided with a guide annular protrusion with a central annular groove and an annular groove located between the annular protrusion and a locking contact surface, the end part of the annular groove in the area of the locking surface being made in radius, while in the annular groove of the shutter and between the saddle and the steps of the body cavity, paired rubber and fluoroplastic seals are installed, and a threaded hole is made in the valve body, in which the glass is fixed, in the inner s cavity which is spring-loaded control valve, the drain chamber communicates with the cavity of a control valve provided with a flap, either additional control valve.