RU2325575C2

RU2325575C2 - Safety relief valve

Info

Publication number: RU2325575C2
Application number: RU2006119572/06A
Authority: RU
Inventors: Иван Никодимович Усс (BY); Иван Никодимович Усс; Александр Михайлович Матюшкин (BY); Александр Михайлович Матюшкин; Сергей Алексеевич Канаев (BY); Сергей Алексеевич Канаев; Николай Антонович Клышко (BY); Николай Антонович Клышко; Владимир Иванович Пилипенко (BY); Владимир Иванович Пилипенко; Олег Викторович Мартынков (BY); Олег Викторович Мартынков
Original assignee: Республиканское унитарное предприятие "Минский тракторный завод"
Priority date: 2006-06-05
Filing date: 2006-06-05
Publication date: 2008-05-27
Also published as: RU2006119572A

Abstract

FIELD: mechanics.

SUBSTANCE: said safety relief valve comprises a body. Inner cavity of the body is divided into pressure section, shut-off device (SOD)spring section and drainage section. In the drainage section, a SOD, e.g. in the form of a ball or a cone, is installed. SOD is pressed against the seat by means of a spring via a plunger. The plunger is installed in the body inner baffle opening. The baffle separates the drainage section and spring SOD section. The SOD spring section and pressure section communicate via an opening. SOD seat is a sleeve. It is threaded into the body pressure section bore coaxially to the body inner cavity centerline. The sleeve outer surface and the pressure section bore are threaded. Inner end of the sleeve is sealed against the drainage section bore due to tapered or spherical contact surface. There is at least one radial opening in the sleeve wall, which connects the pressure section with the spring SOD section.

EFFECT: simplified design and less labour input during manufacture, together with design standartisation.

3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроительной гидравлики, а более точно к предохранительным клапанам гидросистем машин и механизмов.The invention relates to the field of engineering hydraulics, and more specifically to the safety valves of hydraulic systems and machines.

Известны различные конструкции предохранительных клапанов. Основным принципом их работы является уравновешивание воздействующего на запорный орган клапана давления рабочей жидкости усилием пружины или противодавлением (см. Т.М.Башта. Машиностроительная гидравлика. Справочное пособие. М., «Машгиз», 1963 г., Стр.328-345).Various designs of safety valves are known. The basic principle of their work is the balancing of the working fluid pressure valve acting on the shut-off valve by the force of the spring or back pressure (see T. M. Bashta. Engineering Hydraulics. Reference Guide. M., "Mashgiz", 1963, pp. 328-345) .

При определенном давлении рабочей жидкости предохранительный клапан должен срабатывать, т.е. открываться и пропускать определенное количество жидкости на слив. При снижении давления ниже давления срабатывания запорный орган клапана должен плотно сесть на седло и перекрыть проход рабочей жидкости. Клапаны отличаются чувствительностью, быстродействием, разбросом давления срабатывания и другими параметрами.At a certain pressure of the working fluid, the safety valve must be activated, i.e. open and allow a certain amount of fluid to drain. When the pressure drops below the set pressure, the valve shut-off element must sit tightly on the seat and block the passage of the working fluid. Valves are distinguished by sensitivity, speed, variation of response pressure and other parameters.

Наибольшей чувствительностью и быстродействием обладают предохранительные клапаны прямого действия, т.е. такие, у которых размер рабочего окна изменяется только от воздействия на него давления рабочей жидкости. Вместе с тем в момент открытия запорного органа у таких клапанов происходит значительный заброс (всплеск) рабочего давления, превышающий давление срабатывания, что может привести к разрушению маслопроводов и повреждению конструкции гидроагрегатов. Поэтому при проектировании или подборе таких предохранительных клапанов стремятся сохранить их чувствительность и быстродействие, но уменьшить величину первоначального заброса давления.The most sensitive and fast-acting safety valves are direct-acting, i.e. those in which the size of the working window changes only from the effect of the pressure of the working fluid on it. At the same time, at the moment the shut-off valve is opened, such valves significantly overburden (burst) the operating pressure in excess of the set pressure, which can lead to the destruction of oil pipelines and damage to the design of hydraulic units. Therefore, when designing or selecting such safety valves, they strive to maintain their sensitivity and speed, but to reduce the initial pressure build-up.

Наиболее простым как по конструкции, так и по технологии изготовления является шариковый предохранительный клапан, запорный орган которого выполнен в виде подпружиненного шарика. Затяжка пружины сжатия может быть постоянной или регулируемой. Шариковые предохранительные клапаны обладают высокой чувствительностью и быстродействием срабатывания, однако при длительной работе шарик под действием вибраций разбивает свое гнездо. Поэтому шариковые предохранительные клапаны применяются в системах с низким давлением рабочей жидкости для случаев с эпизодическим срабатыванием.The simplest both in design and manufacturing technology is a ball safety valve, the shut-off element of which is made in the form of a spring-loaded ball. The tightening of the compression spring can be constant or adjustable. Ball safety valves have a high sensitivity and response speed, however, during prolonged operation, the ball breaks its socket under the influence of vibrations. Therefore, ball safety valves are used in systems with a low pressure of the working fluid for cases with intermittent operation.

Клапаны с конусным запорным органом относятся к тому же типу клапанов прямого действия, что и шариковые, однако при их изготовлении требуется большая точность механической обработки в отношении соосности цилиндрической и конусной частей запорного органа и корпуса (см. Т.М.Башта. Машиностроительная гидравлика. Справочное пособие. М., «Машгиз», 1963 г., Стр.328, 329, фиг.201).Valves with a conical shut-off element are of the same type of direct-acting valves as ball valves, however, their manufacture requires high precision machining with respect to the alignment of the cylindrical and conical parts of the shut-off element and the body (see T.M.Bashta. Engineering hydraulics. Reference manual. M., "Mashgiz", 1963, pp. 328, 329, Fig. 201).

Известен предохранительный клапан прямого действия US 4063594 А, кл. Е21В 43/00, 20.12.1977 (5 с.), содержащий корпус, внутренняя полость которого разделена на камеры нагнетания, установки пружины запорного органа и слива, в камере слива размещен запорный орган в виде шарика, поджатый к седлу пружиной через толкатель в виде плунжера, установленного в отверстии внутренней перегородки корпуса, разделяющей камеру слива и камеру установки пружины запорного органа, причем камера установки пружины запорного органа и камера нагнетания сообщены между собой отверстием, а седло запорного органа выполнено в виде втулки, закрепленной в камере нагнетания соосно продольной оси симметрии внутренней полости корпуса.Known safety valve direct-acting US 4063594 A, CL. Е21В 43/00, 12/20/1977 (5 pp.), Comprising a housing, the internal cavity of which is divided into discharge chambers, installation of a spring of a locking member and a drain, a locking member in the form of a ball is placed in the drain chamber, pressed against the saddle by a spring through a pusher in the form a plunger installed in the hole of the internal partition of the housing separating the drain chamber and the spring chamber of the shut-off member, wherein the spring chamber of the shut-off body and the discharge chamber are interconnected by a hole, and the seat of the shut-off member is made in the form of a sleeve closing captured in the injection chamber coaxially to the longitudinal axis of symmetry of the internal cavity of the housing.

Описанный предохранительный клапан прямого действия по совокупности признаков является наиболее близким к предлагаемому и принят в качестве прототипа. Он обладает небольшими размерами, малым разбросом давлений открытия и закрытия (малым гистерезисом), однако сложен и трудоемок в изготовлении, кроме того, в этом клапане невозможна замена запорного органа одного вида на другой, например конуса на шарик или наоборот, что требуется в целях унификации конструкции деталей при изготовлении клапанов разного назначения, например более дешевых шариковых, предназначенных для низких рабочих давлений, и более дорогих конусных для работы на высоких давлениях.The described safety valve direct action on a set of features is the closest to the proposed and adopted as a prototype. It has a small size, a small variation in opening and closing pressures (small hysteresis), however, it is complicated and laborious to manufacture, in addition, in this valve it is not possible to replace a locking member of one kind with another, for example a cone with a ball or vice versa, which is required for unification design of parts in the manufacture of valves for various purposes, for example, cheaper ball, designed for low working pressures, and more expensive cone for working at high pressures.

Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является устранение описанных недостатков, а именно: упрощение конструкции и снижение трудоемкости изготовления при одновременной унификации конструкции для производства предохранительных клапанов как с шариковым, так и с конусным запорными органами при одновременном достижении их высоких технических характеристик.The technical problem to which the present invention is directed is to eliminate the described disadvantages, namely: simplifying the design and reducing the complexity of manufacturing while simultaneously unifying the design for the production of safety valves with both ball and conical locking elements while achieving their high technical characteristics.

Поставленная техническая задача достигается тем, что в предохранительном клапане, содержащем корпус, внутренняя полость которого разделена на камеры нагнетания, установки пружины запорного органа и слива, в камере слива размещен запорный орган, например в виде шарика или конуса, поджатый к седлу пружиной через толкатель в виде плунжера, установленного в отверстии внутренней перегородки корпуса, разделяющей камеру слива и камеру установки пружины запорного органа, причем камера установки пружины запорного органа и камера нагнетания сообщены между собой отверстием, а седло запорного органа выполнено в виде втулки, закрепленной в камере нагнетания соосно продольной оси симметрии внутренней полости корпуса. Причем втулка седла запорного органа закреплена в расточке камеры нагнетания корпуса при помощи выполненной на ее наружной поверхности и в расточке камеры нагнетания резьбы, внутренний торец втулки уплотнен с расточкой корпуса камеры слива при помощи выполненной на нем контактной конусной или сферической поверхности, а в стенке втулки выполнено, по крайней мере, одно радиальное отверстие, сообщающее камеру нагнетания с камерой установки пружины запорного органа.The stated technical problem is achieved by the fact that in the safety valve containing the housing, the internal cavity of which is divided into discharge chambers, installation of the spring of the shut-off element and drain, the shut-off element is placed in the drain chamber, for example, in the form of a ball or cone, pressed to the saddle by a spring through the pusher in the form of a plunger installed in the hole of the internal partition of the housing separating the drain chamber and the spring chamber of the locking member, the spring chamber of the spring of the locking member and the discharge chamber bscheny between an opening and closing mechanism seat is a sleeve fixed in the discharge chamber coaxially with the longitudinal axis of symmetry of the inner cavity of the housing. Moreover, the seat sleeve of the locking member is fixed in the bore of the pressure chamber of the body using the thread made on its outer surface and in the bore of the pressure chamber, the inner end of the sleeve is sealed with the bore of the body of the drain chamber using the contact conical or spherical surface, and in the wall of the sleeve at least one radial hole communicating with the discharge chamber with the spring chamber of the locking member.

Запорный орган в виде конуса со стороны плунжера снабжен направляющей, например в виде цилиндрического выступа, который установлен в выполненном в торце плунжера отверстии, сообщенном с камерой слива.The locking body in the form of a cone on the plunger side is provided with a guide, for example, in the form of a cylindrical protrusion, which is installed in the hole made at the end of the plunger in communication with the drain chamber.

Кроме того, торец плунжера со стороны запорного органа выполнен конусным для запорного органа в виде шарика.In addition, the end face of the plunger on the side of the locking body is made conical for the locking body in the form of a ball.

Новым в изобретении является то, что втулка седла запорного органа закреплена в расточке камеры нагнетания корпуса при помощи выполненной на ее наружной поверхности и в расточке камеры нагнетания резьбы, внутренний торец втулки уплотнен с расточкой корпуса камеры слива при помощи выполненной на нем контактной конусной или сферической поверхности, а в стенке втулки выполнено, по крайней мере, одно радиальное отверстие, сообщающее камеру нагнетания с камерой установки пружины запорного органа.New in the invention is that the locking sleeve sleeve is secured in the bore of the body pressure chamber using a thread made on its outer surface and in the thread boring chamber, the inner end of the sleeve is sealed with a bore of the drain chamber body using a contact conical or spherical surface and at least one radial hole is made in the wall of the sleeve, which communicates the discharge chamber with the spring chamber of the shut-off member.

Новым является также то, что запорный орган в виде конуса со стороны плунжера снабжен направляющей, например в виде цилиндрического выступа, который установлен в выполненном в торце плунжера отверстии, сообщенном с камерой слива.Also new is the fact that the locking body in the form of a cone on the plunger side is provided with a guide, for example, in the form of a cylindrical protrusion, which is installed in the hole made at the end of the plunger in communication with the drain chamber.

Кроме того, новым является то, что торец плунжера со стороны запорного органа, выполнен конусным для запорного органа в виде шарика.In addition, it is new that the end face of the plunger on the side of the locking member is conical for the locking member in the form of a ball.

Такое выполнение по сравнению с прототипом позволяет значительно снизить колебания давления при срабатывании клапана, а также упростить его конструкцию и технологию изготовления, снизить трудоемкость, уменьшить габариты, а также унифицировать конструкцию для использования различных видов запорных органов, при этом обеспечить высокие качественные показатели работы.This embodiment, compared with the prototype, can significantly reduce pressure fluctuations when the valve is triggered, and also simplify its design and manufacturing technology, reduce labor intensity, reduce overall dimensions, and unify the design for using various types of locking elements, while ensuring high quality performance.

На фиг.1 изображен предохранительный клапан, продольный разрез.Figure 1 shows a safety valve, a longitudinal section.

На фиг.2 - то же, вариант исполнения.Figure 2 is the same embodiment.

Предохранительный клапан содержит корпус 1, внутренняя полость которого разделена на камеры нагнетания 2, слива 3 и установки 4 пружины 5 запорного органа. В камере слива 3 помещен запорный орган, например в виде шарика 6 или конуса 7 (фиг.2). Пружина 5 через толкатель в виде плунжера 8 поджимает запорный орган в виде шарика 6 или конуса 7 к седлу 9, отделяя камеру слива 3 от камеры нагнетания 2. Плунжер 8 установлен в отверстии 10 внутренней перегородки 11 корпуса 1. При этом камера 4 установки пружины запорного органа выполнена глухой, так как внутренней перегородкой 11 и установленным в отверстии 10 плунжером 8 она отделена от камеры слива 3, т.е. гидравлически с ней не сообщается.The safety valve contains a housing 1, the internal cavity of which is divided into discharge chambers 2, drain 3 and installation 4 of the spring 5 of the locking element. In the discharge chamber 3 is placed a locking member, for example in the form of a ball 6 or cone 7 (figure 2). A spring 5, through a plunger-shaped pusher 8, presses the locking element in the form of a ball 6 or cone 7 to the seat 9, separating the drain chamber 3 from the discharge chamber 2. The plunger 8 is installed in the hole 10 of the internal partition 11 of the housing 1. At the same time, the chamber 4 for installing the locking spring the body is made deaf, since the inner partition 11 and the plunger 8 installed in the hole 10 are separated from the drain chamber 3, i.e. hydraulically not communicated with it.

Для того чтобы уменьшить размеры используемой пружины 5 запорного органа, а также обеспечить демпфирование последнего, камера 4 установки пружины 5 запорного органа сообщена с камерой нагнетания 2 посредством соединенных друг с другом отверстий 12 и 13. Причем отверстие 12 сообщено с глухой камерой 4 установки пружины 5 запорного органа и выполнено в корпусе 1 параллельно оси его внутренней полости, а отверстие 13 выполнено радиально и сообщено с камерой нагнетания 2 под седлом 9 запорного органа. При этом отношение площадей поперечных сечений отверстия 10 во внутренней перегородке 11 под плунжер 8 и отверстия седла 9 запорного элемента находится в пределах 0,5...0,9.In order to reduce the size of the used spring 5 of the locking member, as well as to ensure damping of the latter, the chamber 4 for installing the spring 5 of the locking member is in communication with the pressure chamber 2 through the holes 12 and 13 connected to each other. Moreover, the hole 12 is in communication with the deaf chamber 4 of the spring 5 a locking body and is made in the housing 1 parallel to the axis of its internal cavity, and the hole 13 is made radially and communicated with the discharge chamber 2 under the saddle 9 of the locking body. In this case, the ratio of the cross-sectional areas of the hole 10 in the inner partition 11 under the plunger 8 and the hole of the saddle 9 of the locking element is in the range 0.5 ... 0.9.

Седло 9 запорного органа выполнено в виде резьбовой втулки 14 (фиг.1), которая закреплена в камере нагнетания 2 соосно продольной оси симметрии внутренней полости корпуса 1. Упомянутая втулка 14 по своему ввернутому внутреннему торцу 15 со стороны камеры слива 3 герметично уплотнена с расточкой 16 камеры нагнетания 2 посредством выполнения на торце 15 конусной или сферической поверхности 17 и ее контакта с ребром 18 корпуса 1 под камеру слива 3. При этом расточка 16 камеры нагнетания 2 сообщается отверстием 12 с камерой 4 установки пружины 5 запорного органа, а в стенке втулки 14 выполнено, по крайней мере, одно радиальное отверстие 13, сообщающее расточку 16 с камерой нагнетания 2.The saddle 9 of the locking member is made in the form of a threaded sleeve 14 (Fig. 1), which is fixed in the injection chamber 2 coaxially to the longitudinal axis of symmetry of the internal cavity of the housing 1. The said sleeve 14 is sealed with a bore 16 along its screwed inner end 15 from the side of the drain 3 pressure chamber 2 by performing on the end 15 of the conical or spherical surface 17 and its contact with the rib 18 of the housing 1 under the drain chamber 3. In this case, the bore 16 of the pressure chamber 2 is connected by the hole 12 with the chamber 4 of the installation of the spring 5 shutoff valve ana, and in the wall of the sleeve 14 is at least one radial hole 13, informing the bore 16 with the discharge chamber 2.

В варианте исполнения по фиг.2 запорный орган выполнен в виде конуса 7, снабженного направляющей, выполненной в виде цилиндрического выступа 19, который установлен в отверстии 20, выполненном в торце плунжера 8 и сообщенном с камерой слива 3. Для запорного органа в виде шарика 6 торец плунжера 8 со стороны запорного органа снабжается направляющим конусом 21. Камера нагнетания 2 соединена с насосом 22, а камера слива 3 - с баком 23.In the embodiment of FIG. 2, the locking member is made in the form of a cone 7 provided with a guide made in the form of a cylindrical protrusion 19, which is installed in the hole 20, made at the end of the plunger 8 and in communication with the drain chamber 3. For the locking member in the form of a ball 6 the end face of the plunger 8 from the side of the locking body is provided with a guide cone 21. The discharge chamber 2 is connected to the pump 22, and the discharge chamber 3 is connected to the tank 23.

Работает предохранительный клапан следующим образом. Рабочая жидкость от насоса 22 поступает в камеру нагнетания 2 клапана и посредством отверстий 12 и 13 - в камеру 4 установки пружины 5 запорного органа корпуса 1. При превышении давления рабочей жидкости в камере нагнетания 2 давления настройки предохранительного клапана, т.е. усилия пружины 5, шарик 6 или конус 7 отжимаются от седла 9 и через плунжер 8 сжимают пружину 5. Через образовавшуюся вокруг шарика 6 или конуса 7 кольцевую щель рабочая жидкость из камеры нагнетания 2 перепускается в камеру слива 3 и далее по трубопроводу в бак 23. При падении давления рабочей жидкости в камере нагнетания 2 ниже давления настройки клапана шарик 6 или конус 7 под действием пружины 5 садится на седло 9 и перекрывает поток рабочей жидкости из камеры нагнетания 2 в камеру слива 3.The safety valve operates as follows. The working fluid from the pump 22 enters the pressure chamber 2 of the valve and through the holes 12 and 13 into the chamber 4 of the spring 5 of the shut-off element of the housing 1. When the pressure of the working fluid in the pressure chamber 2 is exceeded, the pressure setting of the safety valve, i.e. the efforts of the spring 5, the ball 6 or cone 7 are squeezed from the seat 9 and through the plunger 8 compress the spring 5. Through the ring gap formed around the ball 6 or cone 7, the working fluid from the discharge chamber 2 is transferred to the discharge chamber 3 and then through the pipeline to the tank 23. When the pressure of the working fluid in the pressure chamber 2 is lower than the valve setting pressure, the ball 6 or cone 7, under the action of the spring 5, sits on the seat 9 and blocks the flow of the working fluid from the pressure chamber 2 into the drain chamber 3.

Такое выполнение предохранительного клапана обеспечивает решение нескольких задач.This embodiment of the safety valve provides a solution to several problems.

Во-первых, позволяет значительно уменьшить размеры пружины 5 запорного органа за счет использования эффекта гидравлического уравновешивания некоторой части усилия, воспринимаемого шариком 6 или конусом 7 от давления рабочей жидкости, что особенно актуально при работе с большими давлениями рабочей жидкости.Firstly, it allows to significantly reduce the size of the spring 5 of the locking element due to the use of the effect of hydraulic balancing of a part of the force perceived by the ball 6 or cone 7 from the pressure of the working fluid, which is especially important when working with high pressures of the working fluid.

Во-вторых, рабочая жидкость, находящаяся в камере 4 установки пружины 5, обеспечивает гидравлическое демпфирование запорного органа и предохраняет его от колебаний и, как следствие, от соударений с седлом 9, уменьшая их взаимный износ и потерю герметичности. Поэтому при работе клапана отсутствуют вибрации и шум, обеспечивается его высокая надежность работы и герметичность. При этом конструкция клапана проста, отличается малой трудоемкостью изготовления, а габариты клапана, а значит, его материалоемкость, меньше чем у известных клапанов - аналогов того же назначения.Secondly, the working fluid located in the chamber 4 of the installation of the spring 5 provides hydraulic damping of the locking element and protects it from vibrations and, as a result, from collisions with the seat 9, reducing their mutual wear and loss of tightness. Therefore, when the valve is operating, there are no vibrations and noise, its high reliability and tightness are ensured. Moreover, the valve design is simple, it is characterized by low laboriousness of manufacture, and the dimensions of the valve, and therefore its material consumption, are smaller than that of the known valves - analogues of the same purpose.

В-третьих, конструкция клапана универсальна и позволяет использовать запорные органы как в виде шарика 6, так и в виде конуса 7.Thirdly, the valve design is universal and allows the use of locking elements in the form of a ball 6, and in the form of a cone 7.

Claims

1. A safety valve containing a housing, the internal cavity of which is divided into the chambers of discharge, installation of the spring of the shut-off element and drain, the shut-off element is placed in the drain chamber, for example, in the form of a ball or cone, pressed to the saddle by a spring through a pusher in the form of a plunger installed in the opening of the internal partition of the housing separating the drain chamber and the spring mounting chamber of the locking member, the locking spring mounting chamber and the discharge chamber communicating with each other by a hole, and the locking seat made in the form of a sleeve mounted in the injection chamber coaxially to the longitudinal axis of symmetry of the internal cavity of the housing, characterized in that the sleeve of the seat of the locking member is fixed in the bore of the injection chamber of the housing by means of a thread injection chamber made on its outer surface and in the bore, the inner end of the sleeve is sealed with a bore of the drain chamber body using a contact conical or spherical surface made on it, and at least one radial hole is made in the wall of the sleeve that communicates discharge action with a chamber for setting the spring of the locking element.

2. The safety valve according to claim 1, characterized in that the locking member in the form of a cone on the plunger side is provided with a guide, for example, in the form of a cylindrical protrusion, which is installed in the hole made at the end of the plunger in communication with the drain chamber.

3. The safety valve according to claim 1, characterized in that the end face of the plunger on the side of the locking member is conical for the locking member in the form of a ball.