RU2374542C2

RU2374542C2 - Multipurpose valve

Info

Publication number: RU2374542C2
Application number: RU2007137991/06A
Authority: RU
Inventors: Евгений Леонидович Левченко (RU); Евгений Леонидович Левченко; Валентин Митрофанович Мазур (RU); Валентин Митрофанович Мазур; Николай Сергеевич Арбузов (RU); Николай Сергеевич Арбузов; Александр Иванович Капустник (RU); Александр Иванович Капустник; Игорь Михайлович Достовалов (RU); Игорь Михайлович Достовалов; Александра Никодимовна Чубукина (RU); Александра Никодимовна Чубукина
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ИМС ИНДАСТРИЗ"
Priority date: 2007-10-15
Filing date: 2007-10-15
Publication date: 2009-11-27
Also published as: RU2007137991A

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: safety valve contains casing with access port for communication with cavity of pipeline and output channel for connection to drain channel, installed in cavity of casing spring-controlled piston with sluice for overlap of access port and hydropneumatic pressure accumulator. Hydraulic cavity of the latter is connected by channel to cavity. Cavity is formed by guide cylinder and parallel portion of piston. Piston is implemented in the form of two cylindrical hollow divided by partition parts and installed with ability of movement lengthwise internal or external walls of guide cylinder. The latter is waterproof fixed on casing. Removed from guide cylinder hollow cylindrical part of piston forms sluice. Co-axial to it is located saddle in the form of cylinder, waterproof connected to part of casing. This part forms entrance channel. Forming saddle cylinder is installed co-axial to guide cylinder and allows openings. These openings are overlapped by sluice and communicate to output channel at the moment of its opening. Hydraulic cavity of hydropneumatic accumulator is connected by channel to cavity, formed by guide cylinder and cylindrical part of piston. In mentioned channel it is installed swing-check gate with opening of specified diametre. Swing-check gate is implemented with ability of opening by escaping from valve by flow of liquid at opening of valve and closing by entering into valve flow of liquid at closing of valve.

EFFECT: reliability growth of valve operation of valve and its technical and operational properties, removal of hydraulic oscillation of liquid and stagnant eddy zone.

5 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к предохранительным клапанам, предназначенным для защиты трубопроводов от превышения заданного давления путем сброса части протекающей по трубопроводу жидкости или газа, когда давление в трубопроводе превышает давление настройки клапана.The invention relates to safety valves designed to protect pipelines from exceeding a predetermined pressure by relieving part of the fluid or gas flowing through the pipeline when the pressure in the pipeline exceeds the valve setting pressure.

Известен предохранительный клапан для защиты трубопроводов от превышения давления, содержащий корпус с двумя отверстиями для подключения к магистральному трубопроводу, проходным каналом между ними и камерой с впускным и выпускным отверстиями. Через отверстие направляющего трубчатого элемента в камере пропущен шпиндель с запорным элементом на одном конце. Шпиндель установлен с возможностью скольжения между открытым и закрытым положениями. При открытом положении запорный элемент поднят относительно впускного отверстия камеры и обеспечивается сообщение камеры с проходным каналом. При закрытом положении впускное отверстие перекрыто запорным элементом и обеспечивается разобщение камеры и проходного канала. Шпиндель подпружинен для обеспечения его перемещения в закрытое положение при давлении жидкости в трубопроводе, меньшем давления настройки (см. патент RU 2133901 C1, F16K 17/06, 1999).Known safety valve for protecting pipelines from overpressure, containing a housing with two holes for connection to the main pipeline, a passage channel between them and the chamber with inlet and outlet openings. A spindle with a locking element at one end is passed through an opening of the guide tubular element in the chamber. The spindle is slidably mounted between open and closed positions. In the open position, the locking element is raised relative to the inlet of the camera and the camera is in communication with the passage channel. In the closed position, the inlet is blocked by a locking element and the separation of the chamber and the passage channel is ensured. The spindle is spring loaded to allow it to move to the closed position when the fluid pressure in the pipeline is lower than the setting pressure (see patent RU 2133901 C1, F16K 17/06, 1999).

Недостатком известного устройства является то, что давление настройки в нем определяется усилием сжатия пружины, прижимающей запорный элемент к впускному отверстию. При увеличении давления жидкости в трубопроводе выше давления настройки происходит открытие клапана за счет отжатия пружины и неконтролируемый (нерегулируемый) сброс части жидкости из трубопровода в канал для сброса жидкости и из него в безнапорную сборную емкость.A disadvantage of the known device is that the setting pressure in it is determined by the compression force of the spring, pressing the locking element to the inlet. When the pressure of the liquid in the pipeline increases above the setting pressure, the valve opens by squeezing the spring and an uncontrolled (unregulated) discharge of part of the liquid from the pipeline into the channel for discharging liquid and from it to the pressureless collecting tank.

Недостатком этого устройства является также то, что его конструкция не позволяет обеспечить его применение на трубопроводах высокого давления с большим расходом жидкости (например, в магистральных трубопроводах) из-за увеличения габаритов и металлоемкости конструкции и сложности перенастройки клапана по давлению срабатывания. Кроме того, клапан не обеспечивает достаточного усилия обратной посадки на седло, что приводит к падению давления жидкости или газа в системе из-за большого сброса жидкости (или газа) во время открытия, что может привести к возникновению колебаний в системе, что недопустимо при поддержании технологических процессов.The disadvantage of this device is that its design does not allow its use in high pressure pipelines with a high flow rate (for example, in main pipelines) due to the increase in the dimensions and metal consumption of the structure and the difficulty of reconfiguring the valve according to the response pressure. In addition, the valve does not provide sufficient force to back seat on the seat, which leads to a drop in the pressure of the liquid or gas in the system due to the large discharge of liquid (or gas) during opening, which can lead to oscillations in the system, which is unacceptable when maintaining technological processes.

Известен также предохранительный клапан, предназначенный для сброса жидкости в сливной канал при защите от превышения давления и скачков давления в магистральных трубопроводах с большим расходом жидкости, включающий корпус с переходным каналом, двух крышек перекрытия, соединенных шпильками, сердечник с узкими продольными щелями и перегородку, на который натянута эластичная камера из толстой синтетической резины. Между корпусом и эластичной камерой имеется газовая полость, которая через штуцер связана с аккумулятором давления (см. патент США №3933172, 1976).A safety valve is also known, designed to discharge liquid into the drain channel when protecting against overpressure and pressure surges in main pipelines with a high flow rate, including a housing with a transition channel, two floor covers connected by studs, a core with narrow longitudinal slots and a partition on which is stretched elastic chamber made of thick synthetic rubber. Between the housing and the elastic chamber there is a gas cavity, which is connected through the nozzle to the pressure accumulator (see US patent No. 3933172, 1976).

Чтобы через клапан нефть начала перетекать в сборник нефти, давление нефти в трубопроводе должно примерно на 2 кг/см² превысить давление газа в воздушном аккумуляторе клапана. В противном случае, когда давление в газовом объеме клапана выше или равно давлению в нефти, эластичная камера прижимается к сердечнику и препятствует перетеканию нефти.In order for the oil to flow through the valve into the oil reservoir, the oil pressure in the pipeline must exceed the gas pressure in the valve air accumulator by about 2 kg / cm ² . Otherwise, when the pressure in the gas volume of the valve is higher than or equal to the pressure in the oil, the elastic chamber is pressed against the core and prevents the flow of oil.

При выравнивании перепада между давлением в нефтепроводе и давлением в газовой полости клапана он остается закрытым за счет начального усилия прижатия эластичной камеры к поверхности затвора клапана.When equalizing the difference between the pressure in the oil pipeline and the pressure in the gas cavity of the valve, it remains closed due to the initial force of pressing the elastic chamber to the surface of the valve shutter.

Недостатками известного устройства являются:The disadvantages of the known device are:

- настроечное давление создается в газовой камере клапана, где рабочим элементом является камера из эластичного материала, подверженного старению и возможности разрыва материала, что приведет к утечке газа в трубопровод и нарушению работоспособности клапана,- adjusting pressure is created in the gas chamber of the valve, where the working element is a chamber of elastic material, subject to aging and the possibility of rupture of the material, which will lead to gas leakage into the pipeline and impair the valve’s performance,

- при использовании клапана для защиты трубопроводов с веществами, образующими взрывоопасную смесь или вступающими с ними в химическую реакцию, появляется ограничение по применению газов для создания давления настройки клапана,- when using a valve to protect pipelines with substances that form an explosive mixture or enter into a chemical reaction with them, there is a restriction on the use of gases to create a valve setting pressure,

- при протекании жидкости по трубопроводу возможно попадание крупных частиц между эластичной камерой и уплотняющей поверхностью, что приведет к несанкционированным протечкам из трубопровода в безнапорную емкость,- when fluid flows through the pipeline, large particles may enter between the elastic chamber and the sealing surface, which will lead to unauthorized leaks from the pipeline into a pressureless container,

- негерметичность газовой полости, управляющей закрытием перепускных клапанов, может приводить к различным нарушениям его работы в зависимости от степени негерметичности. При малой негерметичности, не приводящей к полному стравливанию газа из газовой емкости, но вызывающей уменьшение ее объема, может произойти сокращение времени закрытия клапана после гидроудара и уровень давления при гидроударе может быть выше допускаемой величины,- leakage of the gas cavity, which controls the closing of the bypass valves, can lead to various violations of its operation, depending on the degree of leakage. With a small leak, not leading to complete bleeding of the gas from the gas tank, but causing a decrease in its volume, a shortening of the valve closing time after water shock can occur and the pressure level during water shock can be higher than the permissible value,

- при нормальной работе трубопровода протока жидкости через перепускной клапан нет, и во входных патрубках клапанов, подключенных к трубопроводу, образуется застойная зона, где может происходить как осаждение твердых ингредиентов, содержащихся в жидкости (например, в нефти), так и ее застывание. В зависимости от степени засорения проточной части клапана его пропускная способность может заметно снизиться, что приведет к значительному превышению давления в нефтепроводе при гидроударе по отношению к ожидаемому (настроечному) уровню.- during normal operation of the pipeline there is no liquid flow through the bypass valve, and in the inlet pipes of the valves connected to the pipeline, a stagnant zone is formed where both the precipitation of solid ingredients contained in the liquid (for example, in oil) and its solidification can occur. Depending on the degree of clogging of the flow part of the valve, its throughput can noticeably decrease, which will lead to a significant excess of pressure in the oil pipeline during hydraulic shock in relation to the expected (tuning) level.

Известен еще предохранительный клапан, предназначенный для сброса части жидкости из трубопровода в сливной канал при превышении давления жидкости в трубопроводе на установленную величину и включающий корпус с входным каналом, сообщающимся с полостью трубопровода, запорный орган, перекрывающий входной канал в момент закрытия клапана, подпружиненный поршень, объединенный с запорным органом, выходной канал корпуса клапана, соединенный со сливным каналом, и пневмогидравлический аккумулятор давления, представляющий собой цилиндр, разделенный на газовую и жидкостную полости посредством перегородки из эластичного материала (см. проспект фирмы "Дэниел" (США) на предохранительный клапан "Данфло").There is also a safety valve designed to discharge part of the liquid from the pipeline into the drain channel when the liquid pressure in the pipeline exceeds the set value and includes a housing with an inlet channel in communication with the pipeline cavity, a shut-off element that overlaps the inlet channel at the time the valve closes, a spring-loaded piston, combined with a locking body, the output channel of the valve body connected to the drain channel, and a pneumohydraulic pressure accumulator, which is a cylinder, section applied to the gas and liquid cavities by means of a partition made of elastic material (see Daniel (USA) prospectus for Danflo safety valve).

Клапаны "Данфло" обладают высокой пропускной способностью. Однако и предохранительному клапану "Данфло" присущи серьезные недостатки, которые в основном сводятся к следующим:Danflo valves have a high flow rate. However, the Danflo safety valve has serious flaws, which basically boil down to the following:

- высокая материалоемкость,- high material consumption,

- высокая трудоемкость в изготовлении и, как следствие, высокая стоимость,- high complexity in manufacturing and, as a result, high cost,

- отсутствие контроля работоспособности (в устройстве отсутствует контроль за объемом газа в аккумуляторе давления, изменение которого из-за возможных утечек газа приводит к изменению характеристик устройства вплоть до полной потери работоспособности (невысокая надежность работы).- lack of performance monitoring (the device does not have control over the volume of gas in the pressure accumulator, the change of which due to possible gas leaks leads to a change in the characteristics of the device up to a complete loss of performance (low reliability).

Наиболее близким аналогом к предлагаемому устройству является предохранительный пружинный клапан для сглаживания волны давления в трубопроводе (см. патент RU 58648 U1, F16K 17/06, 2006), предназначенный для защиты магистральных трубопроводов от превышения заданного давления.The closest analogue to the proposed device is a safety spring valve for smoothing the pressure wave in the pipeline (see patent RU 58648 U1, F16K 17/06, 2006), designed to protect the main pipelines from exceeding a given pressure.

Однако данное устройство обладает рядом недостатков, а именно:However, this device has several disadvantages, namely:

- гидравлические колебания жидкости со стороны пневмогидравлического аккумулятора могут вызвать автоколебания поршня, а также вхождение клапана в резонанс;- hydraulic fluid vibrations from the side of the pneumohydraulic accumulator can cause piston self-oscillations, as well as the valve entering resonance;

- плоское дно поршня вызывает застойные вихревые зоны и, как следствие, понижает коэффициент расхода клапана;- the flat bottom of the piston causes stagnant vortex zones and, as a result, lowers the valve flow coefficient;

- невозможность получения достоверной информации о положении поршня клапана;- the inability to obtain reliable information about the position of the valve piston;

- невозможность точного задания начального усилия открытия запорного клапана;- the impossibility of accurately setting the initial opening force of the shutoff valve;

- соединение затвор-седло является недостаточно герметичным.- The shutter-seat connection is not tight enough.

Технический результат изобретения состоит в повышении надежности работы устройства и повышении его технических и эксплуатационных характеристик, устранении гидравлических колебаний жидкости, застойных вихревых зон, а также всех вышеперечисленных недостатков.The technical result of the invention consists in increasing the reliability of the device and increasing its technical and operational characteristics, eliminating hydraulic vibrations of the liquid, stagnant vortex zones, as well as all of the above disadvantages.

Указанный технический результат достигается благодаря предложенному предохранительному клапану, предназначенному для сброса части жидкости или газа из трубопровода в сливной канал при превышении давления в трубопроводе на установленную величину, содержащему корпус с входным каналом для сообщения с полостью трубопровода и выходным каналом для соединения со сливным каналом, установленный в полости корпуса подпружиненный поршень с запорным органом для перекрытия входного канала и пневмогидравлический аккумулятор давления, гидравлическая полость которого соединена каналом с полостью, образованной направляющим цилиндром и цилиндрической частью поршня, причем поршень выполнен в виде двух цилиндрических полых частей, разделенных перегородкой, и установлен с возможностью перемещения вдоль внутренних или внешних стенок направляющего цилиндра, герметично закрепленного на корпусе, а удаленная от направляющего цилиндра полая цилиндрическая часть поршня образует запорный орган, соосно с которым расположено седло в виде цилиндра, герметично соединенное с частью корпуса, образующей входной канал, причем цилиндр, образующий седло, установлен соосно с направляющим цилиндром и имеет отверстия, перекрываемые запорным органом и сообщающиеся с выходным каналом в момент его открытия, при этом в канале, соединяющем гидравлическую полость пневмогидравлического аккумулятора с полостью, образованной направляющим цилиндром и цилиндрической частью поршня, установлен обратный затвор с отверстием заданного диаметра, выполненный с возможностью открывания истекающим из клапана потоком жидкости при открытии клапана и закрывания втекающим в клапан потоком жидкости при закрытии клапана.The specified technical result is achieved thanks to the proposed safety valve, designed to discharge part of the liquid or gas from the pipeline into the drain channel when the pressure in the pipeline exceeds the set value, containing a housing with an inlet channel for communication with the pipe cavity and an outlet channel for connection to the drain channel, installed in the body cavity a spring-loaded piston with a shut-off element for closing the inlet channel and a pneumohydraulic pressure accumulator, hydraulic whose cavity is connected by a channel with a cavity formed by the guide cylinder and the cylindrical part of the piston, the piston being made in the form of two cylindrical hollow parts separated by a partition and mounted to move along the inner or outer walls of the guide cylinder, which is hermetically fixed to the housing, and remote from of the guide cylinder, the hollow cylindrical part of the piston forms a locking member, coaxially with which a saddle in the form of a cylinder is located, hermetically connected to the body part a, which forms the inlet channel, and the cylinder forming the saddle is installed coaxially with the guide cylinder and has openings overlapped by a locking member and communicating with the output channel at the time of its opening, while in the channel connecting the hydraulic cavity of the pneumohydraulic accumulator with the cavity formed by the guide cylinder and a cylindrical part of the piston, a check valve is installed with a hole of a given diameter, made with the possibility of opening the fluid flowing out of the valve when opening the valve on and closing the fluid flowing into the valve when closing the valve.

Отличием предлагаемого клапана является то, что поперечная перегородка, разделяющая полые цилиндрические части поршня, имеет выпуклую форму, вершина внешней поверхности которой обращена к входному каналу корпуса, а на вершине выпуклой перегородки закреплен диск с отверстиями с возможностью перекрывания входного канала при закрытии клапана.The difference of the proposed valve is that the transverse partition separating the hollow cylindrical parts of the piston has a convex shape, the top of the outer surface of which faces the inlet channel of the housing, and a disk with holes is fixed on the top of the convex partition with the possibility of overlapping the inlet channel when closing the valve.

В предпочтительном варианте выполнения пружина размещена на направляющем цилиндрическом штыре, который одним концом жестко соединен с центром поперечной перегородки, разделяющей полые цилиндрические части поршня, а другим концом соединен со штоком, выходящим по герметично уплотненному каналу в корпусе клапана во внешнюю среду и служащим индикатором положения поршня.In a preferred embodiment, the spring is placed on a cylindrical guide pin, which is rigidly connected at one end to the center of the transverse baffle separating the hollow cylindrical parts of the piston and is connected at the other end to the stem, which exits through the hermetically sealed channel in the valve body and serves as an indicator of the position of the piston .

Другим отличием клапана является то, что между корпусом клапана и пружиной установлен калиброванный по высоте цилиндрический упор, создающий заданное начальное усилие открытия запорного органа.Another difference of the valve is that a height-calibrated cylindrical stop is installed between the valve body and the spring, creating a predetermined initial opening force of the locking element.

Еще одним отличием клапана является то, что на наружной поверхности цилиндра, образующего седло, выполнена кольцевая проточка, в которой установлено уплотнительное кольцо из эластичного материала, имеющее кольцевую проточку со стороны, обращенной к поршню, а полая цилиндрическая часть поршня, образующая запорный орган, по внутреннему диаметру ее кромки имеет коническую проточку, контактирующую с уплотнительным кольцом из эластичного материала в момент закрытия клапана, причем высота этой конической проточки равна высоте уплотнительного кольца.Another difference of the valve is that on the outer surface of the cylinder forming the seat, an annular groove is made, in which an o-ring of elastic material is installed, having an annular groove on the side facing the piston, and the hollow cylindrical part of the piston forming the locking member the inner diameter of its edge has a conical groove in contact with the sealing ring of elastic material at the time of closing the valve, and the height of this conical groove is equal to the height of the sealing th ring.

Сущность изобретения поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг.1 частично схематично и частично в разрезе изображен предлагаемый предохранительный клапан.Figure 1 partially schematically and partially in section shows the proposed safety valve.

На фиг.2 в увеличенном масштабе изображен узел уплотнения, выделенный на фиг.1 кругом.Figure 2 on an enlarged scale shows the seal assembly, highlighted in figure 1 around.

Предохранительный клапан 1 (фиг.1) содержит корпус 2 с входным каналом 3 для сообщения с полостью защищаемого трубопровода 4, запорный орган 5, перекрывающий входной канал 3 в момент закрытия клапана 1, установленный в полости корпуса 2 подпружиненный поршень 6, объединенный с запорным органом 5, и выходной канал 7 корпуса 2 клапана 1, предназначенный для соединения со сливным каналом (не показан). Клапан 1 снабжен пневмогидравлическим аккумулятором 8 давления, представляющим собой цилиндр, разделенный с помощью перегородки 9 из эластичного материала (например, резины) или с помощью поршня на газовую и жидкостную полости 10 и 11 соответственно. Гидравлическая полость 11 пневмогидравлического аккумулятора 8 давления соединена с защищаемым трубопроводом 4 посредством соединительного канала 23, в которой установлен обратный затвор 41 с отверстием 42 заданного диаметра. Направление установки затвора таково, что при открытии клапана (когда поток жидкости из клапана в аккумулятор) он открыт, а при закрытии клапана, когда поток жидкости направлен в клапан, затвор закрыт и происходит дросселирование потока на отверстии заданного размера.The safety valve 1 (Fig. 1) contains a housing 2 with an inlet channel 3 for communication with the cavity of the protected pipeline 4, a locking member 5 that overlaps the inlet channel 3 at the time of closing of the valve 1, a spring-loaded piston 6 mounted in the cavity of the housing 2, combined with a locking body 5, and an output channel 7 of the valve body 2, 1, for connecting to a drain channel (not shown). The valve 1 is equipped with a pneumohydraulic pressure accumulator 8, which is a cylinder divided by a partition 9 of elastic material (for example, rubber) or by means of a piston into the gas and liquid cavities 10 and 11, respectively. The hydraulic cavity 11 of the pneumohydraulic pressure accumulator 8 is connected to the protected pipe 4 by means of a connecting channel 23, in which a check valve 41 is installed with an opening 42 of a given diameter. The direction of installation of the shutter is such that when the valve is opened (when the fluid flow from the valve to the accumulator) it is open, and when the valve is closed when the fluid flow is directed to the valve, the shutter is closed and the flow is throttled at a hole of a given size.

Поршень 6 выполнен в виде двух полых цилиндрических частей 14 и 15, разделенных поперечной перегородкой 16, и установлен в корпусе 2 клапана 1 с возможностью перемещения вдоль внутренних или внешних стенок направляющего цилиндра 17, герметично закрепленного крышкой 18 в корпусе 2 клапана 1. На внутренней стенке направляющего цилиндра 17 установлены телескопические уплотнения 19, выполненные в виде колец из эластичного материала (резины). Удаленная от направляющего цилиндра полая цилиндрическая часть 15 поршня 6 образует внешнюю подвижную часть запорного органа 5, внутренняя неподвижная часть 21 которого, образующая седло запорного органа 5, выполнена в виде цилиндра, герметично соединенного с частью 20 корпуса 2 клапана 1, образующей входной канал 3. Цилиндр 21, образующий седло запорного органа 5, установлен соосно с направляющим цилиндром 17 поршня 6 и имеет отверстия 22, перекрываемые запорным органом 5 и сообщающиеся с выходным каналом 7 корпуса 2 клапана 1 в момент его открытия. Внутренние полости цилиндрической части 14 поршня 6, входящей в направляющий цилиндр 17, соединены с жидкостной полостью 11 пневмогидравлического аккумулятора 8 давления посредством соединительного канала 23. Подвижный внешний цилиндр 15 и неподвижный внутренний цилиндр 21 запорного органа 5 имеют в поперечном сечении зазор между их стенками (фиг.2). Поперечная перегородка 16, разделяющая верхнюю и нижнюю полые цилиндрические части 14 и 15, имеет выпуклую форму, вершина 25 внешней поверхности которой обращена к входному каналу 3 корпуса 2 клапана 1. Пружина 29 установлена по оси полой цилиндрической части 14 поршня 6 и выполнена в виде тарельчатой пружины. При этом пружина 29 размещена на направляющем цилиндрическом штыре 30, который одним концом жестко соединен с центром поперечной перегородки 16, разделяющей полые цилиндрические части 14 и 15 поршня 6, а другим концом соединена со штоком 31, выходящим по герметично уплотненному каналу 32 в крышке 18 корпуса 2 клапана 1 во внешнюю среду и служащим индикатором положения поршня и запорного органа 5. Между крышкой 18 корпуса 2 клапана 1 и пружиной 29 установлен калиброванный по высоте цилиндрический упор 33, создающий заданное начальное усилие открытия запорного органа 5.The piston 6 is made in the form of two hollow cylindrical parts 14 and 15, separated by a transverse partition 16, and is installed in the valve body 2 with the ability to move along the inner or outer walls of the guide cylinder 17, hermetically fixed by a cover 18 in the valve body 2. On the inner wall The guide cylinder 17 has telescopic seals 19 made in the form of rings of elastic material (rubber). Remote from the guide cylinder, the hollow cylindrical part 15 of the piston 6 forms the outer movable part of the locking member 5, the inner stationary part 21 of which forming the seat of the locking member 5 is made in the form of a cylinder hermetically connected to the part 20 of the valve body 2 forming the inlet channel 3. The cylinder 21 forming the seat of the locking member 5 is mounted coaxially with the guide cylinder 17 of the piston 6 and has openings 22 overlapped by the locking member 5 and communicating with the output channel 7 of the valve body 2 at the moment of its opening. The internal cavities of the cylindrical part 14 of the piston 6 included in the guide cylinder 17 are connected to the fluid cavity 11 of the pneumohydraulic pressure accumulator 8 by means of a connecting channel 23. The movable outer cylinder 15 and the stationary inner cylinder 21 of the locking member 5 have a cross-sectional gap between their walls (FIG. .2). The transverse partition 16 separating the upper and lower hollow cylindrical parts 14 and 15 has a convex shape, the top 25 of the outer surface of which faces the inlet channel 3 of the valve body 2. The spring 29 is installed along the axis of the hollow cylindrical part 14 of the piston 6 and is made in the form of a disk springs. In this case, the spring 29 is placed on the guide cylindrical pin 30, which at one end is rigidly connected to the center of the transverse baffle 16 separating the hollow cylindrical parts 14 and 15 of the piston 6, and at the other end is connected to the rod 31, which extends through the hermetically sealed channel 32 in the housing cover 18 2 valves 1 into the external environment and serving as an indicator of the position of the piston and the locking element 5. Between the cover 18 of the housing 2 of the valve 1 and the spring 29, a height-calibrated cylindrical stop 33 is installed that creates a predetermined initial opening force polar body 5.

На наружной поверхности неподвижного цилиндра 21, образующего седло запорного органа 5 клапана 1 (см. фиг.2), в его части, расположенной за отверстиями 22, выполнена кольцевая прямоугольная проточка 36, в которой установлено уплотнительное кольцо 37 из эластичного материала (полиуретана), положение которого фиксировано внешним плоским кольцом 38, служащим опорой для кромки полой цилиндрической части 15 поршня 6 в момент закрытия клапана 1.On the outer surface of the stationary cylinder 21, forming the seat of the locking element 5 of the valve 1 (see figure 2), in its part located behind the holes 22, an annular rectangular groove 36 is made, in which an o-ring 37 of elastic material (polyurethane) is installed, the position of which is fixed by an external flat ring 38, which serves as a support for the edge of the hollow cylindrical part 15 of the piston 6 at the time of closing of the valve 1.

Уплотнительное кольцо 37 из эластичного материала (фиг.2) имеет кольцевую проточку 39 со стороны, обращенной к поршню 6, а полая цилиндрическая часть 15 поршня 6, образующая запорный орган 5, по внутреннему диаметру ее кромки имеет коническую проточку 40, контактирующую с уплотнительным кольцом 37 из эластичного материала в момент закрытия клапана 1. При этом высота этой конической проточки 40 равна высоте уплотнительного кольца 37.O-ring 37 made of elastic material (Fig. 2) has an annular groove 39 from the side facing the piston 6, and the hollow cylindrical part 15 of the piston 6, forming a locking member 5, has a tapered groove 40 in contact with the sealing ring along the inner diameter of its edge 37 of elastic material at the time of closing of valve 1. Moreover, the height of this conical groove 40 is equal to the height of the o-ring 37.

На вершине 25 выпуклой перегородки 16 закреплен диск 26 с отверстиями 27 с возможностью перекрывания входного канала 3 при закрытии клапана 1, имеющий небольшой зазор с внутренней цилиндрической поверхностью 21.At the top 25 of the convex partition 16, a disk 26 is fixed with holes 27 with the possibility of blocking the inlet channel 3 when closing the valve 1, having a small gap with the inner cylindrical surface 21.

Газовая полость 10 пневмогидравлического аккумулятора 8 давления соединена с источником сжатого газа, например с баллоном высокого давления (не показан). При этом такой источник имеет регулятор давления (редуктор) газа и манометр (не показан).The gas cavity 10 of the pneumohydraulic pressure accumulator 8 is connected to a source of compressed gas, for example, to a high pressure cylinder (not shown). Moreover, such a source has a gas pressure regulator (reducer) and a manometer (not shown).

Следует отметить, что эффективная площадь поперечного сечения полой цилиндрической части 14 поршня 6, входящей в направляющий цилиндр 16, превышает эффективную (смоченную жидкостью) площадь поперечного сечения полой цилиндрической части 15 поршня 6, образующей подвижную часть запорного органа 5. Это повышает надежность работы запорного органа, предотвращая "ложные" срабатывания клапана при незначительных колебаниях давления жидкости в трубопроводе, и позволяет держать клапан в закрытом состоянии.It should be noted that the effective cross-sectional area of the hollow cylindrical part 14 of the piston 6 included in the guide cylinder 16 exceeds the effective (wetted with liquid) cross-sectional area of the hollow cylindrical part 14 of the piston 6 forming the movable part of the locking member 5. This increases the reliability of the locking member , preventing "false" actuation of the valve with minor fluctuations in fluid pressure in the pipeline, and allows you to keep the valve in a closed state.

Благодаря тому что поршень в предлагаемом устройстве выполнен в виде двух полых цилиндрических частей, разделенных поперечной перегородкой, а не представляет собой сплошное металлическое тело, существенно снижается металлоемкость устройства, трудоемкость его изготовления и инерционность поршня.Due to the fact that the piston in the proposed device is made in the form of two hollow cylindrical parts separated by a transverse partition, and does not constitute a solid metal body, the metal consumption of the device, the laboriousness of its manufacture and the inertia of the piston are significantly reduced.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При работе на запорный орган 5 клапана 1 действуют две силы. Одна сила, обусловленная сжатием пружины 29 и давлением рабочей жидкости со стороны пневмогидравлического аккумулятора 8 давления, действует сверху вниз, прижимая цилиндр 15 к основанию седла запорного органа 5. Другая сила - сила давления транспортируемой по трубопроводу 4 жидкости (или газа) - действует со стороны входного канала 3 клапана 1, стремясь переместить поршень вверх. Когда первая сила превышает вторую, клапан 1 закрыт. При повышении давления жидкости (или газа) в трубопроводе 4, связанном с прохождением волны давления, сила давления жидкости (или газа) в полости входного канала 3 возрастает и при превышении силы противодействия поршень 6 и вместе с ним запорный орган 5 поднимаются вверх.When working on the locking element 5 of the valve 1, two forces act. One force, due to the compression of the spring 29 and the pressure of the working fluid from the side of the pneumohydraulic pressure accumulator 8, acts from top to bottom, pressing the cylinder 15 to the base of the seat of the shut-off member 5. Another force - the pressure force transported through the pipeline 4 of the liquid (or gas) - acts from the side the inlet channel 3 of the valve 1, trying to move the piston up. When the first force exceeds the second, valve 1 is closed. With increasing pressure of the liquid (or gas) in the pipeline 4 associated with the passage of the pressure wave, the pressure force of the liquid (or gas) in the cavity of the inlet channel 3 increases and when the counteraction force is exceeded, the piston 6 and with it the locking member 5 rise up.

При движении поршня 6 вверх открываются отверстия 22 в неподвижном цилиндре 21, образующем седло запорного органа 5, и часть жидкости (или газа) из трубопровода 4 по входному каналу 3 клапана 1 через отверстия 22 перетекает через выходной канал 7 клапана 1 в сливной канал (не показан). При этом чем с большей скоростью возрастает давление жидкости (или газа) в трубопроводе 4, тем с большей скоростью перемещается поршень вверх, с большим расходом вытесняя рабочую жидкость из внутреннего объема верхней полой цилиндрической части 14 поршня 6 в жидкостную полость 11 пневмогидравлического аккумулятора 8, сжимая его газовую полость 10 (повышая в ней давление газа). При этом обратный затвор 41 открывается, не препятствуя движению жидкости из клапана 1 в аккумулятор 8, а следовательно, не препятствуя движению поршня 6 клапана 1. Когда давление в трубопроводе 4 уменьшается, сила давления газа в газовой полости 10 пневмогидравлического аккумулятора 8, расширяя объем камеры 9 из эластичного материала, начинает выдавливать рабочую жидкость из жидкостной полости 11 аккумулятора 8 во внутренний объем верхней полой цилиндрической части 14 поршня 6. Под действием давления рабочей жидкости в полости верхней полой цилиндрической части 14 поршня 6 и усилия пружины 29 поршень 6 перемещается вниз, цилиндр 15 садится на основание седла запорного органа 5 и клапан закрывается. При этом обратный затвор 41 закрывается и жидкость в клапан перетекает по отверстию малого диаметра, что существенно снижает скорость его закрытия, тем самым снижая силу удара подвижного цилиндра по седлу запорного органа и устраняя присущую такого рода клапанам склонность к автоколебаниям при закрытии. При полном открытии клапана 1 между цилиндром 15 и цилиндром 25 перегородки 16 образуется застойная зона над потоком жидкости, истекающей через отверстия 22. В этой зоне будет образовываться вихрь, вызывающий дополнительные гидравлические потери, а следовательно, снижение коэффициента расхода клапана. Для исключения образования этого вихря на торцевой части 25 перегородки 16 установлен диск 26 с отверстиями 27, отгораживающий застойную зону от потока жидкости, истекающей из клапана.When the piston 6 moves upward, openings 22 open in the stationary cylinder 21, which forms the seat of the locking member 5, and part of the liquid (or gas) from the pipeline 4 through the inlet channel 3 of the valve 1 through the openings 22 flows through the outlet channel 7 of the valve 1 into the drain channel (not shown). Moreover, the faster the pressure of the liquid (or gas) in the pipe 4 increases, the faster the piston moves upward, with a greater flow rate displacing the working fluid from the internal volume of the upper hollow cylindrical part 14 of the piston 6 into the fluid cavity 11 of the pneumohydraulic accumulator 8, compressing its gas cavity 10 (increasing the gas pressure in it). In this case, the check valve 41 opens, without interfering with the movement of liquid from valve 1 to the accumulator 8, and therefore, without interfering with the movement of the piston 6 of valve 1. When the pressure in the pipeline 4 decreases, the gas pressure in the gas cavity 10 of the pneumohydraulic accumulator 8 expands the chamber volume 9 from an elastic material, begins to squeeze out the working fluid from the fluid cavity 11 of the battery 8 into the internal volume of the upper hollow cylindrical part 14 of the piston 6. Under the influence of the pressure of the working fluid in the cavity of the upper hollow cylinder the indigenous part 14 of the piston 6 and the force of the spring 29, the piston 6 moves down, the cylinder 15 sits on the base of the saddle of the locking member 5 and the valve closes. In this case, the check valve 41 closes and the liquid flows into the valve through the small diameter hole, which significantly reduces its closing speed, thereby reducing the impact force of the movable cylinder on the valve seat and eliminating the inherent tendency to self-oscillation during closing. When the valve 1 is fully opened, between the cylinder 15 and the cylinder 25 of the partition 16 a stagnant zone forms above the fluid flowing out through the openings 22. A vortex will form in this zone, causing additional hydraulic losses and, consequently, a decrease in the valve flow rate. To exclude the formation of this vortex, a disk 26 with holes 27 is installed on the end part 25 of the partition 16, which encloses the stagnant zone from the flow of fluid flowing from the valve.

Claims

1. The safety valve, designed to discharge part of the liquid or gas from the pipeline into the drain channel when the pressure in the pipeline exceeds the set value, comprising a housing with an inlet channel for communication with the pipe cavity and an outlet channel for connection to the drain channel, mounted in the spring cavity a piston with a locking member for shutting off the inlet channel and a pneumohydraulic pressure accumulator, the hydraulic cavity of which is connected by the channel to the cavity formed by the the cylinder and the cylindrical part of the piston, and the piston is made in the form of two cylindrical hollow parts separated by a partition, and mounted to move along the inner or outer walls of the guide cylinder, hermetically mounted on the housing, and the hollow cylindrical part of the piston remote from the guide cylinder forms a locking member coaxially with which a saddle in the form of a cylinder is located, hermetically connected to a part of the housing forming the inlet channel, the cylinder forming the saddle being installed coaxial with the guide cylinder and has openings overlapped by a locking member and communicating with the output channel at the time of its opening, characterized in that in the channel connecting the hydraulic cavity of the pneumohydraulic accumulator with the cavity formed by the guide cylinder and the cylindrical part of the piston, a backstop with a hole of a predetermined diameter, made with the possibility of opening the flowing fluid from the valve when opening the valve, and closing the flowing fluid into the valve when closing ytii valve.

2. The valve according to claim 1, characterized in that the transverse baffle separating the hollow cylindrical parts of the piston has a convex shape, the top of the outer surface of which faces the inlet channel of the housing, and a disk with holes is fixed on the top of the convex partition with the possibility of overlapping the inlet channel closing the valve.

3. The valve according to claim 1, characterized in that the spring is placed on a cylindrical guide pin, which at one end is rigidly connected to the center of the transverse baffle separating the hollow cylindrical parts of the piston, and at the other end is connected to a rod extending through a hermetically sealed channel in the valve body into the external environment and serving as an indicator of the position of the piston.

4. The valve according to claim 3, characterized in that a height-calibrated cylindrical stop is installed between the valve body and the spring, creating a predetermined initial opening force of the locking member.

5. The valve according to claim 1, characterized in that on the outer surface of the cylinder forming the seat, an annular groove is made, in which a sealing ring of elastic material is installed, having an annular groove from the side facing the piston, and a hollow cylindrical part of the piston forming a locking body, along the inner diameter of its edge has a conical groove in contact with an o-ring of elastic material at the time of closing the valve, and the height of this conical groove is equal to the height of the o-ring tsa.