RU2492384C1

RU2492384C1 - Drain safety valve

Info

Publication number: RU2492384C1
Application number: RU2012135458/06A
Authority: RU
Inventors: Александр Павлович Абрамов; Борис Павлович Абрамов; Станислав Александрович Петренко; Михаил Викторович Макарьянц; Владимир Васильевич Прокофьев
Original assignee: Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации
Priority date: 2012-08-17
Filing date: 2012-08-17
Publication date: 2013-09-10

Abstract

FIELD: machine building.SUBSTANCE: drain safety valve is equipped with a stem rigidly and coaxially fixed on a body, with a lock and a driving element installed on it as capable of reciprocal motion towards each other and made as equal in mass and interacting with each other by means of crossing levers with hingedly fixed elements of swinging at the ends. The axis of lever rotation is fixedly fixed on a guide stem. The lock is equipped with guides arranged in its upper part for interaction with elements of swinging, and two circular ledges of equal diameter arranged in the lower part of the lock. The first of the ledges interacts with a seat mounted in the body, and the second one - with an additionally installed seat fixed on the stem. The driving element comprises a nut to form a threaded pair with each other. The lower part of the driving element comprises guides for contact with swinging elements of crossing levers. The upper part of the driving element is made in the form of a sleeve. In the sleeve there is a fixed piston with seals to form an above-piston cavity communicated with a protected reservoir by a channel of pressure transfer, and a spring is arranged additionally coaxially to the stem. The upper end of the spring rests against the driving element, and the lower one - against the lock. In the inner cavity of the piston there is an additional piston installed sealed with a bellows unit and having a stem and a return spring.EFFECT: increased sensitivity of a valve, accuracy of pressure maintenance in a protected reservoir and accuracy of adjustment of valve tuning parameters under conditions of dynamic loads and cryogenic temperatures.2 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам, поддерживающим избыточное давление в заданных пределах внутри емкостей, в том числе криогенных, путем сброса избыточного давления наддува, превышающего заданный предел, и может быть использовано в пневмогидросистемах любой отрасли машиностроения.The invention relates to devices that maintain excess pressure within predetermined limits inside containers, including cryogenic ones, by relieving excess boost pressure exceeding a predetermined limit, and can be used in pneumatic and hydraulic systems of any engineering industry.

Известен дренажно-предохранительный клапан (патент на изобретение RU 2086844), содержащий корпус с входным и выходным каналами, подпружиненный запорный элемент, чувствительный элемент, управляющий орган и связанный с ним штуцер управляющего давления с трубопроводом.Known drainage safety valve (patent for invention RU 2086844), comprising a housing with inlet and outlet channels, a spring-loaded shut-off element, a sensing element, a control element and an associated control pressure fitting with a pipeline.

Недостатком вышеописанной конструкции является возникновение автоколебаний подпружиненной тарели, снижающих точность регулирования давления в емкости. Пока тарель поджата к седлу на нее действует статическое давление. В момент поднятия тарели над седлом статическое давление непосредственно под тарелью падает с образованием потока, в котором давление меньше статического. Равновесие между подъемной силой тарели и пружиной нарушается, так как подъемная сила под тарелью уменьшается, а усилие пружины при ее сжатии возрастает. В результате тарель падает на седло, и процесс повторяется. Так появляются автоколебания тарели.The disadvantage of the above design is the occurrence of self-oscillations of a spring-loaded plate, reducing the accuracy of pressure regulation in the tank. While the plate is pressed to the seat, static pressure acts on it. When the plate is raised above the seat, the static pressure immediately below the plate drops to form a flow in which the pressure is less than static. The balance between the lifting force of the plate and the spring is disturbed, since the lifting force under the plate decreases, and the spring force increases when it is compressed. As a result, the plate falls onto the saddle, and the process repeats. This is how plate self-oscillations appear.

Кроме того, в вышеописанной конструкции нет защиты от внешних динамических нагрузок, передаваемых конструкции дренажно-предохранительного клапана через корпус. Подвижные элементы, связанные с корпусом упругими связями, по причине инерционного отставания колеблются с другой амплитудой и частотой, то есть могут находиться в противофазе или в резонансе, что непосредственно влияет на величину подъема подпружиненного запорного элемента, создавая помехи обеспечению настроечных параметров.In addition, in the above construction there is no protection against external dynamic loads transmitted to the design of the drainage safety valve through the housing. Due to the inertial lag, the movable elements connected with the housing by elastic couplings oscillate with a different amplitude and frequency, that is, they can be in antiphase or in resonance, which directly affects the lifting amount of the spring-loaded locking element, interfering with the provision of tuning parameters.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предложенному техническому решению является дренажно-предохранительный клапан (патент на изобретение RU 2142592), содержащий корпус, с входным и выходным каналами, седло, затвор, сильфонный узел, выполненный с внутренней и наружной полостями, разъемный промежуточный корпус, регулирующее устройство, управляющий штуцер.The closest in technical essence and the achieved result to the proposed technical solution is a drainage safety valve (patent RU 2142592), comprising a housing with inlet and outlet channels, a seat, a shutter, a bellows assembly made with internal and external cavities, a split intermediate housing, regulating device, control fitting.

Недостатком известного технического решения является возникновение автоколебаний затвора, снижающих точность регулирования давления в емкости, и снижение точности обеспечения настроечных параметров клапана.A disadvantage of the known technical solution is the occurrence of self-oscillations of the shutter, which reduce the accuracy of regulating the pressure in the tank, and a decrease in the accuracy of ensuring the tuning parameters of the valve.

Задачей заявляемого технического решения является повышение чувствительности и точности поддержания давления в емкости и повышение точности регулирования настроечных параметров клапана в условиях воздействия динамических нагрузок.The objective of the proposed technical solution is to increase the sensitivity and accuracy of maintaining the pressure in the tank and increase the accuracy of regulation of the valve settings under the influence of dynamic loads.

Поставленная задача решается тем, что в дренажно-предохранительном клапане, содержащем составной корпус с входным и выходным каналами, подпружиненный затвор, взаимодействующий с седлом, канал передачи давления, сильфонный узел, при этом он снабжен жестко и соосно закрепленным на корпусе штоком, с установленными на нем с возможностью возвратно-поступательного движения навстречу друг другу затвором и приводным органом, выполненными равными по массе и взаимодействующими друг с другом посредством перекрещивающихся рычагов с шарнирно закрепленными элементами качения на концах, причем ось вращения рычагов неподвижно закреплена на направляющем штоке, при этом затвор снабжен направляющими, расположенными в его верхней части, для взаимодействия с элементами качения, и двумя кольцевыми выступами равного диаметра, расположенными в нижней части затвора, первый из которых взаимодействует с седлом, смонтированным в корпусе, а второй - с дополнительно установленным седлом, закрепленным на штоке, а приводной орган включает гайку, с образованием между собой резьбовой пары, при этом нижняя часть приводного органа содержит направляющие для контакта с элементами качения перекрещивающихся рычагов, а верхняя часть выполнена в виде стакана, в котором размещен неподвижный поршень с уплотнителями с образованием надпоршневой полости, сообщенной с предохраняемой емкостью каналом передачи давления, и дополнительно коаксиально штоку расположена пружина, верхний торец которой упирается в приводной орган, а нижний - в затвор, при этом во внутренней полости поршня установлен дополнительный поршень со штоком и возвратной пружиной, герметизированный сильфонным узлом.The problem is solved in that in the drainage safety valve containing a composite housing with inlet and outlet channels, a spring-loaded shutter interacting with the seat, a pressure transmission channel, a bellows assembly, while it is equipped with a rod rigidly and coaxially fixed to the housing, with mounted on with the possibility of reciprocating movement towards each other with a shutter and a drive body, made equal in mass and interacting with each other by means of intersecting levers with pivotally closed with rolling elements at the ends, and the axis of rotation of the levers is fixedly mounted on the guide rod, while the shutter is equipped with guides located in its upper part for interaction with rolling elements, and two ring protrusions of equal diameter located in the lower part of the shutter, the first of which interacts with a saddle mounted in the housing, and the second with an additionally mounted saddle mounted on the rod, and the drive body includes a nut, with the formation of a threaded pair, while the lower part of the drive body contains guides for contact with the rolling elements of the intersecting levers, and the upper part is made in the form of a cup in which a fixed piston with seals is placed with the formation of a supra-piston cavity communicated with the pressure transmission channel by a protected tank, and an additional spring is located coaxially to the rod, the upper the end face of which abuts against the drive element, and the lower end - against the shutter, while an additional piston with a rod and a return spring is installed in the internal cavity of the piston another, sealed with a bellows assembly.

На Фиг.1 представлен общий вид устройства дренажно-предохранительного клапана.Figure 1 presents a General view of the device drainage safety valve.

На Фиг.2 - представлен вариант поршня, с лабиринтными канавками. Дренажно-предохранительный клапан содержит составной корпус 1 (Фиг.1) с входным каналом 2 и выходным каналом 3. На корпусе 1 соосно и жестко закреплен шток 4, на котором установлены равные по массе затвор 5 и приводной орган 6 с возможностью возвратно-поступательного движения навстречу друг другу. Дополнительно дренажно-предохранительный клапан снабжен пружиной 7, расположенной коаксиально штоку 4, верхний торец которой упирается в приводной орган 6, а нижний - в затвор 5. При этом затвор 5 взаимодействует с приводным органом 6 посредством перекрещивающихся рычагов 8, ось 9 вращения которых неподвижно закреплена на штоке 4. На концах каждого из рычагов 8 шарнирно закреплены элементы качения 10, например, ролики для взаимодействия с направляющими 11 затвора 5, расположенными в верхней части затвора 5, и направляющими 12 приводного органа 6. Затвор 5 выполнен полым цилиндрическим и снабжен двумя кольцевыми выступами 13, 14 равного диаметра, расположенными в нижней части затвора 5. Кольцевой выступ 13 взаимодействует с седлом 15, смонтированном в корпусе 1, а кольцевой выступ 14 взаимодействует с дополнительно установленным седлом 16, закрепленным на штоке 4. Седло 15 и седло 16 выполнены, например, из эластомера (резины). При работе с криогенными средами из-за значительного затвердевания полимерного материала, седло 15 и седло 16 теряют герметичность. В этом случае седла 15, 16 выполняют, например, в форме плоских колец из упругой металлической пластины.Figure 2 - presents a variant of the piston, with labyrinth grooves. The drainage and safety valve contains a composite housing 1 (Fig. 1) with an input channel 2 and an output channel 3. On the body 1, a stem 4 is coaxially and rigidly fixed, on which a shutter 5 and an actuator 6 with equal mass are mounted with the possibility of reciprocating motion towards each other. Additionally, the drainage and safety valve is equipped with a spring 7 located coaxially to the stem 4, the upper end of which abuts against the actuator 6, and the lower end against the valve 5. At the same time, the valve 5 interacts with the actuator 6 by means of intersecting levers 8, the axis of rotation of which 9 is fixed on the rod 4. At the ends of each of the levers 8, the rolling elements 10 are articulated, for example, rollers for interacting with the guides 11 of the shutter 5 located in the upper part of the shutter 5 and the guides 12 of the drive member 6. For the creature 5 is made hollow cylindrical and provided with two annular protrusions 13, 14 of equal diameter located in the lower part of the shutter 5. The annular protrusion 13 interacts with a saddle 15 mounted in the housing 1, and the annular protrusion 14 interacts with an additionally mounted saddle 16 mounted on the rod 4. The saddle 15 and the saddle 16 are made, for example, of elastomer (rubber). When working with cryogenic media due to significant hardening of the polymeric material, the seat 15 and the seat 16 lose their tightness. In this case, the saddles 15, 16 are performed, for example, in the form of flat rings from an elastic metal plate.

Приводной орган 6 включает в себя гайку 17, образующих между собой резьбовую пару. Нижняя часть приводного органа 6 содержит направляющие 12 для контакта с ползунами 10 перекрещивающихся рычагов 8. Верхняя часть приводного органа 6 выполнена в виде стакана, в котором размещены неподвижный поршень 18, жестко связанный с корпусом 1, с уплотнителями 19 с образованием надпоршневой полости 20, сообщенной с емкостью (на фигуре условно не показана) каналом передачи давления 21.The drive body 6 includes a nut 17, forming a threaded pair. The lower part of the drive body 6 contains guides 12 for contact with the sliders 10 of the intersecting levers 8. The upper part of the drive body 6 is made in the form of a cup in which a stationary piston 18 is placed, rigidly connected with the housing 1, with seals 19 with the formation of the over-piston cavity 20, communicated with a capacity (not shown conventionally in the figure) by a pressure transmission channel 21.

Поршень 18 может быть выполнен с лабиринтными канавками 22 (Фиг.2), что при криогенных температурах обеспечивает постоянный обдув взаимодействующих поверхностей, исключая намерзание конденсата атмосферной влаги, и уменьшая трение, тем самым повышая чувствительность дренажно-предохранительного клапана. Во внутренней полости поршня 18 установлен дополнительный поршень 23 со штоком 24 и возвратной пружиной 25, герметизированный сильфонным узлом 26 и обеспечивающий принудительное открытие затвора 5 подачей давления от автономного источника (на фигурах условно не показан) через канал автономного управления 27.The piston 18 can be made with labyrinth grooves 22 (Figure 2), which at cryogenic temperatures provides constant blowing of interacting surfaces, eliminating freezing of atmospheric moisture condensate, and reducing friction, thereby increasing the sensitivity of the drainage and safety valve. In the internal cavity of the piston 18, an additional piston 23 is installed with a stem 24 and a return spring 25, sealed by a bellows assembly 26 and providing for the forced opening of the shutter 5 by applying pressure from an autonomous source (not shown conventionally in the figures) through an autonomous control channel 27.

Устройство работает следующим образом. Во входной канал 2 попадает рабочая среда наддува, содержащаяся в предохраняемой емкости под определенным давлением. Рабочая среда наддува под таким же давлением по каналу передачи давления 21 попадает в надпоршневую полость 20. Входной канал 2 закрыт уравновешенным от давления двухседельным затвором 5, который не реагирует на изменения давления. Давление в надпоршневой полости 20 действует на «дно стакана» (внутреннюю торцевую поверхность) приводного органа 6, который с помощью гайки 17 опирается на пружину 7. С помощью гайки 17 производится настройка дренажно-предохранительного клапана на требуемое давление. Пока давление в предохраняемой емкости не достигает предельного, пружина 7 удерживает затвор 5 и приводной орган 6 в исходном положении, то есть затвор 5 прижат к седлам 15 и 1 6, герметизируя полость предохраняемой емкости.The device operates as follows. The inlet channel 2 enters the working medium of the boost contained in a protected tank under a certain pressure. The working medium of pressurization at the same pressure through the pressure transmission channel 21 enters the supra-piston cavity 20. The inlet channel 2 is closed by a pressure-balanced double-seat valve 5, which does not respond to pressure changes. The pressure in the over-piston cavity 20 acts on the “bottom of the cup” (inner end surface) of the drive member 6, which is supported by the nut 17 on the spring 7. Using the nut 17, the drain valve is adjusted to the required pressure. As long as the pressure in the protected tank does not reach the limit, the spring 7 holds the shutter 5 and the actuator 6 in its original position, that is, the shutter 5 is pressed against the seats 15 and 1 6, sealing the cavity of the protected tank.

При достижении давления, близкого к допустимой величине (давление срабатывания клапана) в надпоршневой полости 20, на которое настроен дренажно-предохранительный клапан при помощи пружины 7 и гайки 17, приводной орган 6, преодолевая усилие пружины 7, движется в сторону оси 9, при этом рычаги 8 поворачиваются и противоположными концами поднимают затвор 5 над седлами 15 и 16, открывая выход избытку давления из предохраняемой емкости. В результате давление в предохраняемой емкости, следовательно, и в надпоршневой полости 20, понижается, пружина 7 возвращает затвор 5 и приводной орган 6 в исходное положение, давление в емкости сохраняется в допустимых пределах.When reaching a pressure close to the permissible value (valve operating pressure) in the supra-piston cavity 20, to which the drainage safety valve is configured using the spring 7 and nut 17, the drive member 6, overcoming the force of the spring 7, moves towards the axis 9, while the levers 8 are rotated and the opposite ends raise the shutter 5 above the seats 15 and 16, opening the way to the excess pressure from the protected tank. As a result, the pressure in the protected tank, therefore, in the over-piston cavity 20, decreases, the spring 7 returns the valve 5 and the actuator 6 to its original position, the pressure in the tank is kept within acceptable limits.

Заявленная конструкция устройства дренажно-предохранительного клапана позволит повысить чувствительность и точность поддержания давления в предохраняемой емкости и точность регулирования настроечных параметров дренажно-предохранительного клапана в условиях воздействия динамических нагрузок и криогенных температур.The claimed design of the device of the drainage safety valve will improve the sensitivity and accuracy of maintaining the pressure in the protected tank and the accuracy of the adjustment of the tuning parameters of the drainage safety valve under the influence of dynamic loads and cryogenic temperatures.

Claims

A drainage safety valve comprising a composite housing with inlet and outlet channels, a spring-loaded shutter interacting with the seat, a pressure transmission channel, a bellows assembly, characterized in that it is provided with a rod rigidly and coaxially mounted on the housing with a reciprocating mounted on it movement towards each other with a shutter and a drive body, made equal in mass and interacting with each other by means of intersecting levers with pivotally mounted swing elements I am at the ends, and the axis of rotation of the levers is fixedly mounted on the guide rod, while the shutter is equipped with guides located in its upper part for interaction with the rolling elements, and two ring protrusions of equal diameter located in the lower part of the shutter, the first of which interacts with a saddle mounted in the housing, and the second with an additionally mounted saddle mounted on the rod, and the drive body includes a nut with the formation of a threaded pair, while the lower part of the drive body it contains guides for contact with the rolling elements of the crossing arms, and the upper part is made in the form of a cup, in which a fixed piston with seals is placed with the formation of a supra-piston cavity communicated with the pressure transmission channel, and additionally, a spring is located coaxially to the rod, the upper end of which abuts in the drive body, and the lower one in the shutter, while an additional piston with a rod and a return spring, a sealed force is installed in the internal cavity of the piston background node.