RU2560651C2 - Динамически устойчивый дренажно-предохранительный клапан - Google Patents

Динамически устойчивый дренажно-предохранительный клапан Download PDF

Info

Publication number
RU2560651C2
RU2560651C2 RU2013137362/06A RU2013137362A RU2560651C2 RU 2560651 C2 RU2560651 C2 RU 2560651C2 RU 2013137362/06 A RU2013137362/06 A RU 2013137362/06A RU 2013137362 A RU2013137362 A RU 2013137362A RU 2560651 C2 RU2560651 C2 RU 2560651C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
valve
plate
main valve
sealing
spring
Prior art date
Application number
RU2013137362/06A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2013137362A (ru
Inventor
Валерий Алексеевич Васильев
Татьяна Васильевна Голева
Георгий Михайлович Макарьянц
Михаил Викторович Макарьянц
Валентин Сергеевич Ожигов
Дмитрий Вячеславович Туманов
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации
Акционерное общество "Ракетно-космический центр "Прогресс(АО "РКЦ" Прогресс")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации, Акционерное общество "Ракетно-космический центр "Прогресс(АО "РКЦ" Прогресс") filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации
Priority to RU2013137362/06A priority Critical patent/RU2560651C2/ru
Publication of RU2013137362A publication Critical patent/RU2013137362A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2560651C2 publication Critical patent/RU2560651C2/ru

Links

Images

Landscapes

  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
  • Safety Valves (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области ракетно-космической техники и предназначено в качестве динамически устойчивого дренажно-предохранительного клапана (ДПК) для обеспечения сброса избыточного давления газов из емкостей и трубопроводов. Динамически устойчивый дренажно-предохранительный клапан включает в себя основной и вспомогательный клапаны, соединенные трубопроводами между собой и с предохраняемой емкостью, состоящие из корпусов с уплотнительными седлами и запирающих подпружиненных тарелей. Тарель основного клапана подпружинена механической и газовой пружинами и имеет одну степень свободы по направляющему цилиндру вдоль оси клапана. На наружной поверхности направляющего цилиндра корпуса основного клапана на максимально удаленном друг от друга расстоянии выполнены кольцевые канавки. В эти канавки с минимальным зазором в осевом направлении установлены разжимные кольца, упруго взаимодействующие с внутренней направляющей поверхностью тарели. Наружный диаметр уплотняющей поверхности тарели равен наружному диаметру уплотнительного седла корпуса основного клапана. Изобретение направлено на повышение надежности и работоспособности ДПК при поддержании постоянной настройки клапана во всем диапазоне рабочих расходов с обеспечением устойчивой работы за счет устранения автоколебаний. 5 ил.

Description

Изобретение относится к области ракетно-космической техники (РКТ), а именно к дренажно-предохранительным клапанам (ДПК), предназначенным для обеспечения сброса избыточного давления газов из емкостей и трубопроводов, а также для дренажа газа из емкостей при заправке и сливе из них жидкостей, например ракетного топлива. Изобретение может применяться в пневмогидросистемах машин и агрегатов.
Известен дренажно-предохранительный клапан (Патент РФ №2086844, МПК8 F16K 17/00), содержащий корпус с входным и выходным каналами, подпружиненный запорный элемент, чувствительный элемент в виде сильфона с верхним и нижним фланцами, управляющий орган со штуцером управляющего давления с гибким трубопроводом, дополнительное наружное седло, в зоне которого выполнены дренажные отверстия.
Известен дренажно-предохранительный клапан (Беляев Н.М., Уваров Е.И., Степанчук Ю.М. «Пневмогидравлические системы. Расчет и проектирование», М.: Высшая школа, 1988, с.70, рис.2.46), включающий в себя корпус с входным и выходным каналами и уплотнительным седлом, запирающую подпружиненную тарель, а также пневмопривод принудительного открытия.
Недостатком вышеуказанных ДПК является возникновение автоколебаний запорного органа, приводящих к невозможности поддержания постоянной настройки клапана и возникновению фретинг-износа трущихся поверхностей с последующим лавинообразным окислением продуктов износа (особенно быстро протекающим на легких алюминиевых сплавах, применяемых в РКТ), приводящим к «закоксовыванию» зазоров в трущихся парах, что может вызвать аварийную ситуацию из-за потери работоспособности ДПК.
Известен клапан (Авторское свидетельство SU №1634922, F16K 17/04), состоящий из корпуса с входным и выходным каналами и седлом, штока, через шарик контактирующего с золотником, направляющей, по которой перемещается сильфонная втулка с поршневым кольцом.
Судя по схеме, предохранительный клапан является клапаном полного открытия и предназначается для быстрого сброса давления из предохраняемой емкости без связи с окружающей средой (по-видимому, для ядовитых и опасных продуктов), сильфон обеспечивает внешнюю герметизацию подвижного штока клапана и одновременно с поршневым кольцом поддерживает пониженное давление над клапаном, обеспечивая его полный подъем, при значительном падении давления в предохраняемой емкости клапан закрывается.
Автоколебания полноподъемных клапанов не оказывают серьезного воздействия на их работу, так как они действуют только в момент открытия клапана и обычно заканчиваются при посадке клапана на седло.
Известно предохранительное устройство (Авторское свидетельство СССР №477276, F16K 17/04), содержащее корпус с входным и выходным каналами и седлом, подпружиненную запорную тарель, смонтированное в крышке демпфирующее устройство, выполненное в виде узла сухого трения, состоящего из охватывающих шток подпружиненных фторопластовых сухарей.
Однако в этом устройстве силы трения, возникающие в демпфере, уменьшают точность настройки клапана, так как шток, тормозящий автоколебания в сухарях демпфирующего устройства, имеет малый диаметр, что оказывает влияние на центровку тормозящей силы относительно оси подъема клапана (тормозящая сила может воздействовать на рабочий клапан под углом или со смещением), что вызывает неравномерность аэродинамической силы из-за перекоса клапана, что усиливает автоколебания, при этом тормозящее воздействие сухарей необходимо увеличивать, а это ведет к еще большей неточности клапана по настройке.
Наиболее близким по своим конструктивным особенностям к заявленному клапану является предохранительный клапан с демпфированием автоколебаний запорного органа (Авторское свидетельство СССР №804978, F16K 17/04), содержащее корпус с выполненными наклонно к оси симметрии пазами, в которых имеет возможность перемещаться выступ подпружиненного запорного органа, имеющего шток, и нагруженного в сторону закрытия пружиной, зафиксированной от скольжения по запорному органу.
Недостатком известного предохранительного клапана является его низкая надежность в результате того, что появление нелинейности силы прижатия клапана со стороны пружины отрицательно сказывается на точности поддержания давления на разных высотах подъема. Предлагаемая конструкция не устраняет автоколебания клапана, а уменьшает амплитуду этих колебаний до величины зазора между выступами тарели и наклонными пазами, даже при малом зазоре будут происходить соударения тарели с верхними и нижними гранями наклонных пазов, при этом будут возникать дополнительные силы, увеличивающие автоколебания, что в конечном итоге может привести к аварийной ситуации и разрушению ДПК.
Задачей технического решения является повышение надежности и работоспособности ДПК при поддержании постоянной настройки клапана во всем диапазоне рабочих расходов с обеспечением устойчивой работы за счет устранения автоколебаний.
Технический результат достигается тем, что в динамически устойчивом дренажно-предохранительном клапане, включающем в себя основной и вспомогательный клапаны соединенные трубопроводами между собой и с предохраняемой емкостью, состоящие из корпусов с уплотнительными седлами и запирающих подпружиненных тарелей, при этом тарель основного клапана подпружинена механической и газовой пружинами и имеет одну степень свободы по направляющему цилиндру вдоль оси клапана, согласно изобретению на наружной поверхности направляющего цилиндра корпуса основного клапана на максимально удаленном друг от друга расстоянии выполнены кольцевые канавки, в которые с минимальным зазором в осевом направлении установлены разжимные кольца, упруго взаимодействующие с внутренней направляющей поверхностью тарели, а наружный диаметр уплотняющей поверхности тарели равен наружному диаметру уплотнительного седла корпуса основного клапана.
На фиг.1 изображена схема динамически устойчивого ДПК, на фиг.2 - вид А с фиг.1, на фиг.3 - разрез Б-Б с фиг.1, на фиг.4 - вид В с фиг.1 - клапан закрыт, на фиг.5 - вид В с фиг.1 - клапан открыт. На фиг.4 и 5 пунктиром показана конструкция тарели прототипа в исходном и рабочем положении.
Динамически устойчивый ДПК состоит из основного I и вспомогательного II клапанов (см. фиг.1).
Основной клапан I установлен на предохраняемой емкости 1 и состоит из корпуса 2 с входным 3 и выходными 4 каналами, уплотнительным седлом 5 и установленными с минимальным зазором δ в осевом направлении в кольцевые канавки 6 (см. фиг.2), выполненные на наружной поверхности направляющего цилиндра корпуса 2, разжимными кольцами 7 (см. фиг.2, 3), тарели 8 с дренажным отверстием 9, поджатой пружиной 10, сильфона 11 и пневмопривода принудительного открытия 12. Наружный диаметр d1 уплотняющей поверхности тарели 8 (см. фиг.5) равен наружному диаметру d2 уплотнительного седла 5 корпуса основного клапана I (d1=d2).
Предохраняемая емкость 1 и внутренняя полость E сильфона 11 основного клапана I посредством трубопроводов 13 и 14 соединены с вспомогательным клапаном II.
Вспомогательный клапан II состоит из корпуса 15 с уплотнительным седлом 16, тарели 17, поджатой посредством регулировочного винта 18 пружиной 19, сильфонного узла 20 с пружиной 21, поджимающей сильфон сильфонного узла 20, и штоком 22, взаимодействующим с тарелью 17.
Описание работы динамически устойчивого ДПК
Перед началом работы производится настройка динамически устойчивого ДПК, которая осуществляется при продувке основного клапана I вращением регулировочного винта 18 вспомогательного клапана II до того момента, при котором основной клапан I начинает поддерживать давление в предохраняемой емкости 1 в заданных пределах, после чего производится фиксация и стопорение регулировочного винта 18.
Работа в режиме дренажного клапана производится для обеспечения заправки или слива компонентов топлива из емкости 1 и осуществляется путем подачи управляющего давления в полость И пневмопривода принудительного открытия 12, в результате чего тарель 8 основного клапана I поднимается над уплотнительным седлом 5, сообщая предохраняемую емкость 1 с окружающей средой, по окончании заправки или слива компонентов топлива, газ стравливается из пневмопривода 12, и тарель 8 под действием пружины 10 прижимается к уплотнительному седлу 5, изолируя предохраняемую емкость 1 от окружающей среды.
Работа в режиме предохранительного клапана производится автоматически для обеспечения поддержания избыточного давления в предохраняемой емкости 1 в заданных пределах при испытаниях и штатной эксплуатации изделия и осуществляется следующим образом.
При наддуве предохраняемой емкости 1 газ из газовой полости емкости 1 через дроссельное отверстие 9 в тарели 8 поступает во внутреннюю полость E сильфона 11, образуя газовую пружину, которая вместе с механической пружиной 10 прижимает тарель 8 к уплотнительному седлу 5, обеспечивая герметичность внутренней полости (газовой подушки) предохраняемой емкости 1 относительно окружающей среды. Одновременно газ из предохраняемой емкости 1 по трубопроводу 13 поступает в полость Ж снаружи сильфонного узла 20 вспомогательного клапана II. При повышении давления в газовой полости предохраняемой емкости 1 выше настроечного сильфон сильфонного узла 20 сжимается, шток 22 отодвигает тарель 17 от уплотнительного седла 16, газ из полости Е сильфона 11 основного клапана I по трубопроводу 14 и через щель между седлом 16 и тарелью 17 вспомогательного клапана стравливается в окружающую среду, давление в полости Е падает, равновесие сил, действующих на тарель 8, нарушается, после чего сильфон 11 сжимается, отрывая тарель 8 от уплотнительного седла 5, и в образующуюся щель избыточный газ из емкости 1 стравливается в окружающую среду, при этом происходит снижение давления в предохраняемой емкости 1. При достижении в предохраняемой емкости 1 давления настройки восстанавливается равновесие сил, действующих на тарель 8, которая под действием пружины 10 возвращается в исходное положение, клапан закрывается.
Приведены сопоставления работ известного ДПК и заявляемого.
При работе (испытаниях) отдельных образцов динамически устойчивого ДПК на определенных расходах рабочего тела (обычно на малых и средних величинах подъема тарели) возникают автоколебания тарели 8, приводящие к нарушению настройки динамически устойчивого ДПК, сопровождающиеся характерным «гудением» с последующим развитием аварийной ситуации. Для устранения указанного явления в кольцевые канавки 6 на наружной поверхности направляющего цилиндра корпуса 2 основного клапана I с минимальным зазором 8 в осевом направлении установлены разжимные кольца 7 (см. фиг.2, 3), которые после сборки разжимаются, центрируют тарель 8 и своей наружной поверхностью упруго взаимодействуют с ней, образуя пару трения, в результате чего при возвратно-поступательном движении тарели 8, сопровождающем автоколебания, возникающая сила трения гасит энергию этих колебаний, при этом большой диаметр цилиндрической части корпуса 2 основного клапана I и разнесенные друг относительно друга кольцевые канавки 6 с вставленными в них разжимными кольцами 7 хорошо центрируют тарель 8, предотвращая ее перекос и, как следствие, уменьшая неравномерность аэродинамической силы при открытии клапана.
На фиг.4 изображен клапан в закрытом состоянии, пунктиром показана существующая ранее (у прототипа) конструкция, когда тарель несколько нависает над уплотнительным седлом. На поверхность Д давление газа из предохраняемой емкости не действует. На фиг.5 изображен клапан в открытом состоянии - на нависающую часть тарели (у прототипа) действует дополнительная сила, так как туда устремляется поток газа. Эта сила не постоянна, она зависит от высоты подъема тарели в нелинейной степени, то есть при открытии клапана (отрыве тарели от седла) возникает переменная составляющая аэродинамической силы, которая подбрасывает тарель выше необходимой для поддержания требуемого давления в предохраняемой емкости величины, давление в предохраняемой емкости уменьшается, аэродинамическая подъемная сила снижается, и под действием изменившихся сил тарель устремляется к уплотнительному седлу, опускаясь ниже требуемой величины, после чего аэродинамическая сила в указанной щели возрастает, давление из-за снижения пропускной способности клапана в предохраняемой емкости также возрастает, и тарель вновь подбрасывается над уплотнительным седлом - это вторая причина возникновения автоколебательного режима работы клапана, которая и устраняется уменьшением наружного диаметра уплотняющей поверхности тарели 8 до наружного диаметра уплотнительного седла 5 (это становится возможно из-за улучшенной центровки тарели 8 разжимными кольцами 7). Отсутствие поверхности Д (см. фиг.4) ликвидирует вторую причину автоколебаний.
Устранить дополнительную переменную аэродинамическую подъемную силу позволяет ликвидация поверхности тарели «за седлом».
Предлагаемое техническое решение позволяет повысить надежность и работоспособность ДПК за счет устранения автоколебаний.
Положительный эффект от использования заявляемой конструкции динамически устойчивого дренажно-предохранительного клапана заключается в поддержании постоянной настройки клапана во всем диапазоне рабочих расходов с обеспечением устойчивой работы (клапан не «гудит») за счет установки разжимных колец на наружной поверхности направляющего цилиндра корпуса основного клапана и изготовления тарели с наружным диаметром, равным наружному диаметру уплотнительного седла клапана.

Claims (1)

  1. Динамически устойчивый дренажно-предохранительный клапан, включающий в себя основной и вспомогательный клапаны, соединенные трубопроводами между собой и с предохраняемой емкостью, состоящие из корпусов с уплотнительными седлами и запирающих подпружиненных тарелей, при этом тарель основного клапана подпружинена механической и газовой пружинами и имеет одну степень свободы по направляющему цилиндру вдоль оси клапана, отличающийся тем, что на наружной поверхности направляющего цилиндра корпуса основного клапана на максимально удаленном друг от друга расстоянии выполнены кольцевые канавки, в которые с минимальным зазором в осевом направлении установлены разжимные кольца, упруго взаимодействующие с внутренней направляющей поверхностью тарели, а наружный диаметр уплотняющей поверхности тарели равен наружному диаметру уплотнительного седла корпуса основного клапана.
RU2013137362/06A 2013-08-08 2013-08-08 Динамически устойчивый дренажно-предохранительный клапан RU2560651C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013137362/06A RU2560651C2 (ru) 2013-08-08 2013-08-08 Динамически устойчивый дренажно-предохранительный клапан

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013137362/06A RU2560651C2 (ru) 2013-08-08 2013-08-08 Динамически устойчивый дренажно-предохранительный клапан

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013137362A RU2013137362A (ru) 2015-02-20
RU2560651C2 true RU2560651C2 (ru) 2015-08-20

Family

ID=53281973

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013137362/06A RU2560651C2 (ru) 2013-08-08 2013-08-08 Динамически устойчивый дренажно-предохранительный клапан

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2560651C2 (ru)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3664362A (en) * 1969-02-06 1972-05-23 Anderson Greenwood & Co Pilot valve
SU531956A1 (ru) * 1975-04-23 1976-10-15 Предприятие П/Я В-2289 Предохранительное устройство
SU804978A1 (ru) * 1979-04-26 1981-02-15 Предприятие П/Я Р-6719 Предохранительный клапан сдЕМпфиРОВАНиЕМ АВТОКОлЕбАНийзАпОРНОгО ОРгАНА
SU844881A1 (ru) * 1979-08-15 1981-07-07 Предприятие П/Я В-8670 Предохранительный клапан дл гидРАВличЕСКиХ СиСТЕМ
GB2202612A (en) * 1987-03-23 1988-09-28 Dresser Ind Safety relief valve
RU2142592C1 (ru) * 1998-06-03 1999-12-10 Государственный космический научно-производственный центр им.М.В.Хруничева Дренажно-предохранительный клапан

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3664362A (en) * 1969-02-06 1972-05-23 Anderson Greenwood & Co Pilot valve
SU531956A1 (ru) * 1975-04-23 1976-10-15 Предприятие П/Я В-2289 Предохранительное устройство
SU804978A1 (ru) * 1979-04-26 1981-02-15 Предприятие П/Я Р-6719 Предохранительный клапан сдЕМпфиРОВАНиЕМ АВТОКОлЕбАНийзАпОРНОгО ОРгАНА
SU844881A1 (ru) * 1979-08-15 1981-07-07 Предприятие П/Я В-8670 Предохранительный клапан дл гидРАВличЕСКиХ СиСТЕМ
GB2202612A (en) * 1987-03-23 1988-09-28 Dresser Ind Safety relief valve
RU2142592C1 (ru) * 1998-06-03 1999-12-10 Государственный космический научно-производственный центр им.М.В.Хруничева Дренажно-предохранительный клапан

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Н.Т.РОМАНЕНКО, Ю.Ф.КУЛИКОВ "КРИОГЕННАЯ АРМАТУРЫ", МОСКВА, "МАШИНОСТРОЕНИЕ", 1978, c.38-39, рис.29. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013137362A (ru) 2015-02-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7302961B2 (en) Surge relief valve
US10533668B2 (en) Seal assemblies for use with fluid valves
US10221953B2 (en) Non chattering pressure relief valve
RU2635339C2 (ru) Разгруженный клапанный канал для регулятора жидкости
US2705610A (en) Conduit valve
RU2717587C2 (ru) Устройство затвора клапана, имеющее несколько элементов управления потоком флюида
CN212839517U (zh) 流动控制阀及用于流动控制阀的密封垫圈
US20160033054A1 (en) Flare tip valve dampening
JP2019095053A (ja) 弁組立体に使用するための2つの部分に分かれたプラグにおけるオーバートラベルの調節
US20150001432A1 (en) Device for sealing a valve
RU2662789C2 (ru) Клапан с деформируемой шпилькой
RU2560651C2 (ru) Динамически устойчивый дренажно-предохранительный клапан
US20200332895A1 (en) System and method for automatically energizing packing material with a packing loading assembly
US9535428B2 (en) Spring controlled valve
RU2313713C2 (ru) Клапан обратный с осевым направлением потока
KR102150463B1 (ko) 텐션 포스의 조절을 통한 유체 압력 콘트롤 시스템
US20220349486A1 (en) Modulating pilot valve adapter
RU2683010C2 (ru) Устройство для сброса давления
RU2230965C2 (ru) Клапан обратный с осевым направлением потока
RU2615892C1 (ru) Клапан предохранительный повышенной устойчивости
RU2679335C1 (ru) Предохранительный клапан прямого действия
RU170751U1 (ru) Устройство от превышения давления в полости задвижки
RU137074U1 (ru) Клапан обратный осесимметричный
RU2521431C1 (ru) Дренажно-предохранительный клапан бака окислителя
US20220349491A1 (en) Modulating pilot valve assembly

Legal Events

Date Code Title Description
HZ9A Changing address for correspondence with an applicant