RU2790917C1

RU2790917C1 - Safety valve

Info

Publication number: RU2790917C1
Application number: RU2022117921A
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Николаевич Горин; Владимир Иванович Морозов; Татьяна Владимировна Иванова
Original assignee: Акционерное общество "Конструкторское бюро химического машиностроения имени А.М. Исаева"
Filing date: 2022-06-28
Publication date: 2023-02-28

Abstract

FIELD: pneumatic automatic devices.

SUBSTANCE: invention relates to pneumatic automatic devices designed to relieve excess gas pressure from pneumatic systems and can be used in space technology. The substance of the invention lies in the fact that the housing 1 is made in the form of a pipe with a large and small diameter, which is simple in terms of manufacturing technology, the dimensions of the large one are determined by the dimensions of the bellows 2, and the small diameter of the housing is determined by the dimensions of the PTFE bushing 5, the bellows 2 is connected to the movable element 4 - a rod with a through hole 15 and a seat 14, at the inlet of the rod a sleeve 16 is made with holes 17 into the cavity of the bellows 2, the valve 10 with a stop 20 and the spring 11 are located in the inlet flange 3; a glass 9 with an outlet tip 13 and a tuning screw 6 is installed at the outlet of the housing, and a tuning spring 7 is installed in the cavity of the glass, which transmits force through the hinge 8 to the rod. To tear off the valve 10 with stop 20 from the seat 14 in the flange 3 there is a shoulder 19 with grooves.

EFFECT: invention makes it possible to make the design of the safety valve more manufacturable during manufacture, reduce the dimensions, weight, with the ability to obtain a stable characteristic and the desired degree of tightness of the valve seat.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам пневмоавтоматики, предназначенным для сброса избыточного давления газа из пневмосистем, и может быть использовано в космической технике.SUBSTANCE: invention relates to pneumatic automatic devices designed to relieve excess gas pressure from pneumatic systems and can be used in space technology.

Известен клапан предохранительный (патент AC SU №1765586 - аналог) содержащий: корпус с входным и выходным каналами, клапан поджатый к седлу пружиной, герметично установленный сильфон, настроечные винт и пружину, поджимающей верхний фланец сильфона, внутренняя полость которой соединена со входом.A safety valve is known (patent AC SU No. 1765586 - similar) containing: a body with inlet and outlet channels, a valve pressed against the seat by a spring, a hermetically sealed bellows, an adjusting screw and a spring pressing the upper flange of the bellows, the inner cavity of which is connected to the inlet.

Недостатком известного предохранительного клапана является:The disadvantage of the known safety valve is:

- низкая точность срабатывания из-за зазора между кромкой отверстия и уплотнением клапана, который не контролируется, что приводит к нестабильности давления начала открытия;- low accuracy of operation due to the gap between the edge of the hole and the valve seal, which is not controlled, which leads to instability of the opening start pressure;

- большая сила трения в направляющей клапана, что ведет к погрешности поддержания давления настройки.- a large friction force in the valve guide, which leads to an error in maintaining the setting pressure.

Известен клапан предохранительный сильфонный (патент AC SU №2742856 - прототип) содержащий: корпус с входным и выходным каналами и седлом, поджатый к седлу пружиной, сильфонный узел с герметично установленным сильфоном, верхний фланец которого нагружен настроечной пружиной, а внутренняя полость сильфона соединена со входом, клапан с уплотнителем имеет винт, закрепленный в клапане посредством резьбы, для настройки холостого хода сильфона, до момента открытия клапана. Кроме этого, в боковой стенке клапана запрессован фиксирующий элемент - штифт который перемещается в прорези корпуса для предотвращения вращения клапана при срабатываниях для улучшения герметичности в закрытом положении.Known bellows safety valve (patent AC SU No. 2742856 - prototype) containing: a body with inlet and outlet channels and a seat, pressed against the seat by a spring, a bellows assembly with a hermetically installed bellows, the upper flange of which is loaded with a tuning spring, and the inner cavity of the bellows is connected to the inlet , the valve with a seal has a screw fixed in the valve by means of a thread to adjust the idling of the bellows, until the valve opens. In addition, a locking element is pressed into the side wall of the valve - a pin that moves in the slot of the body to prevent the valve from rotating during operation to improve tightness in the closed position.

Недостатком взятого за прототип предохранительного клапана является:The disadvantage of the safety valve taken as a prototype is:

- низкая точность срабатывания из-за сложности конструкции клапана с уплотнителем. В ведение в конструкцию паза в корпусе для штифта для контровки резьбового соединения приводит к нестабильности при открытии. Это объясняется взаимодействием штифта со стенкой паза, которое может быть разным в предохранительном клапане от не соприкосновения до сильного трения между штифтом и стенкой.- low accuracy of operation due to the complexity of the design of the valve with a seal. Introducing a groove in the body for a pin to lock the threaded connection leads to instability when opening. This is due to the interaction of the pin with the wall of the groove, which can vary in the safety valve from no contact to strong friction between the pin and the wall.

- кроме этого для уменьшения влияния штифта в конструкции уменьшен ход клапана, что привело к применению сильфона с малым количеством у гофр, а для получения необходимой жесткости к увеличению эффективной площади сильфона и соответственно габаритов корпуса и сопрягаемых с ним деталей таких как, стакан, верхний фланец и основная настроечная пружина. Произошло увеличение веса предохранительного клапана, что ограничивает применение данной конструкции в ракетостроении.- in addition, to reduce the influence of the pin in the design, the valve stroke was reduced, which led to the use of a bellows with a small amount of corrugations, and to obtain the necessary rigidity, to increase the effective area of the bellows and, accordingly, the dimensions of the body and the parts mating with it, such as a glass, a top flange and the main setting spring. There was an increase in the weight of the safety valve, which limits the use of this design in rocket science.

- маленькая длина направляющей поверхности верхнего фланца приводит к его повороту, при отрыве от упора в корпус при открытии с изменением вектора движения отличном от направления движения уплотнительного клапана, что приводит к дополнительному трению и так же к нестабильным результатам.- a small length of the guide surface of the upper flange leads to its rotation, when it is separated from the stop in the body when opening with a change in the motion vector different from the direction of movement of the sealing valve, which leads to additional friction and also to unstable results.

- большой вес в виду наличия большого количества деталей над сильфоном и корпусом.- high weight due to the presence of a large number of parts above the bellows and body.

Короче - низкая точность давления срабатывания происходит из-за наличия большого количества трущихся деталей, обеспечивающих перемещение клапанной группы, а также настроечной пружины с сильфоном из-за поворота верхнего фланца при отходе его от упора в корпус клапана.In short, the low accuracy of the response pressure is due to the presence of a large number of rubbing parts that ensure the movement of the valve group, as well as the tuning spring with the bellows due to the rotation of the upper flange when it moves away from the stop in the valve body.

Предлагаемый предохранительный клапан направлен на возможность применения агрегата в ракетостроении - широком диапазоне двигателей последних ступеней, с технологически несложной и надежной конструкцией меньшего веса и со стабильной характеристикой.The proposed safety valve is aimed at the possibility of using the unit in rocket science - a wide range of engines of the last stages, with a technologically simple and reliable design of less weight and with a stable characteristic.

Для чего в предохранительном клапане корпус выполнен в виде патрубка, состоящего из двух цилиндров, на цилиндрической поверхности с малым диаметром у стыка перехода на большой диаметр выполнен фланец для крепления со стаканом. В корпус установлен сильфонный узел, подвижный элемент которого изготовлен в виде штока с центральным сквозным отверстием и седлом, разделяющим подвижный элемент на две части.For this purpose, in the safety valve, the body is made in the form of a pipe, consisting of two cylinders, on a cylindrical surface with a small diameter at the junction of the transition to a large diameter, a flange is made for fastening with a glass. A bellows assembly is installed in the housing, the movable element of which is made in the form of a rod with a central through hole and a seat separating the movable element into two parts.

Одна часть подвижного элемента - штока, выступающего из сильфона, с установленной на нем фторопластовой втулкой, находится в направляющем отверстии меньшего диаметра корпуса, на наружной поверхности которого в месте перехода диаметров имеется фланец для крепления стакана.One part of the movable element - a rod protruding from the bellows, with a fluoroplastic bushing installed on it, is located in the guide hole of a smaller diameter of the body, on the outer surface of which there is a flange for fastening the cup at the transition point of the diameters.

Другая часть подвижного элемента - штока, расположена внутри сильфона и имеет вид гильзы, поверхность которой является направляющей для установленного в гильзу клапана, перекрывающего седло, а перед седлом выполнены боковые отверстия в полость сильфона для прохода рабочего тела со входа. Установка клапана в подвижную часть исключает изменение направления клапана и движения штока в направляющем отверстии корпуса.The other part of the movable element - the stem, is located inside the bellows and has the form of a sleeve, the surface of which is a guide for the valve installed in the sleeve, blocking the seat, and in front of the seat, side holes are made into the bellows cavity for the passage of the working fluid from the inlet. Installing the valve in the moving part eliminates the change of direction of the valve and the movement of the stem in the pilot hole of the body.

Внутри входного фланца установлена пружина, поджимающая уплотнительный клапан к седлу и имеется буртик, ограничивающий перемещение уплотнительного клапана совместно с сильфоном для открытия клапана.A spring is installed inside the inlet flange, which presses the sealing valve to the seat, and there is a collar that limits the movement of the sealing valve together with the bellows to open the valve.

Сущность изобретения состоит в том, что выполнение корпуса в виде патрубка с большим и малым диаметрами, в котором расположен узел сильфонный, где полость малого диаметра является направляющей для подвижной части узла сильфонного, в полости большого диаметра расположен сильфон, а также расположение седла в подвижной части узла сильфонного позволило существенно улучшить технологичность, перейти на сильфоны с меньшей эффективной площадью и увеличенным ходом и количеством гофр, что позволило уменьшить вес клапана предохранительного и перемещение уплотнительного клапана с седлом внутри штока при повышении давления рабочего тела в сильфоне и улучшить его характеристики.The essence of the invention lies in the fact that the body is made in the form of a branch pipe with large and small diameters, in which the bellows assembly is located, where the small diameter cavity is a guide for the movable part of the bellows assembly, the bellows is located in the large diameter cavity, as well as the location of the seat in the movable part the bellows assembly made it possible to significantly improve manufacturability, switch to bellows with a smaller effective area and an increased stroke and number of corrugations, which made it possible to reduce the weight of the safety valve and move the sealing valve with a seat inside the stem with increasing pressure of the working fluid in the bellows and improve its characteristics.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлен общий вид предохранительного клапана.The essence of the invention is illustrated by the drawing, where in Fig. 1 shows a general view of the safety valve.

Предохранительный клапан содержит: корпус 1, узел сильфонный, где сильфон 2 герметично соединен с одной стороны с входным фланцем 3, который приварен к корпусу 1 и к входному наконечнику 12, а с другой стороны, сильфон герметично соединен с подвижным элементом 4, который выполнен в виде штока с центральным сквозным отверстием 15 и седлом 14, которое разделяет подвижный элемент на две части.The safety valve contains: a body 1, a bellows assembly, where the bellows 2 is hermetically connected on one side to the inlet flange 3, which is welded to the body 1 and to the inlet tip 12, and on the other hand, the bellows is hermetically connected to the movable element 4, which is made in in the form of a rod with a central through hole 15 and a seat 14, which separates the movable element into two parts.

Одна часть подвижного элемента, которая расположена ко входу от седла, находится внутри сильфона и имеет вид гильзы, внутренняя поверхность которой, является направляющей для установленного клапана с упором, перекрывающего седло. Перед седлом в гильзе выполнены боковые отверстия 17, выходящие в полость сильфона для прохода рабочего тела со входа.One part of the movable element, which is located to the inlet from the seat, is located inside the bellows and has the form of a sleeve, the inner surface of which is a guide for the installed valve with a stop that overlaps the seat. In front of the seat in the sleeve, side holes 17 are made, which open into the cavity of the bellows for the passage of the working fluid from the inlet.

Другая часть подвижного элемента, с отверстием на выход из седла, выступает из сильфона, и на ней установлена фторопластовая втулка 5 для уменьшения трения в направляющем отверстии. Корпус выполнен в виде патрубка, имеющего две цилиндрические поверхности: в полости большого диаметра, находится сильфон, а вторая полость меньшего диаметра -направляющая для фторопластовой втулки, плотно установленной на подвижной части штока, выступающей из сильфона.The other part of the movable element, with a hole for the exit from the seat, protrudes from the bellows, and a fluoroplastic bushing 5 is installed on it to reduce friction in the pilot hole. The body is made in the form of a branch pipe having two cylindrical surfaces: a bellows is located in a cavity of large diameter, and the second cavity of a smaller diameter is a guide for a fluoroplastic bushing tightly mounted on the movable part of the rod protruding from the bellows.

На наружной поверхности корпуса меньшего диаметра в месте перехода диаметров имеется фланец 18 для крепления стакана 9.On the outer surface of the body of a smaller diameter, at the transition point of the diameters, there is a flange 18 for fastening the cup 9.

В стакане установлены: настроечный винт и пружина, передающая усилие через шарнир 8 на подвижный элемент 4. Внутри входного фланца установлена пружина 11, поджимающая клапан 10 к седлу 14, и имеется буртик 19, ограничивающий перемещение клапана 10 совместно с седлом для открытия клапана.In the glass are installed: a tuning screw and a spring that transmits force through the hinge 8 to the movable element 4. Inside the inlet flange there is a spring 11 that presses the valve 10 to the seat 14, and there is a shoulder 19 that limits the movement of the valve 10 together with the seat to open the valve.

При повышении входного давления сильфон 2 начинает растягиваться, шток 10 с седлом 14 и поджатым к нему клапаном 10 с упором 20 начинает перемещаться, сжимая настроечную пружину 7. Перемещение продолжается до тех пор, пока в буртик 19 не упрется упор 20 клапана 10, и при дальнейшем повышении давления в сильфоне 2 перемещающее седло 14 отрывается от клапана 10, и через образовавшуюся щель между клапаном и седлом начнется сброс рабочего тела из сильфона 2 в выходной канал 15 и наконечник 13. Давление рабочей среды на входе в клапан предохранительный и, соответственно, в сильфоне 2 уменьшается и при снижении давления до заданного настройкой предела седло 14 под действием настроечной пружины 7 опускается на клапан 10 который поджат к буртику 19, дросселирующая щель перекрывается, сброс рабочей среды прекращается.With an increase in input pressure, the bellows 2 begins to stretch, the stem 10 with the seat 14 and the valve 10 pressed against it with the stop 20 begins to move, compressing the adjusting spring 7. The movement continues until the stop 20 of the valve 10 rests against the shoulder 19, and when further increase in pressure in the bellows 2, the moving seat 14 breaks away from the valve 10, and through the gap formed between the valve and the seat, the working fluid will be discharged from the bellows 2 into the outlet channel 15 and the tip 13. The pressure of the working medium at the inlet to the safety valve and, accordingly, into bellows 2 decreases and when the pressure drops to the limit set by the setting, the seat 14 under the action of the tuning spring 7 falls on the valve 10 which is pressed against the shoulder 19, the throttling slot is closed, the discharge of the working medium stops.

Кроме этого, при открытии клапана 10 усилие пружины 11, действующее на клапан 10, уменьшается, а давление рабочей среды на клапан увеличивается, герметичность улучшается, и нет сил для вращения клапана. В открытом положении клапан 10 поджат к буртику 19 и в связи с тем, что находится в направляющей гильзе 16, клапан 10 не меняет своего положения относительно оси штока 4, в котором он находится, а при закрытии (при падении давления на входе) седло садится на свой отпечаток уплотнительного элемента клапана и продолжает движение совместно с клапаном 10 до упора гильзы 16 во входной фланец 3, соединенный с корпусом 1, и поэтому характеристика предохранительного клапана остается стабильной.In addition, when the valve 10 is opened, the force of the spring 11 acting on the valve 10 decreases, and the pressure of the working medium on the valve increases, the tightness improves, and there is no force to rotate the valve. In the open position, the valve 10 is pressed against the shoulder 19 and due to the fact that it is located in the guide sleeve 16, the valve 10 does not change its position relative to the axis of the stem 4 in which it is located, and when closed (when the inlet pressure drops), the seat sits on its imprint of the sealing element of the valve and continues to move together with the valve 10 until the sleeve 16 stops against the inlet flange 3 connected to the body 1, and therefore the characteristic of the safety valve remains stable.

Claims

Safety valve, containing a body, inlet and outlet tips, a bellows assembly, where the bellows is hermetically connected on one side through the inlet flange with the body and on the other with a movable element with a fluoroplastic bushing on it, an adjusting screw and a spring that transmits force through the hinge to the movable element , located in a glass fixed on the body, a valve with a stop pressed against the seat by a spring, while the body is made in the form of a branch pipe with large and small diameters, in which a bellows assembly is located, in which the movable element is made in the form of a rod with a central through hole and a seat that separates the movable element into two parts, one part of which is located inside the bellows in the form of a sleeve, the surface of which is a guide for the installed valve that overlaps the seat, and in which side holes are made in front of the seat into the bellows cavity for the passage of the working fluid from the inlet, and the other part of the moving element, on the way out of the saddle and protruding from the forces The bellows, with a fluoroplastic bushing installed on it, is located in the guide hole of a smaller diameter of the housing, and a bellows is located in the part of the large diameter housing, and on the outer surface of the housing of a smaller diameter at the transition point of the diameters there is a flange for fastening the cup, and a spring is installed in the inlet flange and there is a shoulder to limit the movement of the valve with a stop when the valve is opened.