Клапан предохранительный
SAFETY VALVE

Изобретение относится к устройствам пневмоавтоматики для космической техники, предназначено для сброса избыточного давления газов из пневмосистем и может быть использовано в различных областях промышленности для работы со сжатыми газами.
Известен предохранительный сильфонный клапан (АС SU №1634922), состоящий из корпуса с входным и выходным каналами и седлом, сильфона, клапана, настроечной пружины и регулировочного винта.
Недостатком известного устройства является низкая герметичность по седлу из-за неустойчивого положения клапана и возможности проворота его относительно седла.
Известен предохранительный клапан (АС SU №1765586), содержащий корпус с входным и выходным каналами, клапан с уплотнителем, сильфон, верхний фланец которого нагружен настроечной пружиной, причем внутренняя полость сильфона сообщена с входным каналом.
Недостатками известного предохранительного клапана являются: низкая точность давления срабатывания из-за наличия большого количества трущихся деталей, обеспечивающих направление перемещения клапанной группы, и несоосности регулировочного винта с настроечной пружиной, а также негерметичность по седлу из-за возможности проворота основного клапана относительно седла.
Известен импульсный предохранительный клапан (патент №2289051 - прототип), содержащий корпус с входным и выходным каналами, подпружиненный к седлу корпуса клапан с уплотнителем, сильфон, верхняя опора которого нагружена настроечной пружиной, а внутренняя полость сообщена с входным каналом, регулировочный винт.
Недостатками известного импульсного предохранительного клапана являются: низкая точность давления срабатывания из-за наличия большого количества трущихся деталей, обеспечивающих направление перемещения клапанной группы, а также настроечной пружины с сильфоном, и негерметичность по седлу из-за возможности проворота основного клапана относительно седла.
Задачей технического решения является устранение имеющихся недостатков, а именно: повышение точности давления срабатывания клапана предохранительного и герметичности его по седлу.
Поставленная задача решается тем, что клапан предохранительный, содержащий корпус с входным и выходным каналами, подпружиненный к седлу корпуса клапан с уплотнителем, сильфон, верхняя опора которого нагружена настроечной пружиной, причем внутренняя полость сильфона сообщена с входным каналом, согласно изобретению снабжен упругой центрирующей мембраной, размещенной между тарелью, на которую опирается настроечная пружина, и верхней опорой сильфона, взаимодействующей с тарелью посредством резьбового соединения, при этом наружные края упругой центрирующей мембраны с одной стороны взаимодействуют с кольцом, а с другой - с втулкой, размещенными между фланцем сильфона, установленным в корпусе, и стаканом, ввернутым в корпус, причем кольцо своими выступами взаимодействует с пазами, выполненными в корпусе, в котором размещена охватывающая подпружиненный клапан втулка с выполненной в ней продольной прорезью, с которой взаимодействует фиксирующий элемент, установленный в боковой стенке подпружиненного клапана и предотвращающий его проворот относительно седла, при этом входной канал сообщен с внутренней полостью сильфона через пазы, выполненные во втулке и упоре, взаимодействующем с верхней опорой сильфона посредством резьбы, а пружина, поджимающая клапан к седлу, размещена в упоре и взаимодействует с верхней опорой сильфона и винтом, закрепленным в клапане.
На фиг. 1 изображен общий вид КП в разрезе, на фиг. 2 - вид А с фиг. 1.
Клапан предохранительный (фиг. 1) состоит из корпуса 1 с входным 2 и выходным 3 каналами, клапана 4 с уплотнителем 5, поджатого к седлу 6 корпуса 1 с помощью пружины 7, установленной в упоре 8, содержащем паз 9 и ввернутом в верхнюю опору 10, и опирающейся на винт 11, взаимодействующий с подпружиненным клапаном 4 посредством резьбы, и дно верхней опоры 10, сильфона 12, приваренного к верхней опоре 10 и фланцу 13, упругой центрирующей мембраны 14, размещенной между тарелью 15, взаимодействующей с настроечной пружиной 16, поджимаемой регулировочным винтом 17, и верхней опорой 10, взаимодействующей посредством резьбового соединения с тарелью 15, при этом наружные края упругой центрирующей мембраны 14 с одной стороны взаимодействуют с кольцом 18 (фиг. 2), выступы 19 которого заходят в пазы 20, выполненные в корпусе 1, а с другой с втулкой 21, размещенными между фланцем 13, установленным в корпусе 1, и стаканом 22, ввернутым в корпус 1, в котором установлена охватывающая подпружиненный клапан 4 втулка 23 с пазом 24 и продольной прорезью 25, с которой взаимодействует фиксирующий элемент 26, установленный в боковой стенке подпружиненного клапана 4, при этом входной канал 2 сообщен с внутренней полостью 27 сильфона 12 через пазы 9 и 24.
Описание работы.
Настройку КП на заданное давление производят вращением регулировочного винта 17 при подаче на вход рабочего тела (РТ) давлением, равным давлению настройки. При ввертывании регулировочного винта 17 настроечная пружина 16 сжимается, усилие от нее через тарель 15, упругую центрирующую мембрану 14 и верхнюю опору 10 передается на сильфон 12, где происходит сравнение усилия от настроечной пружины 16 и силы от входного давления, действующего на сильфон 12. Вращение регулировочного винта 17 производят до тех пор, пока подпружиненный клапан 4 не оторвется от седла 6 корпуса 1.
Поддержание давления на заданном уровне происходит следующим образом.
При подаче на вход КП рабочее тело по пазам 24 во втулке 23 и 9 в упоре 8 попадает во внутреннюю полость 27 сильфона 12. При увеличении давления на входе выше настроечного сильфон 12 растягивается, преодолевая сопротивление настроечной пружины 16, верхняя опора 10 перемещается, прогибая упругую центрирующую мембрану 14, и тянет за собой привернутый к ней упор 8, который через винт 11 поднимает подпружиненный клапан 4, отрывая его от седла 6 корпуса 1. В образовавшуюся дросселирующую щель происходит сброс рабочего тела через выходной канал 3. Давление РТ на входе в КП уменьшается. При снижении давления до заданного настройкой предела, подпружиненный клапан 4 под действием настроечной пружины 16 опускается на седло 6 корпуса 1, дросселирующая щель перекрывается, сброс рабочего тела прекращается.
Повышение точности срабатывания КП обеспечивается использованием упругой центрирующей мембраны 14, которая посредством тарели 15 и верхней опоры 10 фиксирует настроечную пружину 16 и сильфон 12 относительно корпуса 1 и предотвращает их от смещения точки приложения силы настроечной пружины 16 относительно оси чувствительного элемента - сильфона 12, при этом упругая центрирующая мембрана 14 не создает сил трения, которые ухудшают точность работы КП, а взаимодействие выступов кольца 18 с пазами 20 корпуса 1 предотвращает деформацию мембраны 14 при вкручивании стакана 22 в корпус 1.
Повышение герметичности по седлу обеспечивается невозможностью проворота подпружиненного клапана 4 относительно седла 6 корпуса 1 за счет фиксирующего элемента 26, взаимодействующего с продольной прорезью 25, выполненной во втулке 23, при этом не смещается пятно контакта «седло - клапан» при многократных срабатываниях КП.
Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет повысить точность давления срабатывания клапана предохранительного и герметичность его по седлу.