КЛАПАН СБРОСА ОСТАТОЧНОГО ДАВЛЕНИЯ

Полезная модель относится к запорной арматуре и может быть использована при гидравлических испытаниях изделий в различных областях техники.
Известен автоматический клапан, включающий корпус с расположенным в нем запорным органом, ниппель и деталь, находящуюся в резьбовом соединении с корпусом, причем в корпусе выполнено коническое гнездо для размещения запорного элемента (А.С. №205464, опубл. 13.11.1967. Бюл. №23). Запорный элемент представляет собой тело грибовидной формы, жестко соединенное с плоской капроновой деталью. Деталь, находящаяся в резьбовом соединении с корпусом, выполнена в виде накидной гайки. При вращении гайки по резьбе, она перемещает ниппель, который, в свою очередь толкает запорный элемент, сдвигая его с конического седла и открывая тем самым проход рабочей среде - воздуху, по известному решению. Закрывание клапана происходит давлением рабочей среды при обратном вращении накидной гайки.
К недостаткам известного решения относятся нетехнологичная конструкция запорного элемента, требующая не только выполнения сложной пространственной - грибовидной - формы детали, но последующего соединения ее с капроновой деталью.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков - прототипом заявляемой полезной модели - является клапан, включающий корпус с отверстием, в котором установлены стержень, запорный элемент, седло, пружину, поджимающую запорный элемент к седлу, причем на корпусе выполнена резьба, по которой устанавливается элемент, сдвигающий запорный элемент с седла для открытия клапана (Клапан Шрадера. [Электронный ресурс]. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Клапан_Шрадера (дата обращения: 03.12.2021)).
По известному решению, запорный элемент жестко связан со стержнем, а седло представляет собой тонкостенную деталь в виде тела вращения, имеющую цилиндрическую и коническую части. Резьба на корпусе выполнена внешней.
2
К недостаткам известного решения относится жесткое соединение запорного элемента со стержнем, что усложняет изготовление. К недостаткам известного решения относится также ограниченность его применения, в основном, заправкой сосудов средой под высоким давления, в частности, накачкой шин транспортных средств или заправкой резервуаров холодильных агрегатов. По особенностям конструкции известного решения, выпуск рабочей среды при смещении запорного элемента с седла происходит через центральное отверстие. Это осложняет применение клапана при гидравлических испытаниях, где часто требуется не подача рабочей среды в сосуд высокого давления, а выпуск ее из сосуда. Конструкция седла в известном решении не позволяет применять ее при высоких остаточных давлениях рабочей среды - свыше 1000 кг/см.
2
Технической задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является создание технологичной конструкции клапана для сброса остаточного давления в системах, где величина этого давления превышает 1000 кг/см.
Поставленная техническая задача решается за счет совокупного применения следующих технических решений:
использования в качестве запорного элемента отдельной детали сферической формы, предпочтительно - стандартного шарика заданного диаметра;
использования стержня в качестве элемента, сдвигающего запорный элемент с седла для срабатывания клапана;
установки стержня, нажимающего на запорный элемент для срабатывания клапана, по внутренней резьбе, выполненной в корпусе клапана;
выполнения седла для запорного элемента непосредственно в корпусе клапана;
сообщения полости над седлом запорного элемента с полостью в системе или испытуемом изделии, откуда необходимо будем сбросить остаточное давление, каналом ось которого пересекает ось седла; предпочтительно угол между осями равен 90°;
выполнения отвода рабочей среды из полости под седлом запорного элемента через канал, ось которого пересекает ось седла; предпочтительно угол между осями равен 90°.
Конструкция предлагаемого в качестве настоящей полезной модели клапана сброса остаточного давления поясняется чертежом (фиг. 1) и включает корпус 1 клапана, подводящие штуцеры 2, запорный элемент 3, пружину 4, заглушку 5, стержень 6 и отводящий штуцер 7.
Полость «Б» через подводящие штуцеры 2 связана с полостью в системе или испытуемом изделии (на фиг. 1 не показаны), где, по условиям эксплуатации или испытаний, имеется высокое остаточное давление, которое требуется сбросить.
К одному из подводящих штуцеров 2 может быть подключен прибор для измерения давления в полости «Б» (на фиг. 1 не показан).
Полость «В» через отводящий штуцер 7 связана с полость системы или испытуемого изделия, где существует низкое давление. Такой полостью в системе или изделии может быть, например, бак для топлива, технологической жидкости и т.п. (на фиг. 1 не показан).
Полость «Б» изолирована от полости «В» запорным элементом 3, прижатым к седлу 31 совокупным действием усилия пружины 4 и давления рабочей среды, существующего в полости «Б» при закрытом положении клапана.
Запорный элемент 3 выполнен в виде сферической детали. Предпочтительным является применение в качестве запорного элемента 3 стандартного шарика, например, стального или керамического. Диаметр запорного элемента 3 определяется величиной остаточного давления в полости «Б» перед открытием клапана: с увеличением величины давления в полости «Б» осевое усилие для смещения запорного элемента 3 с седла будет возрастать пропорционально квадрату диаметра запорного элемента 3.
Предпочтительной, но не исключающей другие варианты исполнения, формой седла 31 со стороны запорного элемента 3 является конус, который более технологичен в обработке, чем плоский торец.
Пружина 4, поджимающая запорный элемент 3 к седлу 31, необходима для установки запорного элемента 3 на седло 31 в то время, когда избыточное давление рабочей среды в полости «Б» упадет в результате срабатывания клапана до заданного уровня, например, до нуля.
Пружина 4 центрируется на выступающем элементе 51 заглушки 5. Выступающий элемент 51 является одновременно ограничителем хода запорного элемента 3, исключая посадку пружины 4 на витки. Это позволяет избежать сокращения ресурса клапана из-за возможной поломки пружины 4.
Стержень 6 установлен в корпус 1 клапана по резьбе до упора одним своим концом в запорный элемент 3. На другом конце стержня 6 выполнен конструктивный элемент 61, позволяющий вручную повернуть стержень 6 для открытия или закрытия клапана. В качестве примера, не исключающего другие варианты исполнения элемента 61, на фиг. 1 он показан в виде радиального отверстия, куда может быть вставлена деталь, например, вороток, для поворота стержня 6 вокруг оси. Вместо радиального отверстия на стержне 6 может выполнен наружный или внутренний шестигранник для поворота ключом, или шпоночный паз для установки через шпонку маховика (штурвала), или иное.
Предлагаемый клапан для сброса остаточного давления работает следующим образом.
В полости «Б» находится рабочая среда под остаточным давлением.
Вращением стержня 6 обеспечивают его осевое перемещение. При этом стержень 6 сдвигает с седла 31 запорный элемент 3. Угол или количество поворотов стержня 6 определяется шагом резьбы, по которой он соединен с корпусом 1 клапана.
При смещении запорного элемента 3 с седла 31 начинается истечение рабочей среды из полости «Б» в полость «В» и - далее - через отводящий штуцер 7 в полость низкого давления, например, в топливный бак.
После сброса давления в полости «Б» до заданной величины, поворотом стержня 6 возвращают его и поджатый к его торцу пружиной 4 запорный элемент 3 в исходное положение.
Техническим результатом осуществления настоящей полезной модели является возможность ручного сброса высокого остаточного давления при одновременном обеспечении технологичности конструкции клапана.
Предлагаемая конструкция клапана сброса остаточного давления применена в установке для гидравлических испытаний компонентов топливных систем Common Rail на Алтайском заводе прецизионных изделий.