Предохранительный клапан

Предохранительный кланан.
Заявляемая полезная модель относится к автоматике в частности к предохранительным клапанам, и может найти применение в системах автоматики, в газовых системах медицинских приборов, в частности в озонаторах.
Известен предохранительный клапан, опубликованный в бюллетене изобретений №16, 1968г., кл. МПК F16K 17/04, авторское свидетельство №217831, содержащий составной корпус, разделённый мембраной, запорное устройство и ограничитель хода затвора запорного устройства.
Недостаток известного устройства заключается в сложности точной настройки клапана. Величина давления газа, при котором должен срабатывать клапан, задаётся регулировочной гайкой. Трудный доступ к гайке не позволяет точно и быстро достигнуть величины значения требуемого давления. Тем самым степень точности настройки, а в дальнейшем и срабатывания данного устройства зависит от квалификации обслуживающего персонала.
Диапазон задаваемых величин давления газа, при котором может срабатывать клапан, ограничен механическими свойствами мембраны, что резко сужает область его применения.
У известного устройства сложный процесс сборки. Это связано с тем, что пружина, затвор и взаимодействующее с ним седло собираются в корпусе самого предохранительного клапана и не центруются между собой. Большие размеры данного предохранительного клапана не соответствуют требованиям для газовых систем малогабаритных приборов.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является предохранительный клапан, опубликованный в бюллетене изобретений №24, 1975г., кл. МНК F16K 17/04, авторское свидетельство №475486, содержащий составной корпус, разделённый мембраной, запорное устройство и ограничитель хода затвора запорного
2002126166
П 11ПМ11 111НИ1
Ют. МПК F16K 17/04
устройства. Запорное устройство выполнено в виде подвешенного к мембране седла, и затвора поджатого к седлу с помощью плоской пружины. Пружина крепится к кронштейнам, выполненным заодно с седлом. Регулировка поджатия затвора к седлу осуш,ествляется с помощью винта, установленного в пружину.
В предохранительном клапане по прототипу затронута проблема точности настройки давления газа, при котором должно срабатывать устройство. Настройка клапана происходит с помощью регулирования ограничителя хода и затвора. При выполнении настроечных работ известного клапана необходим доступ к регулировочным элементам. Для этого требуется отсоединить предохранительный кланан от газовой магистрали, чтобы получить возможность регулировать устройство с номощью затвора. Периодическое отсоединение устройства от газовой магистрали усложняет настройку клапана и тем самым приносит неудобство при его эксплуатации.
Усилие, с которым затвор прижимается к седлу, ограничивается механическими свойствами плоской пружины, находящейся в запорном устройстве. Тем самым, диапазон величины давления газа, при котором должен срабатывать предохранительный клапан, оказывается узким. Это ограничивает область применения клапана.
Большие габариты устройства не позволяют применять данный предохранительный клапан в газовых системах малогабаритных аппаратов.
При создании заявляемой полезной модели решалась задача: создания точного, малогабаритного предохранительного клапана с широким диапазоном регулирования величины давления газа, при котором данное устройство должно срабатывать. А также обеспечить простоту и удобство настройки клапана на задаваемое давление.
Техническим результатом при решении данной задачи являлось: повышение точности работы и как следствие повышение экономичности; уменьшение габаритов устройства по длине в 2 раза, а по диаметру в 5 раз; увеличение диапазона регулирования величины давления газа, при котором
данное устройство должно срабатывать; обеснечение удобного расположения регулировочных органов.
Указанный технический результат достигается тем, что по сравнению с известным предохранительным клапаном, содержащим составной корпус, разделённый мембраной, запорное устройство и ограничитель хода затвора запорного устройства, новым является то, что клапан дополнительно содержит регулировочную пружину и регулировочную гайку с расположенным в ней ограничителем хода, который установлен в упор с затвором запорного устройства, причём в гайке выполнены каналы для сброса избыточного давления рабочей среды, а регулировочная пружина расположена между мембраной и регулировочной гайкой. Также запорное устройство выполнено в виде автомобильного золотника, расположенного внутри регулировочной пружины. Дополнительно корпус со стороны регулировочной гайки содержит крышку с выполненным в ней штуцером.
В заявляемый предохранительный клапан была введена регулировочная пружина. Она позволила расширить диапазон задаваемого давления, при котором должно срабатывать устройство. Регулирование клапана осуш,ествляется регулировочной пружиной с помощью регулировочной гайки и ограничителя хода. Размещение ограничителя хода в регулировочной гайке позволяет настраивать клапан, не отсоединяя его от газовой магистрали. При этом регулировочная гайка и ограничитель хода сгруппированы и максимально доступны для выполнения настройки устройства.
В предохранительном клапане по прототипу точность срабатывания зависит от физических свойств мембраны. Чувствительность заявляемого клапана повышена за счёт того, что точность работы устройства определяется свойствами регулировочной пружины и точным месторасположением ограничителя хода. Он установлен в упор с затвором запорного устройства. Также повышению точности работы предлагаемого
клапана способствовало то, что, запорное устройство выполнено в виде серийно-изготовляемого автомобильного золотника. Автомобильные золотники изготавливаются по отработанным технологиям с помощью штампов и станков-автоматов, что приводит к высокой точности их изготовления. Это повышает надежность и точность работы золотника.
Габариты предлагаемого предохранительного клапана определяет размер запорного устройства и расположение регулировочной пружины. В заявляемом клапане роль запорного устройства выполняет автомобильный золотник. Небольшие размеры автомобильного золотника (длина 16 мм, диаметр 5мм) позволяют значительно снизить габариты предохранительного устройства. Кроме того, автомобильный золотник выполнен в отдельном корпусе, что упрош;ает конструкцию клапана и облегчает его сборку.
Расположение запорного устройства внутри регулировочной пружины также способствует уменьшению длины изделия.
В связи с тем, что автомобильный золотник выпускается серийно и его себестоимость не велика, то затраты на изготовления заявляемого предохранительного клапана снижаются.
На фиг. 1 изображён заявляемый предохранительный клапан. На фиг.2 изображено запорное устройство - автомобильный золотник.
Заявляемый предохранительный клапан представляет собой составной цилиндрический корпус 1 с входным и выходным штуцерами, разделённый мембраной 2. Нолости составных частей корпуса имеют возможность сообщаться между собой с помощью запорного устройства 3 представленного в виде автомобильного золотника, расположенного в центре мембраны 2. В упор со штоком затвора запорного устройства 3 установлен ограничитель хода затвора 4. Запорное устройство 3 и ограничитель хода 4 находятся внутри регулировочной пружины 5, которая центруется относительно корпуса 1 по гладкой поверхности регулировочной гайки 6. Гайка 6 ввёрнута в корпус 1 и устанавливает с помощью регулировочной пружины 5 мембрану 2 с запорным устройством 3 в крайнее нижнее 4
положение. В гайке 6 крепится ограничитель хода 4. В ней также выполнены каналы для сброса избыточного давления рабочей среды из корпуса 1 в полость крышки 7. Защитная крышка 7 содержит штуцер сброса и крепится к корпусу 1 предохранительного клапана с помощью резьбы со стороны регулировочной гайки 6. Крышка 7 предохраняет каналы гайки 6 от попадания в них грязи. Гайка 6 и ограничитель хода затвора 4 контрятся гайками 8 и 9 соответственно. Герметичность крышки 7 достигается с помощью прокладки 10, Запорное устройство 3 крепится во втулке 11, которая присоединяется к мембране 2 с помощью гайки 12, Между одной из половин корпуса 1 и мембраной 2 ставится кольцо 13, которое уменьшает Силу трения и предотвращает задиры мембраны 2, Тем самым обеспечивается герметичность внутренних полостей регулятора. Площадь
мембраны ,5 мм , Также для предотвращения задиров мембраны 2 в конструкции клапана используется шайба 14, Шайба 15 применена для устранения вращения регулирующей пружины во время вращения гайки 6,
На фиг 2, представлено запорное устройство-золотник 3, который содержит в себе седло 16, образованное торцевой поверхностью корпуса 19, а также затвор 17 и запирающую пружину 18. Все перечисленные элементы золотника расположены в его корпусе 19.
Предохранительный клапан работает следующим образом. Значение давления, при котором должен срабатывать клапан задаётся регулирзтощей пружиной 5 с помощью вращения гайки 6 по резьбовой поверхности корпуса 1.
Рабочая среда-газ под высоким давлением поступает из газовой магистрали в полость нижней части корпуса 1 через его входной штуцер и следует далее в газовую магистраль через его выходной штуцер. При этом давление газа воздействует на мембрану 2. При превышении значения рабочего давления в газовой системе, газ перемещает мембрану 2 и
связанную с ней и втулку 11с запорным устройством 3, содержащим корнус 19 и седло 16 в крайнее верхнее положение, сжимая при этом запирающую пружину 18 и .регулировочную пружину 5. В тоже время затвор 17 запорного устройства 3 остаётся в прежнем положении благодаря ограничителю хода 4, предварительно установленного в упор с затвором 17. Тем самым происходит открытие запорного устройства 3, а именно образуется некий зазор между седлом 16 и затвором 17. Рабочая среда-газ через образовавшийся зазор поступает во внутреннюю полость верхней половины корпуса 1 и, пройдя каналы регулировочной гайки 6, удаляется из предохранительного клапана через штуцер крышки 7 в систему сброса. Предохранительный клапан открыт до тех пор, пока давление в газовой системе не упадет до значения установленного регулирующей пружиной 5.
Заявляемый предохранительный клапан реализован с использованием регулировочной пружины и регулировочной гайки с расположенным в ней ограничителем хода, который установлен в упор с затвором запорного устройства, причём в гайке выполнены каналы для сброса избыточного давления рабочей среды, а регулировочная пружина расположена между мембраной и регулировочной гайкой. Также в клапан вместо запорного устройства введён автомобильный золотник, расположенный внутри регулировочной пружины. А корпус со стороны регулировочной гайки содержит крышку с выполненным в ней штуцером. Клапан представляет собой составную камеру диаметром 28 мм, длиной 58 мм, с выходящими из нее входным и выходным штуцерами и штуцером сброса. Корпус, втулка, гайки и шайбы, входящие в конструкцию клапана, изготовлены из латунного сплава с никелевым покрытием. Мембрана, разделяющая корпус, выполнена из эластичного резинового материала «Витур. В предохранительном клапане площадь мембраны ,5 мм.
Предлагаемый предохранительный клапан использовался в газовой системе озонотерапевтического аппарата с давлением газа на входе ЗООкПа. Величина требуемого давления, при котором должен сработать клапан была Р ЗЗОкПа. По результатам испытаний клапана, получены следующие данные. Клапан закрыт, и утечка травления отсутствует при давлении в газовой системе Р 320кПа. При повышении давления до Рг 324кПа начинается утечка газа из клапана. Это давление характеризует герметичность клапана. При достижении давления в газовой системе Р 328кПа происходит отрыв затвора клапана от седла, т.е. открытие клапана, которое приводит к резкому увеличению расхода газа. Течение газа через клапан становится интенсивным при давлении в газовой системе Рн 332кПа. Это значение давления газа и является давлением настройки. Закрытие клапана происходит при понижении давления, и при достижении значения давления газа Р 316кПа травление газа из клапана прекращается. Очевидно, что сближение интервалов (фаз) открытия и закрытры можно записать как разность РН - РГ  Р, которая является одним из критериев степени совершенства клапана: чем меньше эта разность, тем совершеннее, точнее и экономичнее клапан. Пневмоавтоматика ракетнокосмических систем под редакцией академика АН УССР В.С.Будника. Москва, Машиностроение, 1979, стр.19. В итоге исследования работы клапана получена разность давлений настройки и герметичности РН - РГ 332- , которая говорит о высокой точности и экономичности заявляемого предохранительного клапана. Таким образом, у заявляемого предохранительного клапана точность срабатывания и как следствие экономичность на порядок выше, чем у прототипа. Введение в конструкцию регулировочной пружины и автомобильного золотника, в упор затвора которого установлен ограничитель хода, позволили увеличить точность работы клапана. Погрешность работы данного устройства не выходит за диапазон (2,5-5)%. Введение автомобильного золотника в конструкцию заявляемого предохранительного клапана и расположение его внутри регулировочной
пружины позволило уменьшить габариты устройства относительно прототипа по длине в 2 раза, а по диаметру в 5 раз.
Размещение ограничителя хода в регулировочной гайке позволило настраивать предлагаемый клапан, не отсоединяя его от газовой магистрали, что требовалось при настройке прототипа. При этом в заявляемом клапане регулировочная гайка и ограничитель хода сгруппированы и максимально доступны для выполнения настройки устройства.