ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЙ КЛАПАН

Предлагаемая полезная модель касается устройства предохранительного клапана, открывающегося при избыточном давлении с одной стороны, закрывающегося при недостаточном давлении с одной стороны, нагруженного пружиной, закрывающегося после срабатывания при возвращении давления к нормальному, который может быть использован, например, для сброса паров топлива в атмосферу при повышении давления выше допустимого в топливном баке транспортного средства, в том числе и при комплектации автомобилей системами улавливания паров топлива.
Разработка клапанов предохранительных в последние десятилетия ведется интенсивно. Предложено большое количество различных устройств (см, например, авт. св. 947553, авт. св. 506717, авт. св. 976185, авт. св. 947553, Ru A 98100932, и др.). Как правило, эти устройства содержат монолитный корпус, входное и выходное отверстия, запорный орган, седло.
Так, например, известен предохранительный клапан, содержащий корпус с входным и выходным отверстиями, внутри которого размещена контактирующая с седлом нагруженная пружиной тарель, установленная на штоке со шлицевым каналом и соединенная с корпусом посредством сильфона, в котором с целью повышения надежности в работе за счет уменьшения внешних вибрационных воздействий, передаваемых на тарель через корпус, в нем соосно штоку тарели установлены резьбовой стержень, жестко закрепленный в корпусе секторообразный торовый поршень с поводком, входящим в шлицевый канал, причем шток выполнен полым с резьбовой нарезкой на внутренней поверхности, образующей резьбовую пару со стержнем, секторообразный поршень нагружен контролируемым давлением, а пружина тарели одним концом закреплена на поводке секторообразного поршня, а другим - на резьбовом стержне (авт. св. №976185).
Известен также предохранительный клапан, в корпусе которого с входным и выходным каналами установлен подпружиненный запорный орган, взаимодействующий с седлом, в котором с целью повышения надежности срабатывания, в выходном канале установлен дроссель, причем полость перед дросселем соединена с полостью над запорным органом (авт. св. 506717).
Эти устройства достаточно сложны в изготовлении и сборке, недостаточно надежны в эксплуатации.
1
1
2
Наиболее близкими к предлагаемому клапану предохранительному, являются устройства, корпус которых выполнен составным (см. например, авт. св. 667754, Ru U 40777, Ru U 4353, Ru С 2200927). Различное конструктивное выполнение этих устройств обеспечивает различные показатели их функционирования.
2
Так, например, известен паро-воздушный клапан системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания танка по патенту RU 2200927 С, который содержит корпус с крышкой, внутри корпуса размещены подпружиненные воздушный и паровой клапаны, в крышке клапана по оси выполнено сквозное резьбовое отверстие. Клапан снабжен тарелкой, установленной под крышкой на торец пружины парового клапана, и регулировочным винтом, установленным в сквозном резьбовом отверстии, выполненном по оси в крышке клапана. В верхней части тарелки выполнено конусное углубление, взаимодействующее с торцом регулировочного винта.
Техническим результатом является повышение надежности работы и улучшение условий эксплуатации путем обеспечения регулировки давления срабатывания.
1
Наиболее близким к предлагаемому устройству является клапан по патенту Ru U 40777, выбранный в качестве прототипа. Этот клапан содержит корпус и ввертное седло, между которыми установлено уплотнительное кольцо, тарелку со штоком, находящимися в направляющем отверстии корпуса, пружину, поджимающую тарелку снизу к ввертному седлу, ножевой бурт, упирающийся в уплотняющийся затвор резиновый кольцевой элемент, при этом тарелка содержит дополнительный отражающий кольцевой уступ, а ответная поверхность в корпусе напротив этого уступа выполнена так, что между боковой поверхностью тарелки и ответной поверхностью корпуса образуются два кольцевых сужения (минимальных зазора), которые увеличиваются при движении тарелки, причем площадь сечения нижнего зазора в 2-1,05 раза больше площади сечения верхнего. Кроме этого, уплотняющий затвор резинового кольцевого элемента выполнен в виде уплотняющего резинового кольца, расположенного в пазу между ввертным седлом и корпусом так, что тарелка упирается в это седло, ограничивая врезание ножевого бурта тарелки в уплотняющее затвор резиновое кольцо, кроме того, клапан содержит стакан, внутренняя поверхность которого перемещается по ответной направляющей цилиндрической поверхности в корпусе, и толкатель, поджимаемый пружиной через стакан к центру тарелки в плоскости или выше плоскости уплотнения «ножевой бурт - уплотняющее резиновое кольцо».
Описанное в качестве прототипа устройство является достаточно сложным в изготовлении и сборке, не предусматривает наличия специальных элементов и способов фиксации конструкций между собой, обеспечивающих высокую степень герметичности и
направленных на повышение надежности и продление срока эксплуатации. Фиксация пружины не обеспечивает возможности выбора определенного положения, направленного на достижение точности срабатывания клапана.
В задачу предлагаемой полезной модели положено: обеспечение возможности упрощения изготовления и сборки устройства; повышение герметичности, надежности его функционирования; продление срока эксплуатации.
Достижение всех поставленных в задачу эффектов и составляет новый технический результат предлагаемой полезной модели.
Поставленная задача достигается тем, что в предохранительном клапане, включающем составной корпус, седло, запорный орган, пружину, прижимающую запорный орган к седлу, уплотнительный элемент, корпус состоит из верхней корпусной детали и нижней корпусной детали, герметично соединенных друг с другом, при этом верхняя корпусная деталь содержит основание с отверстиями, одно из которых выполнено в центре, боковую цилиндрическую поверхность со скосом верхней части к основанию, ребра на внутренней поверхности скосов боковой поверхности, отогнутый бортик, нижняя корпусная деталь содержит полый бортик с отгибом, на внутренней поверхности которого выполнен элемент соединения, седло в виде полого цилиндрического отделения, патрубок соединения с топливным баком, запорный орган выполнен в виде втулки с плоским донышком с отверстием по центру, с боковой цилиндрической поверхностью, уплотнительный элемент выполнен в виде плоской прокладки с выступом по центру, с расширением верхней части выступа, при этом втулка соединена с прокладкой посредством установки выступа с расширением прокладки в отверстие втулки, втулка с прокладкой установлена на нижнюю поверхность полого бортика нижней корпусной детали, пружина установлена внутри втулки на донышко между ее боковых цилиндрических поверхностей - с одной стороны и между ребрами на скосах боковых поверхностей верхней корпусной детали - с другой стороны; дополнительно устройство содержит колпачок, соединенный с верхней корпусной деталью, который содержит плоское круглое основание, боковую цилиндрическую поверхность со скосом верхней части к основанию, ступенчатый стержень, ребра, при этом соединение верхней корпусной детали и колпачка выполнено с зазором между внешней поверхностью верхней корпусной детали и внутренней поверхностью колпачка; соединение верхней корпусной детали и нижней корпусной детали выполняют посредством приклеивания внешних поверхностей отогнутого бортика верхней корпусной детали, установленного в полый бортик нижней корпусной детали, к внутренним поверхностям отгиба полого бортика нижней корпусной детали с одновременным защелкиванием элемента соединения на внутренней поверхности отгиба нижней корпусной детали над отогнутым бортиком верхней корпусной детали; элемент соединения на внутренней поверхности отгиба нижней
корпусной детали выполнен в виде кольцевой канавки с кольцевым выступом; соединение верхней корпусной детали соединяют с колпачком посредством установки ступенчатого стержня колпачка в отверстие верхней корпусной детали и разварки выступающей части ступенчатого стержня с образованием замыкающей головки; корпус, крышку колпачок и втулку изготавливают из пластмассы методом литья под давлением на прессформах, эксплуатируемых на термопластавтоматах.
На фиг.1 приведен чертеж предохранительного клапана в разрезе.
На фиг.2 приведен чертеж корпуса предохранительного клапана.
На фиг.3 приведен чертеж крышки предохранительного клапана.
На фиг.4 приведен чертеж втулки в сборе с прокладкой предохранительного клапана.
На фиг.5 приведен чертеж колпачка предохранительного клапана.
Конструктивно предлагаемый клапан предохранительный на фиг.1 содержит корпус, состоящий из верхней корпусной детали 1, нижней корпусной детали 2, втулку 3 с прокладкой 4, пружину 5, колпачок 6, зазор 7.
Верхняя корпусная деталь 1 предохранительного клапана на фиг.2 содержит плоское круглое основание 8 с отверстием 9 по оси и четырьмя отверстиями 10 вокруг него, четыре ребра 11 на внутренней поверхности, боковую цилиндрическую поверхность 12 со скосом 13 верхней части к основанию 8, отогнутый бортик 14.
Нижняя корпусная деталь 2 предохранительного клапана на фиг.3 содержит: полый бортик 15 с отгибом 16, на внутренней поверхности которого выполнен элемент соединения 17 в виде кольцевой канавки с кольцевым радиусным выступом, седло 18 в виде полого цилиндрического отделения, патрубок 19 соединения с топливным баком.
Втулка 3 предохранительного клапана на фиг.4 содержит: плоское донышко 20 с отверстием 21 в центре, цилиндрическую боковую поверхность 22.
Прокладка 4 предохранительного клапана на фиг.4 содержит: круглое плоское основание 23, в центре которого выполнен выступ 24 с расширением 25 в верхней части.
Колпачок 6 предохранительного клапана на фиг.5 содержит: плоское круглое основание 26, боковую цилиндрическую поверхность 27 со скосом 28 верхней части к основанию 26, ступенчатый стержень 29, ребра 30.
Параметры и размеры пружины 5 подбирают и рассчитывают с условием того, что усилие пружины должно обеспечивать открытие клапана при давлении на входе не менее 10 кПа, не более 18 кПа.
Предпочтительным материалом для изготовления корпуса 1, крышки 2, втулки 3, колпачка 6, является, например, полиамид черного цвета марки ПА-6-210/310.
Предпочтительным материалом для изготовления прокладки 4 является, например, резиновая смесь 7-3834 по ТУ 38.005204-84, которая отличается высокими эластичными
свойствами в широком диапазоне температур и частот деформации, обладает высоким сопротивлением разрыву, износу, газо- и водонепроницаемостью, химической стойкостью.
Предпочтительным материалом для изготовления пружины 5 является, например, стальная углеродистая пружинная проволока класса I.
Сборку предполагаемой полезной модели осуществляют следующим образом.
Из пластмассы методом литья под давлением на прессформах, эксплуатируемых на термопластавтоматах, изготавливают детали клапана предохранительного: верхнюю корпусную деталь 1 с ребрами 11, нижнюю корпусную деталь 2, втулку 3, колпачок 6 со ступенчатым стержнем 29. Соединяют верхнюю корпусную деталь 1 и колпачок 6, вставляя ступенчатый стержень 29 колпачка 6 в центральное отверстие 9 основания 8 корпуса 1 и разваривая выступающую часть ступенчатого стержня 29 с образованием замыкающей головки, при этом между наружной поверхностью верхней корпусной детали 1 и внутренней поверхностью колпачка 6 обеспечивают зазор 7. Зазор 7 обеспечивают за счет выполнения ребер 30 на внутренней поверхности колпачка 6, которые препятствуют прижатию внутренней поверхности колпачка к наружной поверхности верхней корпусной детали 1. Соединяют втулку 3 с прокладкой 4, вставляя выступ 24 с расширением 25 в верхней части прокладки 4 в отверстие 21 втулки 3. Устанавливают втулку 3 с прокладкой 4 на нижнюю поверхность полого бортика 15 крышки 2, закрывая при этом седло 18 в виде полого цилиндрического отделения нижней корпусной детали 2. Устанавливают пружину 5 внутри втулки 3 на плоское донышко 20 между боковых поверхностей 22 втулки 3-е одной стороны и между четырьмя ребрами 11 верхней корпусной детали 1, ограничивающих ее смещение от центра - с другой стороны. Соединяют верхнюю корпусную деталь 1 с колпачком 6 с нижней корпусной деталью 2, приклеивая внешние поверхности отогнутого бортика 14 верхней корпусной детали 1, установленного в полый бортик 15 нижней корпусной детали 2, к внутренним поверхностям отгиба 16 полого бортика 15 нижней корпусной детали 2, одновременно защелкивают элемент соединения 17 в виде кольцевой канавки с кольцевым выступом над отогнутым бортиком 14 верхней корпусной детали 1.
Предлагаемая полезная модель работает следующим образом.
При допустимом давлении в топливном баке втулка 3 с прокладкой 4 находятся в нижнем положении, перекрывая седло 18 в виде полого цилиндрического отделения нижней корпусной детали 2. Когда давление в топливном баке возрастает настолько, что преодолевает усилие пружины 5, втулка 3 с прокладкой 4 перемещаются вверх. При этом пары топлива поднимаясь через патрубок 19 соединения с топливным баком, седло 18 в виде полого цилиндрического отделения нижней корпусной детали 2, отверстия 10 верхней корпусной детали 1, через зазор 7 между наружной поверхностью верхней корпусной детали
1 и внутренней поверхностью колпачка 6 и между ребрами 30 колпачка 6, сбрасываются в атмосферу.
Предлагаемая конструкция устройства и используемая для ее изготовления технология значительно упрощают производство и сборку, при этом повышают надежность функционирования и продлевают срок эксплуатации.
Выполнение корпуса составным и выполнение элементов соединения конструкций клапана между собой в виде ступенчатого стержня колпачка, выступа с расширением верхней части прокладки, обеспечивают простоту сборки и повышают надежность функционирования предохранительного клапана.
Герметичное соединение верхней корпусной детали с нижней корпусной деталью посредством приклеивания внешних поверхностей отогнутого бортика верхней корпусной детали, установленного в полый отогнутый бортик нижней корпусной детали, к внутренним поверхностям полого отогнутого бортика нижней корпусной детали с одновременным защелкиванием элемента соединения в виде кольцевой канавки с кольцевым выступом над отогнутым бортиком верхней корпусной детали обеспечивает высокую степень герметичности, что продлевает срок эксплуатации предохранительного клапана.
Установка пружины внутри втулки на донышко между ее боковых цилиндрических поверхностей - с одной стороны и между ребрами на скосах боковых поверхностей верхней корпусной детали - с другой стороны обеспечивает точность срабатывания предохранительного клапана, что повышает надежность его функционирования.