ПРУЖИННЫЙ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЙ КЛАПАН

Полезная модель относится к арматуростроению, в частности, к пружинным предохранительным клапанам, предназначенным для защиты резервуаров, котлов, емкостей, сосудов и трубопроводов, транспортирующих различные жидкие и газообразные среды, от недопустимого повышения в них давления.
7
Известен пружинный предохранительный клапан (патент DE №4405913, МПК F16K 17/08, от 15.09.1994). Предохранительный клапан включает корпус с входным и выходным патрубками, седло с плоской уплотнительной поверхностью, регулировочной втулкой, соосные с седлом запорный элемент в виде плоского диска. Между запорным элементом и пружиной на штоке установлен конический отражатель потока рабочей среды. При повышении давления в обслуживаемом объекте или системе сверх установленного значения происходит разгерметизация затвора предохранительного клапана, и поток рабочей среды, минуя затвор, изменяет свою траекторию в обход препятствия, которым является для потока конический отражатель.
Недостатком аналога является то, что после разгерметизации затвора предохранительного клапана давление рабочего потока резко падает и его динамическая энергия расходуется неэффективно.
7
Известен пружинный предохранительный клапан (патент GB №836387, МПК F16K 17/04, F16K 17/08 от 01.06.1960). Предохранительный клапан включает корпус с входным и выходным патрубками, соосные с седлом запорный элемент в виде плоского диска и конический отражатель потока рабочей среды. На седло навинчена регулировочная втулка.
После разгерметизации затвора предохранительного клапана в связи с повышением давления в обслуживаемом объекте или системе сверх установленного значения происходит дросселирование рабочего потока через минимальный зазор между коническим отражателем и регулировочной втулкой, в результате которого так же, как и в предыдущем аналоге, непроизводительно расходуется динамическая энергия рабочего потока.
Данное устройство наиболее близко к предлагаемому техническому решению и принято за прототип.
Заявленная полезная модель решает техническую задачу повышения пропускной способности пружинного предохранительного клапана за счет более эффективного использования энергии рабочего потока.
Поставленная техническая задача решена в пружинном предохранительном клапане, включающем корпус с входным и выходным патрубками, седло с плоской уплотни тельной поверхностью и регулировочной втулкой, соосные с седлом запорный элемент в виде плоского диска и конический отражатель потока рабочей среды. В теле конического отражателя со стороны его отражательной поверхности выполнена симметричная относительно его центральной оси глухая кольцевая выточка. Боковая поверхность выточки выполнена цилиндрической формы. На регулировочной втулке выполнена ответная цилиндрическая поверхность. Размеры кольцевой выточки конического отражателя и регулировочной втулки обеспечивают кольцевой зазор, необходимый и достаточный для сопряжения конического отражателя и регулировочной втулки по ходовой посадке на глубину кольцевой выточки при закрытом клапане.
Полезная модель поясняется фиг.1, 2, и 3. На фиг.1 изображен продольный разрез заявляемого пружинного предохранительного клапана в закрытом положении. На фиг.2 - затвор заявляемого пружинного предохранительного клапана в закрытом положении, в разрезе. На фиг.3 - затвор заявляемого пружинного предохранительного клапана в открытом положении, в разрезе.
Пружинный предохранительный клапан включает корпус 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками, седло 4 с металлической наплавкой 5 и регулировочной втулкой 6, запорный элемент 7 в виде диска с кольцевым упругим уплотнительным элементом 8, конический отражатель 9 потока рабочей среды, стакан 10 для размещения штока 11 и пружины 12 с настроечным винтом 13. Нижняя торцевая кромка конического отражателя 9 расположена ниже уплотнительного элемента 8. Верхняя торцевая кромка регулировочной втулки 6 расположена выше уровня уплотнительной поверхности на седле 4. В теле конического отражателя 9 выполнена симметричная, относительно его центральной оси, глухая кольцевая выточка Б глубиной h. Боковая поверхность выточки выполнена цилиндрической формы. На регулировочной втулке 6 выполнена ответная цилиндрическая поверхность В. Размеры кольцевой выточки Б конического отражателя 9 и регулировочной втулки 6 с цилиндрической поверхностью В обеспечивают кольцевой зазор б между коническим отражателем 9 и регулировочной втулкой 6, необходимый и достаточный для их сопряжения по ходовой посадке. При закрытом предохранительном клапане регулировочная втулка 6 утоплена в кольцевой выточке Б на глубину h и зафиксирована в рабочем положении на седле 4 резьбовым элементом 14, размещенным в корпусе 1. Снаружи от затвора клапана при этом образуется полость Г, ограниченная седлом 4, запорным элементом 7, коническим отражателем потока 9 и регулировочной втулкой 6.
Заявляемый пружинный предохранительный клапан работает следующим образом.
При соответствии рабочего давления в обслуживаемом объекте или системе установленному значению предохранительный клапан закрыт. Под действием усилия затяжки пружины 12, регулируемого настроечным винтом 13, запорный элемент 7 с кольцевым упругим уплотнительным элементом 8 плотно прилегает к плоской уплотнительной поверхности седла 4 с металлической наплавкой 5, обеспечивая заданную герметичность в затворе. Регулировочная втулка 6 утоплена в кольцевой выточке Б на глубину h.
При достижении давлением в обслуживаемом объекте или системе значения, равного давлению начала открытия предохранительного клапана, сила воздействия рабочей среды на запорный элемент 7 преодолевает усилие затяжки пружины 12. Герметичность в затворе предохранительного клапана нарушается и начинается подъем запорного элемента 7 совместно с коническим отражателем 9. Наличие кольцевого зазора б обеспечивает беспрепятственное перемещения конического отражателя 9 относительно неподвижной регулировочной втулки 6. После разгерметизации затвора давление прямого рабочего потока дополнительно воздействует в полости Г на конический отражатель 9 по кольцевой поверхности, ограниченной кольцевым уплотнительным элементом 8 и цилиндрической поверхностью В регулировочной втулки 6. Таким образом, дополнительно используется активная энергия потока рабочей среды на преодоление возрастающего усилия со стороны сжимаемой пружины 12. Этот процесс длится на протяжении совместного хода h запорного элемента 7 и конического отражателя 9 до тех пор, пока рабочая среда остается замкнутой в полости Г. Объем замкнутой полости увеличивается при этом незначительно и существенного снижения давления рабочей среды не происходит, в результате чего вся динамическая энергия потока используется на подъем запорного элемента 7 и конического отражателя 9.
Дросселирование потока рабочей среды начинается лишь после совместного подъема запорного элемента 7 и конического отражателя 9 на высоту h и образования поперечного зазора между верхней торцевой кромкой регулировочной втулки 6 и коническим отражателем 9. Поток рабочей среды, минуя образовавшийся поперечный зазор, изменяет свою траекторию в обход конического отражателя 9. На конический отражатель 9 при этом начинают действовать реактивная сила изменившего направление потока рабочей среды и подъемная сила, возникающая при обтекании конического отражателя 9 потоком. Конический отражатель 9 получает дополнительный импульс на подъем, увлекая за собой запорный элемент 7.
Пропускная способность предохранительного клапана увеличивается за счет рационального использования активной силы потока рабочей среды.
Закрытие предохранительного клапана происходит в обратном порядке при падении давления в обслуживаемом объекте или системе до значения, равного давлению закрытия предохранительного клапана.
Применение предложенного устройства повышает пропускную способность предохранительного клапана за счет рационального использования активной силы потока рабочей среды.
Литература:
7
1. Патент DE №4405913, МПК F16K 17/08
7
2. Патент GB №836387, МПК F16K 17/04, F16K 17/08