АВТОМАТИЧЕСКИЙ ВОЗДУХООТВОДЧИК ДЛЯ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СЕТЕЙ
AUTOMATIC AIR BLEEDER FOR HYDRAULICAL CONNECTION

Автоматический воздухоотводчик относится к трубопроводной арматуре и предназначен для отвода скоплений газовоздушной среды, препятствующей бесперебойной работе гидравлического оборудования, из гидравлических сетей, таких, например, как нефтепроводы и резервуары для хранения нефти.
Известен автоматический воздухоотводчик для гидравлических сетей, защищенный патентом FR 2559233, МПК F16K 24/04; F16K 24/00; F16K 31/18; F16K 31/28; F16K 33/00, дата публикации - 09.08.1985.
Автоматический воздухоотводчик включает корпус с крышкой, в которой выполнены сбросные отверстия для газовоздушной среды. Сбросные отверстия снабжены эластичными седлами с упругой кромкой для запорных элементов-поплавков. Наличие эластичных седел обеспечивает хорошее уплотнение сбросных отверстий при низких давлениях рабочей среды.
Устройство-аналог является автоматическим воздухоотводчиком прямого действия, в связи с чем надежное уплотнение сбросных отверстий при низких давлениях рабочей среды обеспечивается за счет увеличения эффективной площади запорных элементов-поплавков. В связи с этим недостатками устройства-аналога являются большие габариты устройства и соответственно его низкая чувствительность к изменению параметров рабочей среды.
Прототипом заявляемого устройства является автоматический воздухоотводчик для гидравлических сетей, защищенный авторским свидетельством СССР №624040, МПК F16K 24/04, F16K 24/02; F16K 31/12, дата публикации - 15.09.1978.
Устройство-прототип включает корпус с входным и выходным патрубками. В проточной части корпуса установлен сбросной клапан для отвода скоплений газовоздушной среды. Сбросной клапан снабжен мембранным исполнительным механизмом с пружиной возврата и золотниковым управляющим клапаном, связанным с поплавком. Через золотниковый управляющий клапан и систему каналов, выполненных внутри запорного элемента сбросного клапана, надмембранная полость исполнительного механизма сообщена с входным патрубком.
Недостатком прототипа является его низкая чувствительность при работе на средах под низким давлением.
Заявляемое изобретение решает техническую задачу повышения чувствительности автоматического воздухоотводчика в диапазоне малых давлений рабочей среды.
Поставленная техническая задача решена в автоматическом воздухоотводчике для гидравлических сетей, включающем корпус воздухоотводчика с входным, выходным патрубками и проточной частью, в которой установлен сбросной клапан. Сбросной клапан снабжен пружинным пневматическим исполнительным механизмом одностороннего действия и управляющим клапаном с цилиндрическим золотником и поплавком. Пневматический исполнительный механизм выполнен в виде поршневого цилиндра, установленного в проточной части корпуса воздухоотводчика с возможностью соединения рабочей полости цилиндра через управляющий клапан попеременно с поплавковой камерой и с выходным патрубком корпуса воздухоотводчика. Полость поршневого цилиндра с противоположной стороны от поршня постоянно сообщена с атмосферой. Управляющий клапан с цилиндрическим золотником и поплавком установлены в корпусе управляющего клапана, сообщенном с корпусом воздухоотводчика импульсными трубками через смещенные относительно друг друга по вертикали сквозные отверстия в стенках корпусов. Цилиндрический золотник управляющего клапана снабжен втулкой, в теле которой на уровне сквозных отверстий, сообщающих рабочую полость поршневого цилиндра с выходным патрубком корпуса воздухоотводчика, по окружности втулки выполнены окна. На уровне окон втулки в корпусе управляющего клапана выполнены цилиндрические расточки диаметром, превышающим наружный диаметр втулки. Площадь окна во втулке меньше площади проходного сечения в импульсной трубке. Суммарная площадь окон, расположенных во втулке по окружности, равна площади проходного сечения в импульсной трубке либо превышает ее.
Существо изобретения поясняется чертежами, на фиг.1 которых изображен компоновочный чертеж-схема заявляемого автоматического воздухоотводчика для гидравлических сетей в открытом положении; на фиг.2 - управляющий клапан в продольном разрезе, вид А фиг.1; на фиг.3 - расположение окон в цилиндрической золотниковой втулке управляющего клапана, разрез по Б-Б фиг.2; на фиг.4 - автоматический воздухоотводчик в закрытом положении; на фиг.5 - управляющий клапан в продольном разрезе, вид В фиг.4.
Автоматический воздухоотводчик для гидравлических сетей включает корпус 1 воздухоотводчика с входным 2 и выходным 3 патрубками. В проточной части корпуса 1 воздухоотводчика установлен сбросной клапан с седлом 4 и запорным элементом 5. Запорный элемент 5 соединен с поршнем 6 цилиндра 7 исполнительного механизма, установленного в проточной части корпуса 1 воздухоотводчика. Запорный элемент 5 поджат относительно цилиндра 7 пружиной возврата 8. Цилиндр 7 разделен поршнем 6 на рабочую полость 9 и полость 10.
Автоматический воздухоотводчик снабжен корпусом 11 управляющего клапана 12 и поплавка 13.
В стенках корпуса 1 воздухоотводчика, патрубках 2 и 3 выполнены сквозные отверстия 14, 15, 16, 17 и 18 для присоединения к ним импульсных трубок. Отверстия 14, 15, 16, 17 и 18 выполнены со смещением по вертикали друг относительно друга. В стенке поршневого цилиндра 7 выполнены отверстия 19 и 20.
В корпусе 11 управляющего клапана выполнены сквозные отверстия 21, 22, 23 и 24 для присоединения импульсных трубок. Отверстия 21, 22, 23 и 24 выполнены со смещением по вертикали друг относительно друга.
Отверстия 14 и 21 соединены импульсной трубкой 25, отверстия 15, 19 и 23 соединены импульсной трубкой 26, отверстия 16 и 20 соединены импульсной трубкой 27 с атмосферой, отверстия 17 и 22 соединены импульсной трубкой 28, отверстия 18 и 24 соединены импульсной трубкой 29.
Внутренняя полость корпуса 11 управляющего клапана включает вертикальную цилиндрическую расточку 30 для управляющего клапана 12 и поплавковую камеру 31 для поплавка 13.
На уровне отверстий 23 и 24 цилиндрическая расточка 30 снабжена расточками большего диаметра 32 и 33.
Управляющий клапан 12 включает соединенный с поплавком 13 цилиндрический золотник 34, установленный в цилиндрической втулке 35. Цилиндрическая втулка 35 на уровне сквозного отверстия 23 в стенке корпуса 11 управляющего клапана снабжена окнами 36, расположенными по окружности втулки. На уровне сквозного отверстия 24 в стенке корпуса 11 управляющего клапана цилиндрическая втулка 35 снабжена окнами 37, расположенными по окружности втулки. На цилиндрическом золотнике 34 выполнена кольцевая проточка 38. Окна 36 и 37 в цилиндрической втулке 35, кольцевая проточка 38 в цилиндрическом золотнике 34 образуют совместно с полостями расточек 32 и 33 и сквозными отверстиями 23 и 24 в корпусе 11 управляющего клапана канал для прохода управляющей среды через управляющий клапан 12. Площадь окна 36, 37 меньше площади проходного сечения в импульсном трубопроводе. Суммарная площадь радиальных окон 36 так же, как и суммарная площадь радиальных окон 37, равна площади проходного сечения в импульсной трубке либо превышает ее.
Золотник 34 разгружен от осевого перепада давления вертикальным каналом 39. Канал для прохода управляющей среды в золотниковом управляющем клапане 12 уплотнен эластичными кольцами 40, 41, 42, 43.
Автоматический воздухоотводчик работает следующим образом.
При отсутствии рабочей среды в гидравлической сети сбросной клапан воздухоотводчика находится в открытом положении (нормально открыт).
При заполнении гидравлической сети жидкой рабочей средой корпус 1 воздухоотводчика и, через отверстия 14, 21 и импульсную трубку 25, - поплавковая камера 31 корпуса 11 управляющего клапана заполняются жидкой рабочей средой под давлением. Поплавок 13 находится на плаву в своем верхнем положении. Связанный с поплавком 13 цилиндрический золотник 34 также находится в своем верхнем положении, соединяя в этом положении через кольцевую проточку 38, сквозное отверстие 23 и импульсную трубку 26 поплавковую камеру 31 корпуса 11 управляющего клапана с рабочей полостью 9 поршневого цилиндра 7. Полость 10 поршневого цилиндра 7 через отверстие 20 в цилиндре, отверстие 16 в корпусе 1 воздухоотводчика и импульсную трубку 27 постоянно соединена с атмосферой. Под действием перепада давления на поршне 6 пружина 8 сжата, запорный элемент 5 сбросного клапана поджат к седлу 4, сбросной клапан находится в положении «закрыто».
При поступлении газовоздушной рабочей среды в корпус 1 воздухоотводчика и, через сквозные отверстия 17, 22 и импульсную трубку 28, в поплавковую камеру 31 корпуса 11 управляющего клапана газовоздушная среда, скапливаясь вверху, вытесняет жидкую рабочую среду в гидравлическую сеть. Поплавок 13 и цилиндрический золотник 34 управляющего клапана под действием силы тяжести перемещаются вниз. В нижнем положении цилиндрический золотник 34 управляющего клапана 12 соединяет импульсные трубки 26 и 29, по которым рабочая среда из рабочей полости 9 поршневого цилиндра 7 сбрасывается в выходной патрубок 3 корпуса 1 воздухоотводчика. Давление по обе стороны от поршня 6 уравнивается и под действием возвратной пружины 8 поршень 6 вместе с запорным элементом 5 сбросного клапана перемещается вниз, открывая проход газовоздушной среде из проточной части корпуса 1 воздухоотводчика в выходной патрубок 3. Жидкая среда под давлением снова заполняет освободившиеся от газовоздушной среды корпус 1 воздухоотводчика и поплавковую камеру 31 корпуса 11 управляющего клапана. Поплавок 13 всплывает, золотник 34 управляющего клапана 12 соединяет поплавковую камеру 31 корпуса 11 управляющего клапана с рабочей полостью 9 поршневого цилиндра 7, поршень 6 под действием давления рабочей среды перемещается вверх, запорный элемент 5 сбросного клапана садится на седло 4. Сбросной клапан закрыт, жидкая среда из гидравлической сети не имеет выхода в патрубок 3.
Заявляемое устройство обладает повышенной чувствительностью к изменениям параметров рабочей среды в условиях низких давлений, функционирует надежно при быстрой смене жидкой фазы рабочей среды на газообразную и обратно.