СИСТЕМА ПОДДЕРЖАНИЯ ПОСТОЯННОГО ДАВЛЕНИЯ В РЕЗЕРВУАРЕ
SYSTEM FOR MAINTAINING CONSTANT PRESSURE IN RESERVOIR

Изобретение относится к системам гидропневмоавтоматики и может использоваться для поддержания постоянного давления в резервуарах-имитаторах внешней среды при испытаниях двигателей внутреннего сгорания, турбин, устройств импульсного действия в условиях переменного воздушного или гидростатического противодавления.
Известен управляемый предохранительный клапан по а.с. №528415 от 15.09.1976 г., МПК F16K 17/02 с подпружиненным запорным органом, полостями нагнетания, управления, демпфирования и слива, соединенными каналами, в которых установлены дроссели, регулируемый редукционный клапан и управляемый кран, а полость демпфирования параллельно с дросселем соединена с полостью слива через обратный клапан с проводимостью в сторону полости слива. При открывании управляемого крана сливная полость разгружается от давления, что обеспечивает срабатывание запорного органа в режиме свободного перепуска рабочей жидкости из полости нагнетания в сливную полость, а также включение в работу полости демпфирования, чем достигается уменьшение заброса давления нагнетания.
К недостаткам аналога относятся командное (а не автоматическое) включение предохранительного клапана и настройка последнего только на определенное давление уставки.
Известен перепускной клапан для подключения в напорную линию по патенту РФ №2133901 от 27.07.1999, МПК F16K 17/06, предназначенный для сброса части протекающей по линии жидкости, когда давление жидкости превышает давление настройки, и снабженный подпружиненным запорным элементом с возможностью регулировочной подстройки открытия клапана.
Недостатком указанного перепускного клапана при установке его на емкость является необходимость его длительной, требующей высокой профессиональной подготовки оператора ручной регулировки и настройки при каждой целенаправленной уставке стационарного рабочего давления в емкости.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является принятое за прототип предохранительное устройство для подвижных цистерн по патенту РФ №2027095 от 20.01.1995, МПК F16K 17/02, включающее корпус с клапанным седлом и цилиндрическим стаканом, коаксиально которому установлен с возможностью перемещения вдоль оси корпуса подпружиненный выпускной клапан с хвостовиком, сопряженным с цилиндрической частью стакана. Сброс рабочего тела (паров продукта в цистерне) происходит при превышении нагрузки от избыточного давления усилия настройки поджимающей выпускной клапан пружины.
Недостатками прототипа являются настройка работы клапана только на одно значение давления, превышающего начальную уставку внутреннего давления в цистерне и необходимость переустановки поджимающей пружины при изменении начальной уставки давления в цистерне в широком диапазоне с длительной и трудоемкой настройкой чувствительности выпускного клапана к превышению установочного давления.
Предлагаемая система поддержания постоянного давления в резервуаре решает задачу существенного расширения диапазона величин установочного давления в резервуаре с исключением необходимости дополнительной регулировки работы выпускного клапана и повышения качества поддержания постоянства давления.
Сущность изобретения заключается в том, что при любой уставке начального давления в резервуаре выпускной клапан полностью разгружен от внешних сил, а поджимающее его к седлу усилие создается электромагнитным воздействием, снимаемым в момент начала работы испытываемого оборудования.
Технический результат изобретения достигается за счет того, что система поддержания постоянного давления в резервуаре снабжена насосным агрегатом для наполнения резервуара рабочей средой, устройством пневматической уставки стационарного давления в резервуаре, подключенным посредством манипуляторов к резервуару и к надпоршневой полости, которая образована корпусом предохранительного клапана и хвостовиком выпускного клапана, выполненного в виде поршня, герметизирующего эту полость, находящуюся под давлением уставки, и устройством, разгружающим выпускной клапан от его веса, при этом предохранительный и выпускной клапаны частично размещены в камере, установленной на горловине резервуара.
Для повышения чувствительности работы выпускного клапана предусмотрена разгрузка от его веса за счет установки устройства в виде неподвижно закрепленной в горловине резервуара опоры с резьбовым отверстием по центру и пружины, регулируемой по установочному усилию.
Система поддержания постоянного давления в резервуаре 1 включает предохранительный клапан 2, содержащий установленный на горловине 3 с седлом 4 с помощью проставышей цилиндрический корпус 5, внутри которого коаксиально размещен с возможностью перемещения вдоль оси корпуса выпускной клапан 6 с хвостовиком, выполненным в виде поршня 7, надпоршневую управляющую полость 8, дополненную увеличивающим ее объем баллоном 9, поджимающее устройство, содержащее сердечник 10, катушку 11, в питающий провод 12 которой вмонтировано реле 13, насосный агрегат 14 наполнения резервуара 1 рабочей жидкостью со сливным баком 15, пневматическое устройство уставки давления в емкости 1 и управляющей полости 8, состоящее из клапана наполнения 16, манометра 17, преобразователя 18 воздушного давления в гидростатическое и манипуляторов 19 подключения (отсоединения) воздуха к управляющей полости 8 и 20 - к резервуару 1, и устройство разгрузки выпускного клапана 6 от его веса, содержащее неподвижно закрепленную на горловине 3 (например, трехбалочную) опору 21 с резьбовым отверстием 22 в центре, регулировочный винт 23, тарелку 24 и пружину 25. На корпусе резервуара 1 для образования демпфирующей полости выполнен выступ 26, а над горловиной 3 установлена камера 27, в которой размещен выпускной клапан 6 и частично - предохранительный клапан 2, причем камера одновременно выполняет роль барьера, ограждающего обслуживающий резервуар 1 персонал от прямого воздействия сбрасываемой из него рабочей жидкости, которая по осушительной магистрали 28 поступает в сливной бак 15 насосного агрегата 14.
Система функционирует следующим образом. Пружина 25 с помощью регулировочного винта 23, установленного на резьбе в отверстии 22 трехбалочной опоры 21, и тарелки 24 компенсирует вес выпускного клапана 6 и возможные неточности изготовления поршня 7 и уплотнения его с корпусом предохранительного клапана клапаном площади. На катушку 11 через реле 13 подается питание и возникает поджимающее к седлу 4 горловины 3 выпускной клапан 6 усилие, препятствующее открытию клапана. При работе пневматического устройства при открытом манипуляторе 20 в заполненный рабочей жидкостью резервуар 1 с помощью клапана наполнения 16 подается воздух для формирования воздушной подушки в демпфирующей полости 26. Затем манипулятор 20 и клапан наполнения 16 перекрываются, и с помощью насосного агрегата 14 преобразователь 18 воздушного давления в гидростатическое заполняется наполовину рабочей жидкостью. После этого при открытом манипуляторе 19 при помощи клапана наполнения 16 в резервуаре 1, управляющей полости 8 и баллоне 9 создается давление уставки, соответствующее условиям предстоящей работы. Перед началом работ посредством манипулятора 19 прерывается связь между управляющей полостью 8, баллоном 9 и баллонным преобразователем 18. В момент начала работы с помощью реле 13 отключается питание катушки 11 и поджимающее выпускной клапан 6 усилие снимается. Выпускной клапан 6 ввиду равенства площадей уплотнения поршня 7 и седла 4 оказывается уравновешен одинаковым давлением как со стороны управляющей полости 8, так и со стороны резервуара 1. При повышении давления в резервуаре 1 выпускной клапан 6 открывается, стравливая избыток воды, чем поддерживается внутри резервуара 1 постоянство давления уставки. Вода, сбрасываемая из резервуара 1, собирается в накопительной камере 27, откуда по осушительной магистрали 28 возвращается в сливной бак 15.
Возможна работа системы за счет стравливания воздуха из резервуара 1. Для этого при открытом манипуляторе 20 в нем создается воздушная подушка под давлением уставки.
Таким образом, путем автоматической разгрузки выпускного клапана 6 при любом давлении уставки за счет равенства площадей уплотнения поршнем хвостовика выпускного клапана и седла в горловине резервуара достигается высокая чувствительность работы системы поддержания в резервуаре постоянного давления, введением поджимающего устройства обеспечивается большая безопасность проведения работ, а применение устройства разгрузки от веса выпускного клапана позволяет еще более повысить точность поддержания в резервуаре постоянства величины от его веса рабочего давления.