Результат интеллектуальной деятельности: Клапан предохранительный рычажный

Изобретение относится к устройствам пневмоавтоматики для космической техники, предназначено для защиты от превышения давления газов в пневмосистемах и может быть использовано в различных областях промышленности для работы со сжатыми газами.

Известен предохранительный клапан (Патент RU №2132508), содержащий корпус, патрубки входа и выхода, седло, запорный орган с направляющей втулкой, взаимодействующий с двуплечим рычагом.

Недостатками известного предохранительного клапана являются: сложность конструкции, невысокая точность давления срабатывания из-за неустойчивого положения рычага и смещения точек приложения сил ввиду использования в качестве опоры одного из плеч рычага гибкой подвески, обладающей переменной жесткостью, зависящей от формы и величины ее прогиба, нестабильная герметичность затвора из-за возможной несоосности седла и затвора в связи с креплением направляющей втулки с помощью гибких подвесок, не обеспечивающих строгую соосность седла и затвора при повторных срабатываниях.

Известен предохранительный клапан (SU №1779863 - прототип), содержащий корпус с угловым расположением входного и выходного штуцеров и сквозным осевым отверстием, в котором размещен клапан с уплотнителем, выполненный в виде двухступенчатого поршня, седло, взаимодействующее с клапаном, рычаг с дополнительными звеньями и осями вращения, настроечную пружину, регулировочный винт.

Недостатками известного предохранительного клапана являются: сложность конструкции, невысокая точность давления срабатывания из-за большого количества подвижных деталей: осей вращения, многозвенного рычага с несколькими осями вращения несимметричного действия, настроечных пружин, расположенных по обе стороны от рычага (разные жесткости пружин и разноудаленость их от рычага), ведущих к появлению люфтов и смещению точек приложения сил, а также из-за радиального уплотнения затвора клапана, которое требует больших ходов при открывании, что заметно увеличивает усилие настроечной пружины при ее сжатии на ход открывания, и приводит к увеличению различий между давлением начала открытия и давлением полного открытия клапана, плохая герметичность затвора из-за возможной несоосности направляющей втулки, выполняющей роль седла, и клапана с уплотнителем, которые центрируются по разным деталям.

Задачей технического решения является устранение имеющихся недостатков, а именно: повышение точности давления срабатывания клапана предохранительного рычажного и герметичности затвора, а также упрощение конструкции.

Поставленная задача решается тем, что в клапане предохранительном рычажном, содержащем корпус с угловым расположением входного и выходного штуцеров и сквозным осевым отверстием, в котором размещен клапан с уплотнителем, выполненный в виде двухступенчатого поршня, седло, взаимодействующее с клапаном, рычаг с осью вращения, настроечную пружину, регулировочный винт, двухступенчатый поршень клапана состоит из верхней и нижней частей, соединенных между собой посредством штифта, установленного в нижней части клапана с радиальным зазором, а верхняя часть клапана с размещенной в ней пружиной, поджимающей нижнюю часть клапана к седлу, охвачена установленной в корпусе направляющей втулкой, предотвращающей выпадение штифта при движении клапана, причем седло и направляющая нижней части клапана изготовлены заодно с выходным штуцером, при этом плечи рычага взаимодействуют с упорами, установленными в верхней части клапана и в толкателе, а настроечная пружина с одной стороны взаимодействует с толкателем, а с другой с тарелью, в которой размещен шарик, поджатый упором, установленным в регулировочном винте, причем все упоры и направляющая втулка выполнены из твердого материала.

Предложенное техническое решение поясняется чертежом, где изображен общий вид КП в разрезе.

Клапан предохранительный рычажный состоит из корпуса 1 с ввернутыми в него под углом входным штуцером 2 и выходным штуцером 3, заодно с которым изготовлены седло 4, направляющая 5 клапана 6, установленного в сквозном осевом отверстии (на чертеже не обозначено) корпуса 1, при этом клапан 6 выполнен в виде двухступенчатого поршня, состоящего из двух отдельных частей: верхней части 7 и нижней части 8 с уплотнителем 9, соединенных между собой посредством штифта 10, установленного в нижней части 8 клапана 6 с радиальным зазором 11 и ограниченного от выпадения при работе с помощью направляющей втулки 12, закрепленной в корпусе 1 и охватывающей верхнюю часть 7 клапана 6, в которой установлена пружина 13, поджимающая нижнюю часть 8 клапана 6 к седлу 4, при этом рычаг 14, закрепленный на оси вращения 15, плечом 16 взаимодействует с упором 17, установленным в верхней части 7 клапана 6, плечом 18 - с упором 19, установленным в толкателе 20, а настроечная пружина 21 с одной стороны взаимодействует с толкателем 20, а другой с тарелью 22, в которой размещен шарик 23, поджатый упором 24, установленным в регулировочном винте 25. Упоры 17, 19 и 24, а также направляющая втулка 12 выполнены из твердого материала, например легированной стали.

Описание работы.

Настройку КП на заданное давление производят вращением предварительно вкрученного до упора; регулировочного винта 25 при подаче на вход рабочего тела (РТ) давлением, равным давлению настройки. При вывертывании регулировочного винта 25 настроечная пружина 21 разжимается, усилие от нее через толкатель 20 и упор 19 передается на рычаг 14, где происходит сравнение усилия от настроечной пружины 21 и силы от входного давления, действующего на верхнюю часть 7 клапана. Вращение регулировочного винта 25 производят до тех пор, пока нижняя часть 8 клапана не оторвется от седла 4.

Поддержание давления на входе в КП на заданном уровне происходит следующим образом.

Рабочее тело при подаче на вход КП через входной штуцер 2 попадает в полость 26 и воздействует на неразгруженную площадь верхней части 7 клапана 6. При увеличении давления на входе выше настроечного верхняя часть 7 клапана 6 сдвигается, поворачивает рычаг 14 вокруг оси 15, преодолевая силу пружины 21, и тянет за собой соединенную с ним штифтом 10 нижнюю часть 8, открывается дросселирующая щель между нижней частью 8 клапана 6 и седлом 4, происходит сброс рабочего тела через выходной штуцер 3, давление на входе в КП уменьшается. При снижении давления до заданного настройкой значения клапан 6 под действием пружины 21 посредством рычага 14 опускается на седло 4, дросселирующая щель перекрывается, сброс рабочего тела прекращается. Для исключения вероятности того, что нижняя часть 8 клапана 6 в силу разброса размеров не коснется уплотняющей кромки седла 4, штифт 10 соединяющий верхнюю 7 и нижнюю 8 части клапана 6, установлен с радиальным зазором 11, который выбирается посредством пружины 13.

Повышение точности срабатывания КП и упрощение конструкции обеспечивается за счет применения простого однозвенного рычага 14 с одной осью вращения 15 и использования упоров 17, 19 и 24 и направляющей втулки 12, выполненных из твердого материала, например из легированной стали, что предотвращает смещение точек приложения сил, возникающих в результате износа в процессе работы (на однозвенном рычаге люфты исключены), а следовательно, и изменение моментов, действующих на рычаг 14.

Повышение герметичности затвора обеспечивается соосностью седла 4 и нижней части 8 клапана 6 за счет выполнения седла 4 и направляющей 5 заодно с выходным штуцером 3.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет повысить точность давления срабатывания клапана предохранительного рычажного и герметичность его по седлу, а также упростить конструкцию.