RU58648U1 - SAFETY SPRING VALVE FOR SMOOTHING A PRESSURE WAVE IN A PIPELINE - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к предохранительным пружинным (перепускным) клапанам для подключения к магистральному трубопроводу (например, нефтепроводу) и может быть использована для установки в системах сглаживания волн давления в трубопроводах и в других системах, где требуется защита от превышения рабочего диапазона давления при больших расходах рабочей среды по трубопроводу. Волны давления (превышение рабочего диапазона давления) образуются в трубопроводе при остановке насосов из-за резкого торможения потока рабочей среды. Задачей изобретения является создание надежного предохранительного клапана в трубопроводах с большим расходом жидкости и повышенным давлением без значительного повышения материалоемкости, габаритов, размера элементов, веса, стоимости клапана и усложнения процесса его изготовления. Технический результат заключается в увеличении усилия, нагружающего затвор, за счет большего использования внутреннего объема предохранительного клапана для содержания жидкой среды дополнительного давления на затвор, а также за счет конструктивного The utility model relates to safety spring (overflow) valves for connecting to a main pipeline (for example, an oil pipeline) and can be used for installation in pressure wave smoothing systems in pipelines and in other systems where protection against exceeding the operating pressure range at high flow rates is required medium through the pipeline. Pressure waves (exceeding the operating pressure range) are generated in the pipeline when the pumps are stopped due to sharp braking of the flow of the working medium. The objective of the invention is to create a reliable safety valve in pipelines with high fluid flow and high pressure without a significant increase in material consumption, dimensions, size of elements, weight, cost of the valve and complicate the process of its manufacture. The technical result consists in increasing the force loading the shutter, due to the greater use of the internal volume of the safety valve for the content of the liquid medium additional pressure on the shutter, as well as due to the constructive

исполнения элементов предохранительного клапана, в частности, поршня, затвора и седла. Предохранительный пружинный клапан для сглаживания волны давления в трубопроводе содержит корпус с входным и выходным отверстиями для рабочей среды трубопровода, седло клапана, расположенное в корпусе между входным и выходным отверстиями, затвор, установленный в корпусе с возможностью перемещения затвора для его герметичного соединения с седлом и обратно, пружину, установленную в корпусе с возможностью давления на затвор по направлению к седлу, цилиндр, дополнительно нагружающий затвор, расположенный над затвором, содержащий жидкую среду дополнительного давления на затвор и герметично соединенный внутренней полостью с проходом в корпусе для жидкой среды дополнительного давления, поршень, установленный с возможностью перемещения в дополнительно нагружающем цилиндре и выполненный в виде полого цилиндра, один торец которого открыт и герметично установлен в дополнительно нагружающем цилиндре, а другой торец неподвижно и герметично соединен с затвором. Формула полезной модели имеет 4 зависимых пункта.versions of the safety valve elements, in particular, the piston, shutter and seat. The safety spring valve for smoothing the pressure wave in the pipeline contains a housing with inlet and outlet openings for the working medium of the pipeline, a valve seat located in the housing between the inlet and outlet openings, a valve installed in the housing with the possibility of moving the valve for its tight connection with the seat and back , a spring installed in the housing with the possibility of pressure on the valve toward the seat, a cylinder, additionally loading the valve located above the valve, containing liquid in addition to additional pressure on the shutter and hermetically connected by the internal cavity to the passage in the housing for the liquid medium of additional pressure, the piston mounted with the possibility of movement in the additional loading cylinder and made in the form of a hollow cylinder, one end of which is open and hermetically installed in the additional loading cylinder, and the other end is motionless and hermetically connected to the shutter. The utility model formula has 4 dependent points.

Description

Полезная модель относится к предохранительным пружинным (перепускным) клапанам для подключения к магистральному трубопроводу (например, нефтепроводу) и может быть использована для установки в системах сглаживания волн давления в трубопроводах и в других системах, где требуется защита от превышения рабочего диапазона давления при больших расходах рабочей среды по трубопроводу. Волны давления (превышение рабочего диапазона давления) образуются в трубопроводе при остановке насосов или быстром закрытии запорной арматуры из-за резкого торможения потока рабочей среды.The utility model relates to safety spring (overflow) valves for connecting to a main pipeline (for example, an oil pipeline) and can be used for installation in pressure wave smoothing systems in pipelines and in other systems where protection against exceeding the operating pressure range at high flow rates is required medium through the pipeline. Pressure waves (exceeding the operating pressure range) are generated in the pipeline when the pumps are stopped or the shut-off valves are quickly closed due to a sharp braking of the working medium flow.

Известен предохранительный пружинный клапан для сглаживания волны давления в трубопроводе, описанный в патенте США №4362183, F 16 K 17/06 (публ. 07.12.1982), предназначенный для трубопроводов с большим расходом рабочей среды и являющийся наиболее близким аналогом к заявляемому клапану. Клапан содержит корпус, включающий входное и выходное отверстия для рабочей среды трубопровода, седло, расположенное в корпусе между этими отверстиями, затвор, движущийся в корпусе в позицию, в которой затвор занимает седло и не пропускает рабочую среду трубопровода, и обратно, а также пружинное средство, Known safety spring valve for smoothing the pressure wave in the pipeline, described in US patent No. 4362183, F 16 K 17/06 (publ. 12/12/1982), designed for pipelines with a high flow rate of the working medium and which is the closest analogue to the claimed valve. The valve comprises a housing, including an inlet and an outlet for the working medium of the pipeline, a seat located in the housing between these openings, a valve moving in the housing to a position in which the valve occupies the seat and does not pass the working medium of the pipeline, and vice versa, as well as spring means ,

постоянно оказывающее давление на затвор по направлению к седлу клапана. Корпус клапана включает также верхнюю часть, функционирующую как цилиндр, дополнительно к усилию пружинного средства нагружающий затвор клапана при закрытии так, чтобы приложить дополнительную силу к пружинному средству. В верхнюю часть предохранительного клапана подается и из нее удаляется среда давления через предназначенный для этого проход. Клапан содержит также поршневое средство, соединенное с пружинным средством и движущееся в пределах цилиндра, дополнительно нагружающего затвор.constantly exerting pressure on the valve toward the valve seat. The valve body also includes an upper part functioning as a cylinder, in addition to the force of the spring means, loading the valve shutter when closed so as to exert additional force on the spring means. A pressure medium is supplied to and removed from the upper part of the pressure relief valve through an intended passage. The valve also contains piston means connected to the spring means and moving within the cylinder, additionally loading the shutter.

Цилиндр находится в открытой связи с источником среды давления через дроссельную точку. Предохранительный клапан снабжен сенсором давления в трубопроводе, установленным на линии, герметично связанной с входным отверстием клапана. Предохранительный клапан имеет также контрольный клапан, взаимодействующий с сенсором давления. При превышении давления в трубопроводе того давления, которое оказывает на затвор пружинное средство и среда давления в дополнительно нагружающем цилиндре, затвор предохранительного клапана открывается. Среда давления в цилиндре, дополнительно нагружающем затвор, сжимается. Сенсор давления воздействует на контрольный клапан, а тот открывается и выпускает среду давления из цилиндра через поперечное сечение большее, чем у дроссельной точки. Из-за этого The cylinder is in open communication with the pressure medium source through the throttle point. The safety valve is equipped with a pressure sensor in the pipeline mounted on a line hermetically connected to the valve inlet. The safety valve also has a control valve that interacts with the pressure sensor. When the pressure in the pipeline exceeds the pressure that the spring means and the pressure medium exert in the additionally loading cylinder, the valve of the safety valve opens. The pressure medium in the cylinder, additionally loading the shutter, is compressed. The pressure sensor acts on the control valve, and it opens and releases the pressure medium from the cylinder through a cross section greater than that of the throttle point. Because of this

давление в цилиндре снижается. Средой давления для цилиндра может являться та же среда, что и в трубопроводе, в том числе жидкая среда. Среда давления может подаваться непосредственно из трубопровода по отдельной линии, присоединяемой к цилиндру через дроссельную точку.cylinder pressure decreases. The pressure medium for the cylinder may be the same medium as in the pipeline, including the liquid medium. The pressure medium can be supplied directly from the pipeline in a separate line connected to the cylinder through a throttle point.

Недостатком наиболее близкого аналога является то, что объем цилиндра, содержащего жидкую среду дополнительного давления на затвор, ограничен. Для увеличения давления, действующего на затвор со стороны предохранительного клапана, целью применения устройства в трубопроводах с большим расходом жидкости и, следовательно, с повышенным давлением в трубопроводе в таком устройстве необходимо увеличить размеры его элементов, их вес, габариты предохранительного клапана в целом. В результате повышается материалоемкость устройства, увеличивается его стоимость и усложняется процесс его изготовления.The disadvantage of the closest analogue is that the volume of the cylinder containing the liquid medium of additional pressure on the shutter is limited. In order to increase the pressure acting on the shutter from the safety valve side, the purpose of using the device in pipelines with high fluid flow rate and, therefore, with increased pressure in the pipeline in such a device is to increase the sizes of its elements, their weight, and the dimensions of the safety valve as a whole. As a result, the material consumption of the device increases, its cost increases and the process of its manufacture is complicated.

Задачей изобретения является создание надежного предохранительного клапана в трубопроводах с большим расходом жидкости и повышенным давлением без значительного повышения материалоемкости, габаритов, размера элементов, веса, стоимости клапана и усложнения процесса его изготовления.The objective of the invention is to create a reliable safety valve in pipelines with high fluid flow and high pressure without a significant increase in material consumption, dimensions, size of elements, weight, cost of the valve and complicate the process of its manufacture.

Технический результат заключается в увеличении давления, действующего на затвор со стороны предохранительного клапана, за счет большего использования внутреннего объема предохранительного The technical result consists in increasing the pressure acting on the valve from the safety valve, due to the greater use of the internal volume of the safety valve

клапана для содержания жидкой среды дополнительного давления на затвор, а также за счет конструктивного исполнения элементов предохранительного клапана, в частности, поршня, затвора и седла.valves for containing a liquid medium of additional pressure on the valve, as well as due to the design of the safety valve elements, in particular, the piston, valve and seat.

Как и наиболее близкий аналог, заявляемый предохранительный пружинный клапан для сглаживания волны давления в трубопроводе содержит корпус с входным и выходным отверстиями для рабочей среды трубопровода, седло клапана, расположенное в корпусе между входным и выходным отверстиями, затвор, установленный в корпусе с возможностью перемещения затвора для его герметичного соединения с седлом и обратно, пружину, установленную в корпусе с возможностью давления на затвор по направлению к седлу, цилиндр, дополнительно нагружающий затвор, расположенный над затвором, содержащий жидкую среду дополнительного давления на затвор и герметично соединенный внутренней полостью с проходом в корпусе для жидкой среды дополнительного давления, поршень, установленный с возможностью перемещения в дополнительно нагружающем цилиндре.Like the closest analogue, the inventive safety spring valve for smoothing the pressure wave in the pipeline contains a housing with inlet and outlet openings for the working medium of the pipeline, a valve seat located in the housing between the inlet and outlet openings, a shutter installed in the housing with the possibility of moving the shutter for its tight connection with the saddle and vice versa, a spring installed in the housing with the possibility of pressure on the shutter towards the saddle, a cylinder, additionally loading the shutter, located dix over gate comprising an additional liquid pressure medium to the gate and sealingly connected to the interior of the passageway in the housing for additional fluid pressure, a piston movably mounted in an additional load on the cylinder.

В отличие от наиболее близкого аналога поршень выполнен в виде полого цилиндра, один торец которого открыт и герметично установлен в дополнительно нагружающем цилиндре, а другой торец неподвижно и герметично соединен с затвором.In contrast to the closest analogue, the piston is made in the form of a hollow cylinder, one end of which is open and hermetically installed in an additional loading cylinder, and the other end is motionless and hermetically connected to the valve.

Седло может содержать полый открытый цилиндр, имеющий, по меньшей мере, одно отверстие на своей цилиндрической поверхности, а затвор может быть выполнен в виде полого цилиндра, открытый торец которого установлен навстречу торцу цилиндра седла. Причем при закрытом предохранительном клапане цилиндр седла и цилиндрический затвор находятся друг в друге с зазором, цилиндрическая поверхность затвора заслоняет отверстие на поверхности цилиндра седла, герметичное соединение затвора и седла расположено ниже отверстия на поверхности цилиндра седла.The saddle may contain a hollow open cylinder having at least one hole on its cylindrical surface, and the shutter may be made in the form of a hollow cylinder, the open end of which is installed towards the end of the saddle cylinder. Moreover, with the safety valve closed, the cylinder of the seat and the cylindrical shutter are in each other with a gap, the cylindrical surface of the shutter obscures the hole on the surface of the cylinder of the saddle, the tight connection of the shutter and the seat is located below the hole on the surface of the cylinder of the saddle.

Пружина предохранительного клапана может быть установлена в цилиндрическом поршне.The safety valve spring can be installed in a cylindrical piston.

Герметичность соединения затвора и седла может обеспечиваться за счет уплотнительного кольца из упругого материала, расположенного при закрытом предохранительном клапане между затвором и цилиндром седла.The tightness of the shutter-seat connection can be ensured by an o-ring made of elastic material located with the safety valve closed between the shutter and the seat cylinder.

Эффективная площадь поперечного сечения поршня может быть больше, чем эффективная площадь поперечного сечения затвора.The effective cross-sectional area of the piston may be larger than the effective cross-sectional area of the shutter.

Предохранительный клапан изображен на фигуре со следующими обозначениями: 1 - корпус; 2 - входное отверстие в корпусе для рабочей среды трубопровода; 3 - выходное отверстие в корпусе для рабочей среды трубопровода; 4 - трубопровод с рабочей средой; 5 - седло; 6 - затвор; 7 The safety valve is depicted in the figure with the following notation: 1 - housing; 2 - inlet in the housing for the working environment of the pipeline; 3 - outlet in the housing for the working environment of the pipeline; 4 - pipeline with a working environment; 5 - a saddle; 6 - shutter; 7

- пружина; 8 - дополнительно нагружающий цилиндр; 9 - проход для жидкой среды дополнительного давления; 10 - поршень, 11 - цилиндр седла 5; 12 - отверстие на цилиндрической поверхности седла 5, 13 - пневмогидравлический аккумулятор, 14 - уплотнительное кольцо, 15 - дросселирующий элемент.- spring; 8 - additionally loading cylinder; 9 - passage for a liquid medium of additional pressure; 10 - piston, 11 - saddle cylinder 5; 12 - hole on the cylindrical surface of the saddle 5, 13 - pneumohydraulic accumulator, 14 - O-ring, 15 - throttling element.

Корпус 1 имеет входное отверстие 2, через которое в заявленный предохранительный клапан поступает рабочая среда трубопровода 4 (например, нефть) при возникновении в трубопроводе 4 волны давления. Выходное отверстие 3 в корпусе 1 служит для отвода рабочей среды из предохранительного клапана, например, в линию отвода рабочей среды (на фигуре не показана).The housing 1 has an inlet 2 through which the working medium of the pipeline 4 (for example, oil) enters the declared safety valve when a pressure wave arises in the pipeline 4. The outlet 3 in the housing 1 serves to divert the working medium from the safety valve, for example, to the line of the working medium (not shown in the figure).

В корпусе 1 между входным отверстием 2 и выходным отверстием 3 расположено седло 5.In the housing 1 between the inlet 2 and the outlet 3 is a saddle 5.

Клапан содержит затвор 6, установленный в корпусе 1 с возможностью перемещения затвора 6 для его герметичного соединения с седлом 5 и обратно (для разъединения с седлом 5). Возможность перемещения затвора 6 к седлу 5 и обратно обеспечивается известными средствами, например, такими, как установка затвора 6 на подвижном в осевом направлении штыре (на фигуре позицией не обозначен). Герметичность соединения затвора 6 с седлом 5 достигается за счет, The valve includes a shutter 6 mounted in the housing 1 with the possibility of moving the shutter 6 for its tight connection with the seat 5 and back (for disconnection with the seat 5). The ability to move the shutter 6 to the saddle 5 and vice versa is provided by known means, for example, such as mounting the shutter 6 on an axially movable pin (not indicated by the figure in the figure). The tightness of the connection of the shutter 6 with the saddle 5 is achieved due to

например, уплотнительного элемента, установленного в месте, где затвор 6 взаимодействует с седлом 5.for example, a sealing element installed in the place where the valve 6 interacts with the seat 5.

В корпусе 1 имеется пружина 7, которая установлена с возможностью давления на затвор 6 по направлению к седлу 5. Для этого пружина может быть выполнена тарельчатой и размещенной на направляющем цилиндрическом штыре (на фигуре позицией не обозначен), который одним концом связан с затвором 6. Другим концом штырь пружины 7 может быть соединен со штоком (на фигуре позицией не обозначен), выходящим по герметично уплотненному каналу (позицией не обозначен) из корпуса 1 и служащим индикатором положения затвора 6. Между пружиной 7 и корпусом 1 может быть размещена цилиндрическая калиброванная вставка (позицией не обозначена), определяющая первоначальное сжатие пружины 7 и, соответственно, давление на затвор 6.In the housing 1 there is a spring 7, which is installed with the possibility of pressure on the shutter 6 towards the seat 5. For this, the spring can be made plate-shaped and placed on a cylindrical guide pin (not indicated by the figure in the figure), which is connected to the shutter 6 at one end. At the other end, the pin of the spring 7 can be connected to a rod (not indicated by the figure in the figure) exiting through the hermetically sealed channel (not indicated by the position) from the housing 1 and serving as an indicator of the position of the shutter 6. Between the spring 7 and the housing 1 can be placed a cylindrical calibrated insert (the position is not indicated), which determines the initial compression of the spring 7 and, accordingly, the pressure on the shutter 6.

Заявляемый клапан содержит также цилиндр 8, который дополнительно к давлению пружины 7 нагружает затвор 6. Цилиндр 8 расположен над затвором 6 и содержит жидкую среду дополнительного давления на затвор 6. Цилиндр 8 герметично соединен своей внутренней полостью с проходом 9 в корпусе 1. Проход 9 предназначен для жидкой среды дополнительного давления.The inventive valve also contains a cylinder 8, which in addition to the pressure of the spring 7 loads the shutter 6. The cylinder 8 is located above the shutter 6 and contains a liquid medium of additional pressure on the shutter 6. The cylinder 8 is hermetically connected by its internal cavity to the passage 9 in the housing 1. The passage 9 is intended for liquid medium additional pressure.

По проходу 9 жидкая среда дополнительного давления может покидать предохранительный клапан в случае его открытия и возвращаться в него при закрытии предохранительного клапана. Давление жидкой среды в предохранительном клапане, ее уход и возвращение могут обеспечиваться, например, с помощью пневмогидроаккумулятора 13, соединенного с проходом 9. Общепринятый пневмогидроаккумулятор включает корпус и диафрагму, делящую корпус на два отсека, один из которых содержит газ, такой как азот, а другой жидкость. При этом проход 9 соединен с отсеком для жидкости пневмогидроаккумулятора 13. Газовый отсек пневмогидравлического аккумулятора 13 соединен с источником сжатого газа с регулируемым давлением, например, с баллоном высокого давления. Жидкая среда дополнительного давления может поступать в клапан по проходу 9 непосредственно из трубопровода 4 по линии, содержащей установленные последовательно от трубопровода дросселирующий элемент 15 и пневмогидравлический аккумулятор 13.Along passage 9, an additional pressure fluid may leave the safety valve if it is opened and return to it when the safety valve is closed. The pressure of the liquid medium in the safety valve, its leaving and returning can be provided, for example, by means of a pneumatic accumulator 13 connected to the passage 9. A generally accepted pneumatic accumulator includes a housing and a diaphragm dividing the housing into two compartments, one of which contains gas, such as nitrogen, and another fluid. The passage 9 is connected to the fluid compartment of the pneumatic accumulator 13. The gas compartment of the pneumatic accumulator 13 is connected to a source of compressed gas with a controlled pressure, for example, to a high-pressure cylinder. The liquid medium of additional pressure can enter the valve through the passage 9 directly from the pipeline 4 along a line containing a throttling element 15 and a pneumohydraulic accumulator 13 installed in series from the pipeline.

В заявленном клапане имеется также поршень 10, который установлен с возможностью перемещения в дополнительно нагружающем цилиндре 8. Поршень 10 выполнен в виде полого цилиндра. Один торец цилиндрического поршня 10 открыт и герметично установлен в дополнительно нагружающем цилиндре 8. Герметичность установки торца поршня 10 в дополнительно нагружающем цилиндре 8 The claimed valve also has a piston 10, which is mounted to move in an additional loading cylinder 8. The piston 10 is made in the form of a hollow cylinder. One end of the cylindrical piston 10 is open and hermetically installed in the additional loading cylinder 8. The tightness of the installation of the end face of the piston 10 in the additional loading cylinder 8

обеспечивается уплотнениями, например, телескопическими уплотнительными элементам (позицией не обозначены), по которым скользит цилиндрический поршень 10 при его перемещении в дополнительно нагружающем цилиндре 8. Другой торец цилиндрического поршня 10 неподвижно и герметично соединен с затвором 6, например, цилиндрический поршень 10 приварен к затвору 6. Таким образом, затвор 6 (а именно: его верхняя поверхность) формирует нижнюю торцевую поверхность цилиндрического поршня 10. Поршень 10 плотно перекрывает поперечное сечение дополнительно нагружающего цилиндра 8 и перемещается в направлении его оси. Седло 5 служит ограничителем перемещения поршня 10 при его нижнем положении в цилиндре 8. Верхняя часть корпуса 1 служит ограничителем перемещения поршня 10 при его верхнем положении в цилиндре 8.is provided with seals, for example, telescopic sealing elements (not indicated by), along which the cylindrical piston 10 slides when it moves in the additionally loading cylinder 8. The other end face of the cylindrical piston 10 is motionless and hermetically connected to the valve 6, for example, the cylinder 10 is welded to the valve 6. Thus, the shutter 6 (namely: its upper surface) forms the lower end surface of the cylindrical piston 10. The piston 10 tightly overlaps the cross section further loading cylinder 8 and moves in the direction of its axis. The saddle 5 serves as a limiter for the movement of the piston 10 at its lower position in the cylinder 8. The upper part of the housing 1 serves as a limiter for the movement of the piston 10 at its upper position in the cylinder 8.

Седло 5 может содержать полый открытый с двух торцов цилиндр 11. Цилиндрическая поверхность цилиндра 11 имеет, по меньшей мере, одно отверстие 12. Цилиндрическая поверхность цилиндра 11 может иметь несколько отверстий 12, например, имеющих прямоугольную форму и равномерно расположенных. Затвор 6 может быть выполнен в виде полого цилиндра, открытый торец которого установлен навстречу торцу цилиндра 11 седла 5. Закрытый торец затвора 6 неподвижно и герметично соединен с поршнем 10. При закрытом предохранительном The saddle 5 may comprise a hollow cylinder 11 open at two ends. The cylindrical surface of the cylinder 11 has at least one hole 12. The cylindrical surface of the cylinder 11 may have several holes 12, for example, having a rectangular shape and evenly spaced. The shutter 6 can be made in the form of a hollow cylinder, the open end of which is installed towards the end of the cylinder 11 of the seat 5. The closed end of the shutter 6 is fixedly and hermetically connected to the piston 10. With the safety valve closed

клапане цилиндр 11 седла 5 и цилиндрический затвор 6 находятся друг в друге с зазором, например, цилиндр 11 седла 5 находится в цилиндрическом затворе 6. Зазор необходим для свободного перемещения затвора 6 относительно седла 5 при закрытии или открытии предохранительного клапана. Цилиндрическая поверхность затвора 6 заслоняет отверстие (отверстия) 12 при закрытом предохранительном клапане и служит заслонкой, изменяющей площадь отверстия (отверстий) 12. Герметичное соединение затвора 6 и седла 5 расположено ниже отверстия (отверстий) 12 на поверхности цилиндра 11 седла 5. При выполнении этого условия обеспечивается закрытие предохранительного клапана.the valve, the cylinder 11 of the seat 5 and the cylindrical shutter 6 are in each other with a gap, for example, the cylinder 11 of the saddle 5 is located in the cylindrical shutter 6. The gap is necessary for the free movement of the shutter 6 relative to the seat 5 when closing or opening the safety valve. The cylindrical surface of the shutter 6 covers the hole (s) 12 with the safety valve closed and serves as a shutter that changes the area of the hole (s) 12. The tight connection of the shutter 6 and the seat 5 is located below the hole (s) 12 on the surface of the cylinder 11 of the seat 5. When doing this The conditions are provided by closing the safety valve.

Пружина 7 может быть установлена в цилиндрическом поршне 10. В этом случае один конец направляющего цилиндрического штыря, на котором размещена пружина 7, неподвижно соединен непосредственно с затвором 6, например, приварен к затвору 6.The spring 7 can be installed in the cylindrical piston 10. In this case, one end of the guide cylindrical pin on which the spring 7 is mounted is fixedly connected directly to the shutter 6, for example, is welded to the shutter 6.

Герметичность соединения цилиндрического затвора 6 и седла 5, содержащего цилиндр 11, может быть обеспечена уплотнительным кольцом 14 из упругого материала, например, резины, расположенным при закрытом предохранительном клапане между затвором 6 и цилиндром 11 седла 5. В примере конкретного исполнения, приведенного на фигуре, уплотнительное кольцо 14 расположено снаружи цилиндра 11 седла 5. The tightness of the connection of the cylindrical valve 6 and the saddle 5 containing the cylinder 11 can be provided by a sealing ring 14 made of an elastic material, for example rubber, located with the safety valve closed between the valve 6 and the cylinder 11 of the saddle 5. In the specific embodiment shown in the figure, the o-ring 14 is located outside the cylinder 11 of the seat 5.

Уплотнительное кольцо 14 расположено у нижнего торца цилиндра 11 седла 5 и, соответственно, ниже отверстия 12. На уплотнительное кольцо 14 опирается край цилиндрического затвора 6 при полном закрытии предохранительного клапана.The o-ring 14 is located at the lower end of the cylinder 11 of the seat 5 and, accordingly, below the hole 12. The edge of the cylindrical valve 6 rests on the o-ring 14 when the safety valve is completely closed.

Эффективная площадь поперечного сечения цилиндрического поршня 10 может быть больше эффективной площади поперечного сечения цилиндрического затвора 6. Подобное исполнение этих элементов способствует еще большему увеличению давления, действующего на затвор 6 со стороны предохранительного клапана.The effective cross-sectional area of the cylindrical piston 10 may be larger than the effective cross-sectional area of the cylindrical valve 6. Such a design of these elements contributes to an even greater increase in pressure acting on the valve 6 from the safety valve.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Со стороны трубопровода 4 затвор 6 находится под давлением рабочей среды. Со стороны предохранительного клапана на затвор 6 действует «настроечное» давление: сила начального сжатия пружины 7 и дополнительное давление жидкой среды, находящейся в полом цилиндре поршня 10 и в дополнительно нагружающем цилиндре 8. Когда давление с обеих сторон затвора 6 одинаково, то затвор 6 герметично прижат к седлу 5. Предохранительный клапан закрыт.From the side of the pipeline 4, the shutter 6 is under pressure from the working medium. From the safety valve side, the “adjusting” pressure acts on the shutter 6: the initial compression force of the spring 7 and the additional pressure of the liquid located in the hollow cylinder of the piston 10 and in the additionally loading cylinder 8. When the pressure on both sides of the shutter 6 is the same, the shutter 6 is hermetic pressed against seat 5. Safety valve is closed.

Когда в трубопроводе 4 возникнет волна давления, то давление на затвор 6 со стороны трубопровода 4 превысит давление на затвор 6 со стороны предохранительного клапана. Затвор 6 начнет перемещаться вверх. Вместе с затвором 6 вверх перемещается цилиндрический поршень When a pressure wave occurs in pipeline 4, the pressure on the shutter 6 from the side of pipeline 4 will exceed the pressure on the shutter 6 from the side of the safety valve. Shutter 6 will begin to move up. Together with the shutter 6, the cylindrical piston moves up

10, неподвижно и герметично соединенный с затвором 6 одним своим торцом. Другой торец цилиндрического поршня 10 перемещается в дополнительно нагружающем цилиндре 8. При этом объем в предохранительном клапане, содержащий среду дополнительного давления на затвор 6, уменьшается. Жидкая среда дополнительного давления вытесняется через проход 9, например, в отсек для жидкости пневмогидроаккумулятора 13 за счет сжатия газа в другом его отсеке. Затвор 6 разъединяется с седлом 5. Предохранительный клапан открывается.10, motionless and hermetically connected to the shutter 6 with one of its end faces. The other end face of the cylindrical piston 10 moves in the additional loading cylinder 8. In this case, the volume in the safety valve containing the additional pressure medium on the shutter 6 is reduced. The liquid medium of additional pressure is displaced through the passage 9, for example, into the liquid compartment of the pneumatic accumulator 13 due to the compression of gas in its other compartment. The shutter 6 is disconnected from the seat 5. The safety valve opens.

При открытом предохранительном клапане рабочая среда трубопровода 4 проходит из входного отверстия 2 предохранительного клапана в его выходное отверстие. Выходное отверстие 3 может быть соединено с линией (на фигуре не показана) отвода рабочей среды трубопровода. Отвод рабочей среды трубопровода 4 через предохранительный клапан приводит к снижению давления рабочей среды трубопровода 4 и к сглаживанию волны давления в нем.When the safety valve is open, the working medium of the pipeline 4 passes from the inlet 2 of the safety valve into its outlet. The outlet 3 can be connected to a line (not shown in the figure) of the discharge of the working medium of the pipeline. The removal of the working medium of the pipeline 4 through the safety valve leads to a decrease in the pressure of the working medium of the pipeline 4 and to smooth out the pressure wave in it.

При снижении давления рабочей среды трубопровода 4 возвращают жидкую среду дополнительного давления по проходу 9 в дополнительно нагружающий цилиндр 8 и в цилиндрический поршень 10. Если проход 9 соединен с пневмогидроаккумулятором 13, то возврат жидкой среды When the pressure of the working medium of the pipeline 4 is reduced, the additional pressure liquid medium is returned along the passage 9 to the additionally loading cylinder 8 and to the cylindrical piston 10. If the passage 9 is connected to the pneumatic accumulator 13, then the liquid medium is returned

дополнительного давления может осуществляться под действием давления газа в газовом отсеке пневмогидроаккумулятора 13.additional pressure can be carried out under the action of gas pressure in the gas compartment of the pneumatic accumulator 13.

В случае если седло 5 содержит цилиндр 11, имеющий, по меньшей мере, одно отверстие 12 на своей цилиндрической поверхности, а затвор 6 выполнен цилиндрическим, устройство работает следующим образом. Когда в трубопроводе 4 возникает волна давления, цилиндрический затвор 6 начинает перемещаться вверх. Герметичное соединение затвора 6 и седла 5, расположенное ниже отверстия (или отверстий) 12, размыкается. Цилиндрический затвор 6 перемещается свободно за счет зазора между цилиндром 11 седла 5 и цилиндрическим затвором 6. Цилиндрическая поверхность затвора 6, служащая заслонкой для отверстия (или отверстий) 12, при своем движении вверх изменяет площадь сечения отверстия (или отверстий) 12 и регулирует объем проходящей в предохранительный клапан рабочей среды трубопровода 4. Через отверстие (или отверстия) 12 рабочая среда трубопровода 4 попадает в предохранительный клапан, затем - в выходное отверстие 3, которое может быть соединено с линией (на фигуре не показана) для отвода рабочей среды. Чем в большей степени открывается отверстие (или отверстия) 12, тем в большей степени возрастает расход рабочей среды через предохранительный клапан.If the saddle 5 contains a cylinder 11 having at least one hole 12 on its cylindrical surface, and the shutter 6 is cylindrical, the device operates as follows. When a pressure wave occurs in the pipe 4, the cylindrical shutter 6 begins to move up. The tight connection of the shutter 6 and the seat 5, located below the hole (or holes) 12, opens. The cylindrical shutter 6 moves freely due to the gap between the cylinder 11 of the seat 5 and the cylindrical shutter 6. The cylindrical surface of the shutter 6, which serves as a shutter for the hole (or holes) 12, when it moves upwards, changes the sectional area of the hole (or holes) 12 and adjusts the volume of the passage into the safety valve of the working medium of the pipeline 4. Through the hole (or holes) 12, the working medium of the pipeline 4 enters the safety valve, then into the outlet 3, which can be connected to the line (in FIG. D not shown) for discharging working medium. The more the opening (or holes) 12 opens, the more the flow rate of the working medium through the safety valve increases.

В качестве примера конкретного исполнения на фигуре приведен случай, когда диаметр цилиндрического затвора 6 больше диаметра цилиндра 11 седла 5. То есть при закрытом предохранительном клапане цилиндр 11 седла 5 находится в цилиндрическом затворе 6.As an example of a specific embodiment, the figure shows the case where the diameter of the cylindrical shutter 6 is larger than the diameter of the cylinder 11 of the seat 5. That is, with the safety valve closed, the cylinder 11 of the saddle 5 is in the cylindrical shutter 6.

При снижении давления рабочей среды трубопровода 4 возвращают жидкую среду дополнительного давления по проходу 9 в дополнительно нагружающий цилиндр 8 и в цилиндрический поршень 10. Давление жидкой среды в дополнительно нагружающем цилиндре Вив цилиндрическом поршне 10 вместе с усилием сжатия пружины 7 заставляет затвор 6 двигаться вниз. При этом цилиндрическая поверхность затвора 6 заслоняет отверстие (или отверстия) 12 на седле 5. Затем затвор 6 входит в герметичное соединение с седлом 5.When the pressure of the working medium of the pipeline 4 decreases, the additional pressure liquid medium is returned through the passage 9 to the additionally loading cylinder 8 and to the cylindrical piston 10. The pressure of the liquid medium in the additionally loading cylinder Viv of the cylindrical piston 10 together with the compression force of the spring 7 causes the shutter 6 to move down. In this case, the cylindrical surface of the shutter 6 obscures the hole (or holes) 12 on the seat 5. Then the shutter 6 enters in a sealed connection with the seat 5.

Таким образом, когда давление рабочей среды трубопровода 4 во входном канале 2 превышает заранее установленное «настроечное» давление, рабочая среда перетекает через предохранительный клапан, и давление сбрасывается. Когда давление рабочей среды трубопровода 4 во входном канале 2 снижается до «настроечного» предохранительный клапан закрывается, и рабочая среда трубопровода 4 через него не сбрасывается. Величину «настроечного» давления можно регулировать, например, за счет установки калиброванной по высоте вставки (позицией не обозначена), за счет изменения жесткости пружины и изменения Thus, when the pressure of the working medium of the pipeline 4 in the inlet channel 2 exceeds a predetermined "tuning" pressure, the working medium flows through the safety valve and the pressure is relieved. When the pressure of the working medium of the pipeline 4 in the inlet channel 2 decreases to the "tuning" safety valve closes, and the working medium of the pipeline 4 through it is not discharged. The value of the "adjusting" pressure can be adjusted, for example, by installing a height-calibrated insert (not indicated by the position), by changing the spring stiffness and changing

начального давления газа в газовой полости пневмогидравлического аккумулятора 13 давления. Таким образом, можно регулировать чувствительность предохранительного клапана к моменту срабатывания (начало открытия).the initial gas pressure in the gas cavity of the pneumohydraulic accumulator 13 pressure. Thus, it is possible to adjust the sensitivity of the safety valve to the moment of operation (start of opening).

В процессе прохождения волны давления, вызванной различными причинами (остановка насоса или быстрое закрытие арматуры), растет давление во входном отверстии 3, и предохранительный клапан открывается, сбрасывая рабочую среду трубопровода 4 до тех пор, когда давление в трубопроводе 4 не сравняется с "настроечным".During the passage of the pressure wave caused by various reasons (pump shutdown or quick closing of the valve), the pressure in the inlet 3 rises and the safety valve opens, relieving the working medium of the pipeline 4 until the pressure in the pipeline 4 is equal to the “setting” .

Чтобы реагировать на крутизну повышения давления рабочей среды в защищаемом трубопроводе 4, проход 9 может быть соединен с линией, содержащей установленные последовательно от трубопровода дросселирующий элемент 15 и пневмогидравлический аккумулятор 13. В этом случае рабочая среда трубопровода 4 должна быть жидкой. Когда давление в трубопроводе 4 изменяется медленно, без возникновения волны давления, то давление на затвор 6 со стороны трубопровода 4 и давление на затвор 6 со стороны предохранительного клапана успевают выравниваться. Это происходит за счет медленного перетекания жидкости из трубопровода 4 через дросселирующий элемент 15 в дополнительно нагружающий цилиндр Вив цилиндрический поршень 10. Предохранительный клапан остается закрытым. Тем самым In order to respond to the steepness of increasing the pressure of the working medium in the protected pipeline 4, the passage 9 can be connected to a line containing a throttling element 15 and a pneumohydraulic accumulator 13 installed in series from the pipeline. In this case, the working medium of the pipeline 4 should be liquid. When the pressure in the pipeline 4 changes slowly, without the occurrence of a pressure wave, the pressure on the shutter 6 from the side of the pipe 4 and the pressure on the shutter 6 from the side of the safety valve have time to equalize. This occurs due to the slow flow of fluid from the pipeline 4 through the throttling element 15 to the additionally loading cylinder Viv, the cylindrical piston 10. The safety valve remains closed. Thereby

предотвращаются «ложные» срабатывания предохранительного клапана и сокращает объем отводимой рабочей среды. При высокой скорости роста давления в трубопроводе 4 гидравлическое сопротивление дросселирующего элемента 15 возрастает. Скорость роста давления жидкой среды в предохранительном клапане начинает отставать от роста давления рабочей среды в трубопроводе 4. Давление на затвор 6 со стороны трубопровода 4 становится больше давления на затвор 6 со стороны предохранительного клапана. Предохранительный клапан открывается, осуществляя отвод рабочей среды трубопровода 4 и сглаживая волну давления в трубопроводе 4.“false” operations of the safety valve are prevented and reduces the volume of the discharged working medium. At a high rate of pressure growth in the pipe 4, the hydraulic resistance of the throttling element 15 increases. The rate of increase in the pressure of the liquid medium in the safety valve begins to lag behind the increase in pressure of the working medium in the pipeline 4. The pressure on the shutter 6 from the side of the pipe 4 becomes greater than the pressure on the shutter 6 from the side of the safety valve. The safety valve opens, discharging the working medium of the pipeline 4 and smoothing the pressure wave in the pipeline 4.

Таким образом, в заявленном предохранительном пружинном клапане достигается увеличение давления, действующего на затвор со стороны предохранительного клапана, за счет большего использования внутреннего объема предохранительного клапана для содержания жидкой среды дополнительного давления на затвор, а также за счет конструктивного исполнения элементов предохранительного клапана, в частности, поршня, затвора и седла. Выполнение затвора в виде полого цилиндра позволяет облегчить затвор и за счет этого дополнительно увеличить давление, действующее на затвор со стороны предохранительного клапана.Thus, in the inventive safety spring valve, an increase in the pressure acting on the shutter from the safety valve is achieved due to the greater use of the internal volume of the safety valve to contain additional fluid pressure on the shutter, as well as due to the design of the safety valve elements, in particular piston, shutter and saddle. The execution of the shutter in the form of a hollow cylinder allows to facilitate the shutter and thereby increase the pressure acting on the shutter from the side of the safety valve.

Заявленный предохранительный клапан обеспечивает свою надежную работу в трубопроводах с большим расходом жидкости и, следовательно, повышенным давлением без значительного повышения материалоемкости, габаритов, размера элементов, веса, стоимости клапана и усложнения процесса его изготовления.The claimed safety valve ensures its reliable operation in pipelines with a high flow rate of liquid and, consequently, increased pressure without a significant increase in material consumption, dimensions, element size, weight, valve cost and the complexity of its manufacturing process.

Claims (5)

1. Предохранительный пружинный клапан для сглаживания волны давления в трубопроводе, содержащий корпус с входным и выходным отверстиями для рабочей среды трубопровода, седло клапана, расположенное в корпусе между входным и выходным отверстиями, затвор, установленный в корпусе с возможностью перемещения затвора для его герметичного соединения с седлом и обратно, пружину, установленную в корпусе с возможностью давления на затвор по направлению к седлу, цилиндр, дополнительно нагружающий затвор, расположенный над затвором, содержащий жидкую среду дополнительного давления на затвор и герметично соединенный внутренней полостью с проходом в корпусе для жидкой среды дополнительного давления, поршень, установленный с возможностью перемещения в дополнительно нагружающем цилиндре, отличающийся тем, что поршень выполнен в виде полого цилиндра, один торец которого открыт и герметично установлен в дополнительно нагружающем цилиндре, а другой торец неподвижно и герметично соединен с затвором.1. Safety spring valve for smoothing the pressure wave in the pipeline, comprising a housing with inlet and outlet openings for the working medium of the pipeline, a valve seat located in the housing between the inlet and outlet openings, a shutter installed in the housing with the possibility of moving the shutter for its tight connection with a saddle and vice versa, a spring installed in the housing with the possibility of pressure on the shutter towards the saddle, a cylinder additionally loading the shutter located above the shutter, containing liquid a medium of additional pressure on the valve and hermetically connected by an internal cavity with a passage in the housing for a liquid medium of additional pressure, a piston mounted for movement in an additional loading cylinder, characterized in that the piston is made in the form of a hollow cylinder, one end of which is open and hermetically mounted in an additional loading cylinder, and the other end face is motionless and hermetically connected to the shutter. 2. Предохранительный клапан по п.1, отличающийся тем, что седло содержит полый открытый цилиндр, имеющий, по меньшей мере, одно отверстие на своей цилиндрической поверхности, затвор выполнен в виде полого цилиндра, открытый торец которого установлен навстречу торцу цилиндра седла, причем при закрытом предохранительном клапане цилиндр седла и цилиндрический затвор находятся друг в друге с зазором, цилиндрическая поверхность затвора заслоняет отверстие на поверхности цилиндра седла, герметичное соединение затвора и седла расположено ниже отверстия на поверхности цилиндра седла.2. The safety valve according to claim 1, characterized in that the seat contains a hollow open cylinder having at least one hole on its cylindrical surface, the shutter is made in the form of a hollow cylinder, the open end of which is installed towards the end of the saddle cylinder, moreover, the closed safety valve, the cylinder of the seat and the cylindrical shutter are in each other with a gap, the cylindrical surface of the shutter obscures the hole on the surface of the cylinder of the seat, the tight connection of the shutter and the seat is located below holes on the surface of the saddle cylinder. 3. Предохранительный клапан по п.1 или 2, отличающийся тем, что пружина установлена в цилиндрическом поршне.3. The safety valve according to claim 1 or 2, characterized in that the spring is installed in a cylindrical piston. 4. Предохранительный клапан по п.2, отличающийся тем, что герметичность соединения затвора и седла обеспечивается за счет уплотнительного кольца из упругого материала, расположенного между затвором и цилиндром седла.4. The safety valve according to claim 2, characterized in that the tightness of the valve-seat connection is ensured by an o-ring of elastic material located between the valve and the cylinder of the seat. 5. Предохранительный клапан по п.2, отличающийся тем, что эффективная площадь поперечного сечения поршня больше, чем эффективная площадь поперечного сечения затвора.

5. The safety valve according to claim 2, characterized in that the effective cross-sectional area of the piston is larger than the effective cross-sectional area of the shutter.