Клапан импульсно-предохранительный шиберный прямого действия (варианты)

Группа изобретений относится к трубопроводной арматуре, преимущественно предохранительной, и предназначена для использования на ТЭС, ГРЭС, ТЭЦ, АЭС в системах безопасности трубопроводов пара, конденсата, воды, газа. Клапан импульсно-предохранительный шиберный прямого действия содержит корпус с входным и выходным отверстием, имеющим седло с проходным отверстием и уплотнительной поверхностью для взаимодействия с запирающим элементом с уплотнительной поверхностью, установленным с возможностью закрытия проходного отверстия в случае падения давления рабочей среды и связанным посредством штока с основными чувствительным элементом и прижимным устройством. Запирающий элемент выполнен в виде шибера с возможностью перемещения перпендикулярно оси и параллельно уплотнительной поверхности седла. Расположенная противоположно и параллельно уплотнительной поверхности шибера поверхность связана с несколькими телами качения с возможностью передачи усилия в направлении шибера от дополнительного прижимного устройства, которое расположено параллельно или соосно оси проходного отверстия седла. Проходное отверстие седла выполнено в виде одного или нескольких параллельно расположенных щелевых отверстий. Шибер выполнен с одним или несколькими щелевыми отверстиями. Меньшие стороны всех щелевых отверстий расположены параллельно, а большие - перпендикулярно оси штока и основного прижимного элемента. Соединения штока с шибером и шибера с направляющими корпуса выполнены с зазорами с возможностью установки уплотнительной поверхности шибера по уплотнительной поверхности седла для обеспечения герметичности. Корпус снабжен упорами нижнего и верхнего положения шибера. Уплотнительная поверхность шибера и седла выполнены из керамики или металлокерамики. Имеется конструктивный вариант выполнения клапана импульсно-предохранительного шиберного прямого действия. Группа изобретений направлена на расширение функциональных возможностей клапанов за счет улучшения работоспособности и герметичности затвора в условии загрязнений рабочей среды, и на повышение долговечности клапана, его быстродействия и чувствительности. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 11 ил.

 

Изобретение относится к трубопроводной арматуре, преимущественно предохранительной, и предназначено для использования на ТЭС, ГРЭС, ТЭЦ, АЭС в системах безопасности трубопроводов пара, конденсата, воды, газа.

Известен предохранительный клапан прямого действия, содержащий корпус с выходным и выходным отверстием, имеющим седло с проходным отверстием для взаимодействия с запирающим элементом, подпружиненным относительно корпуса и установленного с возможностью закрытия проходного отверстия в случае падения давления рабочей среды (см. патент RU 2276301, оп. 05.2010 г. в БИ).

Известен предохранительный клапан, в корпусе которого расположено седло, связанное с запорным органом, который связан с чувствительным элементом, например сильфоном (см. патент SU 599131, оп. 03.1978 г. в БИ).

Техническим результатом является расширение функциональных способностей за счет улучшения работоспособности и герметичности затвора в условии загрязнений рабочей среды, повышения его долговечности, быстродействия и чувствительности, возможности применения керамических и металлокерамических материалов и покрытий для уплотнительных поверхностей золотника и седла.

В известных конструкциях предохранительных и импульсных клапанов золотник и седло работают на удар и применение керамики и металлокерамики невозможно по причине ее хрупкости.

Технический результат достигается тем, что в клапане импульсно-предохранительном шиберном прямого действия, содержащем корпус с входным и выходным отверстием, имеющим седло с проходным отверстием и уплотнительной поверхностью для взаимодействия с запирающим элементом с уплотнительной поверхностью, установленным с возможностью закрытия проходного отверстия в случае падения давления рабочей среды и связанного посредством штока с основными чувствительным элементом и прижимным устройством, запирающий элемент выполнен в виде шибера с возможностью перемещения перпендикулярно оси и параллельно уплотнительной поверхности седла, а поверхность, расположенная противоположно и параллельно уплотнительной поверхности шибера, связана с несколькими телами качения с возможностью передачи усилия в направлении шибера от дополнительного прижимного устройства, которое расположено параллельно или соосно оси седла, а проходное отверстие седла выполнено в виде одного или нескольких параллельно расположенных щелевых отверстий, а шибер выполнен с одним или несколькими щелевыми отверстиями, причем меньшие стороны всех щелевых отверстий расположены параллельно, а большие - перпендикулярно оси штока и основного прижимного элемента, причем соединения: штока с шибером, шибера с направляющими корпуса выполнены с зазорами, с возможностью установки уплотнительной поверхности шибера по уплотнительной поверхности седла для обеспечения герметичности, причем корпус снабжен упорами нижнего и верхнего положения шибера, а уплотнительная поверхность шибера и седла выполнены из керамики, металлокерамики, кроме того:

- упоры выполнены с демпфирующими элементами или в виде демпферов;

- уплотнительные поверхности шибера и седла выполнены с регулируемым микрорельефом для снижения коэффициента трения;

- отверстия шибера выполнены сужающимися в направлении уплотнительной поверхности шибера, а отверстия седла выполнены расширяющимися в направлении от уплотнительной поверхности седла.

Технический результат достигается тем, что в клапане импульсно-предохранительном шиберном прямого действия, содержащем корпус с входным и выходным отверстием, имеющим седло с проходным отверстием и уплотнительной поверхностью для взаимодействия с запирающим элементом с уплотнительной поверхностью, установленным с возможностью закрытия проходного отверстия в случае падения давления рабочей среды и связанного посредством штока с основными чувствительным элементом и прижимным устройством, отличающийся тем, что запирающий элемент выполнен в виде шибера с возможностью перемещения перпендикулярно оси и параллельно уплотнительной поверхности седла, а поверхность, расположенная противоположно и параллельно уплотнительной поверхности шибера, выполнена с Т-образным пазом, с которым связаны установленные с зазором тела качения с возможностью передачи усилия в направлении шибера и от него от дополнительных прижимного устройства и чувствительного элемента, которые расположены параллельно или соосно оси седла, а проходное отверстие седла выполнено в виде одного или нескольких параллельно расположенных щелевых отверстий, а шибер выполнен с одним или несколькими щелевыми отверстиями, причем меньшие стороны всех щелевых отверстий расположены параллельно, а большие - перпендикулярно оси штока и основного прижимного элемента, причем соединения: штока с шибером, шибера с направляющими корпуса выполнены с зазорами, с возможностью установки уплотнительной поверхности шибера по уплотнительной поверхности седла для обеспечения герметичности, причем корпус снабжен упорами нижнего и верхнего положения шибера, а уплотнительная поверхность шибера и седла выполнены из керамики, металлокерамики, кроме того:

- упоры выполнены с демпфирующими элементами или в виде демпферов;

- уплотнительные поверхности шибера и седла выполнены с регулируемым микрорельефом для снижения коэффициента трения;

- отверстия шибера выполнены сужающимися в направлении уплотнительной поверхности шибера, а отверстия седла выполнены расширяющимися в направлении от уплотнительной поверхности седла.

Чертежи.

На фиг.1 показан фронтальный разрез, на фиг.2 - профильный разрез клапана импульсно-предохранительного шиберного с сильфонным основным чувствительным элементом, на фиг.3 - горизонтальный разрез фиг.2, на фиг.4 - разрез седла и запирающего элемента со щелевыми отверстиями сужающими и расширяющими (положение "закрыто"), на фиг.5 - разрез седла и запирающего элемента со щелевыми отверстиями сужающими и расширяющими (положение "открыто"), на фиг.6 - фронтальный разрез, на фиг.7 - профильный разрез, на фиг.8 показан горизонтальный разрез фиг.7 клапана импульсно-предохранительного шиберного с сильфонными основным и дополнительным чувствительными элементами, на фиг.9 - фронтальный разрез, на фиг.10 - профильный разрез, на фиг.11 показан горизонтальный разрез фиг.10 клапана импульсно-предохранительного шиберного с поршневыми основным и дополнительным чувствительными элементами.

1 Вариант. Клапан импульсно-предохранительный шиберный прямого действия содержит корпус К1 с входным ВО2 и выходным ВО3 отверстием, имеющим седло С4 с проходным отверстием ПО5 для взаимодействия с запирающим элементом ЗЭ6, установленным с возможностью закрытия ПО5 в случае падения давления рабочей среды и связанного с основным чувствительным элементом ОЧЭ7 и основным прижимным устройством ОПУ8 штоком Ш9. Под прижимным устройством ПУ понимают прижимной элемент: груз, пружина, газ, жидкость и устройство регулировки прижима: рычаг груза, система винт-гайка для сжатия пружины, редукционные клапаны пневмо-, гидроприводов, настройкой которых можно также создать определенное усилие прижима. Задача ПУ обеспечить начальное постоянное усилие прижима ЗЭ6. Под чувствительным элементом ЧЭ следует понимать элемент герметично изолированный от рабочей среды К1 с возможностью перемещения в К1 под воздействием изменения давления рабочей среды, ЧЭ имеет эффективную площадь воздействия давления среды, обращенную вовнутрь К1, противоположная поверхность ЧЭ связана с атмосферой. ЧЭ выполняют в виде сильфона (фиг.1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8), мембраны, штока, поршня (фиг.9, 10, 11).

ЗЭ6 выполнен в виде шибера с возможностью перемещения перпендикулярно оси О10 С4 и параллельно уплотнительной поверхности УП11 С4. Поверхность ПП12 расположена противоположно уплотнительной поверхности УП13 ЗЭ6 связана с дополнительным прижимным устройством ДПУ14 посредством нескольких тел качения ТК15, выполненных в виде ролика, шарика, подшипника качения, подшипника, скольжения, линейного подшипника качения. ПО5 выполнено в виде одной или нескольких параллельно расположенных щелевых отверстий. ЗЭ6 выполнен с одним или несколькими щелевыми отверстиями ЩО16. Большие стороны щелевых отверстий ПО5 и ЩО16 располагаются перпендикулярно, а меньшие - параллельно оси О17 ОПУ8, а каждое щелевое отверстие может быть выполнено в виде горизонтального ряда или рядов малых цилиндрических отверстий, которые образуют псевдо щелевое отверстие (что иногда удобней технологически, а для керамики, металлокерамики уменьшает внутренние напряжения в С4 и повышает его прочность). ДПУ14 может быть выполнено в виде пружины, как показано на фиг.1, с устройством ее сжатия. ДПУ14 создает постоянное усилие прижима ЗЭ6 к С4 через ТК15, достаточное (вместе с гидростатическим усилием от давления рабочей среды) для заданного класса герметичности затвора (ЗЭ6 - С4). Ось О18 ДПУ14 и О10 ПО5 С4 могут быть соосны или параллельны. В К1 выполнены направляющие пазы (выступы) П19, а на ЗЭ6 соответственно выступы (пазы) В20, которые взаимно сопряжены с зазором для возможности свободного перемещения и самоустановки УП13 ЗЭ6 в К1 по УП11 С4. Эффективная площадь ОЧЭ7 и характеристика ОПУ8 (ОЧЭ7 для сильфона, мембраны) выбирается из условия обеспечения рабочего хода ЗЭ6 более чем значение малой стороны щелевого отверстия и чем половина шага между осями щелевых отверстий ПО 5 С4. Соединение Ш9 с ЗЭ6 выполнено Т-образным или типа "ласточкин хвост" с зазорами (люфтами) и с возможностью самоустановки УП13 ЗЭ6 по УП11 С4 для обеспечения герметичности затвора. К1 снабжен упорами УН21 нижнего и УВ22 верхнего положения ЗЭ6, которые служат для смягчения удара ЗЭ6 по ним и могут быть выполнены составными с демпфирующими элементами в виде пружин, прокладок из металлорезины "MP", а для низких температур (до 180°С) - из резины, полиуретана или в виде цельных изделий - демпферов, обладающих этим свойством - пружин, упоров из металлорезины "MP", резины, полиуретана. ЗЭ6 и С4 или их УП11, УП13 выполнены из керамики, металлокерамики или в виде композиционных материалов со слоями покрытий из этих материалов. Керамика и металлокерамика обеспечивает высокую абразивную, эрозионную стойкость и относительно низкий коэффициент трения при трении друг по другу, но, как правило, не работает на удар. Форма из одного или нескольких щелевых отверстий ПО5 выбрана так, чтобы обеспечить наименьший ход перемещения ЗЭ6, это позволяет повысить точность, скорость срабатывания, снизить габариты ОЧЭ7 (в случае выполнения ОЧЭ7 в виде мембраны, сильфона последние имеют определенную жесткость и работают как дополнительная пружина, что может снижать чувствительность ОЧЭ7 при большом его перемещении). УП11 и УШЗ выполняют с регулируемым микрорельефом (см. Шнейдер Ю.Г. Эксплуатационные свойства деталей с регулярным микрорельефом. -Л.: Машиностроение, 1982, 248 с.) для снижения усилия трения скольжения и покоя. Кроме того, ЩО16 выполняют сужающимися к УП14 ЗЭ6, а щелевые отверстия ПО5 выполняют расширяющимися от УП11 С4 (фиг.4,5).

2 Вариант. Клапан импульсно-предохранительный шиберный прямого действия содержит корпус К1 с входным ВО2 и выходным ВО3 отверстием, имеющим седло С4 с проходным отверстием ПО5 для взаимодействия с запирающим элементом ЗЭ6, установленным с возможностью закрытия ПО5 в случае падения давления рабочей среды и связанного с основным чувствительным элементом ОЧЭ7 и основным прижимным устройством ОПУ8 штоком Ш9. Под прижимным устройством ПУ понимают прижимной элемент: груз, пружина, газ, жидкость и устройство регулировки прижима: рычаг груза, система винт-гайка для сжатия пружины, редукционные клапаны пневмо-, гидроприводов, настройкой которых можно также создать определенное усилие прижима. Задача ПУ - обеспечить начальное постоянное усилие прижима ЗЭ6. Под чувствительным элементом ЧЭ следует понимать элемент герметично изолированный от рабочей среды К1 с возможностью перемещения в К1 под воздействием изменения давления рабочей среды, ЧЭ имеет эффективную площадь воздействия давления среды, обращенную вовнутрь К1, противоположная поверхность ЧЭ связана с атмосферой. ЧЭ выполняют в виде сильфона (фиг.1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8), мембраны, штока, поршня (фиг.9, 10, 11).

ЗЭ6 выполнен в виде шибера с возможностью перемещения перпендикулярно оси О10 С4 и параллельно уплотнительной поверхности УП11 С4. Поверхность ПП12 расположена противоположно уплотнительной поверхности УП13 ЗЭ6 связана с дополнительным прижимным устройством ДПУ14 посредством нескольких тел качения ТК15, выполненных в виде ролика, шарика, подшипника качения, подшипника, скольжения, линейного подшипника качения. ЗЭ6 выполнен с одним или несколькими щелевыми отверстиями ЩО16. Большие стороны щелевых отверстий ПО5 и ЩО16 располагаются перпендикулярно, а меньшие - параллельно оси О17 ОПУ8, а каждое щелевое отверстие может быть выполнено в виде горизонтального ряда или рядов малых цилиндрических отверстий, которые образуют псевдо щелевое отверстие (что иногда удобней технологически, а для керамики, металлокерамики уменьшает внутренние напряжения в С4 и повышает его прочность). ДПУ14 создает усилие прижима ЗЭ6 к С4 через ТК15, достаточное (вместе с гидростатическим усилием от давления рабочей среды) для заданного класса герметичности затвора (ЗЭ6 - С4). Ось О18 ДПУ14 и О10 ПО5 С4 могут быть соосны или параллельны. В К1 выполнены направляющие пазы (выступы) П19, а на ЗЭ6 соответственно выступы (пазы) В20, которые взаимно сопряжены с зазором для возможности свободного перемещения и самоустановки УП13 ЗЭ6 в К1 по УП11 С4. Эффективная площадь ОЧЭ7 и характеристика ОПУ8 (ОЧЭ7 для сильфона, мембраны) выбирается из условия обеспечения рабочего хода ЗЭ6 более чем значение малой стороны щелевого отверстия и чем половина шага между осями щелевых отверстий ПО5 С4. Соединение Ш9 с ЗЭ6 выполнено Т-образным или типа "ласточкин хвост" с зазорами (люфтами) и с возможностью самоустановки УП13 ЗЭ6 по УП11 С4 для обеспечения герметичности затвора. К1 снабжен упорами УН21 нижнего и УВ22 верхнего положения ЗЭ6, которые служат для смягчения удара ЗЭ6 по ним и могут быть выполнены составными с демпфирующими элементами в виде пружин, прокладок из металлорезины "MP", а для низких температур (до 180°С) - из резины, полиуретана или в виде цельных изделий - демпферов, обладающих этим свойством - пружин, упоров из металлорезины "MP", резины, полиуретана. УП11 и УШЗ выполняют с регулируемым микрорельефом (см. Шнейдер Ю.Г. Эксплуатационные свойства деталей с регулярным микрорельефом. -Л.: Машиностроение, 1982, 248 с.) для снижения усилия трения скольжения и покоя. Кроме того, ЩО16 выполняют сужающимися к УП14 ЗЭ6, а щелевые отверстия ПО5 выполняют расширяющимися от УП11 С4 (фиг.4, 5).

ДПУ 14 связано с ТК15 через дополнительный чувствительный элемент ДЧЭ23. Причем ДЧЭ23 установлены в Т-образном пазу П24 со стороны ПП12 ЗЭ6 с возможностью передачи усилия в направлении ЗЭ6 (шибера) и от него. Эффективная площадь ДЧЭ23 и характеристика ДПУ 14 выбирается из условия усилия прижима ЗЭ6 через ТК15, близкими к нулю, при верхнем положении ЗЭ6 (при давлении максимального открытия клапана), а при давлении настройки клапана (клапан закрыт, нижнее положение ЗЭ6) обеспечивается необходимое усилие прижима ЗЭ6 (вместе с гидростатическим усилием от давления рабочей среды) для заданного класса герметичности затвора (ЗЭ6 - С4). ЗЭ6 и С4 или их УП11, УП13 выполнены из керамики, металлокерамики или в виде композиционных материалов со слоями покрытий из этих материалов. Керамика и металлокерамика обеспечивает высокую абразивную, эрозионную стойкость и относительно низкий коэффициент трения при трении друг по другу, как правило, не работает на удар. Могут быть использованы и специальные антифрикционные покрытия УП11 и УП13 для снижения коэффициента трения скольжения.

Работа клапана импульсно-предохранительного шиберного прямого действия.

1 Вариант (фиг.1, 2, 3). В К1 клапана импульсно-предохранительного шиберного прямого действия через ВО2 подают рабочую среду. Рабочее давление действуют на ОЧЭ7, усилие отжима (вверх) равно произведению рабочего давления на эффективную площадь воздействия давления ОЧЭ7. ОПУ8 обеспечивает усилие поджима в противоположном направлении (вниз) и настраивается так, чтобы ЗЭ6 перекрывал ПО5 С4 (положение клапана "закрыто" в нижнем положении ЗЭ6) и упирался в УН21. ДПУ 14 обеспечивает усилие поджима в направлении поверхности ПП12 ЗЭ6 и настраивается так, чтобы УП13 ЗЭ6 была прижата к УП11 С4 с заданным усилием для обеспечения герметичности (особенно при малых рабочих давлениях, когда гидростатическое усилие прижима ЗЭ6 от рабочего давления среды недостаточно для его герметизации). При дальнейшем нарастании рабочего давления до давления срабатывания клапана ОЧЭ7 вместе с ЗЭ6 перемещается вверх (положение клапана "открыто") до УВ22, преодолевая усилие трения между УП11 и УП13. Применение ТК15 как элемента связи ЗЭ6 и ДПЭ14 позволяет снизить его усилие трения при перемещении вверх - вниз ЗЭ6, за счет использования трение качения, которое имеет низкое значение коэффициента трения. При снижении давления рабочей среды до давления настройки клапана усилие на ОЧЭ7 снижается (легко изменять подбором эффективной площади ОЧЭ7) и ОПУ8 перемещает ЗЭ6 вниз перекрывая ПО5 С4 (положение клапана "закрыто") до УН21.

Выполнение ПО5 и ЩО16 в виде набора щелевых отверстий с расположением его больших сторон перпендикулярно, а меньших параллельно О17 ОПУ8 уменьшает рабочий ход ЗЭ6 при открытии - закрытии клапана, что повышает чувствительность при изменении давления рабочей среды и быстродействие срабатывания клапана.

За счет применения в качестве ЗЭ6 шибера, загрязняющие примеси, попадающие на УП11 С4 счищаются плотно прижатой УП13 ЗЭ6 как ножом, что обеспечивает высокую стойкость клапана к загрязняющим примесям рабочей среды. Клапан импульсно-предохранительный шиберный прямого действия можно использовать при повышенных температурах - более 230-250°С, когда применение резин, полиуретана, PTFE, РЕЕК невозможно, а возможно использование для УП11, УП13 только наплавок из металла или керамики, металлокерамики. Применение керамики и металлокерамики оправдано их чрезвычайно высокими показателями эрозионной и абразивной стойкости и отсутствием удара по уплотнительным поверхностям. Выполнение УП11 и УП13 с регулируемым микрорельефом снижает усилия трения скольжения и покоя, т.к. в микроканалах микрорельфа располагается смазка (рабочая среда), которая исключает залипание УП11 и УП13 и облегчает процесс страгивания с места (уменьшается трение скольжения). Применение УН21 и УВ22 с демпфирующими элементами или в виде демпферов смягчает удары при импульсном перемещении ЗЭ6 и одновременно придает колебательные движения ЗЭ6 при ударе о них, это способствует лучшей самоустановке УП13 ЗЭ6 по УП11 С4 при закрытии клапана. Выполнение ЩО16 сужающимися к УП14 ЗЭ6, а щелевых отверстий ПО5 расширяющимися от УП11 С4 позволяет на 10-20% снизить сопротивление проходу рабочей среды и повысить коэффициент пропускной способности клапана за счет стабилизации потока (эффект трубы Вентури). Это позволяет уменьшить размеры ЩО16 и ПО5, уменьшить поверхность трения УП11 и УШ3, снизить силы трения, габариты ОПУ8, ОЧЭ7.

Работа клапана импульсно-предохранительного шиберного прямого действия.

2 Вариант (фиг.4, 5, 6, 7, 8, 9). В К1 клапана импульсно-предохранительного шиберного прямого действия через ВО2 подают рабочую среду. Рабочее давление действуют на 0ЧЭ7, усилие его отжима равно произведению рабочего давления на эффективную площадь воздействия давления. ОПУ8 обеспечивает усилие поджима в противоположном направлении и настраивается так, чтобы ЗЭ6 перекрывал ПО5 С4 (положение клапана "закрыто") и упирался в УН21. Рабочее давление действуют на ДЧЭ23, усилие его отжима равно произведению рабочего давления на эффективную площадь воздействия давления ДЧЭ23. ДПУ14 обеспечивает усилие поджима в противоположном направлении и настраивается так, чтобы УП13 ЗЭ6 была прижата к УП11 С4 с заданным усилием для обеспечения заданного класса герметичности особенно при малых рабочих давлениях, когда гидростатическое усилие прижима ЗЭ6 от рабочего давления среды недостаточно для его герметизации. При дальнейшем нарастании рабочего давления до давления срабатывания клапана ОЧЭ7 вместе с ЗЭ6 перемещается вверх (положение клапана "открыто") до УВ22, а ДЧЭ23 перемещается влево и снимает боковое усилие прижима УП13 ЗЭ6 к УП11 С4 до нуля не только от ДПУ14, но и от воздействия гидростатического давления на ЗЭ6. Это значительно облегчает подъем ЗЭ6 в верхнее положение, т.к. снижается усилие нормального давления на УП11 С4 от УП13 ЗЭ6 и соответственно усилие трения. Применение ТК15 как элемента связи ЗЭ6 и ДЧЭ23 позволяет снизить усилие его трения при перемещении вверх - вниз ЗЭ6 за счет использования трение качения, которое имеет низкое значение коэффициента трения. При снижении давления рабочей среды до давления настройки клапана усилие на ОЧЭ7 снижается (легко изменять подбором эффективной площади ОЧЭ7) и ОПУ8 перемещает ЗЭ6 вниз, перекрывая ПО5 С4 (положение клапана "закрыто") до УН21. При этом ДЧЭ23 отжимается ДПУ14 вправо (снижается гидростатическое усилие от давления среды и увеличивается усилие прижима от ДПУ14 к ЗЭ6 через ТК15), что обеспечивает прижим и уплотнение затвора (С4-ЗЭ6).

Выполнение ПО5 и ЩО16 в виде набора щелевых отверстий с расположением его больших сторон перпендикулярно, а меньших - параллельно О17 0ПУ8 уменьшает рабочий ход ЗЭ6 при открытии - закрытии клапана, что повышает чувствительность при изменении давления рабочей среды и быстродействие срабатывания клапана.

За счет применения в качестве ЗЭ6 - шибера, загрязняющие примеси, попадающие на УП11 С4 счищаются плотно прижатой УП13 ЗЭ6 как ножом, что обеспечивает высокую стойкость к загрязняющим примесям рабочей среды. Клапан импульсно-предохранительный шиберный прямого действия можно использовать при повышенных температурах - более 230-250°С, когда применение резин, полиуретана, PTFE, РЕЕК невозможно, а возможно использование для УП11, УП13 только наплавок из металла или керамики, металлокерамики. Применение керамики и металлокерамики оправдано их чрезвычайно высокими показателями эрозионной и абразивной стойкости и отсутствием удара по уплотнительным поверхностям. Выполнение УП11 и УШЗ с регулируемым микрорельефом снижает усилия трения скольжения и покоя, т.к. в микроканалах микрорельфа располагается смазка (рабочая среда), которая исключает залипание УП11 и УП13 и облегчает процесс страгивания с места (уменьшается трение скольжения). Применение УН21 и УВ22 с демпфирующими элементами или в виде демпферов смягчает удары при импульсном перемещении ЗЭ6 и одновременно придает колебательные движения ЗЭ6 при ударе о них, это способствует лучшей самоустановке УП13 ЗЭ6 по УП11 С4 при закрытии клапана. Выполнение ЩО16 сужающимися к УП14 ЗЭ6, а щелевых отверстий ПО5 расширяющимися от УП11 С4 позволяет на 10-20% снизить сопротивление проходу рабочей среды и повысить коэффициент пропускной способности клапана за счет стабилизации потока (эффект трубы Вентури). Это позволяет уменьшить размеры ЩО16 и ПО5, уменьшить поверхность трения УП11 и УП13, снизить силы трения, габариты ОПУ8, ОЧЭ7.

Применение в качестве ОЧЭ7 и ОЧЭ 23 поршней (см. фиг.9, 10, 11) более простое и дешевое решение, т.к.сильфоны, мембраны дороги и имеют жесткость, на их сжатие нужно затратить усилие, поршень не имеет жесткости, но имеет трение о стенки корпуса, усилие трения необходимо учитывать в силовом расчете.

Чувствительность клапана очень высокая и обеспечивается соотношением эффективной площадью ОЧЭ7 и величиной малой стороны щелевых отверстий ПО5 или хода ЗЭ6 для заданного рабочего давления. Нормативно регламентируется давление полного открытия ≤1,15Р_Н (Р_н - давление настройки клапана, когда клапан еще закрыт), давление полного закрытия клапана (обратная посадка ≥0,9 Р_н). Данный клапан позволяет снизить значение давление полного открытия и повысить давление полного закрытия, т.е. повысить чувствительность и точность срабатывания. Усилие трения покоя и движения в затворе клапана должны быть ниже гидростатического усилия от изменения давления (равного 0,15Р_Н) рабочей среды на ОЧЭ7 (выбирается соответствующая его эффективная площадь). Усилие трения регулируется подбором материалов, покрытий и микропрофиля их для УП11 и УП13, которые обеспечивают низкие значения коэффициента трения.

Клапан может быть использован в энергетическом, химическом, нефтяном, газовом машиностроении.

1. Клапан импульсно-предохранительный шиберный прямого действия, содержащий корпус с входным отверстием и выходным отверстием, имеющим седло с проходным отверстием и уплотнительной поверхностью для взаимодействия с запирающим элементом с уплотнительной поверхностью, установленным с возможностью закрытия проходного отверстия в случае падения давления рабочей среды и связанным посредством штока с основными чувствительным элементом и прижимным устройством, отличающийся тем, что запирающий элемент выполнен в виде шибера с возможностью перемещения перпендикулярно оси и параллельно уплотнительной поверхности седла, а поверхность, расположенная противоположно и параллельно уплотнительной поверхности шибера, связана с несколькими телами качения с возможностью передачи усилия в направлении шибера от дополнительного прижимного устройства, которое расположено параллельно или соосно оси проходного отверстия седла, а проходное отверстие седла выполнено в виде одного или нескольких параллельно расположенных щелевых отверстий, а шибер выполнен с одним или несколькими щелевыми отверстиями, причем меньшие стороны всех щелевых отверстий расположены параллельно, а большие - перпендикулярно оси штока и основного прижимного элемента, причем соединения: штока с шибером, шибера с направляющими корпуса выполнены с зазорами с возможностью установки уплотнительной поверхности шибера по уплотнительной поверхности седла для обеспечения герметичности, причем корпус снабжен упорами нижнего и верхнего положения шибера, а уплотнительная поверхность шибера и седла выполнены из керамики, металлокерамики.

2. Клапан импульсно-предохранительный шиберный прямого действия по п.1, отличающийся тем, что упоры выполнены с демпфирующими элементами или в виде демпферов.

3. Клапан импульсно-предохранительный шиберный прямого действия по п.1, отличающийся тем, что уплотнительные поверхности шибера и седла выполнены с регулируемым микрорельефом для снижения коэффициента трения.

4. Клапан импульсно-предохранительный шиберный прямого действия по п.1, отличающийся тем, что отверстия шибера выполнены сужающимися в направлении уплотнительной поверхности шибера, а отверстия седла выполнены расширяющимися в направлении от уплотнительной поверхности седла.

5. Клапан импульсно-предохранительный шиберный прямого действия, содержащий корпус с входным отверстием и выходным отверстием, имеющим седло с проходным отверстием и уплотнительной поверхностью для взаимодействия с запирающим элементом с уплотнительной поверхностью, установленным с возможностью закрытия проходного отверстия в случае падения давления рабочей среды и связанным посредством штока с основными чувствительным элементом и прижимным устройством, отличающийся тем, что запирающий элемент выполнен в виде шибера с возможностью перемещения перпендикулярно оси и параллельно уплотнительной поверхности седла, а поверхность, расположенная противоположно и параллельно уплотнительной поверхности шибера, выполнена с Т-образным пазом, с которым связаны, установленные с зазором, тела качения с возможностью передачи усилия в направлении шибера и от него от дополнительных прижимного устройства и чувствительного элемента, которые расположены параллельно или соосно оси проходного отверстия седла, а проходное отверстие седла выполнено в виде одного или нескольких параллельно расположенных щелевых отверстий, а шибер выполнен с одним или несколькими щелевыми отверстиями, причем меньшие стороны всех щелевых отверстий расположены параллельно, а большие - перпендикулярно оси штока и основного прижимного элемента, причем соединения: штока с шибером, шибера с направляющими корпуса выполнены с зазорами с возможностью установки уплотнительной поверхности шибера по уплотнительной поверхности седла для обеспечения герметичности, причем корпус снабжен упорами нижнего и верхнего положения шибера, а уплотнительная поверхность шибера и седла выполнены из керамики, металлокерамики.

6. Клапан импульсно-предохранительный шиберный прямого действия по п.5, отличающийся тем, что упоры выполнены с демпфирующими элементами или в виде демпферов.

7. Клапан импульсно-предохранительный шиберный прямого действия по п.5, отличающийся тем, что уплотнительные поверхности шибера и седла выполнены с регулируемым микрорельефом для снижения коэффициента трения.

8. Клапан импульсно-предохранительный шиберный прямого действия по п.5, отличающийся тем, что отверстия шибера выполнены сужающимися в направлении уплотнительной поверхности шибера, а отверстия седла выполнены расширяющимися в направлении от уплотнительной поверхности седла.