Запобіжний клапан прямої дії на основі матеріалу з ефектом пам’яті форми

Реферат: Запобіжний клапан прямої дії складається з корпусу з отворами, сідла, запірного органу і осьової циліндричної напрямної з ручкою. Осьова циліндрична напрямна виконується зі сплаву з ефектом пам'яті форми. Запірний орган містить запірний елемент конусоподібної форми. UA 103952 U (54) ЗАПОБІЖНИЙ КЛАПАН ПРЯМОЇ ДІЇ НА ОСНОВІ МАТЕРІАЛУ З ЕФЕКТОМ ПАМ'ЯТІ ФОРМИ UA 103952 U UA 103952 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Дана корисна модель пристрою належить до запобіжних пристроїв і призначена для багаторазового захисту від руйнування апаратів високого тиску, зокрема й ємностей у яких тиск збільшується імпульсним чином при аварійному виділенні енергії, і може бути використана у відповідних системах усіх галузей промисловості, у сільському господарстві, в енергетиці, в нафтогазовій та хімічній промисловості, на транспорті і т. ін. Добре відомі запобіжні клапани прямої дії, що складаються з корпусу з вхідним і вихідним каналами та запірного елементу, який піджимається до сідла за допомогою пружинного механізму (Т.Ф.Кондратьева "Предохранительные клапаны", Машиностроение. 1976 г. Стр.167.). Така класична конструкція запобіжного клапану має багато недоліків, основними з яких є недостатня надійність та низька динамічна стійкість основних елементів. Частина недоліків може бути усунена за допомогою різних модифікацій та технічних рішень (наприклад патенти: [RU 2079756 С2, F16K17/04, 20.05.1997]; [RU 2044205, F16K17/08, 20.09.1995]), але як правило це значно ускладнює конструкцію пристрою, та вирішує тільки окрему проблему. Одним з основних елементів відомих моделей запірних клапанів часто виступає пружина, яка забезпечує герметичність закриття сідла запірним органом, та надає можливості багаторазового використання пристрою. Такий принцип використовується і в запобіжних клапанах [SU 1667457, А1, F16K17/04, 31.07.1989] та [RU 2200891 С2, F16K17/04, 20.03.2003] що містять корпус з сідлом та підпружинений відносно нього тарілчастий запірний орган з осьовою циліндричною напрямною. Вони можуть бути прийняті як найближчий аналог винаходу. Суттєвим недоліком таких моделей клапанів є складність конструкції та недостатня надійність, а також обмежений діапазон робочих тисків. При використанні таких клапанів в умовах високого тиску, виникає необхідність використовувати занадто масивні пружини, що підвищує інерційність системи та погіршує точність регулювання діапазону робочого тиску, а також значно збільшує габарити конструкції. Технічною задачею, на розв'язання якої направлена корисна модель, є спрощення конструкції запобіжного клапана, підвищення його надійності і автономності, розширення діапазону робочих тисків при мінімізації габаритів конструкції. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що в пристрої запобіжного клапану, що складається з корпусу з отворами, сідла, запірного органу і осьової циліндричної напрямної з ручкою, осьова циліндрична напрямна виконується зі сплаву з ефектом пам'яті форми, а запірний орган містить запірний елемент конусоподібної форми, що може виконуватись із різних матеріалів. За рахунок використання циліндричної напрямної зі сплаву з ефектом пам'яті форми стає можливим значно спростити конструкцію запобіжного клапану, виключивши з неї пружину. На фігурі 1 представлена схема конструкції запропонованого запобіжного клапану прямої дії на основі матеріалу з ефектом пам'яті форми. Запобіжний клапан складається з сідла 1 з накрученим на нього корпусом 2. В корпусі вільно переміщується запірний орган, що складається з поршня 3 і запірного елементу 4, який притискається до верхньої частини сідла за допомогою осьової циліндричної напрямної 5. Сила натискання регулюється загвинчуванням осьової циліндричної напрямної за допомогою ручки 7. Скидання тиску відбувається через отвори 6. Кріплення запобіжного клапану до робочої ємності 8 може здійснюватись різними способами механічного з'єднання. Для більш наглядного пояснення принципу роботи винаходу, зручно представити додаткові графічні матеріали. На фігурі 2 представлена експериментальна залежність деформації від навантаження для зразка зі сплаву Cu-Zn-Al (В. С. Goo, С. L. Lexcellent, Micromechanics-based modeling of two-way memory effect of a single crystalline shape-memory alloy, Acta. Mater., v. 45, №2, p. 727, 1997), а на фігурі 3 ця залежність представлена у схематичному вигляді, який має місце для більшості матеріалів з ефектом пам'яті форми. Запропонований пристрій, працює наступним чином. При зростанні у робочій ємності 8 тиску, зростає навантаження  на запірний орган, це навантаження, в свою чергу, передається на осьову циліндричну напрямну 5. Як можна бачити на фігурах 2 та 3, на початковому етапі (