Санкт-Петербургский государственный Политехнический университет

Энергомашиностроительный факультет

Кафедра КВиХТ

Лабараторная работа № 9.1

По курсу «Компрессорные станции»

Предохранительные клапаны

Выполнил студент группы 5036/3: А. Ю. Клепиков Преподаватель: Коршунов А. В.

Санкт-Петербург 2012г.

Содержание

Цель работы 3

1. Принцип действия предохранительного клапана 4

2. Определение жесткости пружины расчетным путем 5

3. Определение жесткости пружины опытным путем 6

4. Проверка правильности настройки предохранительного клапана на прессе Рухгольца 9

5. Определение пропускной способности предохранительного клапана 12

Выводы 14

Цель работы: ознакомиться с конструкциями предохранительных клапанов, их назначениями, методами расчетного и экспериментального определения основных характеристик, правилами эксплуатации. Провести настройку конкретного предохранительного клапана на заданное давление и проверить на специальном стенде правильность выполненной настройки, а также расчетным путем определить возможную область применения клапана по его пропускной способности и рабочему давлению.

1. Назначение и принцип работы предохранительного клапана.

Предохранительные клапаны служат для автоматического выпуска газа из системы высокого давления (при чрезмерном повышении давления в ней) в систему низкого давления или в атмосферу.

В данной лабораторной работе мы рассматриваем устройство пружинного предохранительного клапана открытого типа (рис.1).

При нормальной работе ступени компрессора, когда давление в контрольной точке тракта равно расчетному, предохранительный клапан закрыт. Это достигается тем, что запорный орган 2 за счет предварительного натяга пружины 3, создаваемого с помощью защищаемой полости выше допустимой величины, усилие со стороны газовой полости на запорный орган становится больше усилия предварительного натяга пружины, вследствие чего запорный орган отходит от седла, и через образовавшееся проходное сечение газ выбрасывается в атмосферу. При падении давления в полости, к которой присоединен предохранительный клапан, усилие газа на замыкающий орган уменьшается, и наступает момент, когда усилие пружины станет больше газового усилия, вследствие чего запорный орган вновь «садится» на седло, т.е. происходит закрытие клапана.

В представленной конструкции запорный орган 2 имеет дифференциальную форму. При его подъеме вытекающий глаз в этом случае воздействует на увеличивающуюся во времени лобовую поверхность запорного органа, что соответствует увеличению газового усилится. В результате скорость подъема запорного органа прогрессивно нарастает и сокращается время открытия клапана.

Рис. 1. Эскиз пружинного предохранительного клапана открытого типа.

2. Опеределение жесткости пружины расчетным путем.

Рис. 2. Эскиз пружины клапана.

Исходные данные для расчета жесткости пружины:

Радиус поперечного сечения стержня пружины: r=1мм;

Радиус винтовой оси пружины: R=7мм;

Число витков пружины: n=9;

Модуль упругости при сдвиге материала стальной пружины Н/ .

Под жесткостью пружины С понимают усилие Р в [Н], которое надо приложить к данной пружине, чтобы изменить ее начальную длину l на величину , равную 1м, следовательно:

, где

С – жесткость пружины в Н/ ;

Р – усилие, прикладываемое к пружине, Н;

– изменение длины пружины, м.

Винтовые пружины, подвергающиеся действию сжимающих или растягивающих сил, испытывают напряжения кручения. Жесткость такой пружины определяется по формуле:

где – расчетная жесткость пружины, Н/ .