Патент на изобретение №2159889

(54) ЗАПОРНО-ПУСКОВОЙ ПИРОКЛАПАН

(57) Реферат:

Изобретение относится к арматуростроению, в частности к быстродействующим клапанам принудительного разрушения разрывного запорного органа с ослабленным сечением, и предназначено для защиты промышленных и сельскохозяйственных объектов при аварийных ситуациях, например при возникновении пожара. Запорно-пусковой пироклапан содержит корпус с входным и выходным каналами, камеру с пиропатроном, соединяющий входной и выходной каналы при срабатывании пиропатрона разрывной запорный орган с ослабляющей кольцевой выточкой, расположенной между двумя его частями с одинаковыми наружными диаметрами. Одна часть запорного органа выполнена в виде втулки. Втулка неподвижно закреплена относительно корпуса. Другая часть запорного органа выполнена в виде поршня с полым хвостовиком. Окружающая выточку полость загерметизирована и соединена каналом с камерой пиропатрона. Упомянутый канал расположен под углом к оси корпуса. Ослабляющая выточка имеет поперечное сечение в виде прямоугольной трапеции. Меньшее основание прямоугольной трапеции образовано внутренним диаметром выточки. Изобретение позволяет повысить быстродействие и надежность срабатывания запорно-пускового пироклапана. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

Настоящее изобретение относится к области арматуростроения, в частности к быстродействующим клапанам с принудительным разрушением разрывного запорного органа, применяемым, например, в средствах, разгерметизирующих предохраняемую систему от воздействия извне, и может быть использовано в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства для защиты промышленных и сельскохозяйственных объектов при аварийных ситуациях, например при возникновении пожара.

Известны быстродействующие запорно-пусковые пироклапаны, содержащие корпус с размещенным в нем разрывным запорным органом с ослабляющей выточкой, соединяющим входной и выходной каналы корпуса при срабатывании пиропатрона (см., например, SU 476398 A, F 16 K 17/36, 17/40, 05.07.75, RU 2043561 C1, F 16 K 17/14, 10.09.95).

Недостатком известных устройств являются сложность конструкции, большой вес, нетехнологичность изготовления разрывного запорного органа, возможность негерметичности по ослабленному месту выточки, а самое главное – недопустимо широкий разброс разрывного усилия.

Известно запорно-пусковое устройство, применяемое в установках пожаротушения и содержащее корпус с входным и выходным каналами, разрывную мембрану, перекрывающую входной канал, средство разрушения мембраны, кинематически связанное с мембраной и снабженное пиропатронным зарядом (см., например, RU 2092204 C1, F 62 C 37/40, 10.10.97).

Недостатком известного устройства является наличие кинематических элементов, что усложняет конструкцию устройства в целом.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному техническому решению является запорио-пусковой пироклапан, установленный на емкости (модуле) с огнегасящим веществом, находящимся под давлением. Известный пироклапан изображен на фиг.7 и 8 патента EP 0383368, F 16 K 17/40, 22.08.90 и содержит корпус с входным и выходным каналами, камеру с пиропатроном, разрывной запорный орган с ослабляющей кольцевой выточкой, расположенной между двумя его частями с одинаковыми наружными диаметрами. Одна часть запорного органа выполнена в виде втулки, закрепленной в корпусе, а другая его часть – в воде поршня с полым хвостовиком. Полость, окружающая выточку, загерметизирована и соединена с камерой пиропатрона.

Известный пироклапан прост по конструкции и имеет небольшой вес, однако он не обладает достаточным быстродействием и надежностью срабатывания, что объясняется широким диапазоном разброса величин усилий разрыва запорного органа.

Задачей настоящего изобретения является повышение быстродействия и надежности срабатывания пироклапана.

Технический результат изобретения достигается тем, что в запорно-пусковом пироклапане, содержащем корпус с входным и выходным каналами, камеру с пиропатроном, соединяющий входной и выходной каналы при срабатывании пиропатрона разрывной запорный орган с ослабляющей кольцевой выточкой, расположенной между двумя его частями с одинаковыми наружными диаметрами, причем одна часто запорного органа выполнена в виде втулки, закрепленной в корпусе, а другая его часть – в виде поршня с полым хвостовиком. При этом полость, окружающая выточку, загерметизирована и соединена каналом с камерой пиропатрона, упомянутый канал расположен под углом к оси входного канала корпуса, а ослабляющая выточка имеет поперечное сечение в виде прямоугольной трапеции, меньшее основание которой образовано внутренним диаметром выточки.

Предпочтительно при этом, чтобы угол наклона наклонной стороны прямоугольной трапеции поперечного сечения выточки был равен углу наклона оси канала, соединяющего камеру пиропатрона с полостью выточки. Внутренний диаметр втулки равен внутреннему диаметру выточки.

Расположение канала, соединяющего камеру пиропатрона с полостью выточки, под углом к оси камеры пиропатрона и выполнение поперечного сечения ослабляющей выточки в виде прямоугольной трапеции, меньшее основание которой образовано внутренним диаметром выточки, позволяет повысить надежность срабатывания посредством обеспечения тарированного усилия разрушения запорного органа.

В случае равенства угла наклона наклонной стороны прямоугольной трапеции поперечного сечения выточки углу наклона оси канала, соединяющего камеру пиропатрона с полостью выточки, можно использовать пиропатрон меньшей мощности, поскольку при таком расположении улучшается организация потока пороховых газов (подача их в точечную зону, что обеспечивает первичное термическое разрушение запорного органа в упомянутой зоне).

Изготовление разрывного запорного органа с равными внутренними диаметрами втулки и выточки позволяет выполнить минимальной толщину его ослабляющего сечения перемычки, что повышает быстродействие срабатывания пироклапана.

Сущность настоящего изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 изображен запорно-пусковой пироклапан в разрезе; на фиг. 2 – разрез по А-А на фиг.1.

Запорно-пусковой пироклапан содержит корпус 1 с входным каналом 2 и выходным каналом 3, камеру 4 с пиропатроном 5, разрывной запорный орган 6 с ослабляющей кольцевой выточкой 7. Выточка 7 выполнена между двумя частями запорного органа 6 с одинаковыми наружными диаметрами. Одна часть запорного органа 6 выполнена в виде втулки 8 с внутренним диаметром D₁, неподвижно закрепленной относительно корпуса 1. Другая часть запорного органа выполнена в виде поршня 9 с направляющим полым хвостовиком 10. Полость 11, образованная выточкой 7, загерметазирована уплотнениями 12 и 13 и соединена каналом 14 с камерой 4. Упомянутый канал 14 расположен под углом к оси 15 входного канала 2 корпуса 1. Ослабляющая выточка 7 имеет поперечное сечение в виде прямоугольной трапеции, меньшее основание которой образовано внутренним диаметром D₂ выточки 7.

Угол наклона наклонной стороны прямоугольной трапеции поперечного сечения выточки равен углу наклона (угол ) оси канала 14. Внутренний диаметр D₁ втулки 8 равен внутреннему диаметру D₂ выточки 7.

Корпус пироклапана может быть закреплен, например, на емкости-модуле 16 с огнегасительным веществом, находящимся под давлением P₁.

Запорно-пусковой пироклапан работает следующим образом. Пироклапан срабатывает однократно и эксплуатируется в режиме ожидания. При возникновении аварийной ситуации, вызывающей необходимость срабатывания пироклапана, например в случае возникновения пожара, к пиропатрону 5 подается электрический сигнал. В результате пиропатрон 5 срабатывает. Пороховые газы, имеющие высокую температуру, через канал 14 поступают в полость 11 и действуют первоначально на ограниченный участок поверхности ослабляющей выточки 7, производя точечное температурное воздействие (т.е. под действием давления P₂ пороховых газов за счет наклона канала 14 под углом происходит выжигание тела перемычки по проекции канала 14 на поверхности кольцевой выточки 7 и точечное разрушение перемычки запорного органа 6). Затем происходит механическое разрушение запорного органа (в результате среза перемычки). После разрушения запорного органа 6 его поршень 9 резко перемещается с помощью направляющего хвостовика 10 до упора в заглушку 17.

Благодаря перемещению поршня 9 открывается сечение перепуска огнегасящего вещества из входного канала 2 в выходной канал 3.

Для обеспечения нормированного срабатывания пиропатрона внутренний диаметр D₁ втулки 8 равен внутреннему диаметру D₂ выточки 7. При этом перемычка работает на срез. Толщина перемычки рассчитается таким образом, чтобы она выдержала рабочее давление внутри втулки (давление огнегасительного вещества – P₁), а при приложении давления от пороховых газов P₂, направленных в полость 11 выточки, происходит разрушение перемычки. Кроме этого, толщина перемычки зависит также от механических характеристик применяемого материала разрывного запорного органа 6.

Формула изобретения

1. Запорно-пусковой пироклапан, содержащий корпус с входным и выходным каналами, камеру с пиропатроном, соединяющий входной и выходной каналы при срабатывании пиропатрона, разрывной запорный орган с ослабляющей кольцевой выточкой, расположенной между двумя его частями с одинаковыми наружными диаметрами, причем одна часть запорного органа выполнена в виде втулки, неподвижно закрепленной относительно корпуса, а другая его часть – в виде поршня с полым хвостовиком, при этом полость, окружающая выточку, загерметизирована и соединена каналом с камерой пиропатрона, отличающийся тем, что соединяющий камеру пиропатрона с полостью выточки канал расположен под углом к оси входного канала корпуса, а ослабляющая выточка имеет поперечное сечение в виде прямоугольной трапеции, меньшее основание которой образовано внутренним диаметром выточки.

2. Пироклапан по п. 1, отличающийся тем, что угол наклона наклонной стороны прямоугольной трапеции поперечного сечения выточки равен углу наклона оси канала, соединяющего камеру пиропатрона с полостью выточки.

3. Пироклапан по п. 1 или 2, отличающийся тем, что внутренний диаметр втулки равен внутреннему диаметру выточки.

РИСУНКИ