RU2159889C1

RU2159889C1 - Stop-start explosive valve

Info

Publication number: RU2159889C1
Application number: RU2000108012A
Authority: RU
Inventors: С.С. Пустынников; Е.В. Чуйков; Г.С. Климовский
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "НПО ПОЖАРНАЯ АВТОМАТИКА СЕРВИС"
Priority date: 2000-04-04
Filing date: 2000-04-04
Publication date: 2000-11-27

Abstract

FIELD: fittings engineering. SUBSTANCE: explosive valve is designed to protect industrial and agricultural objects in emergency situations. Stop-start explosive valve has body with inlet and outlet channels, chamber with explosive charge coupling inlet and outlet channels during explosive charge operation, breaking cut-off member with weakening circular groove positioned between its two parts of identical external diameters. One part of cut-off member is made as bushing which is fixed relative to body. The other part of cut-off member is manufactured in form of piston with hollow tailpiece. Groove surrounding cavity is sealed and coupled with explosive charge chamber by means of channel which is positioned at angle to body axis. Weakening groove has cross-sectional area shaped as rectangular trapezium. Smaller base of trapezium is formed by internal diameter of groove. EFFECT: enhance reliability of operation. 3 cl, 2 dwg

Description

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. The present invention relates to the field of valve engineering, in particular to high-speed valves with forced destruction of an explosive shut-off element, used, for example, in means depressurizing a protected system from external influences, and can be used in various industries and agriculture to protect industrial and agricultural facilities in emergency situations, such as a fire.

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). Known quick-acting shut-off and start-up pyro valves containing a housing with a discontinuous locking body located in it with a weakening recess connecting the input and output channels of the housing when the igniter is triggered (see, for example, SU 476398 A, F 16 K 17/36, 17/40, 07/05/75, RU 2043561 C1, F 16 K 17/14, 09/10/95).

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. A disadvantage of the known devices is the complexity of the design, the high weight, low manufacturing technology of the explosive locking element, the possibility of leaks at the weakened groove of the undercut, and most importantly, an unacceptably wide spread of the breaking strength.

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). Known locking and starting device used in fire extinguishing installations and comprising a housing with inlet and outlet channels, a bursting membrane that overlaps the inlet channel, a membrane destruction means kinematically connected to the membrane and equipped with a pyro cartridge (see, for example, RU 2092204 C1, F 62 C 37/40, 10/10/97).

Недостатком известного устройства является наличие кинематических элементов, что усложняет конструкцию устройства в целом. A disadvantage of the known device is the presence of kinematic elements, which complicates the design of the device as a whole.

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. The closest in technical essence to the claimed technical solution is a shut-off and start-up pyrovalve mounted on a container (module) with extinguishing agent under pressure. The well-known pyrovalve is shown in FIGS. 7 and 8 of patent EP 0383368, F 16 K 17/40, 08/22/90 and contains a housing with inlet and outlet channels, a chamber with a pyro cartridge, an explosive locking element with a weakening annular groove located between its two parts with identical outer diameters. One part of the locking element is made in the form of a sleeve fixed in the housing, and the other part is in the water of a piston with a hollow shank. The cavity surrounding the undercut is sealed and connected to the pyro cartridge chamber.

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. The well-known pyrovalve is simple in design and light in weight, however, it does not have sufficient speed and reliability of operation, which is explained by the wide range of variation in the magnitude of the forces of rupture of the locking member.

Задачей настоящего изобретения является повышение быстродействия и надежности срабатывания пироклапана. The objective of the present invention is to increase the speed and reliability of operation of the pyrovalve.

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. The technical result of the invention is achieved by the fact that in the shut-off and start-up pyrovalve comprising a housing with inlet and outlet channels, a chamber with a pyro cartridge connecting the inlet and outlet channels when the pyro cartridge is triggered, a discontinuous shut-off body with a weakening annular groove located between its two parts with the same outer diameters moreover, one often locking element is made in the form of a sleeve fixed in the housing, and the other part is in the form of a piston with a hollow shank. In this case, the cavity surrounding the undercut is sealed and connected by a channel to the chamber of the squib, the said channel is located at an angle to the axis of the input channel of the housing, and the attenuating undercut has a cross section in the form of a rectangular trapezoid, the smaller base of which is formed by the inner diameter of the undercut.

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. In this case, it is preferable that the angle of inclination of the rectangular trapezoid of the cross-section of the undercut is equal to the angle of inclination of the axis of the channel connecting the chamber of the squib to the cavity of the undercut. The inner diameter of the sleeve is equal to the inner diameter of the undercut.

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. The location of the channel connecting the chamber of the squib with the cavity of the groove, at an angle to the axis of the chamber of the squib and the cross section of the weakening groove in the form of a rectangular trapezoid, the smaller base of which is formed by the inner diameter of the groove, allows to increase the reliability of operation by providing a calibrated force of destruction of the locking element.

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). If the angle of inclination of the inclined side of the rectangular trapezoidal groove of the groove is equal to the angle of inclination of the axis of the channel connecting the chamber of the squib to the cavity of the groove, a lower power squib can be used, since this arrangement improves the organization of the flow of powder gases (supplying them to the point zone, which provides primary thermal destruction of the locking member in said zone).

Изготовление разрывного запорного органа с равными внутренними диаметрами втулки и выточки позволяет выполнить минимальной толщину его ослабляющего сечения перемычки, что повышает быстродействие срабатывания пироклапана. The manufacture of a bursting locking element with equal inner diameters of the sleeve and the undercut allows the minimum thickness of its weakening cross-section of the jumper to be made, which increases the response rate of the pyrovalve.

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. The essence of the present invention is illustrated in the drawing, where figure 1 shows a shut-off and start-up pyrovalve in section; in FIG. 2 is a section along AA in FIG. 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 α 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.The locking-starting pyrovalve comprises a housing 1 with an inlet channel 2 and an outlet channel 3, a chamber 4 with a squib 5, a discontinuous locking element 6 with a weakening annular recess 7. A recess 7 is made between two parts of the locking element 6 with the same outer diameters. One part of the locking member 6 is made in the form of a sleeve 8 with an inner diameter D ₁ fixedly mounted relative to the housing 1. The other part of the locking member is made in the form of a piston 9 with a guiding hollow shank 10. The cavity 11 formed by the recess 7 is sealed with seals 12 and 13 and connected by channel 14 to chamber 4. Said channel 14 is located at an angle α to the axis 15 of the input channel 2 of the housing 1. The weakening recess 7 has a cross section in the form of a rectangular trapezoid, the smaller base of which is formed by an inner diameter D ₂ in Ducks 7.

Угол наклона наклонной стороны прямоугольной трапеции поперечного сечения выточки равен углу наклона (угол α) оси канала 14. Внутренний диаметр D₁ втулки 8 равен внутреннему диаметру D₂ выточки 7.The inclination angle of the inclined side of the rectangular trapezoid of the undercut cross section is equal to the inclination angle (angle α) of the channel axis 14. The inner diameter D _{1 of the} sleeve 8 is equal to the inner diameter D _{2 of the} undercut 7.

Корпус пироклапана может быть закреплен, например, на емкости-модуле 16 с огнегасительным веществом, находящимся под давлением P₁.The pyrovalve body can be fixed, for example, on the tank module 16 with a fire extinguishing agent under pressure P ₁ .

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 α происходит выжигание тела перемычки по проекции канала 14 на поверхности кольцевой выточки 7 и точечное разрушение перемычки Δ 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.Shut-off pyrovalve operates as follows. The pyrovalve operates once and is operated in standby mode. In the event of an emergency that necessitates the operation of the pyrovalve, for example in the event of a fire, an electric signal is supplied to the squib 5. As a result, the squib 5 is triggered. Powder gases having a high temperature enter the cavity 11 through the channel 14 and initially act on a limited surface area of the weakening recess 7, producing a point temperature effect (i.e., under the influence of the pressure _{of the} powder gases P ₂ due to the inclination of the channel 14 at an angle α, burning out the body of the jumper along the projection of the channel 14 on the surface of the annular recess 7 and the point destruction of the jumper Δ of the locking member 6). Then there is a mechanical destruction of the locking organ (as a result of a jumper cut). After the destruction of the locking member 6, its piston 9 abruptly moves with the help of the guide shank 10 until it stops in the plug 17.

Благодаря перемещению поршня 9 открывается сечение перепуска огнегасящего вещества из входного канала 2 в выходной канал 3. Due to the movement of the piston 9, a cross section for bypassing the extinguishing agent from the inlet channel 2 to the outlet channel 3 opens.

Для обеспечения нормированного срабатывания пиропатрона внутренний диаметр D₁ втулки 8 равен внутреннему диаметру D₂ выточки 7. При этом перемычка Δ работает на срез. Толщина перемычки Δ 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 Δ зависит также от механических характеристик применяемого материала разрывного запорного органа 6.To ensure the normal operation of the igniter, the inner diameter D _{1 of the} sleeve 8 is equal to the inner diameter D _{2 of the} recess 7. In this case, the jumper Δ works for a cut. The thickness of the bridge Δ is calculated so that it withstands the working pressure inside the sleeve (extinguishing agent pressure - P ₁ ), and when pressure is applied from the powder gases P ₂ directed to the cavity 11 of the undercut, the bridge is destroyed. In addition, the thickness of the jumper Δ also depends on the mechanical characteristics of the used material of the discontinuous locking member 6.

Claims

1. Shut-off and start-up pyrovalve comprising a housing with inlet and outlet channels, a chamber with a squib, connecting the inlet and outlet channels when the squib is triggered, a discontinuous shut-off element with a weakening annular groove located between its two parts with the same outer diameters, one part of the shut-off the body is made in the form of a sleeve fixedly mounted relative to the housing, and its other part is in the form of a piston with a hollow shank, while the cavity surrounding the undercut is sealed and connected by a channel with a squib chamber, characterized in that the channel connecting the squib chamber with the cavity of the undercut is located at an angle to the axis of the input channel of the housing, and the attenuating undercut has a cross section in the form of a rectangular trapezoid, the smaller base of which is formed by the inner diameter of the undercut.

2. The pyrovalve according to claim 1, characterized in that the angle of inclination of the rectangular side of the rectangular trapezoid of the undercut section is equal to the angle of inclination of the axis of the channel connecting the chamber of the squib with the cavity of the undercut.

3. The pyrovalve according to claim 1 or 2, characterized in that the inner diameter of the sleeve is equal to the inner diameter of the undercut.