RU2219406C2

RU2219406C2 - Diaphragm safety device

Info

Publication number: RU2219406C2
Application number: RU2002105624A
Authority: RU
Inventors: А.С. Карегин; Ю.И. Асриев; А.Н. Щербаков
Original assignee: Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П.Королева"
Priority date: 2002-03-05
Filing date: 2002-03-05
Publication date: 2003-12-20

Abstract

FIELD: pneumohydraulic devices; valves. SUBSTANCE: invention relates to devices aimed at protection of main lines and reservoirs of pneumohydraulic systems from gauge pressure or for executing pneumatic commands, for instance, for disconnecting emergency buoys. Proposed diaphragm safety device contains housing with inlet and outlet chambers divided by special member, pyrochamber and slave mechanism. Said mechanism is made in form of instant-return diaphragm hermetically secured in pyrochamber by means of insert provided with through holes. Inner surface of insert in contact with outer surface of instant-return diaphragm is made concave. Pyrochamber communicates with inlet chamber. EFFECT: simplified design. 1 dwg

Description

Изобретение относится к арматуростроению, в частности к устройствам для предохранения магистралей и емкостей пневмогидросистем от избыточного давления или для исполнения пневмокоманд, например, для отсоединения аварийных буев. The invention relates to valve engineering, in particular to devices for protecting highways and tanks of pneumatic and hydraulic systems from overpressure or for executing pneumatic commands, for example, for disconnecting emergency buoys.

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 С 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 значительного количества кинематических элементов и наличие источника электропитания для приведения в действие пиропатрона, что усложняет конструкцию устройства в целом, а также снижает его надежность и увеличивает массу и габариты. A disadvantage of the known device is the presence of a significant number of kinematic elements and the presence of an electric power source for actuating the squib, which complicates the design of the device as a whole, and also reduces its reliability and increases weight and dimensions.

Известен запорно-пусковой пироклапан, установленный на емкости (модуле) с огнегасящим веществом, находящимся под давлением. Указанный пироклапан приведен в патенте ЕР 0383368, F 16 К 17/40, 22.08.90. Он 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 на корпусе, а другая его часть - в виде поршня с полым хвостовиком. Полость, окружающая выточку, загерметизирована и соединена с камерой пиропатрона. Known shut-off pyrovalve mounted on a container (module) with a fire extinguishing agent under pressure. The specified pyrovalve is given in patent EP 0383368, F 16 K 17/40, 08.22.90. It contains a housing with inlet and outlet channels, a chamber with a pyro cartridge, a discontinuous locking element with a weakening annular groove located between its two parts with the same outer diameters. One part of the locking body is made in the form of a sleeve mounted on the housing, and the other part is in the form of a piston with a hollow shank. The cavity surrounding the undercut is sealed and connected to the pyro cartridge chamber.

Недостатком этого клапана является недостаточное быстродействие и недостаточная надежность срабатывания, что объясняется широким диапазоном разброса величин усилий разрыва запорного органа. The disadvantage of this valve is the lack of performance and the lack of reliability of operation, which is explained by a wide range of variation in the magnitude of the forces of rupture of the locking element.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному техническому решению является мембранное предохранительное устройство (см. патент RU 2043561, кл. F 16 К 17/14, 10.09.1995), содержащее корпус с входной и выходной камерами, которые разделяет разрывная мембрана и сообщенный с входной камерой подпружиненный управляющий элемент в виде наконечника, который выполнен раздельно от выходной камеры, в корпусе соосно с разрывной мембраной выполнена пирокамера с подпружиненным ударником, взаимодействующим с перпендикулярным его оси наконечником и тугоэлементом, причем в пирокамере установлен исполнительный элемент в виде поршня, жестко закрепленного с разрывной мембраной, а выходная камера выполнена между разрывной мембраной и поршнем. The closest in technical essence to the claimed technical solution is a membrane safety device (see patent RU 2043561, CL F 16 K 17/14, 09/10/1995), containing a housing with an inlet and an outlet chamber, which is separated by a bursting membrane and communicated with the inlet camera a spring-loaded control element in the form of a tip, which is made separately from the output chamber, in the housing coaxially with the bursting membrane a pyrocamera is made with a spring-loaded striker interacting with a tip perpendicular to its axis and tight ment, in which the actuator is mounted pirokamere a piston fixedly secured to the bursting disc and the output chamber is formed between the burst disc and the piston.

Недостатком известного устройства является сложность конструкции, значительные ее габариты и масса и недостаточная надежность и удароустойчивость из-за возможного ударного воздействия со стороны управляющего механизма. При этом происходит сжатие пружины и перемещение штока, которое приводит к несанкционированному срабатыванию пиросредств. A disadvantage of the known device is the complexity of the design, its significant dimensions and weight and lack of reliability and shock resistance due to possible impact from the control mechanism. When this occurs, the compression of the spring and the movement of the rod, which leads to unauthorized operation of the pyromedicine.

Задачей настоящего изобретения является упрощение конструкции, уменьшение габаритов и массы устройства, увеличение быстродействия, повышения надежности и удароустойчивости. The objective of the present invention is to simplify the design, reduce the size and weight of the device, increase speed, increase reliability and shock resistance.

Задача достигается тем, что в мембранном предохранительном устройстве, включающем корпус с входной и выходной камерами, разделенными разделительным элементом, пирокамеру и исполнительный механизм, выполненный в виде хлопающей мембраны, закрепленной герметично в пирокамере с помощью вкладыша, в котором выполнены сквозные отверстия, при этом внутренняя поверхность вкладыша, контактирующая с наружной поверхностью хлопающей мембраны, выполнена вогнутой, а пирокамера сообщена с входной камерой. The objective is achieved in that in a membrane safety device comprising a housing with an input and output chambers separated by a dividing element, a pyrocamera and an actuator made in the form of a popping membrane fixed tightly in the pyrocamera using a liner in which through holes are made, while the inside the surface of the liner in contact with the outer surface of the popping membrane is made concave, and the pyrocamera is in communication with the inlet chamber.

На чертеже изображен общий вид мембранного предохранительного устройства. The drawing shows a General view of the membrane safety device.

Мембранное предохранительное устройство содержит корпус 1 с входной 2 и выходной 3 камерами, разделительный элемент 4, установленный в корпусе 1 и разделяющий камеры 2 и 3. В корпусе 1 размещены пирокамера 5, в которой расположены исполнительный механизм в виде хлопающей мембраны 6, закрепленной герметично в пирокамере 5 с помощью вкладыша 7, имеющего сквозные отверстия 8, при этом внутренняя поверхность вкладыша 7, контактирующая с наружной поверхностью хлопающей мембраны, выполнена вогнутой и соответствующей выпуклой поверхности хлопающей мембраны 6. В корпусе пирокамеры 5, кроме того, размещены последовательно ударник 9 с фиксатором 10, воспламенитель 11 и заряд 12, который при срабатывании воздействует на разделительный элемент 4. Пирокамера 5 сообщена с входной камерой 2 трубопроводом 13. Герметичная полость пирокамеры 5 имеет отверстие 14. The membrane safety device comprises a housing 1 with an input 2 and an output 3 chambers, a dividing element 4 installed in the housing 1 and separating the chambers 2 and 3. In the housing 1 there is a pyrocamera 5, in which the actuator is located in the form of a popping membrane 6 fixed tightly in pyrocamera 5 with the help of the insert 7 having through holes 8, while the inner surface of the insert 7 in contact with the outer surface of the popping membrane is made concave and corresponding convex surface of the popping m mbrany 6. In the casing of the pyrochamber 5, in addition, the drummer 9 with the lock 10, the igniter 11 and the charge 12, which, when triggered, acts on the separation element 4, are placed sequentially. The pyrochamber 5 is connected to the inlet chamber 2 by a pipe 13. The sealed chamber of the pyrochamber 5 has an opening 14.

При изготовлении мембранного предохранительного устройства герметичная полость пирокамеры 5 заполняют газом через отверстие 14 с давлением, значение которого близко к давлению срабатывания и может значительно превышать порог текучести материала хлопающей мембраны 6. Но ввиду того, что хлопающая мембрана 6 опирается всей выпуклой поверхностью на вкладыш 7, ее разрушения не происходит. После заполнения газом отверстие 14 герметизируют сваркой, при этом давление в герметичной полости остается постоянным в течение всего срока эксплуатации. In the manufacture of the membrane safety device, the sealed chamber of the pyrocamera 5 is filled with gas through the opening 14 with a pressure whose value is close to the response pressure and can significantly exceed the yield strength of the material of the popping membrane 6. But since the popping membrane 6 rests on the insert 7 with the entire convex surface, its destruction does not occur. After filling with gas, the hole 14 is sealed by welding, while the pressure in the sealed cavity remains constant during the entire period of operation.

Мембранное предохранительное устройство работает следующим образом. Membrane safety device operates as follows.

При увеличении давления во входной камере 2 газ через трубопровод 13 поступает в пирокамеру 5 и через вкладыш 7 с отверстиями 8 давление газа воздействует на хлопающую мембрану 6, которая при превышении величины давления во входной камере над давлением в герметичной полости пирокамеры 5 переходит в другое устойчивое положение, изображенное на чертеже пунктиром. При этом хлопающая мембрана 6 ударяет по ударнику 9, который, преодолевая сопротивление фиксатора 10, удерживающего ударник 9 в заданном положении при воздействии вибраций и ударов (см. чертеж), ударяет по капсюлю воспламенителя 11 и подрывает заряд 12. Заряд 12 воздействует на разделительный элемент 4, который разрушается или перемещается, при этом газ или жидкость перепускается из одной камеры в другую, предотвращая разрушение отсека или выполняя функцию управляющего органа. With increasing pressure in the inlet chamber 2, gas through the pipe 13 enters the pyrochamber 5 and through the liner 7 with openings 8, the gas pressure acts on the popping membrane 6, which, when the pressure in the inlet chamber exceeds the pressure in the sealed cavity of the pyrochamber 5, switches to another stable position depicted in dotted lines in the drawing. In this case, the popping membrane 6 strikes the striker 9, which, overcoming the resistance of the latch 10 holding the striker 9 in a predetermined position when exposed to vibrations and shocks (see drawing), strikes the igniter capsule 11 and detonates the charge 12. Charge 12 acts on the separation element 4, which collapses or moves, while gas or liquid is transferred from one chamber to another, preventing the destruction of the compartment or performing the function of a governing body.

Данный механизм является работоспобным в течение всего срока эксплуатации устройства, даже в случае, если рабочее давление превышает предел текучести материала хлопающей мембраны. This mechanism is operational throughout the life of the device, even if the working pressure exceeds the yield strength of the material of the popping membrane.

Таким образом, выполнение узла приведения в действие ударного механизма в виде хлопающей мембраны, закрепленной герметично при помощи вкладыша, позволяет расширить диапазон контролируемых давлений, упростить конструкцию устройства, уменьшить его габариты и массу, увеличить его надежность и удароустойчивость. Thus, the implementation of the node actuating the shock mechanism in the form of a popping membrane, sealed with a liner, allows you to expand the range of controlled pressures, simplify the design of the device, reduce its dimensions and weight, increase its reliability and shock resistance.

Claims

A membrane safety device comprising a housing with an input and output chambers separated by a dividing element, a pyrocamera and an actuator, characterized in that the actuator is made in the form of a popping membrane fixed tightly in the pyrocamera with an insert in which through holes are made, while the inside the surface of the liner in contact with the outer surface of the popping membrane is made concave, and the pyrocamera is in communication with the inlet chamber.