RU2791170C1 - High pressure switch valve - Google Patents

High pressure switch valve Download PDF

Info

Publication number
RU2791170C1
RU2791170C1 RU2022115081A RU2022115081A RU2791170C1 RU 2791170 C1 RU2791170 C1 RU 2791170C1 RU 2022115081 A RU2022115081 A RU 2022115081A RU 2022115081 A RU2022115081 A RU 2022115081A RU 2791170 C1 RU2791170 C1 RU 2791170C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
piston
outlet
valve
high pressure
outlet holes
Prior art date
Application number
RU2022115081A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Николаевич Китаев
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом")
Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики имени академика Е.И. Забабахина"
Filing date
Publication date
Application filed by Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом"), Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики имени академика Е.И. Забабахина" filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом")
Application granted granted Critical
Publication of RU2791170C1 publication Critical patent/RU2791170C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: high pressure gas systems.
SUBSTANCE: invention is intended for high pressure gas systems. Valve-switching channels of high pressure contains a body with one inlet and two outlet holes, and with a movable piston with a conical rod installed in the axial hole of the body, switching the outlet holes, one of the outlet holes is sealed with a destructible element. On the body, made of non-magnetic metal, there is a low-resistance winding fed by a pulsed current. The piston contains a permanent high-energy magnet, magnetized in the axial direction. The conical tip of the rod is made in one piece with a cylindrical base expanding towards the piston, forming a step interacting with the destructible element of the sealed outlet. Covered with a conical tip, the second outlet is equipped with a ductile metal sleeve.
EFFECT: invention is aimed at ensuring the tightness and reliability of operation of the valve-switch of high-pressure channels with the exclusion of the creation of significant (critical for the object of use) vibro-impact effects during operation.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для газовых систем высокого давления.The invention relates to the field of mechanical engineering and is intended for high pressure gas systems.

Известен клапан-переключатель каналов высокого давления - пироклапан [патент РФ №2421648, F16K 17/14, опубл. 20.06.2011, бюл. №17], содержащий корпус с впускными и выпускными отверстиями, с разделенными перемычкой полостями, в одной из которых размещены на одной оси пирокамера и поршень, снабженный штоком с пробойником, выполненную за одно целое со штоком коническую пробку, установленную с возможностью заклинивания в ответном коническом седле, выполненном в полости корпуса. Коническая пробка выполнена с двухслойной структурой, а перемычка, разделяющая полости в корпусе, выполнена за одно целое с корпусом.Known valve-switch channels of high pressure - pyrovalve [RF patent №2421648, F16K 17/14, publ. 06/20/2011, bul. No. 17], containing a housing with inlet and outlet openings, with cavities separated by a jumper, in one of which a pyrochamber and a piston are placed on the same axis, equipped with a rod with a punch, a conical plug made in one piece with the rod, installed with the possibility of jamming in the mating conical seat made in the body cavity. The conical plug is made with a two-layer structure, and the jumper separating the cavities in the body is made in one piece with the body.

Данный клапан обеспечивает надежность в работе при высоких давлениях.This valve provides reliable operation at high pressures.

К недостаткам известного пироклапана можно отнести сложность конструкции, требуется повышенная точность изготовления запорных поверхностей деталей, технологическая сложность в части обеспечения адгезии двухслойной структуры на конических поверхностях, требуется повышенное усилие на поршень при срабатывании пироклапана, возможность отхода поршня при длительной выдержке в сработанном состоянии, что приведет к потере герметичности «отсеченного» канала.The disadvantages of the known pyro valve include the complexity of the design, the increased accuracy of manufacturing the locking surfaces of the parts, the technological complexity in terms of ensuring the adhesion of the two-layer structure on conical surfaces, the increased force on the piston when the pyro valve is triggered, the possibility of the piston moving away during long exposure in the worked state, which will lead to to the loss of tightness of the "cut-off" channel.

Известен клапан-переключатель каналов высокого давления - пироклапан [патент РФ №2362078, МПК F16K 17/14, опубл. 20.07.2009], который содержит корпус, в котором (в управляющей полости) установлены на одной оси пиротехнический привод (пиросредство) и поршень, вскрываемый элемент (входной патрубок), расположенный перпендикулярно направлению движения поршня и загерметизированный заглушкой (срезаемым элементом) с помощью сварки.Known valve-switch channels of high pressure - pyrovalve [RF patent №2362078, IPC F16K 17/14, publ. 07/20/2009], which contains a housing in which (in the control cavity) a pyrotechnic drive (pyrotechnic) and a piston are installed on the same axis, an element to be opened (inlet pipe) located perpendicular to the direction of movement of the piston and sealed with a plug (cut element) by welding .

Соосно с управляющей полостью расположена боковая полость с соосно расположенными вскрываемым элементом (входным патрубком) и выходным патрубком канала подачи рабочего тела (жидкости или газа). Боковая полость снабжена гасителем удара и дополнительным поршнем с глухим каналом, в донную часть которого упирается заглушка.Coaxially with the control cavity there is a side cavity with a coaxially opened element (inlet pipe) and an outlet pipe of the channel for supplying the working fluid (liquid or gas). The side cavity is equipped with an impact absorber and an additional piston with a blind channel, against the bottom of which a plug abuts.

Известный пироклапан обеспечивает защиту канала от попадания срезного элемента (заглушки) или его фрагментов, что повышает надежность его работы, и может быть применен как для газовых, так и жидкостных систем.Known pyrovalve provides channel protection from shear element (plug) or its fragments, which increases the reliability of its operation, and can be used for both gas and liquid systems.

Вместе с тем он имеет ряд недостатков, которые все же ограничивают его область применения и снижают надежность и герметичность.However, it has a number of disadvantages, which still limit its scope and reduce reliability and tightness.

1) Входной патрубок (вскрываемый элемент), в зависимости от условий эксплуатации, может быть изготовлен:1) The inlet pipe (opened element), depending on the operating conditions, can be made:

- полностью из нержавеющей стали 12Х18Н10Т;- completely from stainless steel 12X18H10T;

- сварным со срезным элементом (заглушкой) из алюминиевого сплава;- welded with a shear element (plug) made of aluminum alloy;

- сборным со срезным элементом (заглушкой) из фторопласта.- prefabricated with a shear element (plug) made of PTFE.

Предлагаемое исполнение входного патрубка (вскрываемого элемента) полностью из нержавеющей стали не исключает уменьшение его проходного сечения при срабатывании клапана из-за пластичности стали 12Х18Н10Т.The proposed execution of the inlet pipe (opened element) completely made of stainless steel does not exclude a decrease in its flow area when the valve is actuated due to the plasticity of steel 12X18H10T.

Сварное со срезным элементом (заглушкой) из алюминиевого сплава исполнение входного патрубка (вскрываемого элемента) вызовет технологические сложности выполнения сварки разнородных материалов (стали и алюминиевого сплава).Welded with a shear element (plug) made of aluminum alloy, the execution of the inlet pipe (opened element) will cause technological difficulties in welding dissimilar materials (steel and aluminum alloy).

Сборное со срезным элементом (заглушкой) из фторопласта исполнение входного патрубка (вскрываемого элемента) сложно по конструкции и не исключает потерю герметичности.Prefabricated with a shear element (plug) made of PTFE, the execution of the inlet pipe (opened element) is complex in design and does not exclude the loss of tightness.

2) Срезной элемент (заглушка) известного пироклапана разрушается в основном только от напряжений сдвига, данное обстоятельство потребует повышенного усилия, создаваемого пиросредством.2) The shear element (plug) of the known pyro valve is destroyed mainly only by shear stresses, this circumstance will require increased effort generated by the pyro means.

3) Используемые для уплотнения материалы фторопласт и резина не обеспечивают необходимую герметичность - не исключают прорыва высокотемпературных газовых продуктов от срабатывания пиросредства, что может снизить надежность известного клапана при срабатывании.3) The fluoroplastic and rubber materials used for sealing do not provide the necessary tightness - they do not exclude the breakthrough of high-temperature gas products from the actuation of the pyrotechnic, which can reduce the reliability of the known valve when actuated.

4) Значительное количество деталей известного пироклапана увеличивает его стоимость и также может неблагоприятно сказаться на его надежности.4) A significant number of parts known pyrovalve increases its cost and may also adversely affect its reliability.

5) Известный пироклапан требует дополнительную герметизацию мест подсоединения входного патрубка (вскрываемого элемента) и выходного патрубка с магистралью объекта, в котором он применяется, что также может накладывать ограничения на его использование в системах ответственного назначения, где предъявляются повышенные требования по герметичности, например, из-за необходимости сохранения повышенного давления в системе в течение очень длительного срока.5) The well-known pyrovalve requires additional sealing of the connection points of the inlet pipe (opened element) and the outlet pipe with the main of the object in which it is used, which can also impose restrictions on its use in critical systems where there are increased requirements for tightness, for example, from - due to the need to maintain increased pressure in the system for a very long time.

Известен клапан-переключатель каналов высокого давления - клапан пиротехнический (варианты) [патент РФ №2641789, МПК F16К 17/14, опуб. 22.01.2018], который по первому варианту исполнения содержит корпус, в котором установлен поршень, взаимодействующий при срабатывании клапана с вскрываемым элементом - трубопроводом, который расположен перпендикулярно направлению движения поршня и загерметизирован заглушкой с помощью сварки.Known valve-switch channels high pressure pyrotechnic valve (options) [RF patent №2641789, IPC F16K 17/14, pub. 01/22/2018], which, according to the first version, contains a housing in which a piston is installed, which interacts with the opened element - a pipeline, when the valve is actuated, which is located perpendicular to the direction of movement of the piston and is sealed with a plug by welding.

Клапан обеспечивает высокую герметичность в исходном состоянии (до срабатывания) и надежность работы.The valve provides high tightness in the initial state (before actuation) and reliable operation.

Однако клапан обеспечивает только разгерметизацию каналов, при этом зона соединения каналов имеет недостаточную герметичность. При срабатывании клапана не исключено попадание продуктов горения пиросостава привода в зону переключения каналов.However, the valve provides only depressurization of the channels, while the channel connection zone has insufficient tightness. When the valve is actuated, it is not excluded that the combustion products of the pyrocomposition of the drive get into the channel switching zone.

Известен клапан-переключатель каналов высокого давления - пироклапан [патент РФ №2289746, МПК F16K 17/14, опубл. 20.12.2006], содержащий корпус с одним впускным и двумя выпускными отверстиями и с установленным в осевом отверстии корпуса поршнем с коническим штоком (конической пробкой), одно из выпускных отверстий загерметизировано разрушаемым элементом в виде перемычки. Перемычка разделяет полость корпуса на изолированные друг от друга объемы. На штоке со стороны перемычки установлен пробойник, диаметр которого превышает диаметр штока. Коническая пробка размещена между штоком и поршнем, жестко связана со штоком и установлена с возможностью заклинивания выполненного в полости корпуса ответного конического седла и разобщения впускного и выпускного отверстий.Known valve-switch channels of high pressure - pyrovalve [RF patent No. 2289746, IPC F16K 17/14, publ. 20.12.2006], containing a body with one inlet and two outlet holes and with a piston with a conical rod (conical plug) installed in the axial hole of the body, one of the outlet holes is sealed with a destructible element in the form of a jumper. The jumper divides the housing cavity into volumes isolated from each other. A punch is installed on the stem from the jumper side, the diameter of which exceeds the diameter of the stem. The conical plug is placed between the rod and the piston, rigidly connected to the rod and installed with the possibility of jamming the reciprocal conical seat made in the housing cavity and separating the inlet and outlet holes.

Известный пироклапан при срабатывании обеспечивает герметичное перекрытие одного выпускного отверстия и вскрытие второго выпускного отверстия с подсоединением его к впускному отверстию. Известный пироклапан рассматривается в качестве прототипа.Known pyrovalve when triggered provides a tight shutoff of one outlet and opening the second outlet with its connection to the inlet. The well-known pyro valve is considered as a prototype.

Недостатком прототипа является то, что срабатывание пироклапана обеспечивается перемещением поршня пиросредством, реализуемая энергетика которого в значительной степени зависит от температурных условий окружающей среды, технологии изготовления, условий и сроков хранения. По этой причине для обеспечения надежного переключения каналов высокого давления, подсоединенных к впускному и выпускным отверстиям, мощность пиросредства выбирается со значительными запасами и, как следствие, срабатывание пироклапана сопровождается виброударными воздействиями в конструкции объекта использования, которые могут привести к разрушениям его элементов конструкции, а также вызвать отказ других применяемых в объекте использования приборов и устройств.The disadvantage of the prototype is that the actuation of the pyro valve is ensured by the movement of the piston by the pyro means, the realized energy of which largely depends on the temperature conditions of the environment, manufacturing technology, storage conditions and terms. For this reason, to ensure reliable switching of high-pressure channels connected to the inlet and outlet openings, the power of the pyro means is selected with significant margins and, as a result, the operation of the pyro valve is accompanied by vibro-impact effects in the design of the object of use, which can lead to destruction of its structural elements, as well as cause failure of other instruments and devices used in the object of use.

Также в известном пироклапане при его срабатывании продукты горения пиросредства могут через зазоры между поршнем и стенкой корпуса проникнуть в зону перекрываемого выпускного отверстия, что в некоторых случаях может ограничивать область применения пироклапана.Also, in the known pyro valve, when it is triggered, the combustion products of the pyro means can penetrate through the gaps between the piston and the housing wall into the area of the blocked outlet, which in some cases may limit the scope of the pyro valve.

Кроме того, прототип для предотвращения попадания разрушенных элементов конструкции (при вскрытии заглушенного выпускного отверстия) в газовые магистрали с возможным перекрытием их пропускных сечений необходимо оснащать специальным ловителем, усложняя конструкцию пироклапана.In addition, to prevent the ingress of destroyed structural elements (when opening a plugged outlet) into gas lines with a possible overlap of their throughput sections, it is necessary to equip it with a special catcher, complicating the design of the pyro valve.

Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, является обеспечение герметичности и надежности срабатывания переключателя каналов высокого давления с исключением создания при срабатывании значительных (критичных для объекта использования) виброударных воздействий.The technical result, to which the claimed invention is directed, is to ensure the tightness and reliability of the operation of the high-pressure channel switch with the exception of the creation of significant (critical for the object of use) vibro-impact effects during operation.

Указанный технический результат достигается тем, что клапан-переключатель каналов высокого давления, содержащий корпус с одним впускным и двумя выпускными отверстиями, и с установленным в осевом отверстии корпуса подвижным поршнем с коническим штоком, переключающим выпускные отверстия, одно из выпускных отверстий загерметизировано разрушаемым элементом, отличающийся тем, что на корпусе, выполненном из немагнитного металла, размещена низкоомная обмотка, запитываемая импульсным током, а в поршне размещен постоянный высокоэнергетический магнит, намагниченный в осевом направлении, при этом конический наконечник штока выполнен за одно целое с расширяющимся к поршню цилиндрическим основанием, образующим ступень, взаимодействующую с разрушаемым элементом загерметизированного выпускного отверстия, а перекрываемое коническим наконечником второе выпускное отверстие оснащено втулкой из пластичного металла.The specified technical result is achieved by the fact that the valve-switching channels of high pressure, containing a body with one inlet and two outlet holes, and with a movable piston with a conical rod installed in the axial hole of the body, switching the outlet holes, one of the outlet holes is sealed with a destructible element, characterized by the fact that a low-resistance winding is placed on the body made of non-magnetic metal, powered by a pulsed current, and a permanent high-energy magnet magnetized in the axial direction is placed in the piston, while the conical tip of the rod is made in one piece with a cylindrical base expanding towards the piston, forming a step , interacting with the destructible element of the sealed outlet, and the second outlet, which is blocked by a conical tip, is equipped with a sleeve made of ductile metal.

Выполнение корпуса из немагнитного металла, а также использование низкоомной обмотки, запитываемой импульсным током и размещение в поршне постоянного высокоэнергетического магнита, намагниченного в осевом направлении, позволяет обеспечить на поршне значительную механическую энергию, достаточную для вскрытия загерметизированного (заглушенного) выпускного отверстия и надежную герметизацию ранее открытого выпускного отверстия с исключением создания при срабатывании значительных (критичных для объекта использования) виброударных воздействий. При этом зона переключения каналов герметично изолирована от внешней среды как до, так и после срабатывания переключателя каналов высокого давления.The body is made of non-magnetic metal, as well as the use of a low-resistance winding powered by a pulsed current and the placement of a permanent high-energy magnet magnetized in the axial direction in the piston, which makes it possible to provide significant mechanical energy to the piston, sufficient to open a sealed (plugged) outlet and reliably seal the previously open outlet with the exception of the creation of significant (critical for the object of use) vibro-impact effects when triggered. At the same time, the channel switching zone is hermetically isolated from the external environment both before and after the high-pressure channel switch is activated.

Размещение постоянного магнита в поршне также обеспечивает сохранение исходного состояния поршня, и как следствие заявляемого клапана-переключателя, при его эксплуатации до подачи импульса тока на обмотку.Placing a permanent magnet in the piston also ensures the preservation of the initial state of the piston, and as a consequence of the inventive switch valve, during its operation before the current pulse is applied to the winding.

Выполнение конического наконечника штока за одно целое с расширяющимся к поршню цилиндрическим основанием, образующим ступень, взаимодействующую с разрушаемым элементом загерметизированного выпускного отверстия, обеспечивает надежное вскрытие загерметизированного выпускного отверстия при ограниченной энергии поршня, так как комбинированное нагружение разрушаемого элемента (срез и изгиб) - самое оптимальное для его удаления.The execution of the conical tip of the rod in one piece with the cylindrical base expanding towards the piston, forming a step interacting with the destructible element of the sealed outlet, ensures reliable opening of the sealed outlet with limited piston energy, since the combined loading of the destructible element (shear and bend) is the most optimal to remove it.

Оснащение второго выпускного отверстия, перекрываемого коническим наконечником поршня, втулкой из пластичного металла позволяет снизить требуемое усилие перекрытия с обеспечением надежной герметизации выпускного отверстия после срабатывания клапана-переключателя. Причем повышенное давление в газовой магистрали будет способствовать сохранению герметичности.Equipping the second outlet, which is closed by the conical tip of the piston, with a ductile metal bushing makes it possible to reduce the required closing force while ensuring reliable sealing of the outlet after the switch valve has actuated. Moreover, the increased pressure in the gas line will help maintain tightness.

Таким образом, совокупность всех изложенных выше признаков создает условия обеспечения герметичности и надежности срабатывания переключателя каналов высокого давления с исключением создания при срабатывании значительных (критичных для объекта использования) виброударных воздействий.Thus, the combination of all the above features creates the conditions for ensuring the tightness and reliability of the operation of the high-pressure channel switch with the exception of the creation of significant (critical for the object of use) vibro-impact effects during operation.

Наличие в заявляемом изобретении предложенной совокупности признаков, существенно отличающих их от прототипа, позволяет считать его соответствующим условию "новизна".The presence in the claimed invention of the proposed set of features that significantly distinguish them from the prototype, allows us to consider it corresponding to the condition of "novelty".

Новые признаки не выявлены в технических решениях аналогичного назначения. На этом основании можно сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию «изобретательский уровень».New features have not been identified in technical solutions of a similar purpose. On this basis, it can be concluded that the claimed invention complies with the "inventive step" condition.

Изобретение иллюстрируется чертежами.The invention is illustrated in the drawings.

На фиг. 1 приведен общий вид клапана-переключателя каналов высокого давления в исходном состоянии (в разрезе).In FIG. 1 shows a general view of the valve-switching channels of high pressure in the initial state (in section).

На фиг. 2 - общий вид клапана-переключателя каналов высокого давления в сработанном состоянии.In FIG. 2 is a general view of the valve-switch of high-pressure channels in the actuated state.

Устройство выполнено следующим образом.The device is made as follows.

Клапан-переключатель каналов высокого давления (фиг. 1) состоит из корпуса 1 и установленного в его цилиндрическом осевом отверстии подвижного поршня 2 со штоком. Корпус имеет одно впускное 3 и два выпускных отверстия. Одно из выпускных отверстий 4 загерметизировано разрушаемым элементом в виде заглушки 5. Шток выполнен ступенчатым с коническим наконечником 6, выполненным за одно целое с расширяющимся к поршню цилиндрическим основанием 7, образующим ступень, взаимодействующую с заглушкой 5. Конический наконечник 6 штока установлен с возможностью перекрытия второго выпускного отверстия 8, снабженного втулкой 9 из пластичного металла, например из никеля. Втулка 9 герметично впаяна в отверстие 8 на его выходном участке. На корпусе 1 размещена обмотка 10, выполненная из провода значительного сечения и, как следствие, имеющая небольшое омическое сопротивление и индуктивность, вследствие чего обеспечивающая при подаче на нее импульсного тока перемещение поршня 2 со значительным ускорением, обеспечивая передачу ему механической энергии, достаточной для вскрытия и герметизации соответствующих 4, 8 выпускных отверстий. В поршне 2 размещен высокоэнергетический, например самарий-кобальтовый, постоянный магнит 11, намагниченный в осевом направлении. Применение указанного магнита исключает его размагничивание при эксплуатации заявляемого клапана-переключателя каналов высокого давления от внешних электромагнитных полей, а также от подачи на обмотку 6 напряжения обратной полярности. Коническая форма наконечника 6 штока и втулка 9 из пластичного металла обеспечивают надежную герметизацию выпускного отверстия 8 при срабатывании клапана-переключателя. При этом значительно снижается требуемое усилие перекрытия выпускного отверстия 8 при срабатывании клапана-переключателя и обеспечивается сохранение перекрытого состояния после его срабатывания. Меньшее усилие не потребует передачи поршню 2 излишней механической энергии, создающей при срабатывании клапана-переключателя критичные для объекта использования виброударные воздействия.The high-pressure channel switch valve (Fig. 1) consists of a body 1 and a movable piston 2 with a rod installed in its cylindrical axial hole. The housing has one inlet 3 and two outlets. One of the outlet holes 4 is sealed with a destructible element in the form of a plug 5. The rod is made stepped with a conical tip 6, made in one piece with a cylindrical base 7 expanding towards the piston, forming a step interacting with the plug 5. The conical tip 6 of the rod is installed with the possibility of overlapping the second outlet 8 provided with a sleeve 9 made of ductile metal, such as nickel. The bushing 9 is hermetically soldered into the hole 8 on its output section. On the body 1 there is a winding 10 made of a wire of considerable cross section and, as a result, having a small ohmic resistance and inductance, as a result of which, when a pulsed current is applied to it, the piston 2 moves with significant acceleration, ensuring the transfer of mechanical energy to it, sufficient to open and sealing corresponding 4, 8 outlets. The piston 2 is placed high-energy, such as samarium-cobalt, permanent magnet 11, magnetized in the axial direction. The use of the specified magnet excludes its demagnetization during operation of the inventive high-pressure channel switch valve from external electromagnetic fields, as well as from supplying reverse polarity voltage to the winding 6. The conical shape of the stem tip 6 and the ductile metal sleeve 9 ensure reliable sealing of the outlet 8 when the switch valve is actuated. This significantly reduces the required force to close the outlet 8 when the valve-switch is triggered and ensures that the closed state is maintained after it is triggered. A smaller force will not require the transfer of excessive mechanical energy to the piston 2, which, when the valve-switch is actuated, creates vibration-impact effects that are critical for the object of use.

Обмотка 10 помещена между наружным кожухом 12 и внутренним кольцом 13 с фланцем 14. Кожух 12 и внутреннее кольцо 13 с фланцем 14, выполненные, например, из электротехнической стали, выполняют функции магнитопровода электромагнитного привода с обмоткой 10.The winding 10 is placed between the outer casing 12 and the inner ring 13 with a flange 14. The casing 12 and the inner ring 13 with a flange 14, made, for example, of electrical steel, perform the functions of a magnetic circuit of an electromagnetic drive with winding 10.

Для сохранения целостности при виброударных воздействиях магнит 11 размещен в оболочке 15.To maintain integrity during vibro-impact effects, the magnet 11 is placed in the shell 15.

Поршень 2 перемещается в осевом направлении электромагнитным приводом с обмоткой 10.Piston 2 moves in the axial direction by an electromagnetic drive with winding 10.

Размещение постоянного магнита 11 в поршне 2 обеспечивает сохранение исходного состояния поршня 2 (за счет примагничивания поршня 2 к торцу внешнего кожуха 12), а следовательно, и заявляемого клапана-переключателя при его эксплуатации до подачи импульса тока на обмотку 10.The placement of a permanent magnet 11 in the piston 2 ensures the preservation of the initial state of the piston 2 (due to the magnetization of the piston 2 to the end of the outer casing 12), and hence the inventive valve-switch during its operation before the current pulse is applied to the winding 10.

Клапан-переключатель каналов высокого давления работает следующим образом.High pressure channel switch valve works as follows.

В исходном состоянии заявляемого клапана-переключателя (фиг. 1) впускное отверстие 3 (входной канал А трубопровода высокого давления) соединен с выпускным отверстием 8 (выходным каналом Б трубопровода высокого давления).In the initial state of the inventive switch valve (Fig. 1) inlet 3 (inlet A of the high pressure pipeline) is connected to the outlet 8 (outlet channel B of the high pressure pipeline).

При подаче импульсного тока с коротким передним фронтом, например от заряженного конденсатора большой емкости, на обмотку 10 поршень 2 начинает перемещаться в корпусе 1 в осевом направлении. Шток поршня торцом цилиндрического основания 7 разрушает место крепления заглушки 5, открывая выпускное отверстие 4, а коническим наконечником 6 - герметично перекрывает отверстие 8.When a pulsed current with a short leading edge is applied, for example, from a charged high-capacity capacitor, to the winding 10, the piston 2 begins to move in the housing 1 in the axial direction. The piston rod with the end of the cylindrical base 7 destroys the attachment point of the plug 5, opening the outlet 4, and with the conical tip 6 it hermetically closes the hole 8.

Установленная в отверстии 8 втулка 9, выполненная из пластичного металла, обеспечивает герметичность закрытия канала Б. Клапан-переключатель каналов переходит в сработанное (переключенное) состояние (фиг. 2), при котором входной канал А (отверстие 3) соединяется с выходным каналом В (отверстие 4) трубопровода высокого давления.The sleeve 9 installed in the hole 8, made of ductile metal, ensures the tightness of the closure of the channel B. The channel switch valve goes into the actuated (switched) state (Fig. 2), in which the inlet channel A (hole 3) is connected to the outlet channel B ( opening 4) of the high pressure pipeline.

Использование низкоомной обмотки 10, запитываемой значительным импульсным током, например от заряженного конденсатора, и размещение в поршне 2 постоянного высокоэнергетического магнита 11, намагниченного в осевом направлении, позволяет обеспечить на поршне 2 значительную механическую энергию, достаточную для разгерметизации закрытого (заглушенного) канала В и надежной герметизации ранее открытого канала Б. При этом зона переключения каналов, герметично изолирована от внешней среды как до, так и после срабатывания клапана - переключателя каналов высокого давления. Импульсный ток, подаваемый на обмотку 10, возможно ограничивать, исключая передачу поршню 2 излишней механической энергии, создающей при срабатывании клапана-переключателя критичные для объекта использования виброударные воздействия. Размещение постоянного магнита 11 в поршне 2 обеспечивает сохранение исходного состояния поршня 2, а следовательно, и заявляемого клапана-переключателя, при его эксплуатации до подачи импульса тока на обмотку 10.The use of a low-resistance winding 10, powered by a significant pulsed current, for example, from a charged capacitor, and the placement of a permanent high-energy magnet 11 in the piston 2, magnetized in the axial direction, makes it possible to provide piston 2 with significant mechanical energy sufficient to depressurize the closed (muffled) channel B and reliable sealing the previously open channel B. At the same time, the channel switching zone is hermetically isolated from the external environment both before and after the valve - high pressure channel switch is actuated. The pulsed current supplied to the winding 10 can be limited, excluding the transfer of excessive mechanical energy to the piston 2, which, when the switch valve is actuated, creates vibration-impact effects that are critical for the object of use. The placement of the permanent magnet 11 in the piston 2 ensures the preservation of the initial state of the piston 2, and hence the inventive switch valve, during its operation before the current pulse is applied to the winding 10.

Оснащение штока коническим наконечником 6, взаимодействующим с выпускным отверстием 8 с размещенной в нем втулки 9 из пластичного металла обеспечивает надежную герметизацию отводного канала Б после срабатывания клапана - переключателя. Причем повышенное давление в газовой магистрали будет способствовать сохранению герметичности.Equipping the rod with a conical tip 6, which interacts with the outlet 8 with a sleeve 9 made of plastic metal placed in it, ensures reliable sealing of the outlet channel B after the valve-switch is actuated. Moreover, the increased pressure in the gas line will help maintain tightness.

Таким образом, при применении заявляемого клапана переключателя каналов высокого давления обеспечивается герметичность и надежность срабатывания клапана-переключателя каналов высокого давления при исключении создания значительных (критичных) виброударных воздействий при срабатывании.Thus, when using the inventive high-pressure channel switch valve, the tightness and reliability of the high-pressure channel switch valve operation are ensured, while excluding the creation of significant (critical) vibration-impact effects during operation.

Вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:The above information testifies to the fulfillment of the following set of conditions when using the claimed invention:

- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для использования в газовых системах высокого давления;- means embodying the claimed invention in its implementation, intended for use in high pressure gas systems;

- для заявленного устройства в том виде, как оно охарактеризовано в независимых пунктах формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления;- for the claimed device in the form as it is described in the independent claims, the possibility of its implementation is confirmed;

- средство, воплощающее заявленное изобретение при осуществлении, способно обеспечить герметичность и надежность срабатывания клапана-переключателя каналов высокого давления с исключением создания при срабатывании значительных (критичных для объекта использования) виброударных воздействий.- a means that embodies the claimed invention in the implementation, is able to ensure the tightness and reliability of the operation of the valve-switching channels of high pressure with the exception of the creation of significant (critical for the object of use) vibro-impact effects during operation.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».Therefore, the claimed invention meets the condition of patentability "industrial applicability".

Claims (1)

Клапан-переключатель каналов высокого давления, содержащий корпус с одним впускным и двумя выпускными отверстиями, и с установленным в осевом отверстии корпуса подвижным поршнем с коническим штоком, переключающим выпускные отверстия, одно из выпускных отверстий загерметизировано разрушаемым элементом, отличающийся тем, что на корпусе, выполненном из немагнитного металла, размещена низкоомная обмотка, запитываемая импульсным током, а в поршне размещен постоянный высокоэнергетический магнит, намагниченный в осевом направлении, при этом конический наконечник штока выполнен за одно целое с расширяющимся к поршню цилиндрическим основанием, образующим ступень, взаимодействующую с разрушаемым элементом загерметизированного выпускного отверстия, а перекрываемое коническим наконечником второе выпускное отверстие оснащено втулкой из пластичного металла.High-pressure channel switch valve, comprising a body with one inlet and two outlet holes, and with a movable piston with a conical rod installed in the axial hole of the body, switching the outlet holes, one of the outlet holes is sealed with a destructible element, characterized in that on the body made made of non-magnetic metal, a low-resistance winding is placed, powered by a pulsed current, and a permanent high-energy magnet, magnetized in the axial direction, is placed in the piston, while the conical tip of the rod is made in one piece with a cylindrical base expanding towards the piston, forming a stage that interacts with the destructible element of the sealed exhaust holes, and the second outlet, which is blocked by a conical tip, is equipped with a ductile metal sleeve.
RU2022115081A 2022-06-02 High pressure switch valve RU2791170C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2791170C1 true RU2791170C1 (en) 2023-03-03

Family

ID=

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6938421B2 (en) * 2002-07-03 2005-09-06 Richard W. Foster-Pegg Indirectly heated gas turbine control system
RU2289746C1 (en) * 2005-04-11 2006-12-20 Российская Федерация в лице Федерального агентства по атомной энергии Explosive valve
RU2362078C2 (en) * 2006-03-09 2009-07-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт машиностроения" (ФГУП "НИИМаш") Explosive valve
RU2421648C2 (en) * 2009-06-29 2011-06-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Pyro-valve
CN205479558U (en) * 2016-03-22 2016-08-17 镇江宝城注浆设备有限公司 Shear type relief valve
RU2641789C1 (en) * 2017-04-10 2018-01-22 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Pyrotechnic valve (versions)

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6938421B2 (en) * 2002-07-03 2005-09-06 Richard W. Foster-Pegg Indirectly heated gas turbine control system
RU2289746C1 (en) * 2005-04-11 2006-12-20 Российская Федерация в лице Федерального агентства по атомной энергии Explosive valve
RU2362078C2 (en) * 2006-03-09 2009-07-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт машиностроения" (ФГУП "НИИМаш") Explosive valve
RU2421648C2 (en) * 2009-06-29 2011-06-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Pyro-valve
CN205479558U (en) * 2016-03-22 2016-08-17 镇江宝城注浆设备有限公司 Shear type relief valve
RU2641789C1 (en) * 2017-04-10 2018-01-22 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Pyrotechnic valve (versions)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5247704B2 (en) Valves, for example bottle valves for ultra-high purity gas
US3548848A (en) Explosive actuated valves
RU2493464C2 (en) Valve with pulse actuator
US20050205820A1 (en) Direct action electromagnetic valve, and a method of operating the same
US9746092B2 (en) Valve assembly, in particular for space travel drive systems, which is closed when not actuated
JPWO2006011639A1 (en) Shut-off valve
CN106996477B (en) Two-stage fluid control valve with first stage mechanical valve and second stage microvalve
RU2791170C1 (en) High pressure switch valve
AU2012251950A1 (en) Gate shear valve
CA2846661C (en) Valve mechanism with frangible plug
US3122154A (en) Explosive actuated valve
CN101709796B (en) Two-position three-way electric explosion valve used for primary reversing system
US2721571A (en) Shut-off valve
RU56538U1 (en) VALVE-SHUT-OFF
US9989039B2 (en) Single-actuation valve arrangement for aerospace component, and aerospace component
RU2684712C1 (en) Reusable start valve with extended impact zone
CN105508710B (en) Frangible plug for use in a valve mechanism
US20030033804A1 (en) Autonomous gas powered ram
US7051528B2 (en) Autonomous gas powered ram
JP2021114461A (en) Switching device incorporating rupture disk
EP3458749B1 (en) Front loaded seat seal
CN206206765U (en) A kind of contactless valve location indicating mechanism
CN218761430U (en) Variable-flow pneumatic high-vacuum baffle valve
EP4145031A1 (en) Valve device
US20230112748A1 (en) An oil control solenoid valve with bush assembly for pressure balance and a method thereof