RU38032U1 - Термозапорный клапан - Google Patents

Description

. iiii«iiiiiiiiippiii

Термозапорный клапан

Полезная модель относится к бытовым и промышленным газовым агрегатам и предназначена для защиты систем газоснабжения при аварийных ситуациях, например, для отсекания газа при возникновении пожара.

Известен термозапорный клапан, который содержит полый корпус с посадочной поверхностью, расположенное в полости корпуса основание, приспособление для закрепления основания в корпусе, подпружиненный относительно основания запорный элемент с рабочей поверхностью, стопорный элемент для фиксации запорного элемента и плавкую вставку для фиксации стопорного элемента (см., например, патент РФ .№ 2190792, кл. F 16 К 17/40, опубл. 10.10.2002).

В известном устройстве запорный элемент выполнен в виде шарика, который при срабатывании стопорного элемента своей рабочей поверхностью взаимодействует с посадочной поверхностью корпуса и перекрывает проходное отверстие корпуса. К недостаткам известного технического решения можно отнести недостаточно высокую надежность перекрытия проходного отверстия корпуса запорным элементом. Указанное обстоятельство вызвано тем фактом, что контакт запорного элемента с корпусом осуществляется по линии, что не позволяет обеспечить надежное уплотнение указанных элементов клапана. Кроме того, к недостаткам известного устройства можно отнести недостаточное быстродействие клапана, которое вызвано вероятностью возникновения колебаний запорного элемента в процессе срабатывания клапана под действием пружины и давления рабочей среды.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемомутехническому результату является термозапорный клапан, включающий полый корпус с посадочной поверхностью, расположенное в полости корпуса основание с осевым и радиальным каналами, приспособление для закрепления основания в корпусе, подпружиненный относительно

20031263 8

аЧ S 3 1 §-,МПКF 16 К 17/40

; -

основания запорный элемент с рабочей поверхностью, которая имеет форму боковой поверхности конуса вращения, и с установленным в осевом канале основания с возможностью перемещения хвостовиком, установленный в радиальном канале основания с возможностью перемещения стопорный элемент для фиксации хвостовика запорного элемента и расположенную в радиальном канале основания плавкую вставку для фиксации стопорного элемента (см., например, патент РФ № 2189515, кл. F 16 К 17/40, опубл. 20.09.2002).

Известное устройство частично устраняет недостатки описанного выше аналога, поскольку конусообразная форма рабочей поверхности запорного элемента снижает вероятность появления колебаний запорного элемента в процессе срабатывания клапана под действием пружины и давления рабочей среды. К недостаткам известного технического решения можно отнести недостаточно высокую надежность перекрытия проходного отверстия корпуса запорным элементом. Указанное обстоятельство вызвано тем фактом, что контакт рабочей поверхности запорного элемента с посадочной поверхностью корпуса осуществляется по линии и, следовательно, через уплотнение может просачиваться рабочая среда.

Полезная модель направлена на решение задачи по созданию такого термозапорного клапана, который обеспечивал бы высокую надежность перекрытия проходного сечения вне зависимости от внешних факторов. Технический результат, который может быть получен при реализации полезной модели, заключается в обеспечении возможности заклинивания запорного элемента в корпусе при срабатывании клапана при одновременном

увеличении площади поверхности, по которой происходит уплотнение.

Поставленная задача решена за счет того, что в термозапорном клапане, содержит полый корпус с посадочной новерхностью, расположенное в полости корпуса основание с осевым и радиальным каналами, приспособление для закрепления основания в корпусе, подпружиненный относительно основания запорный элемент с рабочей поверх f iностью, которая имеет форму боковой поверхности конуса вращения, и с установленным в осевом канале основания с возможностью перемещения хвостовиком, установленный в радиальном канале основания с возможностью перемещения стопорный элемент для фиксации хвостовика запорного элемента и расположенную в радиальном канале основания плавкую вставку для фиксации стопорного элемента, посадочная поверхность образована боковой поверхностью конуса вращения, при этом углы наклона образующих конусов вращения, определяющих форму соответственно рабочей поверхности запорного элемента и посадочной поверхности корпуса, к осям конусов вращения равны и составляют не менее 2° и не более 6°.

Кроме того, поставленная задача рещена за счет того, что приспособление для закрепления основания в корпусе вьшолнено в виде расположенных на основании выступов и расположенной в корпусе кольцевой проточки для размещения выступов.

Кроме того, поставленная задача решена за счет того, что стопорный элемент вьшолнен в виде шарика.

Кроме того, поставленная задача решена за счет того, что хвостовик запорного элемента выполнен с кольцевой канавкой для размещения стопорного элемента.

Кроме того, поставленная задача решена за счет того, что плавкая вставка выполнена из сплава Вуда.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен термозапорный клапан в исходном положении; на фиг. 2 - термозапорный клапан в рабочем положении; на фиг. 3 - корпус; на фиг. 4 - основание и запорный элемент в сборе и на фиг. 5 - разрез по А-А на фиг. 4.

Термозапорный клапан содержит польш корпус 1 с посадочной поверхностью 2. На концах корпуса 1 расположены приспособления для присоединения его к трубопроводу, которые могут быть вьшолнены, например, в виде резьбовых участков 3. В полости 4 корпуса 1 соосно последнему расположено основание 5, которое выполнено с осевым кана3

лом бис радиальным каналом 7. В основании 5 выполнены окна 8 для пропуска рабочей среды, площадь и конфигурация которых выбираются из условия создания основанием 5 минимального сопротивления потоку рабочей среды. Основание 5 соединено с корпусом 1 с помощью приспособления для закрепления основания 5 в корпусе 1, которое может быть выполнено в виде любого известного разъемного соединения, например, в виде разрезного кольца 9 (фиг. 2), которое размещено в соответствующей кольцевой канавке 10, выполненной внутри корпуса 1. При этом основание 5 установлено с возможностью взаимодействия с выступом в полости корпуса 1 с одной стороны и разрезным кольцом 9 с другой стороны, что обеспечивает надежную фиксацию основания 5 в полости 4 корпуса 1. Запорный элемент 11 подпружинен относительно основания 5 с помощью пружины 12. Запорный элемент 11 выполнен с рабочей поверхностью 13, которая имеет форму боковой поверхности конуса вращения. Запорный элемент 11 имеет хвостовик 14, который может быть выполнен в виде отдельной детали (на чертежах не изображено), соединенной посредством разъемного или неразъемного соединения с запорным элементом 11, или заодно целое с запорным элементом. Хвостовик 14 запорного элемента 11 установлен в осевом канале 6 основания 5 с возможностью перемещения. Стопорный элемент 15 предназначен для фиксации хвостовика 14 запорного элемента 11 в исходном положении клапана и установлен в радиальном канале 7 основания 5 с возможностью перемещения. Стопорный элемент 15 может быть выполнен, например, в виде штыря с рабочей головкой (фиг. 1 и 2), которая размещена в выполненной на хвостовике 14 запорного элемента 11 соответствующей выемке 16 (фиг. 3). Выемка 16 для размещения рабочей головки стопорного элемента 15 может быть вьшолнена, например, в виде, по меньшей мере, одного глухого гнезда (на чертежах не изображено). Поверхность рабочей головки штыря может иметь, например, конусообразную (на чертежах не показана) или сферическую форму (фиг. 1 и 2). При этом поверхность выемки для размещения рабочей головки штыря на хвостовике 14 запорного элемента 11 может иметь соответственно конусообразную или сферическую

форму. В радиальном канале 7 основания 5 расположена плавкая вставка 17, которая предназначена для фиксации стопорного элемента 15. Плавкая вставка 17 выполнена из легкоплавкого материала и в исходном положении клапана удерживает от перемещения стопорный элемент 15 в радиальном канале 7 основания 5. Для облегчения выхода легкоплавкого материала, образующего плавкую вставку 17, из полости радиального канала 7 в основании 5 могут быть вьшолнены каналы (на чертежах не показаны), посредством которых внутренняя полость радиального канала 7 в зоне расположения плавкой вставки 17 сообщена с полостью 4 корпуса 1. Посадочная поверхность 2 корпуса 1 образована боковой поверхностью конуса вращения. Угол (а) наклона образующей конуса вращения, который определяет форму рабочей поверхности 13 запорного элемента 11, к оси 18 конуса вращения равен углу (Р) наклона образующей конуса вращения, который определяет форму посадочной поверхности 2 корпуса 1, к оси 18 конуса вращения и составляет не менее 2° и не более 6°. Таким образом, обязательным является выполнение следующего условия: 2° а р 6°. Указанное соотнощение между геометрическими параметрами элементов термозапорного клапана получено эмпирическим путем. Выбор конкретного значения углов (а и Р) из указанного диапазона их значений зависит от выбора материала, из которого изготовлены корпус 1 и запорный элемент 11, а также от технологических параметров обработки поверхностей указанных элементов термозапорного клапана. Проведенные исследования показали, что при выходе значений углов (а и р) за пределы указанного выше диапазона происходит значительное ухудшение надежности срабатывания клапана, обусловленное появлением утечек газа.

Один из вариантов конструктивного выполнения термозапорного клапана предусматривает выполнение приспособления для закрепления основания 5 в корпусе 1 в виде расположенных на основании 5 выступов 19 (фиг. 1) и расположенной в корпусе 1 кольцевой канавки 10 для размешения выступов 19.

По другому варианту конструктивного выполнения термозапорного клапана стопорный элемент 15 может быть вьшолнен в виде шарика (фиг. 4).

Хвостовик 14 запорного элемента 11 может быть выполнен с кольцевой канавкой для размещения стопорного элемента 15, то есть выемка 16 для размещения рабочей головки стопорного элемента 15 имеет кольцевую форму.

Предпочтителен такой вариант конструктивного вьшолнения термозапорного клапана, при котором плавкая вставка 17 выполнена из сплава Вуда.

Термозапорный клапан работает следующим образом.

Предварительно осуществляют монтаж термозапорного клапана. Преодолевая сопротивление пружины 12, вводят хвостовик 14 запорного элемента 11 в осевой канал 6 основания 5. С помощью устанавливаемого в радиальном канале 7 основания 5 стопорного элемента 15 фиксируют хвостовик 14 запорного элемента 11 относительно основания 5. При этом рабочая головка стопорного элемента 15 размещается в выемке 16 на хвостовике 14 запорного элемента 11. Затем стопорный элемент 15 фиксируют от осевого перемещения путем размещения в радиальном канале 7 основания 5 плавкой вставки 17. В таком положении основание 5 с закрепленным на нем запорньм элементом 11 вводят в полость 4 корпуса 1 и закрепляют его путем установки разрезного кольца 9 в кольцевой канавке 10 или путем размещения выступов 19 на основании 5 в кольцевой канавке 10. После этого корпус 1 соединяют с соответствующими частями трубопровода (на чертежах не изображены) с помощью резьбовьк участков 3. В исходном (открытом) положении термозапорного клапана запорный элемент 11 устанавливается с заданным зазором относительно корпуса 1, не перекрывая проходное сечение клапана. Поступающая по входному трубопроводу рабочая среда беспрепятственно проходит по полости 4 корпуса 1 через окна 8 основания 5 и зазор между запорным элементом 11 и внутренней поверхностью стенок корпуса 1 к выходному трубопроводу.

в аварийной ситуации, например, при повышении температуры окружающей среды, вызванным пожаром, происходит нагрев корпуса 1 и расположенного в нем основания 5. При достижении определенной температуры происходит разрушение плавкой вставки 17. При этом плавкая вставка 17 теряет свою первоначальную форму из-за плавления материала, из которого она изготовлена. При этом стопорный элемент 15 начинает перемещаться по радиальному каналу 7 в осевом направлении к плавкой вставке 17. Поскольку при плавлении легкоплавкий материал, из которого изготовлена плавкая вставка 17, уменьщается в объеме и частично вытекает через каналы в основании 5 в полость 4 корпуса 1, ничто не препятствует указанному перемещению стопорного элемента 15 по радиальному каналу 7 основания 5. При указанном перемещении стопорного элемента 15 его рабочая головка выходит из взаимодействия с выемкой 16 на хвостовике 14 и освобождает последний. Под действием пружины 12 происходит осевое перемещение хвостовика 14 по осевому каналу 6 основания 5. Вместе с хвостовиком 14 происходит перемещение соединенного с ним запорного элемента 11. Перемещение запорного элемента 11 происходит до тех пор, пока его рабочая поверхность 13 не войдет во взаимодействие с посадочной поверхностью 2 корпуса 1. При этом проходное сечение корпуса 1 перекрьшается запорным элементом 11, что приводит к переходу клапана в рабочее (закрытое) положение. При контакте рабочей поверхности 13 запорного элемента 11с посадочной поверхностью 2 корпуса 1, осуществляемом по всей их поверхности, происходит заклинивание запорного элемента 11 в корпусе 1. Запорный элемент 11 удерживается в указанном положении за счет его заклинивания в корпусе 1 и дополнительно за счет усилия пружины 12 и давления рабочей среды.

Предложенная конструкпия термозапорного клапана позволяет надежно прекращать подачу газа (рабочей среды) к газопотребляющим приборам в автоматическом режиме при возникновении пожара. Реализация полезной модели обеспечит облегчение борьбы с

огнем, снижение тяжести последствий пожара, предупреждение взрьюа газа и снижение

травматизма пожарных расчетов и персонала предприятия.

iecsyif

8

Claims (5)

1. Термозапорный клапан, включающий полый корпус с посадочной поверхностью, расположенное в полости корпуса основание с осевым и радиальным каналами, приспособление для закрепления основания в корпусе, подпружиненный относительно основания запорный элемент с рабочей поверхностью, которая имеет форму боковой поверхности конуса вращения, и с хвостовиком, который установлен в осевом канале основания с возможностью перемещения, установленный в радиальном канале основания с возможностью перемещения стопорный элемент для фиксации хвостовика запорного элемента и расположенную в радиальном канале основания плавкую вставку для фиксации стопорного элемента, отличающийся тем, что посадочная поверхность образована боковой поверхностью конуса вращения, при этом углы наклона образующих конусов вращения, определяющих форму соответственно рабочей поверхности запорного элемента и посадочной поверхности корпуса, к их осям равны и составляют не менее 2 и не более 6°.

2. Термозапорный клапан по п.1, отличающийся тем, что приспособление для закрепления основания в корпусе выполнено в виде расположенных на основании выступов и расположенной в корпусе кольцевой проточки для размещения выступов.

3. Термозапорный клапан по одному из п.1 или 2, отличающийся тем, что стопорный элемент выполнен в виде шарика.

4. Термозапорный клапан по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что хвостовик запорного элемента выполнен с кольцевой канавкой для размещения стопорного элемента.

5. Термозапорный клапан по одному из пп.1-4, отличающийся тем, что плавкая вставка выполнена из сплава Вуда.