Автоматический термозапорный клапан

Автоматический термозапорный клапан

Иллюстрации

Показать все

Реферат

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

Известен термозапорный клапан, содержащий корпус, в полости которого размещена поперечная звездочка, внешний обод которой зафиксирован в корпусе стопорным кольцом и соединен спицами со ступицей, снабженной направляющей штока, нагруженного пружиной запорного элемента, причем в одной из спиц выполнен сквозной продольный канал, в котором со стороны обода установлен нажимной винт и в котором размещен подвижный штифт, воздействующий на шариковый стопор, расположенный в канавке штока и фиксирующий его в открытом положении, при этом между нажимным винтом и подвижным штифтом размещена плавкая вставка, при этом плавкая вставка выполнена в виде термочувствительного баллона, а в стенке спицы, в зоне размещения термочувствительного баллона, выполнены отверстия, перпендикулярные оси баллона (см. патент RU 2189515 С1, МПК 7 F16К 17/40, 20.09.2002).

Данный клапан имеет ряд недостатков, которые связаны с тем, что он состоит из множества элементов, что усложняет его сборку, а расположенные в проходном канале радиальные спицы с термочувствительным баллоном увеличивают коэффициент гидравлического сопротивления клапана.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является автоматический термозапорный клапан, содержащий прямоточный полый корпус, в котором выполнено седло и установлены затвор со штоком и направляющая втулка, причем шток затвора пропущен через направляющую втулку с возможностью скольжения относительно нее, нагружен пружиной относительно направляющей втулки в сторону седла и снабжен выполненным из термочувствительного материала средством, удерживающим затвор в открытом положении (см. GB 1521718 А, кл. F16К 17/40, 16.08.1978).

Основным недостатком указанного клапана также является сложность его сборки, требующая специального оборудования для закрепления термочувствительного элемента, что увеличивает производственные расходы на его изготовление.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является упрощение конструкции и монтажа клапана, уменьшение его габаритов, возможность многоразового использования клапана без использования сменных одноразового использования термочувствительных элементов в конструкции клапана и повышение стойкости клапана к вибрациям, перегрузкам и ударным нагрузкам.

Технический результат, достигаемый при реализации изобретения, заключается в том, что упрощается эксплуатация клапана и снижаются производственные расходы в процессе его эксплуатации.

Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что автоматический термозапорный клапан содержит прямоточный полый корпус, в котором выполнено седло и установлены соосно последнему шток с затвором и направляющая втулка, причем шток затвора пропущен через направляющую втулку с возможностью скольжения относительно нее, нагружен пружиной относительно направляющей втулки в сторону седла и снабжен выполненным из термочувствительного материала средством, удерживающим затвор в открытом положении, шток выполнен с кольцевой канавкой, расположенной со стороны выхода свободного конца штока из направляющей втулки на расстоянии от затвора, не менее суммы толщины направляющей втулки и высоты пружины в сжатом состоянии, а указанное средство выполнено в виде уложенного в кольцевой канавке охватывающего шток в месте выполнения кольцевой канавки прутка, толщина которого превышает глубину кольцевой канавки, причем в исходном открытом положении термозапорного клапана пруток уложен в кольцевой канавке с упором под действием сжатой пружины в направляющую втулку, при этом в качестве термочувствительного материала использован материал с памятью формы, например нитинол, имеющий начальную изогнутую, охватывающую шток форму, не препятствующую перемещению штока с затвором в направлении седла под действием пружины.

Пруток в поперечном сечении может быть выполнен круглым, уложен в кольцевую канавку в 1,5-2,0 витка, а направляющая втулка может быть установлена в полости корпуса в ободе посредством радиальных ребер с упором обода в выполненный в полости корпуса кольцевой бурт.

Анализ работы различных по конструкции автоматических термозапорных клапанов показал, что им присущ один общий недостаток - использование термочувствительных элементов относительно сложного конструктивного исполнения и одноразовый характер их использования, что диктует необходимость всегда иметь запасные термочувствительные элементы. Учитывая большую номенклатуру клапанов, это приводит к значительным производственным расходам на изготовление, хранение и доставку этих термочувствительных элементов к месту их установки.

Выполнение автоматического термозапорного клапана с удерживающим затвор средством в виде уложенного в кольцевой канавке охватывающего ее прутка, толщина которого превышает глубину кольцевой канавки, таким образом, что в исходном открытом положении термозапорного клапана пруток уложен в кольцевой канавке с упором в направляющую втулку, позволило создать простую, технологичную конструкцию термозапорного клапана, создающую незначительное гидравлическое сопротивление протекающей через клапан среде, а использование материала с памятью формы, например нитинола, в качестве термочувствительного материала, имеющего начальную изогнутую, охватывающую шток форму, не препятствующую перемещению штока с затвором в направлении седла под действием пружины, позволило создать многоразовую для использования конструкцию клапана, которую специалист в данной области техники может легко без использования сменных одноразовых элементов вернуть в исходное рабочее состояние.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен продольный разрез автоматического термозапорного клапана, на фиг.2 - вид А на фиг.1.

Автоматический термозапорный клапан содержит прямоточный полый корпус 1, в котором выполнено седло 2 и установлены соосно последнему шток 3 с затвором 4 и направляющая втулка 5. Шток 3 затвора 4 пропущен через направляющую втулку 5 с возможностью скольжения относительно нее, нагружен пружиной 6 относительно направляющей втулки 5 в сторону седла 2 и снабжен выполненным из термочувствительного материала средством, удерживающим затвор в открытом положении. Шток 3 выполнен с кольцевой канавкой 7, расположенной со стороны выхода свободного конца штока 3 из направляющей втулки 5 на расстоянии L от затвора 4, не менее суммы толщины направляющей втулки 5 и высоты пружины 6 в сжатом состоянии, а указанное средство выполнено в виде уложенного в кольцевой канавке 7 охватывающего шток 3 в месте выполнения кольцевой канавки 7 прутка 8, толщина которого превышает глубину кольцевой канавки 7, причем в исходном открытом положении термозапорного клапана пруток 8 уложен в кольцевой канавке 7 с упором под действием сжатой пружины 6 в направляющую втулку 5. В качестве термочувствительного материала использован материал с памятью формы, например нитинол, имеющий начальную изогнутую, охватывающую шток 3 форму, не препятствующую перемещению штока 3 с затвором 4 в направлении седла 2 под действием пружины 6.

Пруток 8 в поперечном сечении может быть выполнен круглым, уложен в кольцевую канавку 7 в 1,5-2 витка, а направляющая втулка 5 может быть установлена в полости корпуса 1 в ободе 9 посредством радиальных ребер 10 с упором обода 9 в выполненный в полости корпуса 1 кольцевой бурт 11.

В исходном положении клапан находится в открытом положении. При этом пружина 6, расположенная между направляющей втулкой 5 и штоком 3 затвора 4, находится в сжатом состоянии. В исходном (открытом) положении затвор 4 удерживается посредством прутка 8, зафиксированного в кольцевой канавке 7 с упором в направляющую втулку 5.

В аварийной ситуации, например при повышении температуры в клапане или вокруг него, пруток 8, выполненный из термочувствительного материала с памятью формы, принимает первоначальную изогнутую форму, например форму кольца или цилиндрической спирали, внутренний диаметр которой превышает наружный диаметр штока 3, при которой он не препятствует перемещению штока 3 под действием сжатой пружины 6, и под действием последней затвор 4, перемещаясь в крайнее правое положение, взаимодействует с седлом 2 и перекрывает проходное сечение корпуса 1, переводя клапан в закрытое положение.

Настоящее изобретение может быть использовано везде, где требуется автоматически перекрывать проходное сечение трубопроводов, в частности газопроводов в аварийных ситуациях, например при пожарах.

1. Автоматический термозапорный клапан, содержащий прямоточный полый корпус, в котором выполнено седло и соосно последнему установлены шток с затвором и направляющая втулка, причем шток затвора пропущен через направляющую втулку с возможностью скольжения относительно нее, нагружен пружиной относительно направляющей втулки в сторону седла и снабжен выполненным из термочувствительного материала средством, удерживающим затвор в открытом положении, отличающийся тем, что шток выполнен с кольцевой канавкой, расположенной со стороны выхода свободного конца штока из направляющей втулки на расстоянии от затвора, не менее суммы толщины направляющей втулки и высоты пружины в сжатом состоянии, а указанное средство выполнено в виде уложенного в кольцевой канавке охватывающего шток в месте выполнения кольцевой канавки прутка, толщина которого превышает глубину кольцевой канавки, причем в исходном открытом положении термозапорного клапана пруток расположен в кольцевой канавке под действием сжатой пружины с упором в направляющую втулку, при этом в качестве термочувствительного материала использован материал с памятью формы, например нитинол, имеющий начальную изогнутую охватывающую шток форму, не препятствующую перемещению штока с затвором в направлении седла под действием пружины.

2. Автоматический термозапорный клапан по п.1, отличающийся тем, что пруток в поперечном сечении выполнен круглым.

3. Автоматический термозапорный клапан по п.1, отличающийся тем, что пруток уложен в кольцевую канавку в 1,5-2,0 витка.

4. Автоматический термозапорный клапан по п.1, отличающийся тем, что направляющая втулка установлена в полости корпуса в ободе посредством радиальных ребер с упором обода в выполненный в полости корпуса кольцевой бурт.