ПИРОКЛАПАН
EXPLOSIVE VALVE

Изобретение относится к арматуростроению, в частности к клапанам с разрушаемым запорным элементом, и может найти применение в пневмогидросистемах двигательных установок космических летательных аппаратов для открытия постоянного сообщения емкостей (полостей) газообразных или жидких рабочих тел с потребителями, например двигателями, газогенераторами и т.д.
Известны пироклапаны, состоящие из корпуса, пиропатрона, поршня со штоком, который воздействует на разрывный элемент, расположенный соосно с входным и выходным штуцерами (ОСТ 92-9261-80 "Пироклапаны, методика расчета срезных элементов", лист 7).
Толщина тонкостенной перемычки и, соответственно, усилие разрушения разрывного элемента зависят от диаметра проходного сечения пироклапана, давления рабочей среды в расходных магистралях клапана и прочностных характеристик материала срезного элемента.
Такой пироклапан ввиду перечисленных причин не может быть унифицирован и для повышения надежности должен иметь большой запас прочности. Кроме того, разрывной элемент или его фрагменты в таком клапане могут попасть в магистраль подачи рабочего тела и существенно изменить ее гидравлическое сопротивление.
Известно пусковое устройство топливной магистрали, содержащее корпус с управляющей полостью и расположенной соосно боковой полостью с гасителем удара и соосными патрубками входа и выхода рабочего тела.
Входной патрубок выполнен в виде стакана с ослабленным сечением в донной части. В управляющей полости установлен поршень с толкателем, расположенный перпендикулярно к стакану входного патрубка с донной частью, а донная часть расположена вблизи защитной втулки, охваченной цилиндрической пружиной, представляющих собой средство защиты канала подачи рабочего тела (а.с. №1714271, F16K 17/14, заявка №4798055 от 05.03.90).
Известное устройство не обладает высокой надежностью защиты канала рабочего тела от попадания срезного элемента или его фрагментов, не может быть унифицировано по области применения (холодный и горячий газ, жидкости).
Задачей изобретения является унификация конструкции пироклапана, повышение его надежности путем исключения попадания срезного элемента и его фрагментов в канал подачи рабочего тела.
Поставленная задача решается предлагаемой конструкцией пироклапана, который, как и прототип, состоит из корпуса с управляющей полостью и расположенной соосно боковой полостью с гасителем удара и входным и выходным патрубками канала подачи рабочего тела, причем входной патрубок выполнен в виде стакана с ослабленным сечением вблизи донной части, а в управляющей полости установлен поршень с толкателем, расположенный перпендикулярно к стакану с донной частью. Соосно донной части установлено средство защиты канала подачи рабочего тела.
Согласно изобретению в боковой полости установлен дополнительный поршень с глухим радиальным каналом, в донную часть которого упирается донная часть входного патрубка с ослабленным сечением. На боковой поверхности указанного поршня выполнена лыска, плоскость которой совпадает или находится ниже ослабленного сечения (ближе к донной части).
Гаситель удара в боковой полости может быть выполнен в виде заглушки с пружинным фиксатором, а на дополнительном поршне предусмотрен ответный хвостовик.
Сущность изобретения поясняется чертежом.
Пироклапан состоит из корпуса 1 с входным патрубком 2, выполненным в виде стакана с ослабленным сечением 3 вблизи донной части 4 (срезного элемента), помещенной в глухой радиальный канал 5 и упирающейся в соответствующую донную часть глухого радиального канала 5, выполненного в дополнительном поршне 6. Заглушка 7 фиксирует гаситель удара 8. Внутренняя поверхность боковой полости 9 является направляющей для поршня 6 с уплотнительным поршневым кольцом 10 из фторопласта-4.
В корпусе 1 соосно поршню 6 установлен пиропривод 11 с управляющей полостью и поршнем 12, имеющим конический участок 13 и толкатель 14. Со стороны гнезда 15 для пиросредства (не показано) на поршне установлено два блока уплотнительных колец 16 и 17 из фторопласта-4 и резины соответственно. Рабочее тело после срабатывания пироклапана отводится через патрубок 18. На поршне 6 предусмотрен хвостовик 19, который фиксируется пружинами 20 гасителя удара 8.
Входной патрубок 2 в зависимости от условий эксплуатации может быть изготовлен, например, полностью из нержавеющей стали типа 12Х18Н10Т, сварным со срезным элементом 4 из алюминиевого сплава, сборным со срезным элементом из фторопласта-4 и т.д.
Пироклапан работает следующим образом.
До срабатывания пиросредства в пироприводе 11 срезной элемент 4 входного патрубка 2 разделяет входную и выходную полости с соответствующими патрубками 2 и 18. При этом срезной элемент 4 донной частью опирается на донную часть глухого радиального канала 5, выполненного в дополнительном поршне 6. Благодаря этому ослабленное сечение 3 разгружено от осевой силы, возникающей от действия сил давления рабочего тела.
После срабатывания пиросредства (не показано), установленного в гнезде 15 пиропривода 11, газ высокого давления перемещает поршень 12 до упора конической частью 13 в соответствующую часть пиропривода 11. Уплотнительные кольца 16 из фторопласта-4 обеспечивают центрирование поршня 12, его скольжение по направляющей поверхности и поджатие резиновых колец 17, задача которых - надежное разделение управляющей полости и полости канала подачи рабочего тела.
Коническая часть 13 окончательно герметизирует управляющую полость и заклинивает в соответствующей части пиропривода 11, исключая движение поршня 12 в обратном направлении и, следовательно, разгерметизацию канала подачи рабочего тела.
Поршень 12 при своем движении упирается толкателем 14 в дополнительный поршень 6, в глухом радиальном канале 5 которого размещается донная часть 4 (срезной элемент) входного патрубка 2. Дополнительный поршень 6, двигаясь в сторону гасителя удара 8, срезает донную часть 4 по ослабленному сечению 3 и в своем крайнем положении хвостовиком 19 деформирует пружины 20 гасителя удара 8. Пружины 20 захватывают хвостовик 19 и удерживают поршень 6 от возможных перемещений в сторону канала рабочего тела. Дополнительную герметичность и центрирование поршня 6 обеспечивает поршневое кольцо 10. Срезной элемент 4, попав в боковую полость 9, оказывается в замкнутом пространстве, и его проникновение в канал рабочего тела становится невозможным.
Пироклапан открыт.