ТЕРМОЗАПОРНЫЙ КЛАПАН

Полезная модель относится к бытовым и промышленным системам подачи газа и может быть использовано для прекращения подачи газа в аварийных ситуациях, например, при пожаре.
Известен термозапорный клапан, содержащий корпус, в котором посредством стопорного кольца закреплена звездочка, внешний обод звездочки соединен со ступицей спицами, в одной из спиц выполнен продольный сквозной канал, в канале расположены подвижной штифт (толкатель) и нажимный винт. Между штифтом и винтом размещена плавкая вставка.
В ступице имеется направляющая, в которой размещен шток запорного элемента, подпружиненного в осевом направлении относительно ступицы упругим элементом. В штоке запорного элемента выполнена канавка, в которой размещен шариковый стопор, удерживающий запорный элемент в открытом положении, причем стопор контактирует в данном положении со штифтом.
В исходном положении термозапорный клапан находится в открытом положении. Упругий элемент сжат и его усилие компенсируется шариковым фиксатором. В аварийной ситуации, например, при возникновении пожара, вследствие повышения температуры плавкая вставка расплавляется. В результате усилие нажимного винта не передается на штифт и последний больше не удерживает шариковый стопор в канавке штока, шток освобождается от шарикового стопора и под действием пружины запорный элемент перемещается и перекрывает проходное сечение корпуса, переводя клапан в закрытое положение, то есть перекрывая подачу газа.
(см. патент РФ №2189515, Кл. F 16 K 17/40, 2001 г.) - наиболее близкий аналог.
В результате анализа выполнения известного термозапорного клапана необходимо отметить, что данный клапан характеризуется значительными радиальными габаритами, что обусловлено радиальным расположением части элементов механизма фиксации клапана в открытом положении по отношению к оси клапана, а кроме того, учитывая, что в одном из лучей ступицы выполнено отверстие, в котором расположен толкатель, плавкая вставка и нажимной винт,
лучи имеют разную жесткость, и, как следствие, разную степень деформации, при возникновении нагрузок, что может привести к перекосу оси отверстия ступицы, а следовательно, к неполному перекрыванию подачи газа при срабатывании клапана.
Задачей настоящей полезной модели является разработка конструкции термозапорного клапана, имеющей незначительные радиальные габариты, что позволяет размещать его в затесненных местах, а также технологичного в изготовлении и надежного в эксплуатации.
Поставленная задача обеспечивается тем, что в термозапорном клапане, содержащем корпус, в полости которого закреплена опора, запорный механизм, установленный в полости корпуса на опоре и выполненный в виде штока с закрепленным на одном его конце запорным элементом, толкателя, как минимум, одного стопорного элемента, упора и плавкой вставки, новым является то, что термозапорный клапан снабжен втулкой со внутренней кольцевой проточкой, закрепленной на опоре, шток установлен во втулке с возможностью возвратно - поступательного перемещения и подпружинен относительно нее, в штоке, со стороны, противоположной установленному запорному элементу выполнено осевое отверстие, в котором установлены толкатель, плавкая вставка и упор, причем упор зафиксирован в отверстии штока, плавкая вставка размещена между упором и толкателем, который подпружинен на вставку и имеет цилиндрическую и коническую поверхности, в штоке, в области размещения плавкой вставки, выполнено, как минимум, одно радиальное отверстие для выхода расплавленного материала вставки и как минимум, одно радиальное отверстие, в котором расположен стопорный элемент, контактирующий с цилиндрической поверхностью толкателя и заходящий в кольцевую проточку втулки в открытом положении клапана и контактирующий с конической поверхностью толкателя и освобождающий кольцевую проточку втулки в закрытом положении клапана.
При проведении патентных исследований, не обнаружены решения, идентичные заявленному, а следовательно, заявленная полезная модель соответствует условию патентоспособности «новизна».
Считаем, что сведений, изложенных в материалах заявки, достаточно для практического осуществления полезной модели.
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, на которых представлен термозапорный клапан, осевой разрез.
Термозапорный клапан содержит полый корпус 1 с двумя фланцами 2 и 3 по его торцам. Во фланцах выполнены отверстия 4 под крепежные элементы. В полости корпуса 1 размещен запорный механизм для перекрывания подачи газа. Запорный механизм установлен на опоре 5, которая монтируется в корпусе 1 в его кольцевой проточке (позицией не обозначена) и фиксируется стопорным кольцом 6. В опоре 5 также выполнено осевое резьбовое отверстие (позицией не обозначено).
Запорный механизм выполнен в виде втулки 7 с резьбовым концом, который при сборке клапана ввинчивается в резьбовое отверстие опоры 5. В отверстии втулки с возможностью осевого перемещения установлен шток 8, на одном конце которого закреплен запорный элемент 9, имеющий коническую рабочую (запорную) поверхность (поверхность А), имеющую возможность при перекрывании подачи газа контакта с конической поверхностью (поверхностью Б) корпуса 1.
В штоке 8 со стороны, противоположной той, на которой устанавливается запорный элемент, имеется осевое отверстие 10. В отверстии 10 установлен упругий элемент 11, одним концом контактирующий с дном полости, а другим - с торцом установленного в отверстии штока с возможностью осевого возвратно -поступательного перемещения толкателя 12, на котором выполнена коническая поверхность (поверхность В) и цилиндрическая поверхность (поверхность Г).
В отверстии 10 имеется резьба, в которую ввинчен упор, выполненный в виде поджимного винта 13, поджимающего через шайбу 14 плавкую вставку 15, выполненную, например, из сплава «Вуда». В штоке 8, в зоне расположения плавкой вставки 15, выполнено как минимум, одно отверстие 16.
Во втулке 7, в области ее резьбовой поверхности, выполнена кольцевая проточка 17, а в штоке 8, как минимум, одно (наиболее предпочтительно два) отверстие 18, в котором расположен стопорный элемент 19, выполненный, например, в виде шарика. Если запорных элементов больше одного, например, два, то они расположены на штоке диаметрально противоположно друг другу.
Запорный элемент 9, закрепленный на штоке 8, подпружинен относительно втулки 7 упругим элементом 20.
Для уменьшения степени перекрывания проходного сечения корпуса 1, опора 5 выполнена в виде узкой жесткой пластины, в которых выполнены отверстия (позициями не обозначены) для прохода газа.
Термозапорный клапан работает следующим образом.
Термозапорный клапан устанавливают в магистраль подачи газа. При установке клапана совмещают фланцы 2 и 3 корпуса с фланцами магистрали подачи газа и фиксируют клапан крепежными элементами, вводимыми в отверстия 4 фланцев 2 и 3.
В исходном положении клапан находится в открытом положении и не препятствует подаче газа потребителям. В исходном положении клапана шток 8 находится во взведенном (в левом в плоскости чертежа) положении.
Упругие элементы 11 и 20 при этом сжаты. Толкатель 12 упругим элементом 11 поджат к плавкой вставке 15, которая упирается в шайбу 14. Винт 13 ввинчен в отверстие 10. Расположенные в отверстиях 18 стопорные элементы 19 при этом (допускаем, что их два) опираются на поверхность «Г» толкателя 12 и частично заходят в кольцевую проточку 17, фиксируя шток 8 во взведенном положении.
В аварийной ситуации, например, при возникновении пожара, при превышении в зоне расположения клапана температуры, на которую рассчитана плавкая вставка, ее сплав расплавляется, в результате чего упругий элемент 11 перемещает толкатель 12 в левое (в плоскости чертежа) положение, расплавленный материал вставки при этом выдавливается через отверстия 16. Стопорные элементы 19, при перемещении толкателя в определенный момент заканчивают взаимодействие с цилиндрической поверхностью «Г» толкателя и начинают контактировать с его конической поверхностью «В», в результате чего стопорные элементы 19 глубже западают в отверстия 18 и выходят из кольцевой проточки 17 втулки 7, расфиксируя шток 8 относительно втулки 7. Шток 8 под действием упругого элемента 20, резко перемещается (в плоскости чертежа) вправо до контакта поверхности «А» запорного элемента 9 с поверхностью «Б» корпуса, в результате чего перекрывается подача газа.
Легко заметить, что для осуществления работы данного клапана ход толкателя должен быть таким, чтобы обеспечить контакт стопорных элементов 19 с его конической частью (чтобы обеспечить выход стопорных элементов из кольцевой проточки 17 втулки 7). Ход толкателя задается толщиной плавкой вставки 15 и регулируется винтом 13.