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 достигаемому техническому результату является термозапорный клапан, включающий полый корпус с посадочной поверхностью, расположенное в полости корпуса основание с осевым и радиальным каналами, подпружиненный относительно основания запорный элемент с рабочей
поверхностью 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 плавкую вставку для фиксации стопорного элемента (см., например, полезную модель РФ №38032, кл. F 16 К 17/40, опубл. 02.09.2003).
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 высокое быстродействие срабатывания запорного элемента при возникновении аварийной ситуации. При возникновении аварийной ситуации, то есть при существенном повышении температуры окружающей среды, происходит нагрев корпуса клапана и находящейся в нем плавкой вставки. При повышении температуры в полости клапана до определенного значения осуществляется разрушение плавкой вставки. Так как плавкая вставка расположена в полости корпуса клапана, то естественно, что она при постоянном взаимодействии с проходящей через клапан рабочей средой, температура (10 -15°С) которой несколько ниже температуры окружающей среды даже при отсутствии аварийной ситуации, охлаждается. Таким образом, температура плавкой вставки оказывается всегда ниже температуры окружающей среды при отсутствии аварийной ситуации. Указанное обстоятельство приводит к увеличению периода времени срабатывания клапана при возникновении аварийной ситуации (при резком повышении температуры окружающей среды) за счет того, что, во-первых, передача тепла от окружающей среды к плавкой вставке осуществляется через корпус клапана и, во-вторых, плавкая вставка имеет температуру рабочей среды. При возникновении аварийной ситуации увеличение времени, необходимого для нагрева плавкой
вставки до температуры плавления ее материала, приводит к запаздыванию срабатывания клапана, что отрицательно влияет на надежность его работы.
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 повышении быстродействия срабатывания запорного клапана за счет снижения времени на передачу тепла от окружающей среды к материалу плавкой вставке.
Поставленная задача решена за счет того, что термозапорный клапан, который содержит полый корпус с посадочной поверхностью, расположенное в полости корпуса основание с осевым и радиальным каналами, подпружиненный относительно основания запорный элемент с рабочей поверхностью 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 плавкую вставку для фиксации стопорного элемента, выполнен с колпачком для размещения плавкой вставки и со штоком, а корпус выполнен с радиальным каналом, который расположен соосно с радиальным каналом в основании, при этом колпачок закреплен на наружной стенке корпуса, а шток установлен в радиальных каналах основания и корпуса с возможностью осевого перемещения и с возможностью взаимодействия со стопорным элементом и с плавкой вставкой.
Кроме того, поставленная задача решена за счет того, что стопорный элемент выполнен 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.
Кроме того, поставленная задача решена за счет того, что корпус выполнен с фланцами для присоединения к газовой магистрали.
Кроме того, поставленная задача решена за счет того, что основание имеет форму колеса с тремя спицами, при этом радиальный канал в основании расположен в одной из спиц.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен термозапорный клапан в исходном положении; на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1.
Термозапорный клапан содержит полый корпус 1 с посадочной поверхностью 2. На концах корпуса 1 расположены приспособления для присоединения его к трубопроводу, которые могут быть выполнены, например, в виде резьбовых участков (на чертежах не изображено). В полости 3 корпуса 1 соосно ему расположено основание 4, которое выполнено с осевым каналом 5 и с радиальным каналом 6. В основании 4 выполнены окна 7 для пропуска рабочей среды, площадь и конфигурация которых выбираются из условия создания основанием 4 минимального сопротивления потоку рабочей среды, проходящей через полость 3 корпуса 1 клапана. Основание 4 соединено с корпусом 1 с помощью приспособления для закрепления основания 4 в корпусе 1, которое может быть выполнено в виде любого известного разъемного соединения, например, в виде разрезного кольца (на чертежах не изображено), которое размещено в соответствующей кольцевой канавке (на чертежах не изображено), выполненной внутри корпуса 1. При этом основание 4 установлено с возможностью взаимодействия с выступом 8 в полости корпуса 1 с одной стороны и разрезным кольцом с другой стороны, что обеспечивает надежную фиксацию основания 4 в полости 3 корпуса 1. Запорный элемент 9 подпружинен относительно основания 4 с помощью пружины 10. Запорный элемент 9 выполнен с рабочей поверхностью 11, которая
может иметь, например, форму боковой поверхности конуса вращения. Запорный элемент 9 имеет хвостовик 12, который может быть выполнен в виде отдельной детали (на чертежах не изображено), соединенной посредством разъемного или неразъемного соединения с запорным элементом 9, или заодно целое с запорным элементом 9 (фиг.1). Хвостовик 12 запорного элемента 9 установлен в осевом канале 5 основания 4 с возможностью перемещения. Стопорный элемент 13 предназначен для фиксации хвостовика 12 запорного элемента 9 в исходном положении клапана и установлен в радиальном канале 6 основания 4 с возможностью перемещения. Стопорный элемент 13 может быть выполнен, например, в виде штыря с рабочей головкой (на чертежах не изображено), которая размещена в выполненной на хвостовике 12 запорного элемента 9 соответствующей выемке 14. В этом случае выемка 14 для размещения рабочей головки стопорного элемента 13 может быть выполнена, 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 (на чертежах не изображено). При этом поверхность выемки 14 для размещения рабочей головки штыря на хвостовике 12 запорного элемента 9 может иметь соответственно конусообразную или сферическую форму. По одному из вариантов конструктивного выполнения стопорный элемент 13 может быть выполнен в виде шарика (фиг.1 и 2). В этом случае соответствующая выемка 14 может быть выполнена в виде кольцевой канавки, которая расположена на хвостовике 12 запорного элемента 9 (фиг.1). На наружной стенке корпуса 1 закреплен колпачок 15. Колпачок 15 соединен с корпусом 1 посредством любого известного разъемного соединения, например, с помощью резьбового соединения. Для облегчения сборки на наружной поверхности колпачка 15 могут быть выполнены выступы 16 для захвата колпачка 15 гаечным ключом при выполнении монтажных работ. Корпус 1 выполнен с радиальным каналом 17, который расположен соосно с
радиальным каналом 6 в основании 4. В полости колпачка 15 расположена плавкая вставка 18, которая предназначена для фиксации стопорного элемента 13. Плавкая вставка 18 выполнена из легкоплавкого материала и в исходном положении клапана удерживает от перемещения стопорный элемент 13 в радиальном канале б основания 4. В радиальном канале 6 основания 4 и в радиальном канале 17 корпуса 1 расположен шток 19. Шток 19 установлен с возможностью осевого перемещения в радиальных каналах 6 и 17 соответственно основания 4 и корпуса 1 и с возможностью взаимодействия со стопорным элементом 13 и с плавкой вставкой 18. Для облегчения выхода легкоплавкого материала, образующего плавкую вставку 18, из полости колпачка 15 в нем могут быть выполнены каналы (на чертежах не показаны), посредством которых внутренняя полость колпачка 15 в зоне расположения плавкой вставки 18 сообщена с окружающей средой. По другому варианту конструктивного выполнения устройства для облегчения выхода легкоплавкого материала, образующего плавкую вставку 18, из полости колпачка 15 в штоке 19 могут быть выполнены выемки 20, обеспечивающие прием легкоплавкого материала при его плавлении.
Предпочтителен такой вариант конструктивного выполнения термозапорного клапана, при котором плавкая вставка 18 выполнена из сплава Byда.
По одному из вариантов конструктивного выполнения термозапорного клапана расположенные на концах корпуса 1 приспособления для присоединения его к трубопроводу могут быть выполнены в виде фланцев 21 и 22 для присоединения к газовой магистрали.
Как уже указывалось выше основание 4 выполнено с окнами 7 для пропуска рабочей среды. Предпочтителен такой вариант конструктивного выполнения основания 4, при котором оно имеет форму колеса с тремя спицами (фиг.2), при этом радиальный канал 6 в основании 4 расположен в одной из спиц. Следует отметить, что
спица, в которой расположен радиальный канал 6, может быть выполнена утолщенной (на чертежах не изображено) по сравнению с другими спицами.
Термозапорный клапан работает следующим образом.
В аварийной ситуации, например, при повышении температуры окружающей среды, вызванным пожаром, происходит нагрев колпачка 15 и расположенной в нем плавкой вставки 18. При достижении определенной температуры происходит плавление материала плавкой вставки 18. При этом плавкая вставка 18 теряет свою первоначальную форму из-за плавления материала, из которого она изготовлена. При этом стопорный элемент 13 и шток 19 под действием пружины 10 начинают перемещаться соответственно по радиальному каналу 6 в основании 4 и по радиальному каналу 17 в корпусе 1 в осевом направлении к колпачку 15. Поскольку при плавлении легкоплавкий материал, из которого изготовлена плавкая вставка 18, уменьшается в объеме и частично вытекает в выемки 20 штока 19, ничто не препятствует перемещению стопорного элемента 13 по радиальному каналу 6 в основании 4, а штоку 19 - по радиальному каналу 6 в основании 4 и по радиальному каналу 17 в корпусе 1. При указанном перемещении стопорного элемента 13 и штока 19 рабочая головка стопорного элемента 13 выходит из взаимодействия с выемкой 14 на хвостовике 12 и освобождает его. Под действием пружины 10 происходит осевое перемещение хвостовика 12 по осевому каналу 5 в основании 4. Вместе с хвостовиком 12 происходит осевое перемещение соединенного с ним запорного элемента 9. Перемещение запорного элемента 9 в осевом направлении происходит до тех пор, пока его рабочая поверхность 11 не войдет во взаимодействие с посадочной поверхностью 2 на корпусе 1. При этом проходное сечение корпуса 1 перекрывается запорным элементом 9, что приводит к переходу клапана в рабочее (закрытое) положение. При контакте рабочей поверхности 11 запорного элемента 9 с посадочной поверхностью 2 на корпусе 1, осуществляемом по всей их поверхности, происходит заклинивание запорного
элемента 9 в корпусе 1. Запорный элемент 9 удерживается в указанном положении за счет его заклинивания в корпусе 1 и дополнительно за счет усилия пружины 10 и давления рабочей среды.
Предложенная конструкция термозапорного клапана позволяет надежно и быстро 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 взрыва газа и снижение травматизма пожарных расчетов и персонала предприятия.