ПИРОКЛАПАН

Предлагаемая полезная модель относится к запорной трубопроводной арматуре для управления потоком среды в трубопроводах и может быть использована в различных пневматических и гидравлических системах (далее - ПГС), в том числе с агрессивными и токсичными средами, в различных областях техники.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является клапан по патенту США №3548848, содержащий корпус с входом и выходом, расположенными вдоль общей оси. При этом образуется канал через корпус для жидкости. Корпус имеет удлиненную полость, расположенную перпендикулярно указанной общей оси. В этой полости может перемещаться поршень, имеющий перекрывную вставку и проходное отверстие. В начальном положении поршень расположен между входом и выходом и перекрывной вставкой закрывает вход, в конечном положении, удаленном от первоначального, жидкость проходит через проходное отверстие поршня от входа к выходу корпуса. Поршень имеет третье положение, когда он перекрывной вставкой закрывает вход в корпус. Клапан, находящийся в нормально закрытом положении, открывается, когда поршень переходит в открытое положение, и закрывается, когда поршень возвращается в третье положение. На одном конце корпуса выполнена камера, в которой находится взрыватель (пиропатрон) для перемещения поршня из начального в конечное положение. На противоположном конце корпуса выполнена камера, в которой находится второй пиропатрон, возвращающий поршень в третье (начальное) положение. Таким образом, поршень может работать в режиме «закрыто-открыто-закрыто».
Общими существенными признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками предлагаемого технического решения являются следующие - пироклапан выполнен в виде корпуса, содержащего полость,
выходной и входной каналы, полость снабжена камерой с пиропатроном и поршнем с перекрывным элементом, выполненными с возможностью последовательного сообщения выходного канала с входным каналом при последовательном срабатывании пиропатронов.
Известный пироклапан - прототип не возможно использовать для последовательного соединения с разными источниками рабочей среды (он имеет один канал движения рабочей среды), а также практически невозможно использовать в ПГС, которые необходимо длительное время держать закрытыми под воздействием рабочей среды высокого давления, особенно под воздействием агрессивных и токсичных сред, из-за того, что при закрытом положении клапана перекрывная вставка поршня не обеспечивает достаточной герметичности; кроме того данный пироклапан является одноразовым - после его использования в режиме «закрыто-открыто-закрыто» он должен быть заменен (из-за нагара нарушается качество внутренних поверхностей), что зачастую затруднено и требует последующей герметизации и опрессовки соединений.
Предлагаемой полезной моделью решаются следующие технические задачи - обеспечение герметичности клапана при длительном нахождении под воздействием давления рабочей среды, возможность многократного использования клапана, увеличение количества каналов движения рабочей среды и возможность переключения движения рабочей среды между каналами.
Для решения данной технической задачи - увеличения количества каналов движения рабочей среды и обеспечения возможности переключения движения рабочей среды между каналами, пироклапан выполнен в виде корпуса, содержащего две полости, соединенные между собой каналом, при этом корпус имеет выходной канал и входные каналы, при том каждая полость снабжена камерой с пиропатроном и поршнем с перекрывным элементом, выполненными с возможностью последовательного сообщения выходного канала только с одним из входных каналов при последовательном
срабатывании пиропатронов. Для обеспечения герметичности клапана при длительном нахождении под воздействием давления рабочей среды, внутренняя часть полостей, в которых расположены поршни, выполнена в виде втулок со сделанными заедино с ними перекрывными элементами, выполненными с возможностью их среза в местах соединения с втулками при движении поршня при срабатывании пиропатронов, при этом втулки имеют радиальные и торцевые уплотнения с внутренней частью полостей корпуса и торцевые уплотнения с камерами пиропатронов. Для обеспечения надежной фиксации поршней с перекрывными элементами после срабатывания пиропатронов, втулки имеют фиксатор для перекрывного элемента, выполненный в виде внутренней конической поверхности, а перекрывные элементы имеют наружную кольцевую пилообразную гребенку с углом конуса большим, чем угол конуса фиксатора. А для обеспечения возможности многократного использования клапана, втулки с поршнями и пиропатроны могут быть выполнены с возможностью их замены после срабатывания пироклапана (т.е. узлы в составе втулка-поршень-перекрывной элемент-пиропатрон подлежат замене без демонтажа всего пироклапана).
Отличительными признаками предлагаемого пироклапана являются следующие - корпус содержит дополнительную полость, полости соединенны между собой каналом, входных каналов несколько, при том каждая полость снабжена камерой с пиропатроном и поршнем с перекрывным элементом, выполненными с возможностью последовательного сообщения выходного канала только с одним из входных каналов при последовательном срабатывании пиропатронов. Кроме того, дополнительно, внутренняя часть полостей, в которых расположены поршни, выполнена в виде втулок со сделанными заедино с ними перекрывными элементами, выполненными с возможностью их среза в местах соединения с втулками при движении поршня при срабатывании пиропатронов, при этом втулки имеют радиальные и торцевые уплотнения с внутренней частью полостей корпуса и торцевые уплотнения с камерами пиропатронов; втулки
имеют фиксатор для перекрывного элемента, выполненный в виде внутренней конической поверхности, а перекрывные элементы имеют наружную кольцевую пилообразную гребенку с углом конуса большим, чем угол конуса фиксатора; а также втулки с поршнями и пиропатроны могут быть выполнены с возможностью их замены после срабатывания пироклапана.
Благодаря наличию данных отличительных признаков в совокупности с известными достигается следующий результат - обеспечивается герметичность клапана при длительном нахождении под воздействием давления рабочей среды, в том числе агрессивной или токсичной, возможность многократного использования клапана, увеличение количества каналов движения рабочей среды и возможность переключения движения рабочей среды между каналами.
Предложенное техническое решение может найти применение в качестве запорного и переключающего элемента в ПГС с несколькими каналами движения рабочей среды, необходимостью изменения количества каналов движения среды и переключения движения рабочей среды между каналами, с необходимостью многократного использования клапана, например при отработке ПГС, в ПГС различных аварийных систем (пожаротушения и др.), где полная замена клапанов невозможна, либо затруднена.
Предложенное техническое решение поясняется чертежами фиг.1-3.
На фиг.1 представлен клапан в исходном состоянии (до срабатывания пиропатронов), на фиг.2 - в среднем (сработал один из пиропатронов) и на фиг.3 - в конечном состоянии.
Изображенный на фиг.1-3 пироклапан содержит корпус 1 с входными 2, 13 и 14 и выходным 3 каналами, имеющий две внутренние полости 4, две камеры 5 для пиропатронов 11 и 12, соединенные с корпусом 1 с помощью болтов 16 и гаек 17, два поршня 6, расположенных в состоящих из двух сваренных между собой частей втулках 7, с перекрывными элементами 8,
уплотнения радиальные комбинированые 9 и уплотнения торцевые 10. Втулки 7 имеют фиксаторы 15 для перекрывных элементов 8, выполненные в виде внутренней конической поверхности. Перекрывные элементы 8 имеют наружную кольцевую коническую пилообразную гребенку, с углом конуса большим, чем угол конуса фиксаторов 15. Уплотнения радиальные комбинированные 10 состоят, например, из резиновых и фторопластовых колец и обеспечивают герметичность сопряжения втулок 7 с корпусом 1, торцевые уплотнения 10, например, медные обеспечивают герметичность сопряжения камер пиропатронов 5 со втулками 7 и втулок 7 с корпусом 1.
Устройство работает следующим образом.
В начальном состоянии клапана каналы движения рабочей среды: 13-3, 14-3 закрыты, 2-3 открыт, 14-3 закрыт. При срабатывании пиропатрона 11 поршень 6 с перекрывным элементом 8 перемещается в конечное положение, перекрывной элемент 8 герметично заклинивается в фиксаторе 15 втулки 7 за счет смятия его кольцевой конической пилообразной гребенки, при этом закрывается канал 2-3 и открывается канал 13-3. После этого, в случае срабатывания второго пиропатрона 12, в результате аналогичного перемещения второго поршня 6 с перекрывным элементом 8 в конечное положение, канал 13-3 закрывается и открывается канал 14-3. В данном случае канал 13-3 работает в режиме «закрыто-открыто-закрыто», канал 14-3 работают в режиме «закрыто-открыто». Количество и комбинация открываемых и закрываемых каналов может изменяться путем установки заглушек на те или иные входы и выходы каналов в зависимости от решаемых задач. Для последующего использования клапана производится замена пиропатронов 11 и 12, втулок 7 с поршнями 6 и уплотнений 9 и 10. При этом не требуется демонтаж клапана из системы, в которой он применяется.