ТЕРМОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ЗАПОРНЫЙ КЛАПАН

Полезная модель, относится к арматуростроению и может-быть использована для установки на трубопроводах в качестве запорного устройства, способного перекрывать поток рабочей среды при аварийном повышении температуры, например в условиях пожара.
Известен термоклапан (патент РФ 892092, F 16 K 17/40), состоящий из корпуса с входным и выходным патрубками, в полости которого размещен запорный орган в виде поршня и сжатая пружина, удерживаемая термочувствительным элементом, выполненным в виде заполнителя внутренней полости корпуса. При расплавлении термочувствительного элемента под воздействием высокой температуры пружина толкает поршень до упора в торец седла, при этом клапан оказывается в закрытом состоянии.
Недостатком известного термоклапана является то, что в его конструкции не предусмотрено управление запорным органом в режиме нормальной эксплуатации, а легкоплавкий заполнитель находится внутри корпуса, что снижает чувствительность клапана по температуре срабатывания.
Прототипом предлагаемого технического решения является термочувствительный противопожарный клапан (патент Великобритании N2144832, F 16K 17/38, 31/44), содержащий корпус с входным и выходным патрубками, крышку, шток с запорным органом, дополнительное устройство, содержащее стакан, закрепленный на внешней поверхности корпуса, толкатель, передающий усилие штоку от упругого элемента (пружины) через плавкие вставки, блокирующие стакан и толкатель, при плавлении которых пружина разжимается и толкатель со штоком перемещаются в верхнее положение " Закрыто".
Недостатком известного термочувствительного противопожарного клапана является следующее:
- стакан с упругим элементом, располагается на внешней поверхности корпуса клапана, закрывая доступ к элементам арматуры, предназначенным для обслуживания и контроля, кроме того, радиальные размеры стакана с упругим элементом зависят от размеров корпуса клапана и наоборот, что усложняет конструкцию;
увеличение энергии сжатия упругого элемента приводит к значительному увеличению габаритных размеров клапана;
- плавкая вставка (втулка) находится внутри корпуса, что снижает чувствительность аварийного срабатывания по температуре.
- при плавлении плавких вставок шток может перемещаться только в одном направлении (вверх).
Технической задачей, которая ставилась при разработке полезной модели, является создание конструкции термочувствительного запорного клапана, позволяющей увеличивать энергию сжатия упругого элемента без существенного увеличения габаритных размеров клапана, обеспечивающей доступ к внешней поверхности клапана, позволяющей использовать ее при различном направлении движения штока на закрытие и обладающей высокой чувствительностью по температуре аварийного срабатывания.
Техническая задача достигается тем, что в термочувствительном запорном клапане, содержащем корпус с входным и выходным патрубками, крышку, шток с запорным органом, дополнительное устройство, содержащее стакан с соединенным со штоком толкателем, опорные поверхности которых нагружены упругим элементом через плавкие вставки, стакан расположен на верхнем фланце крышки клапана, и, в зависимости от направления движения штока на закрытие клапана, крепится к фланцу крышки днищем или торцевой поверхностью стенок, при этом упругий элемент содержит набор из N пружин, равномерно расположенных и зафиксированных в расточках, выполненных по окружности опорных поверхностей стакана и толкателя, а плавкие вставки расположены на внешней поверхности клапана.
На фиг.1 представлена конструкция термочувствительного запорного клапана с движением штока на закрытие вверх в разрезе в положении "Открыто ";
На фиг.2 - то же в положении "Закрыто ", после плавления плавких вставок (направление перемещения штока показано стрелкой);
На фиг.3 показана конструкция термочувствительного запорного клапана в разрезе, принцип действия которого, предусматривает движение штока на закрытие вниз; На фиг.4 - то же, после плавления плавких вставок.
Термочувствительный запорный клапан содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками, в полости которого установлен запорный орган 4, связанный со штоком 5, крышку 6, на верхнем фланце 7 которой неподвижно закреплен стакан 8, в который вставлен толкатель 9. По окружности опорных поверхностей стакана и толкателя выполнены соосные расточки, предназначенные для фиксации N пружин сжатия 10, выполняющих роль накопителя энергии. В центральном отверстии толкателя 9 закреплен узел ходовой гайки, включающий корпус 11, внутри которого расположена гайка 12 с квадратным хвостовиком 13, вращающаяся в упорных подшипниках 14 и поджатая от осевого смещения резьбовой втулкой 15, выдвижной шпиндель 16, жестко соединенный внутренним резьбовым отверстием со штоком 5 клапана и зафиксированный от поворота с помощью шлицевого соединения втулкой 17.
В условиях нормальной эксплуатации пружины 10 сжаты между опорными поверхностями стакана 8 и толкателя 9 с помощью гаек 18 и
болтов 19, под головки которых установлены плавкие вставки 20, высота которых зависит от хода запорного органа 4 при движении штока 5 вверх на закрытие.
Для клапанов, конструкция которых предусматривает движение штока 5 на закрытие вниз, стакан 8, крепится к-фланцу 7 крышки 6 торцевой поверхностью стенок, а пружины 10 сжаты между опорными поверхностями стакана 8 и толкателя 9 с помощью гаек 18 и болтов 19 через плавкие вставки 20, установленные на днище стакана 8.
Термочувствительный запорный клапан работает следующим образом.
При нормальных условиях эксплуатации управление закрытием (открытием) клапана осуществляется вращением гайки 12 с помощью съемной рукоятки, надеваемой на квадратный хвостовик 13. Открытие клапана производится вращением гайки 12 против часовой стрелки, при этом шток 5 с запорным органом 4 перемещаются в крайнее нижнее положение.
При аварийном повышении температуры, плавкие вставки 20 плавятся, теряя прочность, в результате чего суммарное усилие сжатия пружин 10 передается на толкатель 9, который перемещается вместе со штоком 5 в верхнее положение, устанавливая запорный орган 4 в положение " Закрыто ".
Клапаны, конструктивная схема которых предусматривает движение штока на закрытие вниз, на открытие - вверх, работают следующим образом.
При плавлении плавких вставок 20 толкатель 9 вместе со штоком 5 и запорным органом 4 перемещается под действием пружин 10 в нижнее положение. Клапан закрыт.
Таким образом, заявляемый термочувствительный запорный клапан обеспечивает:
- ручное управление закрытием-открытием при нормальном режиме эксплуатации и автоматическое закрытие при температуре большей или равной температуре плавления плавких вставок;
- применение N-пружинного упругого элемента с радиальным расположением пружин, позволяющего увеличить энергию сжатия по сравнению с однопружинным упругим элементом в несколько раз при равных радиальных размерах. Например, использование восьми пружин увеличивает энергию сжатия в 2,5 раза, двенадцати - в 2,9 раза (Орлов п.И. Основы конструирования. Справочно-методическое пособие в 3-х книгах. Кн. 3. М., " Машиностроение", с. 184, 1977);
- доступ к внешней поверхности клапана для его обслуживания и визуального контроля технического состояния и упрощает конструкцию за счет расположения стакана на верхнем фланце крышки клапана;
- при движении штока на закрытие вниз, возможность использования варианта крепления стакана к верхнему фланцу крышки торцевой поверхностью стенок;
- повышение чувствительности по температуре аварийного срабатывания за счет расположения плавких вставок на внешней поверхности.