КЛАПАН ТЕРМОЗАПОРНЫЙ

Полезная модель относится к промышленным и бытовым устройствам, предназначенным для прекращения подачи газа при возникновении пожара.
Известен термозапорный клапан, содержащий корпус, в полости которого имеется опора с осевым отверстием, в котором с возможностью перемещения установлен шток, подпружиненный относительно опоры, с закрепленной на одном из его торцов тарелью, имеющей возможность взаимодействия с поверхностью корпуса для перекрывания подачи газа, а также плавкая вставка, отличающийся тем, что клапан снабжен втулкой с радиальным отверстием и стопорным элементом, а на штоке и в отверстии опоры выполнены канавки, втулка и плавкая вставка установлены на штоке и размещены в отверстии опоры, причем плавкая вставка скреплена со штоком и опорой, а втулка установлена в отверстии опоры с возможностью осевого перемещения, шток имеет возможность осевого перемещения относительно втулки, в открытом положении клапана стопорный элемент расположен в радиальном отверстии втулки и канавке штока, а в его закрытом положении - в радиальном отверстии втулки и канавке опоры, при этом тарель и упругий элемент установлены на штоке с разных сторон относительно опоры (см. патент РФ на П.М. №61834, МПК F16K 17/40). Недостатком данного клапана является наличие сложного запорного механизма, подверженного заклиниванию при воздействии повышенной влажности, при ударных нагрузках.
Известен термозапорный клапан, содержащий корпус, в полости которого имеется опора с осевым отверстием, в котором с возможностью перемещения установлен шток, подпружиненный относительно опоры, с закрепленной на одном из его торцов тарелью, имеющей возможность взаимодействия с поверхностью корпуса для перекрывания подачи газа, а также плавкая вставка, отличающийся тем, что шток выполнен сборным, из двух частей, имеющих возможность соединения друг с другом по торцам, плавкая вставка размещена между обращенными друг к другу торцами соединяемых частей штока и поджата к опоре, а тарель и упругий элемент установлены на штоке с разных сторон относительно опоры (см. патент РФ на П.М. №61833, МПК F16K 17/40). Данная конструкция сложна для сборки и разборки. Затруднено изготовление механизма для трубопроводов малого диаметра из-за наличия резьбового соединения на штоке.
Известен клапан термозапорный, содержащий корпус, опору с осевым отверстием, в котором с возможностью перемещения установлен шток с закрепленной на одном из его торцов тарелью, имеющей возможность взаимодействия с поверхностью корпуса для перекрывания подачи газа, пружину, а также плавкую вставку, отличающийся тем, что опора имеет резьбовое соединение с корпусом, пружина расположена между опорой и тарелью, плавкая вставка выполнена в виде гайки, а шток имеет резьбу на конце для размещения плавкой вставки. (патент РФ на П.М. №61833, МПК F16K 17/40). Недостатком данной конструкции является возможность ложного срабатывания при ударных нагрузках и вибрации. Материал плавкой вставки должен иметь температуру плавления менее 100°C. Такие сплавы металлов не обладает достаточной прочностью, что может привести к срыву резьбы под действием закрывающей пружины и ударных нагрузках с вибрацией.
Наиболее близким к предлагаемому решению является автоматический термозапорный клапан (патент RU 2332606 C1, МПК F16K 17/40). Клапан содержит прямоточный полый корпус. В корпусе выполнено седло и установлены шток с затвором и направляющая втулка. Шток затвора пропущен через направляющую втулку с возможностью скольжения относительно нее, нагружен пружиной относительно направляющей втулки в сторону седла и снабжен выполненным из термочувствительного материала средством. Это средство удерживает затвор в открытом положении. Шток выполнен с кольцевой канавкой. Канавка расположена со стороны выхода свободного конца штока из направляющей втулки на расстоянии от затвора, не менее суммы толщины направляющей втулки и высоты пружины в сжатом состоянии. Указанное средство выполнено в виде уложенного в кольцевой канавке охватывающего шток в месте выполнения кольцевой канавки прутка. Толщина прутка превышает глубину кольцевой канавки. В исходном открытом положении клапана пруток уложен в кольцевой канавке с упором под действием сжатой пружины в направляющую втулку. В качестве термочувствительного материала использован материал с памятью формы, например нитинол, имеющий начальную изогнутую, охватывающую шток форму, не препятствующую перемещению штока с затвором в направлении седла под действием пружины. Пруток в поперечном сечении может быть выполнен круглым, уложен в кольцевую канавку в 1,5-2,0 витка (см. патент РФ на изобретение №2332606 C1, МПК F16K 17/40). Основным недостатком указанного клапана является возможность “закусывания” прутка, выполненного из термочувствительного материала и уложенного в кольцевой канавке штока. Кроме того, при укладке нитинолового прутка в кольцевую канавку необходимо применять высокие температуры и специальный режим охлаждения, так как только в таких условиях формируется эффект «памяти» для нитинолового сплава. Данный процесс усложняет сборку клапана.
Задачей является создание термозапорного клапана, не имеющего ограничений по диаметру газопровода, простого в изготовлении, сборке и обслуживании.
Технический результат заключается в упрощении конструкции термозапорного механизма при повышении надежности работы клапана.
Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что клапан термозапорный содержит прямоточный полый корпус, в корпусе закреплена опора в форме звезды. В осевом отверстии опоры установлен шток с возможностью продольного перемещения. На одном конце штока закреплена тарель, имеющая возможность взаимодействия с седлом корпуса для перекрытия подачи газа. На другом конце штока выполнена кольцевая канавка, используемая для фиксации штока посредством сухарей. Шток с тарелью нагружен пружиной. Сухари установлены в кольцевой проточке штока и фиксируются в радиальном углублении опоры с нагрузкой, возникающей под действием сжатой пружины. Сухари выполнены из металла с температурой плавления менее 100°C и удерживают клапан в открытом состоянии. В аварийной ситуации, например при нагреве корпуса клапана выше температуры плавления, сухари расплавляются и высвобождают шток, который под действием пружины перемещается в сторону седла корпуса и перекрывает подачу газа.
Выполнение термозапорного клапана с удерживающим затвор средством в виде сухарей, зафиксированных в радиальном углублении опоры, позволило создать простую, технологичную конструкцию термозапорного клапана с повышенной защитой от ложных срабатываний при ударных нагрузках и вибрации. Конструкция отличается простотой изготовления и сборки.
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами (фиг. 1), на которых представлен термозапорный клапан, осевой разрез.
Позициями на чертеже обозначены:
1 - корпус,
2 - опора,
3 - тарель,
4 - шток,
5 - стопорный элемент,
6 - упругий элемент.
1
1
2
3
А
Б
3
4
2
4
5
4
2
1
6
Термозапорный клапан содержит полый корпус  с двумя фланцами по его торцам с отверстиями (позициями не обозначены) под крепежные элементы. В полости корпуса  размещен запорный механизм для перекрывания подачи газа. Запорный механизм установлен на опоре , имеющей осевое отверстие. В полости корпуса расположена тарель  с поверхностью «», имеющей возможность взаимодействия с поверхностью «» корпуса при запирании проходного отверстия корпуса. Тарель  закреплена на штоке , установленном с возможностью перемещения в отверстии опоры . На поверхности штока  выполнена кольцевая канавка, в которой частично расположен стопорный элемент , выполненный из легкоплавкого металлического сплава в виде сухарей. Шток  подпружинен относительно опоры , а следовательно, и относительно корпуса  упругим элементом .
А
Б
6
5
6
4
А
Б
Термозапорный клапан устанавливают в магистраль подачи газа. При установке клапана совмещают фланцы 2 корпуса с фланцами магистрали подачи газа и фиксируют клапан крепежными элементами, вводимыми в отверстия фланцев 2. В исходном положении клапан находится в открытом положении и не препятствует подаче газа потребителям (поверхности «» и «» не контактируют друг с другом). Упругий элемент  при этом нагружен. В аварийной ситуации, например, при возникновении пожара, при превышении в зоне расположения клапана температуры, на которую рассчитаны сухари , сплав расплавляется, в результате чего под действием упругого элемента  шток  перемещается влево (в плоскости чертежа) до контакта поверхностей «» и «», что приводит к перекрыванию подачи газа.
Несомненным достоинством данной конструкции термозапорного клапана является простота его конструкции, легкость переустановки, а также надежность в работе, так как в конструкции отсутствуют специальные фиксирующие элементы, которые могут заклинить перемещение тарели в процессе закрывания проходного сечения клапана. При штатной эксплуатации в предложенной конструкции усилие сжатия пружины действует только на плавкий элемент, так что при увеличении усилия происходит возрастание степени фиксации штока. Такая конструкция обеспечивает защиту конструкциях от ударных нагрузок и от вибраций при транспортировке.
Герметичность, сработавшего клапана, обеспечивается сопряжением конусов тарели и седла клапана - "металл по металлу". Использование сухарей для фиксации штока приводит к повышению надежности конструкции, снижению производственных расходов при изготовлении клапана.