КЛАПАН-ОТСЕКАТЕЛЬ

Данное техническое решение относится к защитным запорным клапанам, предназначенным для систем вентиляции помещений и укрытий, требующих повышенной безопасности на случай резкого повышения давления воздушной окружающей среды.
Техническое решение может быть использовано в системах вентиляции зданий и сооружений, к которым предъявляются требования повышенной надежности герметичного отключения помещений от наружной среды или герметичной изоляции помещений друг от друга.
Преимущественно техническое решение относится к средствам защиты систем вентиляции, в частности, к средствам защиты входных воздушных патрубков системы вентиляции от поражающего проникновения в воздуховод ударной воздушной волны, например, ударной волны взрыва или воздушного потока большого давления.
Известны защитные устройства систем вентиляции, каждое из которых содержит корпус, установленную в корпусе, по крайней мере, одну воздушную заслонку, привод заслонки и средство ее фиксации в рабочем положении (SU 1370385, 30.01.1988; RU 2240476, 20.11.2004; RU 2147357, 04.10.2000; DE 94/01175, 29.09.1994; RU 96110655/06, 27.08.1998; RU 92005685/29, 27.05.1995; RU 2353859, 27.04.2009 - источники информации, соответственно, [1-7].
Известны также воздушные клапаны систем вентиляции зданий, сооружений, укрытий и шахт, устанавливаемые в патрубках приточной вентиляции снаружи зданий, укрытий и шахт (US 4383477, 26.11.1980; GB 1504205, 18.02.1975; GB 586341; 21.11.1944; GB 875912, 10.02.1960; СА 1191420, 01.27.1983; DE 19902341 A1, 02.09.1999; WO 02/39026 A1, 16.05.2002, а также другие клапаны и устройства, встраиваемые в системы вентиляции).
При этом устройство [1] предназначено для перекрытия воздуховода системы вентиляции, заслонка воздуховода установлена на горизонтальной оси и связана с автоматическим замком. Устройство [2] содержит несколько шарнирно закрепленных на опорной решетке наклонных подпружиненных заслонок, прилегающих друг к другу в наклонном положении «внахлест» и образующих в этом положении лабиринтные каналы, при этом решетка связана с рамкой фиксации заслонок в рабочем положении.
Саморегулирующаяся жалюзийная решетка системы вентиляции здания [3] срабатывает от изменения давления воздуха до решетки и за решеткой, при этом данное изменение давления воспринимается сильфонами, установленными в помещении и за решеткой в вытяжном патрубке, при этом результирующее перемещение одного сильфона по отношению к перемещению к другому сильфону передается посредством тяг жалюзи и поворачивает их в рабочее положение на величину, соответствующую перепаду давления.
Устройство приточной вентиляции [4] содержит установленный в воздушном канале ограничитель потока воздуха с возможностью поворота его заслонки в поперечное положение по отношению к направлению потока, причем поперечное сечение пропускного воздушного канала, закрываемого заслонкой, меньше поперечного сечения остальной части воздуховода.
Шиберный клапан [5] содержит воздушную заслонку, установленную в направляющих корпуса, механизм подвески заслонки и электромагнит, связанный с заслонкой, при этом клапан имеет одну или несколько заслонок, связанных между собой гибким элементом и расположенных в направляющих корпуса одна параллельно другой на некотором расстоянии друг от друга с образованием воздушного промежутка.
Защитное устройство [6] системы вентиляции содержит корпус, установленную в корпусе на штоке воздушную заслонку, фиксатор заслонки в рабочем положении в виде защелки, связанной с приводом, направляющие штока, подпружиненные пружинами штанги, прикрепленные к штоку и корпусу, при этом с подпружиненным относительно корпуса штоком связана заслонка.
Клапан-отсекатель [7] содержит полый корпус, полость которого образована цилиндрическим элементом, в котором установлена неподвижная решетка и параллельно ей подвижная наружная решетка с приводом ее перемещения в корпусе относительно подвижной решетки, отверстия наружной и внутренней решеток расположены со смещением относительно друг друга таким образом, что перемычки между отверстиями подвижной решетки расположены напротив отверстий внутренней решетки с возможностью перекрытия этих отверстий указанными перемычками при перемещении наружной решетки в сторону внутренней решетки.
Техническим результатом представленного в данном описании клапана-отсекателя и способа изготовления корпуса клапана является упрощение его конструкции и повышение универсальности. Другим результатом является повышение технологичности изготовления клапана. Технический результат получен клапаном-отсекателем, характеризующимся тем, что он содержит полый корпус, полость которого образована попарно соединенными наружными и внутренними решетками, каждая наружная решетка выполнена выпуклой в сторону от продольной оси клапана, а каждая внутренняя решетка выполнена выпуклой в сторону к продольной оси клапана, каждая внутренняя решетка и каждая наружная решетка образуют секцию, имеющую полость, в которой расположена упругая диафрагма в виде, например, пластины, находящейся в не рабочем нейтральном положении посередине между наружной и внутренней решетками секции, корпус имеет, по крайней мере, три секции, расположенных по образующему контуру корпуса в его поперечном сечении, при этом диафрагма, наружная и внутренняя решетки имеют отверстия, между отверстиями диафрагмы выполнены перемычки, которые расположены напротив отверстий решеток секции с возможностью их перекрытия при изгибе диафрагмы в сторону внутренней или наружной решетки секции.
На фиг.1 показан клапан-отсекатель, вид спереди;
на фиг.2 - вид А на фиг.1;
на фиг 3 показана модификация клапана;
на фиг.4 - вид Б на фиг.3;
на фиг.5 показана вторая модификация клапана;
на фиг.6 - вид В на фиг.5;
на фиг.7 показана третья модификация клапана;
на фиг.8 - вид Г на фиг.7.
На фиг.3, 5 и 7 отверстия диафрагм условно не показаны.
На фиг.1-8 показаны клапаны первого типа с кодом 5/5, второго типа с кодами 5/1 и 5/5 и клапан третьего типа с кодом 5/5. Типы клапанов различаются конструкцией закладной детали, посредством которой клапан крепится в воздуховоде вентиляционной системы. Все типы клапанов предназначены для перекрывания вентиляционных систем спецсооружений в любых климатических условиях.
Принципиальная конструкция клапана представлена вторым типом с кодом 5/1. Данный клапан-отсекатель содержит полый металлический корпус 1 (фиг.1, 2), фланец 2, на котором установлен корпус, зафиксированную в полости корпуса 1 защитную сетку 3, при этом корпус 1 образован, по крайней мере, тремя наружными решетками 4 и, по крайней мере, тремя внутренними решетками 5. Каждая решетка выполнена изогнутой в поперечном сечении клапана, причем наружные решетки 4 выполнены выпуклыми в сторону от продольной оси клапана, а внутренние решетки выполнены выпуклыми в сторону к продольной оси клапана. Решетки 4 и 5 могут быть выполнены, например, из одной сплющенной до получения овальной формы трубы в ее поперечном сечении так, как это показано на фиг.2, а также они могут быть выполнены раздельно друг от друга в виде изогнутых в указанных направлениях отдельных элементов, соединенных друг с другом известными средствами (не показано).
Решетки 4 и 5 сгруппированы в пары и пара решеток 4 и 5 образует собой отдельную секцию 6. В полости 7 каждой секции 6 расположена упругая, гибкая, стальная (или выполненная из иного материала) диафрагма 8 в виде прямой, плоской и тонкой пластины, находящейся в не рабочем нейтральном положении посередине между решетками 4 и 5 (фиг.2). Корпус 1 клапана образован, по крайней мере, тремя секциями 6, соединенными друг с другом по их продольным сторонам. На фиг.2 корпус клапана изготовлен из пяти секций 6 с мощными диафрагмами 8, на фиг.4 корпус 1 клапана изготовлен из девяти секций 6.
Фланец 2 соединен с закладной деталью, которая выполнена, например, в виде трубы 9. Труба 9 закладывается в трубу воздуховода (не показана) системы вентиляции помещения. Труба 9 соединена с фланцем 2, кольцами 10 и 11 болтами, соединяющими кольца 10 и 11. Кольцо 11 жестко соединено с фланцем 2, а кольцо 10 жестко соединено с трубой 9 закладной детали. Между кольцами 10 и 11 установлена уплотнительная прокладка 12.
В верхней части корпуса 1 имеется жестко связанное с ним выгнутое наружу в сторону от корпуса днище 13, полость 14 которого сообщена с полостью 15 корпуса. Полость 15 образована расположенными по периметру корпуса секциями 6, которые герметично соединены между собой и фланцем 2. Сетка 3 выполнена сферической, выпуклой в сторону днища 13 и она расположена на фланце 2 в полости 15 корпуса напротив днища 13 с возможностью ее беспрепятственного съема с фланца 2. Для этого нижняя часть сетки, образующая ее край 16, зафиксирована в пазах кольца 17, закрепленного на фланце 2.
Кольцо 10 жестко соединено с кронштейнами 18, которые сваркой или иными средствами (не показаны) прикреплены к внутренней поверхности 19 трубы 9 закладной детали.
Каждая наружная решетка 4 имеет щели или отверстия 20. Каждая внутренняя решетка 5 имеет отверстия 21. Отверстия 20 и 21 расположены напротив друг друга в горизонтальных параллельных плоскостях. Каждая диафрагма 8 имеет отверстия 22, между которыми образованы перемычки 23, расположенные в горизонтальных плоскостях напротив отверстий 20 и 21 соответствующих решеток с возможностью перекрытия отверстий 20 и 21 перемычками 23 диафрагмы в случае ее изгиба в сторону отверстий 20 или в сторону отверстий 21, соответственно, решеток 4 и 5.
Корпус 1 клапана, который представлен на фиг.1 и 2 (второй тип, код 5/1) расположен частично внутри трубы 9 закладной детали и разделяет собой пространство трубы 9 на наружную полость 24 и внутреннюю полость 25. При этом днище 13 корпуса расположено за пределами трубы 9.
Аналогичным образом частично расположен в трубе 9 закладной детали корпус 1 клапана второго типа, код 5/5, который показан на фиг.3 и 4, а также корпус 1 клапана третьего типа, код 5/5, который показан на фиг.7 и 8.
Корпус 1 клапана первого типа, код 5/5, который показан на фиг.5, 6 в отличие от вышеуказанных типов клапанов расположен на трубе 9 закладной детали.
Корпус 1 клапана представленного на фиг.1, 2 второго типа, код 5/1, закреплен на трубе 9 закладной детали посредством фланца 2 и двух колец 10 и 11. Корпус 1 клапана, представленного на фиг.3 и 4 закреплен в трубе 9 закладной детали посредством фланца 2 и одного кольца 10.
Корпус 1 клапана, представленного на фиг.5 и 6 закреплен на трубе 9 закладной детали посредством фланца 26 трубы и одного кольца 10. Корпус 1 клапана, представленного на фиг.7 и 8 закреплен в трубе 9 закладной детали посредством одного кольца 10.
Днище 13 корпуса (фиг.1, 2) прикреплено к корпусу 1 клапана сваркой к кольцу 27, которое также сваркой прикреплено к наружным решеткам 4 корпуса. В других исполнениях клапана днища 13 (фиг.3-8) прикреплены к корпусу 1 клапанов кольцами 27 и 28.
Упругость диафрагмы и ее сопротивление изгибу имеет расчетное значение и зависит от предельно допустимой величины перепада давления воздуха в полостях 24 и 25 корпуса. Для повышения сопротивления изгибу в каждой секции 6 может быть установлено две диафрагмы 8 (фиг.2).
Работает клапан следующим образом. В случае одинакового давления воздуха в полостях 24 и 25 (фиг.1) трубы 9 закладной детали каждая диафрагма 8 находится в прямолинейном нейтральном положении, показанном на фиг.2, и воздух свободно циркулирует через корпус клапана. При этом воздух проходит через отверстия 22 диафрагмы 8 из полости 24 в полость 25 и обратно.
В случае возникновения расчетной разности давления воздуха в полостях 24 и 25 трубы 9, например превышения давления воздуха в наружной полости 24 над давлением воздуха в полости 25, каждая диафрагма 8 клапана изгибается под давлением воздуха, находящегося в полости 24 и своими перемычками 23 закрывает отверстия 21 внутренней решетки 5, при этом подача воздуха в помещение через клапан прекращается.
В случае выравнивания давления в полостях 24 и 25 каждая диафрагма устанавливается за счет сил ее упругости в первоначальное нейтральное положение (фиг.2).
В случае превышения давления воздуха в полости 25 (фиг.1) над давлением воздуха в полости 24, каждая диафрагма 9 клапана изгибается под давлением воздуха, находящегося в полости 25 и своими перемычками 23 закрывает отверстия 21 наружной решетки 4, при этом подача воздуха из вентилируемого помещения через клапан прекращается.
В случае выравнивания давления в полостях 24 и 25 каждая диафрагма устанавливается за счет сил ее упругости в первоначальное нейтральное положение (фиг.2).
При работе клапана полость 14, образованная выпуклым днищем 13 корпуса и сообщенная с полостью 15 корпуса выполняет функции воздушного компенсатора, уменьшающего резкое воздействие воздушного давления на диафрагмы, а выпуклая форма днища предохраняет корпус клапана от поражающего воздействия воздушной волны и находящихся в ней предметов.
Аналогичным образом работают клапаны-отсекатели других типов, которые представлены на фиг.3-8.
При этом в случае использования клапана во входном патрубке воздуховода системы вентиляции и расположении корпуса клапана частично в трубе 9 закладной детали (фиг.1), корпус клапана частично предохранен от поражающего механического воздействия. Углублением корпуса клапана в трубе закладной детали регулируют чувствительность клапана, реагирующего на перепад давлений воздуха в полости 15 корпуса и за его пределами.
Данная конструкция клапана является простой в отношении технологичности ее изготовления. При изготовлении корпуса 1 его формируют в виде трубы треугольной, многоугольной формы, приближающейся в поперечном сечении корпуса к окружности, при этом формирование геометрии корпуса производят из множества овальных в поперечном сечении трубчатых заготовок. Для получения таких заготовок используют трубчатую заготовку круглой формы в поперечном сечении, которую сплющивают в радиальном направлении до получения овальной формы поперечного сечения каждой заготовки и соединяют овальные заготовки так, как это показано на фиг.2. На этой фигуре показано множество секций 6, каждая из которых выполнена из сплющенной трубчатой заготовки. Все секции 6 соединены между собой по их боковым сторонам.
Затем в заготовке или в секции 6 на ее больших сторонах прорезают друг напротив друга отверстия 20 и 21, которые показаны на фиг.1. При этом из каждой заготовки образуется отдельная секция 6 с наружной решеткой 4 и внутренней решеткой 5.
После этого соединяют сплющенные до формы овала заготовки или секции 6 решеток между собой по их продольным сторонам, например, сваркой и образуют при этом замкнутый контур корпуса 1 клапана с воздушной полостью 15 внутри корпуса, как это показано на фиг.2. Очевидно, что число секций 6 не может быть менее трех. Это условие выполняется для того, чтобы внутри корпуса клапана была всегда воздушная полость 15, фиг.2.
Далее в каждую образованную решетками 4 и 5 полость 7 секции 6 вводят упругую диафрагму 8 и фиксируют ее концы в канавообразных углублениях 29 секции 6. После этого производят все остальные сборочные операции по окончательной сборке клапана-отсекателя.