Предохранительный клапан

Полезная модель относится к трубопроводной арматуре, в частности, к предохранительным устройствам, и предназначена для предотвращения попадания свободного (не перемешанного с водой) воздуха в трубопровод подачи огнетушащего вещества под высоким давлением к очагу возгорания.
Известен «Шаровой клапан для использования с жидкостями под высоким давлением и способ его изготовления» [Заявка на изобретение RU 2010139953, опубл. 10.04.2012], содержащий корпус клапана с камерой клапана внутри указанного корпуса, открывающий и закрывающий шар, расположенный в камере клапана так, чтобы открывать и закрывать камеру клапана, и шток, приспособленный для фиксации открывающего и закрывающего шара, что позволяет управлять потоком жидкости путем управления штоком. Причем шаровой клапан содержит металлическое седло, расположенное между корпусом клапана и открывающим и закрывающим шаром и имеющее круговую вогнутую канавку, выполненную на нем; винтовую пружину, расположенную в монтажной канавке корпуса клапана так, чтобы прикладывать заданное усилие к открывающему и закрывающему шару; и полимерное седло, сформованное и соединенное воедино с вогнутой канавкой, выполненной на металлическом седле, так, чтобы обеспечить плотный контакт с открывающим и закрывающим шаром.
Недостатком известного предохранительного клапана является сложность конструкции, обусловленная наличием штока и необходимостью организации его взаимодействия с закрывающим шаром.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является упрощение конструкции за счет упрощения конструкции затвора при одновременной энергонезависимости клапана и повышенной надежности.
Заявляемый технический результат достигается за счет того, что предохранительный клапан содержит корпус с крышкой, в котором образован вход для подачи воздуха под высоким давлением к источнику огнетушащего вещества и выход к источнику огнетушащего вещества, сообщающийся с указанным входом, внутри корпуса образована камера, в которой образованы вход и выход, при этом вход выполнен с возможностью сообщения с источником огнетушащего вещества, а на выходе образовано седло, над седлом установлена втулка, таким образом, что между стенками втулки и стенками камеры имеется зазор, а вход в камеру расположен за пределами втулки, ниже ее верхней границы, при этом внутри втулки свободно расположен плавучий шаровой затвор, диаметр которого меньше диаметра втулки, но превышает диаметр седла, при этом в стенках втулки образованы отверстия, совокупная площадь сечения которых выбрана не менее площади сечения отверстия седла.
Возможен вариант, при котором в корпусе образован дополнительный отсек, снабженный перегородкой, высота которой выполнена меньше, чем высота отсека, и которая разделяет отсек на две полости, в первой полости образован вход из камеры, сообщающийся с выходом камеры, а во второй полости образован выход в магистраль.
Таким образом, за счет совокупности существенных признаков полезной модели достигается упрощение конструкции предохранительного клапана за счет упрощения конструкции его затвора при одновременной энергонезависимости клапана и повышенной надежности, поскольку реализуется возможность регулирования расхода рабочей среды без введения сложных механических элементов, т.к. применяется свободно расположенный плавучий шаровой затвор, не требующий наличия штока и обеспечивающий безусловное закрытие седла при прекращении потока рабочей среды. Одновременно с этим упрощение конструкции, ее энергонезависимость и безусловность срабатывания приводит к повышению надежности всего клапана. Дополнительное наличие отсека приводит к еще большему повышению надежности клапана, т.к. двухступенчато исключает попадание свободного (не перемешанного с водой) воздуха в магистраль.
Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежами и нижеследующим описанием.
На Фиг. 1 представлен вид спереди заявляемого клапана.
На Фиг. 2 представлен вид А-А с Фиг. 1
На Фиг. 3 представлен вид сверху (со снятой крышкой 2) заявляемого клапана.
На Фиг. 4 представлен вид Б-Б с Фиг. 2.
На Фиг. 5-7 представлены варианты исполнения втулки.
1 - корпус;
2 - крышка;
3 - вход для подачи воздуха под высоким давлением к источнику огнетушащего вещества;
4 - выход к источнику огнетушащего вещества;
5 - камера;
6 - вход для подачи огнетушащего вещества;
7 - выход в магистраль;
8 - седло;
9 - адаптер;
10 - трубопровод для подачи огнетушащего вещества в камеру 5;
11 - штуцер;
12 - штуцер;
13 - втулка;
14 - плавучий шаровой затвор;
15 - отверстие во втулке 13;
16 - дополнительный отсек;
17 - перегородка;
18 - вход из камеры 5;
19 - выход в магистраль;
20 - крышка камеры 5;
20.1 - углубление на крышке 20 под шаровой затвор 14;
21 - уплотнитель;
22 - уплотнитель;
23 - уплотнитель;
24 - установочное кольцо;
25 - технологическое отверстие.
Предохранительный клапан (Фиг. 1-7) содержит корпус 1 с крышкой 2.
В корпусе 1 образован вход 3 для подачи воздуха под высоким давлением к источнику (на чертеже не показано) огнетушащего вещества (например, баллону с водой) и выход 4 к источнику (на чертеже не показано) огнетушащего вещества, сообщающийся с указанным входом 3.
Внутри корпуса 1 образована камера 5, в которой образованы вход 6 и выход 7, при этом вход 6 выполнен с возможностью сообщения с источником (на чертеже не показано) огнетушащего вещества, а на выходе 7 образовано седло 8.
В месте расположения выхода 4 в корпусе 1 (за одно целое с ним) может быть образован конусообразный резьбовой адаптер 9 для подсоединения заявляемого клапана к источнику (на чертеже не показано) огнетушащего вещества. Это способствует ускорению монтажа клапана на источнике (на чертеже не показано) огнетушащего вещества.
Вход 6 выполнен с возможностью подключения к источнику (на чертеже не показано) огнетушащего вещества с помощью трубопровода 10, через который в камеру 5 подается огнетушащее вещество. Выход 7 выполнен с возможностью подключения к магистрали (на чертеже не показано) подвода огнетушащего вещества к очагу возгорания.
Возможны варианты, когда трубопровод 10 проходит через выход 4 соосно (Фиг. 1, 2, 4) или несоосно ему (при этом между стенками трубопровода 10 и выхода 4 имеется зазор, достаточный для прохода сжатого воздуха в баллон) или рядом (на чертеже не показано) с ним через тот же адаптер 8.
Вход 3 может быть снабжен штуцером 11. Выход 7 в месте выхода из корпуса 1 так же может быть снабжен штуцером 12.
Над седлом 8 установлена втулка 13, таким образом, что между стенками втулки 13 и стенками камеры 5 имеется зазор, а вход 6 в камеру 5 расположен за пределами втулки 13, ниже ее верхней границы.
Внутри втулки 13 свободно расположен плавучий шаровой затвор 14, диаметр которого меньше диаметра втулки 13, но превышает диаметр седла 8. При этом в стенках втулки 13 образованы отверстия 15, совокупная площадь сечения которых выбрана не менее площади сечения отверстия седла 8 для того, чтобы при наличии огнетушащего вещества, его уровень при работе клапана был достаточным для всплытия затвора 14. Поэтому количество и форма отверстий 15 могут быть различны (Фиг. 2, 5, 6, 7) в зависимости от необходимого размера отверстия седла 8, определяющегося пропускной способностью клапана.
В корпусе 1 может быть образован дополнительный отсек 16, снабженный перегородкой 17, высота которой выполнена меньше, чем высота отсека 16, и которая разделяет отсек 16 на две полости, в первой полости образован вход 18 из камеры 5, сообщающийся с выходом 7 камеры 5, а во второй полости образован выход 19 в магистраль (на чертеже не показано), при необходимости снабженный штуцером 12. Выход 19 расположен ниже перегородки 17. Перегородка 17 образована несъемной (например, отсек 16 вместе с перегородкой 17 выточен в корпусе 1). Вход 18 может быть образован в дне или нижней части первой полости отсека 16.
Вход 18 и выход 7 могут быть соединены друг с другом с помощью канала, образованного в корпусе 1 или с помощью трубопровода.
Камера 5 дополнительно может быть закрыта крышкой 20, которая может иметь углубление 20.1 под шаровой затвор 14. В месте расположения крышки 20 может быть расположен уплотнитель 21.
Корпус 1 может иметь цилиндрическую или другую форму, определяемую условиями эксплуатации.
Крышка 2 может накручиваться, защелкиваться или закрепляться с помощью винтового соединения на корпусе 1. В месте расположения крышки 2 может быть расположен уплотнитель 22.
Камера 5 может иметь цилиндрическую, коническую или произвольную форму. Дополнительный отсек 16 также может иметь любую форму, обусловленную оптимальной конструкцией всего клапана, т.е. компоновкой и размерами камеры 5 и отсека 16.
Седло 8 может иметь коническую или цилиндрическую форму и может быть снабжено уплотнителем 23 в виде, например, полимерной накладки, для более плотного запирания затвором 14, так же для установки втулки 13 могут иметься установочные кольца 24.
Вход 6 камеры 5 может быть образован каналом внутри стенки (на чертеже не показано) или трубопроводом 10. В этом случае седло 8 со втулкой 13 может быть смещено от центра камеры 5. В целом, расположение седла 8 определяется технологическими особенностями конструкции.
Для организации внутреннего пространства корпуса 1 в его стенках могут быть выполнены технологические отверстия 25, которые в последствие закрываются заглушками.
Корпус 1 выполнен из металла. При этом корпус 1 может изначально представлять собой сплошной металлический цилиндр, в котором затем образуют (высверливанием) камеру 5 и отсек 16, или выполнен литьем.
Втулка 13 выполнена из металла.
Шаровой затвор 14 представляет собой плавающий на поверхности воды (огнетушащего вещества) шар, изготовленный несжимаемым и выдерживающим необходимое рабочее давление огнетушащего вещества, например, из полимерного материала. Плотность затвора 14 выполнена меньше плотности огнетушащего вещества для обеспечения его плавучести.
Заявляемый предохранительный клапан применяют следующим образом.
Клапан с помощью адаптера 9 подсоединяют к источнику (на чертеже не показано) огнетушащего вещества таким образом, что трубопровод 10 помещен в источник. Ко входу 3 подключают источник (на чертеже не показано) сжатого воздуха, который подают через выход 4 к источнику (на чертеже не показано) огнетушащего вещества. В источнике (на чертеже не показано) огнетушащего вещества воздух под высоким давлением вытесняет огнетушащее вещество в трубопровод 10, подсоединенный ко входу 6 камеры 5. Камера 5 заполняется огнетушащим веществом, которое через отверстия 15 поступает внутрь втулки 13, шаровой затвор 14 всплывает и открывает седло 8. Огнетушащее вещество через выход 7 поступает в магистраль (на чертеже не показано) подвода огнетушащего вещества к источнику возгорания. В случае наличия дополнительного отсека 16 огнетушащее вещество через выход 7 поступает в первую полость отсека 16 через вход 18, сообщающийся с выходом 7, затем переливается через перегородку 17 и через выход 19 поступает в магистраль (на чертеже не показано) подвода огнетушащего вещества к источнику возгорания.
При прекращении подачи огнетушащего вещества его уровень в камере уменьшается и шаровой затвор 14 опускается на седло 8, прижимаясь к нему и исключая попадание свободного воздуха в выход 7.