ТЕПЛОВОЙ ЗАМОК АВТОМАТИЧЕСКОГО ТЕРМОЗАПОРНОГО КЛАПАНА

Полезная модель относится к бытовым и промышленным газовым агрегатам и предназначена для защиты систем газоснабжения при аварийных ситуациях, например для отсекания газа при возникновении пожара.
Известен тепловой замок автоматического термозапорного клапана, содержащий фиксатор со штоком, расположенным в полости фиксатора с упором одним концом в термочувствительный элемент, а другим - в затвор, нагруженный пружиной и расположенный перед седлом с образованием кольцевого зазора (см. патент US №5472008, кл. F16К 17/40, 05.12.1995).
Недостатком данного теплового замка автоматического термозапорного клапана является разброс по температуре срабатывания клапана.
Известен также тепловой замок автоматического термозапорного клапана, содержащий фиксатор, внутренняя полость которого заполнена легкоплавким веществом и из нее выведен фиксирующий затвор цилиндрический шток, при этом затвор установлен в полости корпуса напротив седла, нагружен пружиной и снабжен стопором, причем стопор установлен с противоположной от пружины стороны, а затвор выполнен в виде шарика, установленного с эксцентриситетом относительно оси проходного отверстия седла (см. патент RU №2149303, кл. F16К 17/40, 20.05.2000).
Указанный тепловой замок термозапорного клапана хоть и лишен приведенного выше недостатка, однако он обладает повышенной сложностью идентичности технологического исполнения зазора, через который происходит вытекание легкоплавкого вещества при расплавлении.
Наиболее близким к полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является тепловой замок автоматического термозапорного клапана, содержащий выполненный со штоком фиксатор исходного положения затвора, при этом фиксатор установлен в полости корпуса с упором штока в нагруженный пружиной и зафиксированный перед седлом с образованием зазора затвор, а шток фиксатора расположен перпендикулярно оси седла (см. патент RU 2190792, кл. Р16К 17/40, 10.10.2002).
Однако у данного теплового замка возможно ложное срабатывание в процессе его транспортировки, что связано со сложной системой фиксации положения шарика, включающей несколько конструктивных элементов, которые во время тряски в процессе транспортировки могут освободить шарик из его исходного эксцентричного положения относительно седла.
Задачей полезной модели является упрощение конструкции теплового замка и повышение надежности фиксации шарика в его исходном положении в условиях тряски и возможных ударов при транспортировке и монтаже клапана.
Техническим результатом, достигаемым при использовании данной полезной модели, является повышение надежности работы и точности срабатывания теплового замка термозапорного клапана.
Задача решается, а технический результат достигается за счет того, что тепловой замок автоматического термозапорного клапана содержит выполненный со штоком фиксатор исходного положения затвора, при этом фиксатор установлен в полости корпуса с упором штока в нагруженный пружиной и зафиксированный перед седлом с образованием зазора затвор, шток фиксатора расположен перпендикулярно оси седла, а фиксатор и шток выполнены в виде одной детали и изготовлены из термочувствительного материала.
В качестве термочувствительного материала может быть использован полимерный материал с теплостойкостью по Вика менее 100°С или полимерный материал с памятью формы.
Фиксатор расположен в кольцевой проточке, которая выполнена с эксцентриситетом относительно седла, при этом фиксатор расположен в кольцевой проточке в месте ее наибольшего углубления в корпус.
Анализ работы известных конструкций тепловых замков автоматических термозапорных клапанов показал, что представляется возможность повысить надежность их работы за счет упрощения конструкции теплового замка клапана.
Конструкция теплового замка, у которого фиксатор со штоком выполнены в виде единой детали, изготовленной из термочувствительного полимерного материала позволяет уменьшить вероятность попадания посторонних предметов в пространство между затвором и седлом и тем самым предотвратить неплотное перекрытие проточной части клапана при установке затвора в седле во время срабатывания теплового замка автоматического термозапорного клапана. Выполнение фиксатора из полимерного материала с памятью формы дополнительно повышает надежность срабатывания теплового замка за счет повышения предсказуемости поведения материала, из которого изготовлены фиксатор и шток в момент срабатывания теплового замка. Поскольку фиксатор, предпочтительно, выполнен из полимерного материала с теплостойкостью по Вика менее 100°С, т.е. из легкоплавкого материала, представляется возможность настроить тепловой замок на его срабатывание в достаточно узком диапазоне температур, при котором происходит разрушение фиксатора и перемещение затвора в направлении седла, причем представляется возможность выполнить фиксатор из полимерных материалов, которые легко поддаются обработке, что с учетом выполнения фиксатора со штоком в виде одной единой детали, целиком выполненной из полимерного материала дополнительно упрощает технологию изготовления теплового замка.
Также конструкция замка делает возможным закрепить его непосредственно на внутренней стенке корпуса.
Размещение фиксатора в выполненной с эксцентриситетом кольцевой проточке корпуса позволило расположить его в ее наиболее глубоком месте, что, в свою очередь, позволяет более устойчиво установить фиксатор в кольцевой проточке и тем самым практически полностью исключить ложное срабатывание клапана в результате смещения фиксатора со штоком относительно затвора, например, во время транспортировки клапана в результате тряски и возможных осевых ударных нагрузок, которые могут иметь место в процессе погрузки-выгрузки. Кроме того, расположенный в более глубокой проточке фиксатор создает меньшее гидравлическое сопротивление, поскольку наиболее широкая его часть расположена в проточке, а более узкая его часть и шток расположены напротив седла. В результате при срабатывании теплового замка автоматического термозапорного клапана, когда затвор начинает движение в направлении седла одновременно с перемещением в направлении уменьшения эксцентриситета достигается более равномерное обтекание затвора потоком газа, которое ускоряет процесс выравнивания положения затвора относительно оси седла.
На фиг.1 представлен продольный разрез автоматического термоклапана с тепловым замком.
На фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1.
Тепловой замок автоматического термозапорного клапана содержит расположенный в корпусе 1 для фиксации исходного положения затвора 2, фиксатор 3. Затвор 2, нагружен пружиной 4, установленной с упором в опорную шайбу 5. Затвор 2 может быть выполнен в виде шарика, установленного в исходном положении с эксцентриситетом «е» относительно оси седла 6 напротив последнего. Фиксатор 3 установлен в полости корпуса 1 и выполнен заодно со штоком 8 в виде единой детали, изготовленной из термочувствительного материала.
На фиг.1 представлен вариант выполнения термозапорного клапана, у которого седло 6 выполнено в корпусе 1 с образованием на входе в него уступа 9, при этом затвор 2 в исходном положении установлен с упором в уступ 9 и зафиксирован в этом положении штоком 8 фиксатора 3, расположенным перпендикулярно оси седла 6 и соосно радиусу выполненного в виде шарика затвора 2. Кольцевая проточка 7 выполнена с эксцентриситетом относительно седла 6. Фиксатор 3 установлен в кольцевой проточке 7 в месте ее наибольшего углубления в корпус 1.
Опорная шайба 5 выполнена с гибкими лапками, обеспечивающими возможность ввода ее в полость корпуса 1 и последующее стопорение, и центральным кольцевым буртиком, центрирующим пружину 4.
Фиксатор 3 может быть выполнен заодно со штоком 8 в виде единой детали из полимерного материала с памятью формы и, предпочтительно, теплостойкостью по Вика менее 100°С.
Тепловой замок автоматического термозапорного клапана работает следующим образом. В исходном (открытом) положении затвор 2 в виде шарика расположен с эксцентриситетом «е» и упором в уступ 9 на входе в седло 6, не перекрывая его. В аварийной ситуации, например, при повышении температуры в зоне расположения автоматического термоклапана из-за пожара, фиксатор 3 разрушается и освобождает затвор 2. Это происходит потому, что термочувствительный легкоплавкий материал, из которого изготовлен фиксатор 3, вначале теряет свою конструкционную прочность, изменяя свою форму и/или размеры под воздействием усилия пружины 4, передаваемого на фиксатор 3 затвором 2, позволяя последнему уменьшить свой эксцентриситет «е» и переместиться к седлу 6 в положение закрытия автоматического термоклапана, т.е. перекрытия его проходного отверстия, а затем, при дальнейшем повышении температуры корпуса клапана, плавится и растекается в случае горизонтального положения термозапорного клапана в кольцевой проточке 7.
Клапан закрыт, а затвор 2 удерживается усилием пружины 4 и давлением рабочей среды.
Если фиксатор 3 выполнен заодно со штоком в виде единой детали из полимерного материала с памятью формы, то он изменяет свою форму (например увеличивая свою толщину и одновременно уменьшая свою высоту), уменьшая эксцентриситет «е», и освобождает затвор 2.
Это позволяет затвору 2 сместиться с уменьшением эксцентриситета в радиальном направлении и продвинуться под действием пружины 4 в направлении седла 6 до перекрытия его проходного отверстия. Клапан закрыт, а затвор 2 удерживается усилием пружины 4 и давлением рабочей среды.
Настоящая полезная модель может быть использована везде, где требуется автоматически перекрывать проходное сечение трубопроводов, в частности газопроводов в аварийных ситуациях, например при пожарах.