РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЙ КЛАПАН СУДОВОЙ СИСТЕМЫ ПОЖАРОТУШЕНИЯ
DISTRIBUTING VALVE OF SHIP FIRE EXTINGUISHING SYSTEM

Изобретение относится к области судового машиностроения. Распределительный клапан предназначен для использования в составе системы пожаротушения объектов морской техники и служит для подачи огнетушащего вещества по трубопроводам системы к очагу пожара. Тип клапана является запорным. Основной привод клапана является пневматическим, дублирующий привод клапана - ручной.
Известен клапан запорный сильфонный с пневмоприводом, содержащий корпус, седло, установленное в корпусе с уплотнением, запорный элемент, подпружиненный посредством упругого сильфона, внутри которого расположен шпиндель, соединенный со штоком пневмоцилиндра, крышку с сальниковым уплотнением, стойку, на верхнем основании которой закреплена крышка пневмоцилиндра, выключатели конечных положений, пневмоклапан подачи сжатого воздуха, ручной дублер (Каталог справочник «Дистационно-управляемые и автоматические исполнительные механизмы», стр. 73, 159, 163, Изд. «Судостроение», 1970 г.).
Недостатками являются значительные габаритные размеры и увеличенная металлоемкость клапана.
Известен клапан с пневмоприводом (патент RU, №136867, д.пр. 17.05.2013), содержащий корпус, входной и выходной патрубки, пневмопривод, запорный орган и седло, установленное в выходном патрубке. Корпус связан с пневмоцилиндром, в котором размещен управляющий поршень, связанный штоком с запорным органом, который поджат пружиной к седлу. Внутри корпуса коаксиально штоку размещена направляющая корпуса (втулка), верхний участок которой выполнен за одно целое с корпусом, а нижний телескопически соединен со стаканом, расположенным с тыльной стороны запорного органа. Между направляющей и штоком образована проточная полость, которая через радиальное отверстие (щель), выполненное в стенке втулки, соединена с полостью клапана, а через штуцер, вваренный в корпус, соединена с дренажем. На внешней поверхности втулки выполнен упор с коническим седлом, а торец стакана имеет конический затвор.
Недостатком являются значительные габаритные размеры и увеличенная металлоемкость клапана.
Известен клапан дистанционно управляемый, запорный (заявка RU, №2009126892 д.пр. 13.07.2009), содержащий корпус, по продольной оси которого расположены приводная камера с поршневым приводом, втулочный затвор, соединенный с поршневым приводом и снабженный прижимной пружиной, а также равные по величине уплотняемые диаметры на входе и выходе и седло с эластичным уплотнением. Втулочный затвор выполнен с разными по величине уплотняемыми диаметрами: большим на входе и меньшим на выходе. Поршневой привод выполнен в виде средней части втулочного затвора, а полость приводной камеры после поршневого привода соединена с источником управляющего давления, а полость приводной камеры до поршневого привода связана с атмосферой.
Известен запорный клапан (патент RU №8073, 04.02.1997), содержащий корпус, в котором установлено седло и связанный с управляющим штоком принудительно подвижный запорный элемент. Запорный элемент снабжен кольцевым эластичным уплотнительным элементом, ограниченным до состояния всестороннего объемного сжатия внутренними поверхностями резьбовой втулки, охватывающей уплотнительный элемент по наружному контору и торцу у края указанного контура и установленной на запорном элементе с возможностью перемещения относительно его оси посредством резьбы, и поверхностями шайбы, ограничивающей уплотнительный элемент по внутреннему контуру и торцу у края указанного контура и установленной с возможностью поджатия к плоскости запорного элемента.
Известен клапан запорный сильфонный с пневмоприводом (патент RU, №73433, д.пр. 04.02.2008 г.), содержащий корпус, седло, установленное в корпусе с уплотнением, запорный элемент, подпружиненный посредством упругого сильфона, внутри которого расположен шпиндель, соединенный со штоком пневмоцилиндра, крышку с сальниковым уплотнением, стойку, на верхнем основании которой закреплена крышка пневмоцилиндра, выключатели конечных положений, пневмоклапан подачи сжатого воздуха, ручной дублер. Выключатели конечных положений установлены с возможностью перемещения в Г-образном кронштейне, закрепленном на крышке пневмоцилиндра. Верхнее основание стойки и крышка пневмоцилиндра выполнены плоскими и примыкают друг к другу. При этом выключатели конечных положений снабжены стержнем отслеживания положения седла и закрыты кожухом.
Недостатком являются значительные габаритные размеры и увеличенная металлоемкость клапана.
Известен клапан запорный сильфонный с пневмоприводом (патент RU, №73432, д.пр. 04.02.2008 г.), принятый за прототип и содержащий корпус, седло, установленное в корпусе с уплотнением и соединенное со шпинделем, герметизированном посредством сильфона и связанным с пневмоцилиндром. Клапан дополнительно содержит цилиндрическую стойку, расположенную между корпусом клапана и пневмоцилиндром управления, внутри которой расположено замковое соединение шпинделя и штока пневмоцилиндра, снабженного в его нижней части фиксатором, взаимодействующим с конечными выключателями перемещения, установленными на кронштейне, закрепленном соответственно на верхнем и нижнем основаниях стойки. Пневмоцилиндр снабжен пружиной, одним концом упирающейся на силовую крышку пневмоцилиндра, а вторым - на поршень, шток которого соединен с дублером ручного отключения клапана.
Недостатком является значительные габаритные размеры и увеличенная металлоемкость клапана.
Техническим результатом является сокращение массогабаритных характеристик, а также снижение ударного воздействия на элементы клапана при его открытии.
Технический результат достигается тем, что в распределительном клапане судовой системы пожаротушения, содержащем корпус, входной и выходной патрубки, запорный орган со шпинделем, управляющий поршень пневмоцилиндра, снабженного пружиной, одним концом упирающейся на силовую крышку пневмоцилиндра, а вторым - на поршень, клапан снабжен тарелкой с проточными каналами, прилегающей к седлу выходного отверстия и соединенной с нижней частью шпинделя, соединенного верхней своей частью с управляющим поршнем, при этом шпиндель снабжен эластичным уплотнителем и установлен с возможностью его вертикального перемещения при неподвижной тарелке и открывания-закрывания ее проточных каналов, при этом нижняя часть корпуса выполнена с возможностью присоединения клапана к резервуару хранения огнетушащего вещества без дополнительных соединительных элементов, а также с возможностьюприсоединения аналогичных по конструкции клапанов и образования единого распределительного коллектора.
Соединение запорного органа шпинделем непосредственно с управляющим поршнем, исключая промежуточные узлы прототипа и сильфон, упрощает конструкцию клапана. Наличие в запорном органе тарелки с проточными каналами обеспечивает снижение ударного воздействия на элементы клапана при его открытии.
На фиг. 1 представлено внутреннее устройство клапана. На фиг. 2 представлен внешний вид клапана (с вырезом), на фиг. 3 представлен подшипниковый узел ручного привода клапана.
Распределительный клапан содержит верхний корпус 11, соединенный болтами 19 с крышкой 12, и нижний корпус 30. Управляющий поршень 4 установлен с возможностью его перемещения внутри верхнего корпуса 11. С помощью уплотнительных резиновых колец 26, установленных на поршне 4, образуется полость В, в которую подается управляющий воздух по каналу 31. Герметизация полости В по шпинделю 8 обеспечивается резиновыми уплотнительными кольцами 25. Герметизация внутренней полости клапана А относительно атмосферы обеспечивается резиновыми уплотнительными кольцами 27. В верхнем корпусе 11 между крышкой 12 и поршнем 4 установлена пружина 14, предназначенная для возврата поршня 4 и тарелки 2 клапана в закрытое положение. В центральной части крышки 12 выполнена трапецеидальная резьба, по которой перемещается шпиндель ручного управления 9. Нижняя часть шпинделя ручного управления 9 соединена с втулкой 7 посредством фиксирующего винта 20. На втулке 7 с помощью стопорного кольца 15 закреплен подшипник 28. На верхней части шпинделя ручного управления 9 с помощью болтов 17 установлен ограничитель хода 5. Отличительная планка - крышка 3 также ограничивает ход шпинделя ручного управления 9 при его перемещении вниз. На верхнем корпусе 11 установлен сигнализатор 1 положения клапана. Сигнализатор 1 показывает положение запорного органа клапана «открыто» или «закрыто». Выравнивающая планка 13 позволяет точно установить рычаг сигнализатора 1 (выделен пунктиром на фиг. 1) в паз на поршне 4.
В нижнем корпусе 30 выполнены отверстие 32 для входа огнетушащего вещества с полостью А, отверстие 33 для выхода огнетушащего вещества в присоединяемый трубопровод системы с полостью Б и отверстие 34. Конфигурация нижнего корпуса 30 со стороны входного отверстия 32 выполнена с возможностью присоединения клапана к резервуару хранения огнетушащего вещества без дополнительных трубопроводов и других соединительных элементов. Отверстие 34 (фиг. 2) выполнено с возможностью присоединения аналогичных по конструкции клапанов и образования единого распределительного коллектора.
Выходное отверстие 33 перекрыто тарелкой 2, на которой имеется кольцевой эластичный уплотнительный элемент, например вулканизированный резиновый уплотнительный элемент 35. Внутри тарелки 2 выполнены сообщающиеся горизонтальные сквозные радиальные проточные каналы 38 и вертикальный центральный проточный канал 36. Посредством резьбовой втулки 6 и фиксирующих полуколец 10 к тарелке 2 установлен шпиндель 8, верхняя часть которого соединена с управляющим поршнем 4. На нижней части шпинделя 8 выполнен герметизирующий эластичный уплотнитель, например полиамидный уплотнитель 37, запрессованный в нижнюю часть шпинделя 8. Между нижней частью шпинделя 8 и фиксирующими полукольцами 10 предусмотрен зазор, позволяющий шпинделю 8 перемещаться вертикально при неподвижной тарелке 2. Шпиндель 8 установлен с возможностью вертикального перемещения и открытия-закрытия проточных каналов 38 и 36 при перекрытии выходного отверстия 33 неподвижной тарелкой 2. Усилием пружины 14 шпиндель 8 прижимается к седлу проточного канала 36, перекрывая проточные каналы 38 и 36. Усилием пружины 14 тарелка 2 прижимается к седлу выходного отверстия 33, перекрывая выходное отверстие 33.
Клапан работает следующим образом: в исходном положении во внутреннюю полость клапана А через входное отверстие 32 от резервуара подается под давлением огнетушащее вещество. Тарелка 2 дополнительно прижимается указанным давлением к седлу выходного отверстия 33 нижнего корпуса 30 и перекрывает проход огнетушащего вещества в полость Б и далее - в трубопровод системы пожаротушения. Для открытия клапана в режиме пневматического управления в полость В по каналу 31 подается управляющий воздух. Под действием давления управляющего воздуха поршень 4 начинает движение вверх, поднимая шпиндель 8. Полиамидный уплотнитель 37 отходит от седла проточного канала 36, открывая проход огнетушащего вещества в полость Б по проточным каналам 38 и 36. При этом происходит резкое снижение давления огнетушащего вещества, действующего на тарелку 2 и прижимающего ее к седлу выходного отверстия 33 нижнего корпуса 30. Шпиндель 8 упирается в полукольца 10 и поднимает тарелку 2, полностью открывая проход огнетушащего вещества в полость Б. Клапан - открыт.
Для закрытия клапана из полости В (с помощью внешнего устройства) сбрасывается управляющий воздух. Под действием пружины 14 поршень 4 начинает движение вниз, воздействуя на шпиндель 8 и тарелку 2. Тарелка 2 прижимается к седлу выходного отверстия 33 нижнего корпуса 30. Полиамидный уплотнитель 37 шпинделя 8 прижимается к дополнительному седлу проточного канала 36 и перекрывает проточные каналы 38 и 36. Клапан - закрыт.
Для открытия клапана в режиме ручного управления с помощью специального ключа шпиндель ручного управления 9 вращается против часовой стрелки, перемещаясь вверх по трапецеидальной резьбе в крышке 12. Подшипник 28 упирается в зацеп поршня 4. Поршень 4 начинает движение вверх, поднимая шпиндель 8. В остальном открытие клапана в режиме ручного управления соответствует открытию клапана в режиме пневматического управления.
Для закрытия клапана в режиме ручного управления с помощью специального ключа шпиндель ручного управления 9 вращается по часовой стрелке и перемещается вниз по трапецеидальной резьбе в крышке 12. Подшипник 28 опускается вниз. Под действием пружины 14 поршень 4 начинает движение вниз, воздействуя на связанный с ним шпиндель 8 и тарелку 2. В остальном закрытие клапана в режиме ручного управления соответствует закрытию клапана в режиме пневматического управления.
Таким образом, изобретение позволяет снизить усилие, необходимое для открытия клапана, что приводит к снижению требуемого диаметра поршня и сокращению массогабаритных характеристик клапана. Снижение усилия рабочей жидкости на запорный элемент со стороны входного канала при открытии проходного сечения приводит к повышению надежности, увеличению числа циклов срабатывания и повышению долговечности клапана.