УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДАЧИ ТЕКУЧЕЙ РАБОЧЕЙ СРЕДЫ
DEVICE FOR FEEDING WORKING FLUID

Устройство для подачи текучей рабочей среды относится к гидротранспорту с использованием давления рабочего газа и может быть применено для подачи потребителю различных жидкостей.
Известны устройства для подачи смазок и других текучих рабочих сред путем их выдавливания из корпуса устройства или из той его части, где текучая рабочая среда находится до срабатывания, а затем ее транспортирования по коммуникациям к месту потребления.
При изучении справочно-информационных и патентных фондов были выделены аналоги изобретения.
Известно устройство для подачи текучей рабочей среды, приведенное в патенте RU №2334160, МПК F16N 7/30, публикация 20.09.2008, Б.И. №26, содержащее корпус с входным и выходным патрубками. Внутри корпуса размещены камера из эластичного материала в виде стакана, открытой стороной обращенного к выходному патрубку и соединенного с корпусом, и трубчатый коллектор с радиусами скругления на свободном конце, выступающем от места заделки трубки в корпусе в виде консоли, установленной с возможностью вывода текучей рабочей среды через трубку. В выходном патрубке установлен герметизирующий элемент.
Для срабатывания устройства достаточно задействовать внешний источник давления (рабочего газа) и через входной патрубок по внешнему трубопроводу подать рабочий газ внутрь корпуса, при этом камера обжимается давлением рабочего газа до упора ее стенки в коллектор, и текучая рабочая среда выдавливается из корпуса.
К недостаткам этого устройства следует отнести возможность прорыва стенки камеры при срабатывании в условиях отрицательных температур.
Известно также устройство для подачи текучей рабочей среды, приведенное в патенте RU №2466327, МПК F16N 7/30, F16N 11/10, публикация 10.11.2012, Б.И. №31, содержащее корпус с входным и выходным патрубками. Внутри корпуса размещена камера из эластичного материала, имеющая в продольном сечении форму стакана, обращенного открытой стороной к выходному патрубку. Камера соединена с корпусом. Вне камеры перед выходным патрубком установлен коллектор с возможностью вывода через него текучей рабочей среды. Место соединения камеры с корпусом расположено от коллектора на расстоянии, соизмеримом с высотой камеры. В выходном патрубке установлен герметизирующий элемент.
Для срабатывания этого устройства также достаточно задействовать внешний источник давления, чтобы через входной патрубок по внешнему трубопроводу подать рабочий газ внутрь корпуса. При срабатывании данного устройства выдавливание текучей рабочей среды обеспечивается не в процессе обжатия камеры, как в предыдущем устройстве, а за счет выворачивания до упора цилиндрической части ее стенки в поверхности внутренней полости корпуса и донышка - в коллектор.
Общим недостатком обоих аналогов является большой разброс времени работы при срабатывании в заданных пределах температурных условий эксплуатации в связи с тем, что динамическая вязкость текучей рабочей среды сильно зависит от температуры.
Известно устройство для подачи текучей рабочей среды, приведенное в патенте RU №2478867, МПК F16N 7/30, публикация 10.04.2013, Б.И. №10, содержащее корпус с входным и выходным патрубками. Внутри корпуса размещены камера из эластичного материала в виде стакана, открытой стороной обращенного к выходному патрубку и соединенного с корпусом, и коллектор вывода текучей рабочей среды, который установлен вне камеры перед выходным патрубком. В выходном патрубке установлен разрушаемый герметизирующий элемент, а в коллекторе установлен пиротехнический нагреватель, содержащий основной (нагревательный) заряд и элементы внутренней системы задействования нагревателя (поджога основного заряда), выполненные в виде пиротехнической приемопередаточной навески с подводящими и отводящими каналами.
Для соединения нагревателя с составными частями и элементами внешней системы задействования (с источником энергии, необходимой для воспламенения приемопередаточной навески) в корпусе нагревателя выполнен патрубок. При этом в качестве источника энергии могут использоваться или источник электрического тока (напряжения) с электровоспламенителем и элементами электропроводки (соединительных электрических линий), или пиропатрон с исполнительной пиротехнической навеской, продукты горения которой могут передаваться от пиропатрона до патрубка по огнепроводным цепям, выполненным, например, в виде трубок.
Для основного заряда нагревателя может быть использован высококалорийный пиротехнический состав, а для приемопередаточной навески его внутренней системы задействования - пиротехнический состав, чувствительный к нагреву.
Для срабатывания данного устройства требуется задействовать внешний источник давления, чтобы через входной патрубок по внешнему трубопроводу подать рабочий газ внутрь корпуса, и дополнительно, через патрубок нагревателя обеспечить воспламенение приемопередаточной навески, от продуктов горения которой срабатывает нагреватель.
При срабатывании данного устройства выдавливание текучей рабочей среды обеспечивается, как в предыдущем аналоге, за счет выворачивания камеры. При этом текучая рабочая среда подогревается нагревателем и выдавливается из полости корпуса существенно быстрее. За счет этого, по сравнению с другими аналогами, разброс времени работы такого устройства при срабатывании в заданных пределах температурных условий эксплуатации существенно сокращается.
Данное устройство выбрано за прототип как наиболее близкое по технической сущности и достигаемому результату.
Основными недостатками устройства, выбранного в качестве прототипа, являются:
- сложная схема срабатывания устройства вследствие того, что требуется задействование двух внешних составных частей:
- источника давления (для подачи рабочего газа по внешнему трубопроводу через входной патрубок внутрь корпуса и повышения давления текучей рабочей среды с целью обеспечения процесса ее выдавливания через выходной патрубок);
- источника энергии (для воспламенения через патрубок нагревателя приемопередаточной навески, от которой нагреватель срабатывает и обеспечивает подогрев текучей рабочей среды);
- большие габариты и масса устройства вследствие необходимости использования для задействования нагревателя (воспламенения через патрубок нагревателя приемопередаточной навески) внешних составных частей и элементов;
- сложная компоновка устройства на объекте применения.
Задачей настоящего изобретения является улучшение габаритно-массовых характеристик, а также упрощение схемы срабатывания устройства и его компоновки на объекте применения.
При использовании предлагаемого изобретения достигается следующий технический результат:
- уменьшаются габариты и масса устройства за счет исключения внешних составных частей и элементов, обеспечивающих воспламенение приемопередаточной навески нагревателя;
- упрощаются схема срабатывания устройства и его компоновка на объекте применения вследствие того, что требуется задействование только источника давления, обеспечивающего подачу рабочего газа по внешнему трубопроводу через входной патрубок внутрь корпуса и повышение давления текучей рабочей среды.
Решение поставленной задачи и достижение технического результата обеспечиваются тем, что в устройстве для подачи текучей рабочей среды с использованием давления рабочего газа, содержащем корпус с входным и выходным патрубками, размещенные внутри корпуса камеру из эластичного материала в виде стакана, открытой стороной обращенного к выходному патрубку и соединенного с корпусом, разрушаемый герметизирующий элемент, установленный в выходном патрубке, коллектор вывода текучей рабочей среды и установленный в коллекторе пиротехнический нагреватель, снабженный системой задействования, согласно предлагаемому изобретению система задействования нагревателя дополнительно содержит навеску пиротехнического состава, чувствительного к удару, и боек, контактирующий с дополнительной навеской, подпружиненный ударник и фиксатор исходного положения ударника, а в корпусе между выходным патрубком и местом размещения фиксатора ударника выполнен канал, в котором установлен неразрушаемый герметизирующий элемент, механически связанный с разрушаемым герметизирующим элементом и фиксатором, при этом неразрушаемый и разрушаемый герметизирующие элементы и механическая связь между ними выполнены с обеспечением при срабатывании возможности перемещения в сторону выходного патрубка и прохода через разрушаемый герметизирующий элемент текучей рабочей среды.
Таким образом, предлагаемое устройство содержит следующие отличительные признаки:
- система задействования нагревателя дополнительно содержит навеску пиротехнического состава, чувствительного к удару, и боек, контактирующий с дополнительной навеской, подпружиненный ударник и фиксатор исходного положения ударника;
- в корпусе устройства между выходным патрубком и местом размещения фиксатора ударника выполнен канал, в котором установлен неразрушаемый герметизирующий элемент, механически связанный с разрушаемым герметизирующим элементом и фиксатором;
- неразрушаемый и разрушаемый герметизирующие элементы, а также механическая связь между ними выполнены с обеспечением при срабатывании возможности перемещения в сторону выходного патрубка и прохода через разрушаемый герметизирующий элемент текучей рабочей среды.
Наличие в составе системы задействования нагревателя дополнительной навески пиротехнического состава, чувствительного к удару, и бойка, контактирующего с дополнительной навеской, подпружиненного ударника и фиксатора исходного положения ударника, позволяет реализовать возможность воспламенения приемопередаточной навески нагревателя от дополнительной навески за счет соударения подпружиненного ударника с бойком, контактирующим с этой навеской. Вследствие этого использование внешнего источника энергии для воспламенения приемопередаточной навески нагревателя в данном случае не требуется. В результате, улучшаются габаритно-массовые характеристики устройства, а также упрощаются схема срабатывания устройства и его компоновка на объекте применения.
Выполнение в корпусе устройства между выходным патрубком и местом размещения фиксатора ударника соединительного канала, в котором установлен неразрушаемый герметизирующий элемент, механически связанный с разрушаемым герметизирующим элементом и фиксатором, позволяет реализовать возможность расфиксации ударника (выхода фиксатора из зацепления с канавкой на ударнике) при срабатывании устройства, что также способствует обеспечению возможности воспламенения приемопередаточной навески нагревателя от дополнительной навески за счет соударения подпружиненного ударника с бойком, контактирующим с этой навеской. Вследствие этого, исключается необходимость использования и источника электрического тока (напряжения) с электровоспламенителем и элементами электропроводки (соединительных электрических линий), и пиропатрона с исполнительной пиротехнической навеской и огнепроводными цепями. В результате, как было указано выше, улучшаются габаритно-массовые характеристики устройства, а также упрощаются схема срабатывания устройства и его компоновка на объекте применения.
Выполнение неразрушаемого и разрушаемого герметизирующих элементов и механической связи между ними с обеспечением при срабатывании устройства возможности перемещения в сторону выходного патрубка и прохода через разрушаемый герметизирующий элемент текучей рабочей среды обеспечивает возможность расфиксации ударника с использованием возрастающего давления текучей рабочей среды в процессе срабатывания устройства, что также способствует возможности исключения необходимости использования внешнего источника энергии для воспламенения приемопередаточной навески нагревателя. В результате, улучшаются габаритно-массовые характеристики устройства, а также упрощаются схема срабатывания устройства и его компоновка на объекте применения.
В совокупности существенные признаки предложенного устройства обеспечивают возможность решения сформулированной выше задачи изобретения и достижения необходимого технического результата.
Пример исполнения устройства поясняется чертежом.
Устройство содержит корпус 1 с входным патрубком 2 для подвода рабочего газа и выходным патрубком 3 для вывода текучей рабочей среды 4. Внутри корпуса 1 размещена эластичная камера 5. Перед выходным патрубком 3 соосно с камерой 5 установлен коллектор 6. Камера 5 соединена с корпусом 1 при помощи герметизирующего элемента в виде бурта Т-образной формы, расположенного приблизительно на половине высоты внутренней полости. Проходной канал выходного патрубка 3 смещен относительно оси корпуса 1 и выполнен в виде отдельных частей (участков), расположенных под разными углами от коллектора 6 до места соединения с транспортной магистралью текучей рабочей среды 4 (на иллюстрации не обозначено). В выходном патрубке 3 установлен разрушаемый герметизирующий элемент 7 в виде колпачка с мембраной на его донышке.
В коллекторе 6 установлен нагреватель 8, в котором используются пиротехнические составы:
- чувствительный к удару - для воспламенительной навески 9;
- чувствительный к нагреву - для приемопередаточной навески 10;
- высококалорийный, медленно горящий - для основного заряда 11.
Калорийность и скорость горения пиротехнического состава, используемого для изготовления основного заряда 11, а также масса его рабочей навески выбираются из условия обеспечения требуемого времени работы устройства.
Навеска состава 9 контактирует с бойком 12, а на заданном расстоянии от бойка 12 установлен ударник 13 с канавкой 14 и кольцевым уплотнением (на иллюстрации не обозначено). В исходном состоянии кольцевое уплотнение ударника 13 обеспечивает изоляцию от окружающей среды пиротехнических составов 9, 10 и 11, которые расположены во внутренней полости нагревателя 8. Ударник 13 контактирует с пружиной 15, которая сжимается и приобретает рабочее положение при завинчивании колпака 16.
Составные части и элементы системы задействования нагревателя 8, включая воспламенительную навеску 9, приемопередаточную навеску 10, боек 12, ударник 13 и пружину 15, расположены соосно между собой на оси, смещенной относительно оси основного заряда 11, который установлен соосно с камерой 5 и корпусом нагревателя 8.
В корпусе 1 соосно с выходным патрубком 3 между разрушаемым герметизирующим элементом 7 и местом размещения ударника 13 выполнен соединительный канал 17, в котором установлен неразрушаемый герметизирующий элемент 18. При этом данный элемент и разрушаемый герметизирующий элемент 7 механически связаны толкателем 19 с использованием резьбовых соединений и установлены с обеспечением возможности перемещения при срабатывании устройства в сторону выходного патрубка 3. В толкателе 19 выполнены каналы (на иллюстрации не обозначены) для прохода текучей рабочей среды 4. Удержание ударника 13 от перемещения под действием усилия пружины 15 обеспечивается фиксатором 20, который установлен с заходом в канавку 14. Фиксатор 20 является элементом системы задействования нагревателя 8 и установлен соосно с соединительным каналом 17. Между фиксатором 20 и неразрушаемым герметизирующим элементом 18 выполнена механическая связь также с использованием резьбового соединения. В выходном патрубке 3 установлена пружина сжатия 21.
В области размещения элементов механической связи фиксатора 20 с неразрушаемым герметизирующим элементом 18 на корпусе нагревателя 8 установлена втулка 22 с пазом 23 для прохода фиксатора. Ширина паза 23 выполнена, исходя из условия обеспечения возможности расфиксации ударника 13.
Настоящее изобретение не ограничивается приведенным примером.
Система задействования нагревателя устройства может содержать механизм ручного или автоматического отключения срабатывания нагревателя в зависимости, например, от поставленной цели срабатывания устройства или внешних температурных условий при срабатывании.
Устройство работает следующим образом.
При подаче команды на срабатывание устройства включается внешний источник давления (на иллюстрации не показан). Рабочий газ от источника давления по внешнему трубопроводу (на иллюстрации не показан) через патрубок 2 попадает внутрь корпуса 1 и доходит до стенки камеры 5. Под действием давления рабочего газа стенка камеры 5 прогибается и выворачивается до упора цилиндрической части стенки в поверхности внутренней полости корпуса 1, а ее дна - в коллектор 6 (конечное и промежуточные положения стенки камеры на иллюстрации не показаны). В процессе выворачивания камеры 5 возрастающее давление текучей рабочей среды 4, поступающей через отверстия и каналы коллектора 6, воздействует на разрушаемый герметизирующий элемент 7 и вынуждает его перемещаться в сторону выхода из корпуса 1, преодолевая сопротивление сжатию пружины 21. При этом за счет механической связи разрушаемого герметизирующего элемента 7 с неразрушаемым герметизирующим элементом 18, а неразрушаемого герметизирующего элемента 18 с фиксатором 20 начинают перемещаться в сторону выхода из корпуса 1 все указанные составные части устройства. В результате фиксатор 20 выходит из зацепления с канавкой 14 и происходит расфиксация ударника 13. Под действием пружины 15 ударник 13 начинает перемещаться, разгоняется и контактирует с бойком 12, приводя к последовательному воспламенению и горению пиротехнических составов 9, 10 и 11. От воздействия тепла, выделяемого, в основном, при горении основного заряда 11, происходит нагрев наружных поверхностей коллектора 6 и нагревателя 8, а также контактирующей с ними текучей рабочей среды 4. После достижения заданного уровня давления текучей рабочей среды 4 в донышке разрушаемого герметизирующего элемента 7 прорывается мембрана. Под действием давления рабочего газа подогретая текучая рабочая среда 4 по мере выдавливания из внутренней полости корпуса 1 через проходной канал выходного патрубка 3 по транспортной магистрали поступает к месту ее потребления (вид разрушаемого герметизирующего элемента 7 после прорыва мембраны, транспортная магистраль и место потребления текучей рабочей среды на иллюстрации не показаны).
В процессе дальнейшего возрастания давления, текучая рабочая среда 4, проходя через отверстия и каналы коллектора 6, продолжает подогреваться и, таким образом, полностью выдавливается к потребителю.
Для повторного срабатывания устройства разрушаемый герметизирующий элемент 7 и нагреватель 8 заменяются, а остальные элементы могут использоваться повторно. Камера 5 вновь заполняется заданным количеством текучей рабочей среды 4.
Для изготовления камеры 5 используется резиновая смесь. Разрушаемый герметизирующий элемент 7 и неразрушаемый герметизирующий элемент 18 изготавливаются из алюминиевых сплавов, корпус 1, коллектор 6 и другие составные части устройства, в том числе детали нагревателя 8, - из стальных или титановых сплавов.
В случае выполнения конструкции устройства согласно предлагаемому изобретению достигается следующий технический результат:
- улучшение габаритно-массовых характеристик устройства;
- упрощение схемы задействования устройства и его компоновки на объекте применения.