ТЕПЛОВОЙ ЗАМОК 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 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 термозапорного клапана является разброс по температуре срабатывания клапана.
Известен также тепловой замок 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 термозапорного клапана, содержащий шток, термочувствительный элемент, изготовленный из
термочувствительного материала, и фиксатор положения штока, при этом фиксатор снабжен полостью, в которой расположен термочувствительный элемент, в фиксаторе выполнены каналы, соединяющие его полость с полостью клапана, и служащие для истечения расплавленного термочувствительного материала, шток установлен в выемке с упором одним концом в термочувствительный элемент, а другим выступающим из фиксатора концом в затвор, нагруженный пружиной и зафиксированный перед седлом штоком с образованием зазора, причем фиксатор установлен в выполненную в полости корпуса клапана кольцевую проточку, а шток расположен перпендикулярно оси седла (см. патент RU №2190792, кл. Р16К 17/40, 10.10.2002).
Однако данный тепловой замок имеет повышенную трудоемкость изготовления, связанную с высокоточным исполнением по размерам и геометрическому положению каналов для истекания, при этом 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 и уменьшение трудоемкости.
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 термозапорного клапана содержит шток, термочувствительный элемент, изготовленный из термочувствительного материала, и фиксатор положения штока, при этом фиксатор выполнен с
выемкой, в которой расположен термочувствительный элемент, шток установлен в выемке с упором одним концом в термочувствительный элемент, и другим выступающим из фиксатора концом в затвор, нагруженный пружиной и зафиксированный перед седлом штоком с образованием зазора, причем фиксатор установлен в выполненную в полости корпуса клапана кольцевую проточку, шток расположен перпендикулярно оси седла, а термочувствительный элемент расположен в выемке с образованием зазора с внутренними стенками выемки.
В качестве термочувствительного материала может быть использован полимерный материал с теплостойкостью по Вика менее 100°С или полимерный материал с памятью формы.
Кольцевая проточка выполнена с эксцентриситетом относительно седла, а фиксатор установлен в кольцевой проточке в месте ее наибольшего углубления в корпус.
Анализ работы известных конструкций тепловых замков термозапорных клапанов показал, что представляется возможность повысить надежность их работы за счет упрощения конструкции теплового замка клапана.
Конструкция теплового замка, у которого термочувствительный элемент расположен в выемке с образованием зазора с внутренними стенками полости, позволяет, с одной стороны, упростить конструкцию фиксатора, в котором не надо делать отверстия для удаления из выемки расплавленного термочувствительного элемента, а с другой стороны уменьшить вероятность попадания посторонних предметов, в данном случае остатков термочувствительного элемента, 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 термозапорного клапана, что повышает надежность срабатывания теплового замка термозапорного клапана. Выполнение фиксатора из полимерного материала с памятью формы дополнительно повышает
надежность срабатывания теплового замка за счет повышения предсказуемости поведения материала, из которого изготовлен термочувствительный элемент в момент срабатывания теплового замка. Поскольку термочувствительный элемент, 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 изменение формы и/или расплавление термочувствительного элемента теплового замка и перемещение затвора в направлении седла, причем выполнение термочувствительного элемента из полимерных материалов, которые легко поддаются обработке дополнительно упрощает технологию изготовления теплового замка.
Расположение фиксатора в наиболее глубоком месте кольцевой проточки 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, такое расположение фиксатора позволило практически полностью расположить его в проточке и из последней выступает небольшая часть фиксатора и шток, что снижает гидравлическое сопротивление в проточной части термозапорного клапана за счет более равномерного обтекания затвора потоком газа, которое, в свою очередь, ускоряет процесс выравнивания положения затвора относительно оси седла.
На фиг.1 представлен продольный разрез термозапорного клапана с тепловым замком.
На фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1.
Тепловой замок 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 в выполненной в нем кольцевой проточке 7 и выполнен с выемкой 8, в которой расположены термочувствительный элемент 9 и шток 10. Кольцевая проточка 7 выполнена с эксцентриситетом относительно седла 6. Фиксатор 3 установлен в кольцевой проточке 7 в месте ее наибольшего углубления в корпус 1. Седло 6 выполнено в корпусе 1 с образованием на входе в него уступа 11. Термочувствительный элемент 9 расположен в выемке 8 с образованием зазора с внутренними стенками выемки. Шток 10 установлен в выемке 8 с упором одним концом в термочувствительный элемент 9, а другим выступающим из фиксатора 3 концом в затвор 2, нагруженный пружиной 4 и зафиксированный перед седлом 6 штоком 10 с образованием зазора, при этом затвор 2 в исходном положении установлен с упором в уступ 11 и зафиксирован в этом положении штоком 10, расположенным перпендикулярно оси седла 6 и соосно радиусу выполненного в виде шарика затвора 2.
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.
В качестве термочувствительного материала использован полимерный материал с теплостойкостью по Вика менее 100°С или полимерный материал с памятью формы.
1
2
Наиболее предпочтительно, чтобы соотношение объема V выемки 8 в фиксаторе 3, находящегося под штоком 10 до срабатывания клапана, и объема V термочувствительного элемента 9 находилось в следующем отношении:
1
2
V≥V+S•e, где
S - площадь поперечного сечения выемки, равная площади поперечного сечения штока, вставленного в эту выемку;
е - величина эксцентриситета с которым запорный элемент 2 установлен относительно седла 6.
Тепловой замок термозапорного клапана работает следующим образом. В исходном (открытом) положении затвор 2, например в виде шарика, расположен с эксцентриситетом «е» и упором в уступ 11 на входе в седло 6, не перекрывая его. В аварийной ситуации, например, при повышении температуры в зоне расположения термоклапана из-за пожара, термочувствительный элемент 9, выполненный из полимерного материала с теплостойкостью по Вика менее 100°С, вначале теряет свою конструкционную прочность, изменяя свою форму и размеры по высоте под воздействием усилия пружины 4, передаваемого на фиксатор 3 затвором 2, при этом шток 10 опускается в выемку 8, позволяя затвору 2 уменьшить свой эксцентриситет «е» и переместиться к седлу 6 в положение закрытия термозапорного клапана, т.е. перекрытия его проходного отверстия.
Клапан закрыт, а затвор 2 удерживается усилием пружины 4 и давлением рабочей среды.
Если термочувствительный элемент 9 выполнен из полимерного материала с памятью формы, то он изменяет свою форму (например увеличивая свою толщину и одновременно уменьшая свою высоту), что позволяет смещение штока внутрь выемки 8, уменьшая эксцентриситет «е» расположения затвора 2 относительно седла 6, и позволяет затвору 2 переместиться в направлении седла 6.
Клапан закрыт, а затвор 2 удерживается усилием пружины 4 и давлением рабочей среды.
Настоящая полезная модель может быть использована везде, где требуется перекрывать проходное сечение трубопроводов, в частности газопроводов в аварийных ситуациях, например при пожарах.