ПИРОКЛАПАН ОТСЕЧНОЙ Российский патент 1996 года по МПК F16K17/14 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности, к конструкциям агрегатов пневмогидросистем.

Известен клапан, содержащий корпус с впускным и выпускным отверстиями, пробку и электропривод, соединенный в пробкой /1/.

Недостатком указанного клапана является сложность конструкции из-за наличия электропривода и необходимость теплоизоляции и обогрева электропривода при работе с криогенным рабочими телами.

Из известных технических решений наиболее близким является пироклапан отсечной, содержащий корпус с впускным и выпускным отверстиями, в цилиндрической расточке которого установлен поршень с конической пробкой, срезную мембрану и пирокамеру /2/.

Недостатком данного пироклапана являются узкие функциональные возможности и низкая надежность из-за утечек рабочего тела через посадочное место и электроконтакты пиропатрона.

Задачей изобретения является повышение надежности работы с агрессивными и криогенными рабочими телами.

Технический результат достигается, тем, что в пироклапане отсечено, содержащем корпус с впускным и выпускным отверстиями, в цилиндрической расточке которого размещен поршень с конической пробкой, установленной с возможностью заклинивания в ответном коническом седле, выполненном в полости корпуса, и разобщения впускного и выпускного отверстий, пирокамеру и срезную мембрану, одно из отверстий выполнено в боковой поверхности седла, причем, в месте пересечения отверстия с поверхностью седла в последнем выполнена расточка, разделяющая седло на два участка, первый из которых расположен между впускным и выпускным отверстиями, а второй между выпускным отверстием и цилиндрической расточкой корпуса, при этом, срезная мембрана закреплена на поршне или выполнена с ним за одно целое, неподвижно соединена с корпусом с обеспечением герметичного отделения пирокамеры от цилиндрической расточки корпуса, а на конической пробке выполнена проточка с возможностью сообщения ее с отверстием в боковой поверхности седла при срабатывании пироклапана.

Отверстие, выходящее на боковую поверхность седла, может быть выполнено в виде щелевого паза, величина хода пробки до контакта с первым участком может быть больше или меньше величины хода до контакта со вторым участком.

На конической пробке выполнен ряд кольцевых канавок, а проточка на конической пробке выполнена с образованием двух участков пробки, расположенных с возможностью заклинивания в соответствующих участках конического седла, причем, максимальный диаметр первого участка пробки не превышает максимального диаметра первого участка конического седла, а диаметр второго участка пробки на расстоянии от конца проточки, равном ширине расточки седла не меньше минимального диаметра второго участка конического седла. Диаметр проточки пробки больше минимального диаметра конического седла.

В цилиндрической расточке корпуса может быть выполнена буферная полость, а на поршне выполнены уплотнительные пояски, размещенные на упругих усах, соединенных с поршнем, с образованием перед усом полости, обращенной к пирокамере, и щелевое уплотнение, размещенное между срезной мембраной и первым уплотнительным пояском, причем, полости перед упругими усами расположены с возможностью сообщения с буферной полостью после начала движения поршня.

Между пробкой и поршнем могут быть выполнены направляющий буртик и шейка, причем, в направляющем буртике выполнены канавки, сообщающие полость цилиндрической расточки с полостью корпуса, при этом, диаметр направляющего буртика равен максимальному диаметру конической пробки, а между пробкой и буртиком выполнена проточка, сообщающаяся с канавками, выполненными в буртике, и с полостью корпуса.

На поршне со стороны пробки выполнен тороидальный демпфер, расположенный с возможностью безударного торможения поршня.

Срезная мембрана выполнена с возможностью гарантированного среза под воздействием максимального усилия, действующего со стороны пирокамеры на поршень.

Изобретение поясняется следующими графическими изображениями:
на фиг.1 схематически изображен продольный разрез пироклапана отсечного;
на фиг.2 разрез А-А на фиг.1;
на фиг.3 показан фрагмент уплотнений поршня;
на фиг.4 узел I, вариант исполнения пробки с буртиком и шейкой.

Пироклапан отсечной состоит из корпуса 1 с впускным и выпускным отверстиями 2, 3 /каждое из отверстий может быть как впускным, так и выпускным/, в цилиндрической расточке корпуса 1 размещен поршень 4 с конической пробкой 5, установленной с возможностью заклинивания в ответном коническом седле, выполненном в полости корпуса 1 в виде двух конических участков 6 и 7, разделенных между собой расточкой 8. Отверстие 3, выходящее в боковую поверхность седла, по меньшей мере, частично выполнено в виде щелевого паза 9. Срезная мембрана 10 закреплена на поршне 4 или выполнена за одно целое с ним, неподвижно соединена с корпусом 1 с обеспечением герметичного отделения полости пирокамеры 11 от цилиндрической расточки корпуса 1, в которой выполнена буферная полость 12. Комплект уплотнений поршня 4 содержит уплотнительные пояски 13, размещенные на упругих усах 14, соединенных или выполненных за одно целое с поршнем 4, при этом, перед усами 14 образованы полости 15, обращенные к пирокамере 11. Между мембраной 10 и первым пояском 13 расположено щелевое уплотнение 16. Между пробкой 5 и поршнем 4 последовательно выполнены направляющий буртик 17 и шейка 18, в направляющем буртике 17 образованы канавки 19, на пробке 5 со стороны буртика 16 выполнена проточка 20. Между шейкой 18 поршнем 4 выполнен тороидальный демпфер 21. На конической пробке 5 выполнена проточка 22 с образованием двух участков пробки 5, на поверхности которых выполнен ряд кольцевых канавок 23.

Устройство работает следующим образом.

После подрыва пиросредства /не показано/ продукты сгорания поступают в пирокамеру 11 и воздействуют на поршень 4. При этом, срезается мембрана 10, поршень 4 начинает движение, при этом, продукты сгорания, дросселируя через щелевое уплотнение 16, заполняют первую полость 15, воздействуют на упругий ус 14 и поджимают уплотнительный поясок 13 к поверхности цилиндрической расточки. Рабочее тело, находящееся в буферной полости 12 и подпоршневом пространстве, начинает сжиматься, часть рабочего тела щель, образованную между корпусом 1 и шейкой 18, далее, по канавкам 19 и проточке 20 эвакуируется во внутреннюю полость корпуса 1, уменьшая влияние противодавления на ход поршня 4. При дальнейшем движении, конические участки пробки 5, разделенные между собой проточкой 32, соприкасаются с ответными участками 6 и 7, материал пробки 5 между канавками 23 деформируется и пробка 6 заклинивается в участках 6 и 7 конического гнезда. При этом, заклинивание пробки 5 в участке 6 означает отделение отверстия 3 от щели 9 и отверстия 3, а заклинивание пробки 5 в участке 7 устраняет утечку рабочего тела из отверстия 3 через щель 9, расточку 8 и поршень 9 в пирокамеру 11 и далее, через посадочное место и электроконтакты пиросредства в окружающую среду. В конце рабочего хода, тороидальный демпфер 21 может войти в соприкосновение с корпусом 1 и затормозить движение поршня 4.

Для повышения энергоотдачи срезная мембрана 10 выполняется таким образом, что ее гарантированный срез происходит при достижении в пирокамере 11 максимального давления. ЫЫЫ2

Использование: в машиностроении, в частности, в агрегатах пневмогидросистем, работающих с агрессивными и криогенными рабочими телами. Сущность изобретения: пироклапан отсечной содержит корпус, пирокамеру и срезную мембрану. В цилиндрической расточке корпуса размещен поршень с конической пробкой, которая установлена с возможностью заклинивания в ответном коническом седле и разобщения впускного и выпускного отверстий корпуса. Одно из отверстий выполнено в боковой поверхности седла. В месте пересечения отверстия с поверхностью седла в последнем выполнена расточка, разделяющая седло на два участка. На конической пробке выполнена проточка с возможностью сообщения ее с отверстием в боковой поверхности седла при срабатывании пироклапана. Срезная мембрана закреплена на поршне или выполнена с ним за одно целое, неподвижно соединена с корпусом с обеспечением герметичного отделения пирокамеры от цилиндрической расточки корпуса. 15 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Пироклапан отсечной, содержащий корпус с впускным и выпускным отверстиями, в цилиндрической расточке которого размещен поршень с конической пробкой, установленной с возможностью заклинивания в ответном коническом седле, выполненном в полости корпуса, и разобщения впускного и выпускного отверстий, пирокамеру и срезную мембрану, отличающийся тем, что одно из отверстий выполнено в боковой поверхности седла, причем в месте пересечения отверстия с поверхностью седла в последнем выполнена расточка, разделяющая седло на два участка, первый из которых расположен между впускным и выпускным отверстиями, а второй между выпускным отверстием и цилиндрической расточкой корпуса, при этом срезная мембрана закреплена на поршне или выполнена с ним за одно целое, неподвижно соединена с корпусом с обеспечением герметичного отделения пирокамеры от цилиндрической расточки корпуса, а на конической пробке выполнена проточка с возможностью сообщения ее с отверстием в боковой поверхности седла при срабатывании пироклапана. 2. Пироклапан по п.1, отличающийся тем, что отверстие, выходящее на боковую поверхность седла, по меньшей мере частично выполнено в виде щелевого паза. 3. Пироклапан по пп.1 и 2, отличающийся тем, что величина хода пробки до контакта с первым участком седла больше, чем до контакта с вторым участком. 4. Пироклапан по пп.1 и 2, отличающийся тем, что величина хода пробки до контакта с первым участком седла меньше, чем до контакта с вторым участком седла. 5. Пироклапан по одному из пп. 1 4, отличающийся тем, что на конической пробке выполнен ряд кольцевых канавок. 6. Пироклапан по одному из пп.1 5, отличающийся тем, что проточка на конической пробке выполнена с образованием двух участков пробки, расположенных с возможностью заклинивания в соответствующих участках конического седла, причем максимальный диаметр первого участка пробки не превышает максимального диаметра первого участка конического седла, а диаметр второго участка пробки на расстоянии от конца проточки, равном ширине расточки седла, не меньше минимального диаметра второго участка конического седла. 7. Пироклапан по п. 6, отличающийся тем, что диаметр проточки пробки больше минимального диаметра конического седла. 8. Пироклапан по одному из пп. 1 7, отличающийся тем, что в цилиндрической расточке корпуса выполнена буферная полость. 9. Пироклапан по одному из пп. 1 8, отличающийся тем, что на поршне выполнен по меньшей мере один уплотнительный поясок, размещенный на упругом усе, соединенном с поршнем или выполненном с ним за одно целое, с образованием перед усом полости, обращенной к пирокамере. 10. Пироклапан по п.9, отличающийся тем, что поршень установлен в расточке корпуса с образованием щелевого уплотнения, расположенного между срезной мембраной и первым уплотнительным пояском. 11. Пироклапан по пп. 9 и 10, отличающийся тем, что полость перед по меньшей мере одним усом расположена с возможностью сообщения с буферной полостью после начала движения поршня. 12. Пироклапан по одному из пп. 1 11, отличающийся тем, что поршень и пробка соединены шейкой, причем между шейкой и пробкой выполнен направляющий буртик по меньшей мере с одной канавкой, сообщающей полость цилиндрической расточки с полостью корпуса. 13. Пироклапан по п.12, отличающийся тем, что диаметр направляющего буртика равен максимальному диаметру конической пробки. 14. Пироклапан по пп.12 и 13, отличающийся тем, что на пробке со стороны буртика выполнена проточка, сообщенная с канавками, выполненными в буртике, и с полостью корпуса. 15. Пироклапан по одному из пп.1 14, отличающийся тем, что на поршне со стороны пробки выполнен тороидальный демпфер, расположенный с возможностью безударного торможения поршня. 16. Пироклапан по одному из пп. 1 15, отличающийся тем, что срезная мембрана выполнена с возможностью гарантированного среза под воздействием максимального усилия, действующего со стороны пирокамеры на поршень.