КЛАПАН Российский патент 2018 года по МПК F16K11/10 F16K31/124 

Изобретение относится к арматуростроению, а именно к нормально открытым клапанам, содержащим корпус с седлом, подпружиненный затвор с уплотнением, поршень со штоком для перемещения затвора и предназначенный для закрытия доступа рабочего тела из одной магистрали в другую. Оно может быть использовано в машиностроении, например в ракетной технике.

В настоящее время в ЖРД используются магистрали для контроля натекания компонентов в ЖРД при длительном хранении. При запуске ЖРД магистрали необходимо отсечь для исключения потерь компонентов, для чего используются отсечные клапаны. При этом давление компонентов в магистралях контроля от атмосферного возрастает при запуске ЖРД и может быть как низким, порядка 20 кгс/см², так и высоким - 200-600 кгс/см².

Известен пироклапан (Эдельман А.Н., «Топливные клапаны ЖРД», изд-во Машиностроение, 1970, стр. 73-75), содержащий запорный орган, выполненный в виде конической пробки, коническое седло, выполненное в выходном канале. Недостатками указанного пироклапана является невозможность использования для ЖРД с топливами, которые взрываются при контакте с пороховыми газами, образующимися при сгорании порохового заряда пироэнергодатчика, большая масса с учетом электрического кабеля для пироэнергодатчика и большое потребление тока для ЖРД, у которого число отсечных клапанов может быть 6 и более.

Известен отсечной клапан с электромагнитным приводом (Добровольский М.В. «Жидкостные ракетные двигатели», из-во Машиностроение, 1968, 240-241 с.: ил. Рис. 6.14), содержащий корпус, входной штуцер 1, выходной штуцер 6, нижний клапан 3, верхний клапан 7, электромагнит 9. Недостатками указанного отсечного клапана являются необходимость срабатывания отсечного клапана при контроле газовой среды в магистралях ЖРД, проводимом через определенное время в течение хранения заправленного компонентами ЖРД, сложность конструкции, большая масса с учетом электрического кабеля и большое потребление тока для электромагнита.

Известен обратный клапан (заявка FR 2653200, МПК F16K 27/12, F16K 15/02), содержащий корпус с входными и выходными патрубками, крышку, закрывающую проточную полость корпуса, элемент с втулкой на ребрах и седлом, установленный в корпус затвор с уплотнением, контактирующий с седлом и выполненный в виде грибка с глухой центральной проточкой.

Недостатком обратного клапана является невозможность его применения в изделиях машиностроения, работающих по командам управления на открытие и закрытие проходного сечения магистралей, относительная сложность корпуса, большая масса.

Известно устройство отсечки и уплотнения в гидравлической магистрали (патент USA №3125108, кл. 137-68 от 17 марта 1964), содержащее цилиндр с боковыми соосными отверстиями, сквозь которые пропущена труба, силовой цилиндр и пироэнергодатчик.

Недостатками устройства являются трудоемкость получения профиля взаимодействующих поверхностей корпуса и силового цилиндра, участвующих в деформации и защемлении трубы для исключения утечек, возможность появления трещин в трубе и большая масса с учетом электрического кабеля для пироэнергодатчика и большое потребление тока для ЖРД, у которого число отсечных клапанов может быть 6 и более.

Известен обратный клапан (Добровольский М.В. «Жидкостные ракетные двигатели», из-во Машиностроение, 1968, 244 с.: ил., рис. 6.19а - прототип), содержащий входной штуцер с седлом, подпружиненную тарелку клапана, упорный выступ.

Недостатком обратного клапана является невозможность его применения в изделиях машиностроения, работающих по командам управления на открытие и закрытие проходного сечения магистралей.

Задачей предлагаемого изобретения является удержание затвора в открытом положении штоком поршня и обеспечение посадки затвора на седло корпуса при перемещении поршня по команде управления.

Поставленная задача решается тем, что клапан содержит корпус с седлом, подпружиненный затвор с уплотнением, опору, согласно изобретению на корпусе перпендикулярно оси клапана выполнена бобышка с внутренними ступенчатыми проточками, в которые установлен подпружиненный поршень со штоком и заглушка со штуцером управления, на штоке поршня выполнена глубокая проточка, образуя концевую часть, на торце затвора выполнен цилиндрический выступ, взаимодействующий по торцу с поверхностью концевой части штока поршня, при этом меньшая из ступенчатых проточек корпуса выполнена с врезанием в противоположную стенку отверстия выхода корпуса, поршень со штоком взаимодействует с внутренними ступенчатыми проточками бобышки корпуса, на поршне выполнена проточка, в которую установлено уплотнение, а расстояние от наружной поверхности концевой части до внутренней поверхности проточки штока больше хода затвора.

Диаметр поверхности концевой части меньше диаметра штока, взаимодействующего с внутренней проточкой бобышки.

В проточку поршня установлено комбинированное уплотнение.

Выполнение на корпусе перпендикулярно оси клапана бобышки с внутренними ступенчатыми проточками, в которые установлен подпружиненный поршень со штоком с проточкой и концевой частью и заглушка со штуцером управления, позволяет при подаче управляющего давления переместить затвор до посадки на седло корпуса и надежно отсечь рабочее тело со стороны входа клапана.

Предлагаемый клапан представлен на фиг. 1, где:

1 - корпус с седлом;

2 - затвор;

3, 6 - пружина;

4 - опора;

5 - штуцер;

7 - поршень со штоком;

8 - переходник;

9 - кольцо;

10 - манжета;

11 - концевая часть штока;

12 - врезание в стенку корпуса;

13 - уплотнение.

На фиг. 1 показан общий вид клапана в разрезе.

Клапан состоит из корпуса с седлом 1, подпружиненного затвора 2, опоры 4, штуцера 5, поршня со штоком 7, переходника 8, кольца 9, манжеты 10, концевой части штока 11.

Клапан работает следующим образом.

В исходном положении выступ затвора 2 под действием пружины 3 упирается в концевую часть штока 11, при этом проходное сечение клапана открыто для газоанализа. Исходное положение поршня обеспечивается усилием пружины 6.

При запуске изделия подается управляющее давление, под действием которого поршень со штоком 7, преодолевая усилие пружины, перемещается до упора в торец корпуса 1, при этом затвор срывается с упора в концевую часть штока 11 и садится уплотнителем на седло корпуса 1, отсекая магистраль газоанализа, а выступ затвора 2 заходит в проточку концевой части штока 11. Требуемая герметичность по поршню обеспечивается кольцом 9 и манжетой 10.

Так как использование клапана предлагается в условиях высоких входных давлений, например в ракетной технике, корпус, штуцер, опора, поршень и переходник изготавливаются из стали 07Х16Н6-Ш, затвор - из стали 09X16Н4Б, пружины - из высокопрочной пружинной проволоки 12Х18Н10Т-В, уплотнитель затвора - из резины ИРП-1278, кольцо - из резины ИРП-1118, манжета - из фторопласта-4.

Таким образом, применение указанного клапана позволяет удерживать затвор в открытом положении штоком поршня и обеспечивает посадку затвора на седло корпуса при перемещении поршня по команде управления.

Изобретение относится к арматуростроению. В исходном положении выступ затвора 2 под действием пружины 3 упирается в концевую часть штока 11 поршня 7, при этом проходное сечение клапана открыто. Исходное положение поршня обеспечивается усилием пружины 6. При подаче управляющего давления поршень со штоком 7, преодолевая усилие пружины 6, перемещается до упора в торец корпуса 1, при этом затвор 2 срывается с упора в концевую часть штока 11 поршня 7 и садится уплотнителем на седло корпуса 1, закрывая проходное сечение клапана, а выступ затвора 2 заходит в проточку концевой части штока 11 поршня 7. Требуемая герметичность по поршню обеспечивается кольцом 9 и манжетой 10. Применение указанного клапана позволяет удерживать затвор в открытом положении штоком поршня и обеспечивает посадку затвора на седло корпуса при перемещении поршня по команде управления. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Клапан, содержащий корпус с седлом, подпружиненный затвор с уплотнением, опору, отличающийся тем, что на корпусе перпендикулярно оси клапана выполнена бобышка с внутренними ступенчатыми проточками, в которые установлен подпружиненный поршень со штоком и заглушка со штуцером управления, на штоке поршня выполнена глубокая проточка, образуя концевую часть, на торце затвора выполнен цилиндрический выступ, взаимодействующий по торцу с поверхностью концевой части штока поршня, при этом меньшая из ступенчатых проточек корпуса выполнена с врезанием в противоположную стенку отверстия выхода корпуса, поршень со штоком взаимодействует с внутренними ступенчатыми проточками бобышки корпуса, на поршне выполнена проточка, в которую установлено уплотнение, а расстояние от наружной поверхности концевой части до внутренней поверхности проточки штока больше хода затвора.

2. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что диаметр поверхности концевой части меньше диаметра штока, взаимодействующего с внутренней проточкой бобышки.

3. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что в проточку поршня установлено комбинированное уплотнение.