ДИСТАНЦИОННО ПНЕВМОУПРАВЛЯЕМЫЙ КЛАПАН Российский патент 2023 года по МПК F16K31/165 F16K11/44 

Изобретение относится к области энергетического машиностроения, ракетного космического двигателестроения, системах управления орбитальных станций и других областях техники.

Известны дистанционно пневмоуправляемые клапаны, состоящие из корпуса с входным и выходными патрубками, седла, подпружиненного запорного органа со штоком и опорным диском для передачи усилия от пневматического мембранного привода (см. Рис. 48а, 232, стр. 236 «Расчет и конструирование трубопроводной арматуры» автора Гуревича Д.Ф. «Машиностроение» 1968 г. ) Пневматические мембранные приводы выполненные из резины и имеющие хороший рабочий ход, неприемлемы для клапанов, работающих на высоких давлениях и низких температурах в ракетостроении. Переход с резиновой мембраны на металлическую согласно таблице 22 стр. 246 приводит к уменьшению рабочего хода и количеству срабатываний - срока службы мембраны (см. конструкции рис. 56 и 151).

Известна металлическая мембрана (см. а.с.1642154) пневматического привода клапана, взятого за прототип, имеющая центральную круглую плоскость, для опоры в диск на штоке, а также периферийную коническую поверхность с радиальными гофрами, размещенными равномерно по окружности на периферийной конической поверхности, прилегающей к центральной круглой плоскости с длиной гофр меньше 1/3 длины образующей конической поверхности. Величина хода этой металлической мембраны и количество срабатываний ее приемлемо для использования в космической технике. Однако, количество срабатываний этой мембраны зависит от количества гофр на мембране, т.е. чем больше гофр и чем меньше они по высоте, тем больше мембрана работает. Недостатком этой мембраны является нестабильность по количеству срабатываний в клапане из-за появления, например, среди множества мелких гофр, одной или нескольких, высота которых больше остальных, что ведет к быстрому разрушению мембраны, уменьшая предел работоспособности клапана по количеству срабатываний. Появление таких высоких гофр происходит из-за неблагоприятного сочетания допусков размеров деталей и узлов, устанавливаемых в клапан, что ведет к несовпадению оси мембраны с осью опоры на штоке, и перекос при приварке мембранного привода с корпусом приводит к однобокому контакту прогнутой мембраны с опорной поверхности корпуса. Целью предлагаемого изобретения является увеличение срока работоспособности по количеству срабатываний клапана, выполненного с пневматическим металлическим мембранным приводом.

Поставленная цель достигается тем, что в клапан, состоящий из корпуса с входным и выходными патрубками, седла, подпружиненного запорного органа со штоком и опорным диском, мембрана пневматического привода изготавливается и устанавливается без предварительного нанесения гофр, а между мембранным приводом и корпусом клапана установлена кольцевая опора-матрица для создания гофр на мембране в необходимом количестве и месте при первом срабатывании конкретного клапана и поддержания стабильной формы гофр при последующих срабатываниях, т.е. опора-матрица препятствует произвольному изменению форм гофр на мембране при срабатываниях клапана. На кольцевой опоре-матрице имеется отбортовка для центрирования ее на мембране и опорная коническая поверхность, на которой выполнены радиальные выступы - ребра, размещенные равномерно по окружности на периферийной конической поверхности в зоне, прилегающей к центральному отверстию, с длиной ребер меньше 1/3 длины образующей конической поверхности. Перед первым срабатыванием фиксируется расположение мембранного привода, относительно кольцевой опоры-матрицы и корпуса клапана, например, методом нанесения рисок.

Сущность изобретения поясняется чертежами, изображенными на Фиг. 1. и Фиг. 2.

На Фиг. 1 представлен дистанционно пневмоуправляемый клапан, состоящий из корпуса 1 с входным 5 и выходными 4 и 13 патрубками и седлом 12, подпружиненного запорного органа 3, со штоком 7 и опорой 8, пружины 6 и опоры-матрицы 9, жестко закрепленной между корпусом и пневматическим мембранным приводом. Пневматический мембранный привод состоит из крышки 11 с патрубком 2 и приваренной к ней металлической мембраной 10, имеющей центральную круглую плоскость для контакта с диском опоры 8, установленной на штоке 7, а также периферийную коническую поверхность. Опора-матрица 9 (см. фиг. 2) имеет отбортовку 14 и опорную коническую поверхность 15, с центральным отверстием для прохода опоры 8 на штоке 7, и на которой выполнены радиальные выступы-ребра 16, равномерно размещенные по окружности на периферийной конической поверхности, в зоне, прилегающей к центральному отверстию опоры-матрицы, с длиной ребер меньше 1/3 длины образующей конической поверхности. Клапан работает следующим образом. При первом срабатывании (подаче давления газа в управляющую полость пневматического мембранного привода) мембрана прогибается и ложится плоской поверхностью на опору штока и перемещает его, отрывая запорный орган от седла, при этом мембрана, прогибаясь дальше, перемещается, проходя нейтральное положение и периферийной конической поверхностью выстилается на коническую поверхность опоры-матрицы с выступами-ребрами, и под действием управляющего давления на мембране создаются отпечатки в виде гофр от контакта с выступами-ребрами. Полученные отпечатки-гофры соответствуют по длине и глубине выступам-ребрам, и их размеры стабильны при последующих срабатываниях, что и приводит к увеличению гарантированного количества срабатываний клапана.

Изобретение относится к области энергетического машиностроения, ракетно-космического двигателестроения, к системам управления орбитальных станций и другим областям техники. В дистанционно пневмоуправляемом клапане установлена кольцевая опора-матрица 9, жестко закрепленная между корпусом 1 и пневматическим мембранным приводом, имеющая отбортовку 14 для соосного крепления на мембране 10 и коническую поверхность 15, обращенную к мембране 10, с центральным отверстием для контакта мембраны 11 с дисковой опорой 8, установленной на штоке 7, и на которой выполнены радиальные выступы-ребра 16, равномерно размещенные по окружности на периферийной конической поверхности 15, в зоне, прилегающей к центральному отверстию, с длиной ребер 16 меньше 1/3 длины образующей конической поверхности 15. Изобретение направлено на увеличение гарантийного срока работоспособности по количеству срабатываний клапана, выполненного с пневматическим металлическим мембранным приводом, благодаря обеспечению стабильности при срабатываниях клапана. 2 ил.

Дистанционно пневмоуправляемый клапан, содержащий корпус с входным и выходными патрубками и седлами, подпружиненный запорный орган со штоком и дисковой опорой, пружину и пневматический мембранный привод с металлической мембраной, отличающийся тем, что в клапане установлена кольцевая опора-матрица, жестко закрепленная между корпусом и пневматическим мембранным приводом, имеющая отбортовку для крепления на мембране и на периферийной конической поверхности которой выполнены радиальные выступы-ребра, равномерно размещенные по окружности в зоне, прилегающей к центральному отверстию, с длиной ребер меньше 1/3 длины образующей конической поверхности.