ПНЕВМОУПРАВЛЯЕМЫЙ ОТСЕЧНОЙ КЛАПАН Российский патент 2025 года по МПК F16K31/122 F16K17/04 

Изобретение относится к области энергетического машиностроения, авиационного, ракетного двигателестроения и к другим областям техники.

Известны пневмоуправляемые отсечные клапаны, состоящие из корпуса с входным и выходными патрубками, седла, запорного органа со штоком и пневматического поршневого привода (см. книгу авторы Гуревич Д.Ф., Шпакова О.Н., «Справочник конструктора трубопроводной арматуры», Ленинград, «Машиностроение», Ленинградское Отделение, 1987 г., стр. 137, рис. 2.101 и рис. 2.102). Оба клапана нормально закрыты, при этом рабочее тело прижимает запорный орган к седлу, у первого - совместно с пружиной, а у второго - дополнительно при помощи управляющего давления, поступающего в полость на закрытие. Герметизируются полости при помощи сальниковых уплотнений на штоке и упругих колец, устанавливаемых на поршне. Клапаны ремонтопригодны. На первом клапане имеется демпфер для увеличения времени закрытия до нескольких секунд для предотвращения ударов тарелки запорного органа по седлу, а на втором - время закрытия существенно меньше: от 0,1 с до 0,5 с. На корпусе у клапанов имеются дренажные отверстия для сброса утечек через места уплотнений.

Недостатками этих клапанов, взятых за аналог, являются:

- конструкции клапанов имеют большие весовые характеристики;

- наличие многочисленных дренажных отверстий;

- большое время срабатывания.

Известен отсечной клапан, взятый за прототип (см. книгу автор М.В. Добровольский, «Жидкостные ракетные двигатели. Основы проектирования.» под редакцией Д.А. Ягодника, Москва, Издательство МГТУ имени Н.Э. Баумана, 2005 г, стр. 301, Рис. 6.12.), состоящий из корпуса с входным и выходным штуцерами, седла, клапана, пружины, поршневого привода с уплотнительной манжетой. Клапан, перекрывающий седло и разделяющий полости входа и выхода, жестко соединен со штоком, который соединен резьбой с поршнем, а шток, проходящий через направляющее отверстие корпуса, также уплотнен манжетой, разделяющей выходную полость от дренажной. Дренажная полость корпуса отделяется от полости управления уплотняющими манжетами поршня.

Недостатком этого клапана, взятого за прототип, является то, что:

- конструкция клапана имеет большие весовые характеристики и в том числе из-за наличия дренажного отверстия и резьбовых соединений;

- уплотнительные элементы и их конструкция неработоспособны в интервале криогенных температур.

Задачей заявляемого изобретения является создание отсечного клапана для работы в диапазоне криогенных температур, имея минимальные весовые характеристики при заданном расходе и сопротивлении, величине давлений рабочего тела и управляющего газа, а также необходимом быстродействии и частоте срабатываний, и обеспечения стабильной герметичности в процессе всего срока эксплуатации.

Сущность изобретения состоит в том, что для уменьшения веса и габаритов соответственно корпус клапана имеет только три полости, а именно: входа, выхода и управления. Поршень управления трансформирован в шток, установленный в направляющее центровое отверстие корпуса, соединяющее полость управления с выходной полостью. Шток воздействует на клапан, находящийся во входной полости и перекрывающий седло под действием пружины. Для получения необходимой герметичности между полостью управления и выходной полостью в открытом положении шток в направляющем центровом отверстии корпуса уплотнен фторопластовыми кольцами. Кроме этого, дополнительно в управляющей полости на торце стены корпуса выполнено седло вокруг входа в направляющее центровое отверстие корпуса, перекрываемое тарелью, жестко соединенной со штоком при полном открытии клапана.

При этом тарель со штоком может быть выполнена зацело из одного материала фенилона, работающего при криогенных температурах.

Клапан, поджатый к седлу пружиной, установленной во входной полости, отжимается от седла штоком, уплотненным в направляющем отверстии фторопластовым кольцом при подаче управляющего давления.

Сущность изобретения поясняется чертежом Фиг. 1, где представлен общий вид пневмоуправляемого отсечного клапана, который состоит из корпуса 1 со штуцером 2 в полости выхода, седла 3, перекрытого клапаном 4 и поджатого к седлу пружиной 5, расположенными во входной полости, штока 6 с тарелью 7, установленными в направляющее осевое отверстие корпуса и перекрывающее его герметично фторопластовым уплотнительным кольцом 8, а также при помощи дополнительного уплотнения при посадке тарели на седло 9, выполненное на торце стенки корпуса в полости управления вокруг направляющего отверстия, ведущего в полость выхода и перекрытого штоком 6, взаимодействующего с клапаном 4. На корпусе на полости входа установлена крышка со штуцером 10 и на полости управления со штуцером 11.

При подаче управляющего давления в штуцер 11, которое больше, чем рабочее давление, действующее на клапан 4, шток 6 перемещается в направляющем отверстии и отрывает клапан 4 от седла 3. Открытие продолжается до тех пор, пока тарель 7 не перекроет седло 9, находящееся в полости управления, и дополнительно герметизирует управляющую полость от выходной полости, что особенно эффективно при криогенных температурах. При сбросе управляющего давления клапан закрывается от усилия пружины и давления рабочего тела.

Как видно из чертежа, предложенная конструкция пневмоуправляемого отсечного клапана технологична для изготовления, имеет меньшие габариты и вес по сравнению с клапаном-прототипом и работоспособна при криогенных температурах.

Изобретение относится к клапанам, работающим в зоне криогенных температур. Пневмоуправляемый отсечной клапан состоит из корпуса с седлом во входной полости, перекрытой подпружиненным клапаном, с выходной полостью со штуцером и с полостью управления, а также крышек на корпусе со штуцерами входа и управления. В полости управления установлена тарель на штоке для перекрытия седла, выполненного на торцевой поверхности стенки корпуса, внутри которого находится направляющее осевое центровое отверстие в выходную полость, в которое установлен шток для взаимодействия с клапаном и уплотненный фторопластовым кольцом, а во входной полости расположена пружина, поджимающая клапан к седлу. Изобретение направлено на создание отсечного клапана для работы в диапазоне криогенных температур, имеющего минимальные весовые и габаритные характеристики, а также быстродействие при частоте срабатываний с обеспечением стабильной герметичности в процессе всего срока эксплуатации. 1 ил.

Пневмоуправляемый отсечной клапан, состоящий из корпуса с седлом во входной полости, перекрытой подпружиненным клапаном, с выходной полостью со штуцером и с полостью управления, а также крышек на корпусе со штуцерами входа и управления, отличающийся тем, что в полости управления установлена тарель на штоке для перекрытия седла, выполненного на торцевой поверхности стенки корпуса, внутри которого находится направляющее осевое центровое отверстие в выходную полость, в которое установлен шток для взаимодействия с клапаном, уплотненный фторопластовым кольцом, а во входной полости расположена пружина, поджимающая клапан к седлу.