RU2641789C1 - Pyrotechnic valve (versions) - Google Patents
Pyrotechnic valve (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2641789C1 RU2641789C1 RU2017112250A RU2017112250A RU2641789C1 RU 2641789 C1 RU2641789 C1 RU 2641789C1 RU 2017112250 A RU2017112250 A RU 2017112250A RU 2017112250 A RU2017112250 A RU 2017112250A RU 2641789 C1 RU2641789 C1 RU 2641789C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipeline
- piston
- plug
- valve
- pyrotechnic
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K17/00—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves
- F16K17/02—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side
- F16K17/14—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side with fracturing member
Landscapes
- Safety Valves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение предназначено для газовых и гидравлических систем ответственного назначения.The invention is intended for gas and hydraulic systems for critical purposes.
Известен пусковой клапан [а.с. СССР №1740845, F16K 17/14, опубл. 15.06.1992, бюл. №22], содержащий полый корпус с патрубком входа (вскрываемым элементом) и патрубком выхода. В корпусе установлены на одной оси силовой привод и поршень, взаимодействующий при срабатывании силового привода с вскрываемым элементом, расположенным перпендикулярно направлению движения поршня.Known starting valve [and.with. USSR No. 1740845, F16K 17/14, publ. 06/15/1992, bull. No. 22], comprising a hollow body with an inlet pipe (openable element) and an outlet pipe. A power drive and a piston are installed on the same axis in the housing, which interacts when the power drive is triggered with an opening element located perpendicular to the direction of movement of the piston.
Вскрываемый элемент выполнен в форме стакана с ослабленным сечением с установленным резиновым уплотняющим элементом.The opened element is made in the form of a glass with a weakened cross section with an installed rubber sealing element.
Недостаток известного пускового клапана - возможна потеря герметичности в исходном состоянии при широком диапазоне температур эксплуатации, а также при агрессивных рабочих средах.A disadvantage of the known start-up valve is that loss of tightness in the initial state is possible with a wide range of operating temperatures, as well as with aggressive working environments.
Известен пироклапан [патент РФ №2421648, F16K 17/14, опубл. 20.06.2011, бюл. №17], содержащий корпус с впускными и выпускными отверстиями, с разделенными перемычкой полостями, в одной из которых размещены на одной оси пирокамера и поршень, снабженный штоком с пробойником, выполненную за одно целое со штоком коническую пробку, установленную с возможностью заклинивания в ответном коническом седле, выполненном в полости корпуса. Коническая пробка выполнена с двухслойной структурой, а перемычка, разделяющая полости в корпусе, выполнена за одно целое с корпусом.Known pyrovalve [RF patent No. 2421648, F16K 17/14, publ. 06/20/2011, bull. No. 17], comprising a housing with inlet and outlet openings, cavities separated by a jumper, in one of which a pyrocamera and a piston provided with a rod with a punch, made in one piece with a conical plug installed with the possibility of jamming in a mating conical a saddle made in the body cavity. The conical plug is made with a two-layer structure, and the jumper separating the cavities in the housing is made in one piece with the housing.
Данный клапан обеспечивает надежность в работе при высоких давлениях.This valve provides reliable operation at high pressures.
К недостаткам известного пироклапана можно отнести сложность конструкции, требуются повышенные точности изготовления запорных поверхностей деталей, технологическая сложность в части обеспечения адгезии двухслойной структуры на конических поверхностях, требуется повышенное усилие на поршень при срабатывании пироклапана, возможность отхода поршня при длительной выдержке в сработанном состоянии, что приведет к потере герметичности «отсеченного» канала.The disadvantages of the known pyrovalve can be attributed to the complexity of the design, it requires increased accuracy of manufacture of the locking surfaces of the parts, technological complexity in ensuring adhesion of the two-layer structure on conical surfaces, requires increased force on the piston when the pyrovalve is triggered, the possibility of piston withdrawal during prolonged exposure in the worked state, which will lead to to loss of tightness of the "cut off" channel.
Известен пироклапан [а.с. СССР №1288422, F16K 17/14, опубл. 07.02.1987, бюл. №5], содержащий корпус с установленными на одной оси пиропатроном и поршнем со штоком, расположенным перпендикулярно вскрываемому элементу с ослабленным сечением вблизи заглушек.Known pyrovalve [A.S. USSR No. 1288422, F16K 17/14, publ. 02/07/1987, bull. No. 5], comprising a housing with a pyro cartridge mounted on the same axis and a piston with a rod located perpendicular to the openable element with a weakened cross section near the plugs.
Вскрываемый элемент состоит из расположенных на одной оси входного и выходного штуцеров, на обращенных друг к другу торцах которых имеются заглушки, образующие разрывной элемент и соединенные со штоком шарнирно при помощи оси с возможностью вращения в продольной плоскости.The opening element consists of input and output fittings located on the same axis, on the ends of which are facing each other, there are plugs forming a discontinuous element and pivotally connected to the rod by means of an axis with the possibility of rotation in the longitudinal plane.
Шток поршня воздействует на заглушки разрывного элемента, расположенные соосно с входным и выходным штуцерами.The piston rod acts on the plugs of the discontinuous element located coaxially with the inlet and outlet fittings.
Технический результат указанного пироклапана заключается в повышении надежности его работы путем исключения образования металлических частиц.The technical result of the specified pyrovalve is to increase the reliability of its operation by eliminating the formation of metal particles.
Недостаток технического решения известного пироклапана - требуется повышенное усилие на поршень при срабатывании пироклапана, несмотря на принятые меры с шарнирным соединением заглушек разрывного элемента со штоком (два разрушаемых сечения); предлагаемое шарнирное соединение усложняет конструкцию пироклапана, а следовательно, снижает его надежность.The disadvantage of the technical solution of the well-known pyrovalve is that an increased force is required on the piston when the pyrovalve is triggered, despite the measures taken with the joint of the plugs of the discontinuous element with the rod (two destructible sections); the proposed swivel complicates the design of the pyrovalve, and therefore reduces its reliability.
Известен предохранительный клапан [а.с. СССР №846907, F16K 17/14, опубл. 15.07.1981, бюл. №26], в корпусе которого размещено устройство для разрушения вскрываемого элемента (разрушаемого элемента), поршень которого (днище) расположен перпендикулярно вскрываемому элементу, выполненному в виде стержня с ослабленным сечением и проходящими через него двумя параллельными друг другу несквозными каналами.Known safety valve [and.with. USSR No. 846907, F16K 17/14, publ. 07/15/1981, bull. No. 26], in the housing of which there is a device for destroying the element to be opened (destructible element), the piston of which (bottom) is perpendicular to the element being opened, made in the form of a rod with a weakened cross-section and through which two parallel non-through channels pass through it.
Силовой орган устройства для разрушения вскрываемого элемента выполнен в виде сильфона с поршнем.The power element of the device for the destruction of the opened element is made in the form of a bellows with a piston.
Известный предохранительный клапана обеспечивает «полную» герметичность в исходном состоянии, однако при вскрытии соединяемых каналов необходимо повышенное усилие на устройстве разрушения вскрываемого элемента, так как «рабочее» сечение вскрываемого элемента значительно, а именно в несколько раз превышает сечение выполненных в нем каналов. Уменьшение же этого «рабочего» сечения вызывает значительные технологические сложности. Кроме того, использование сильфона для разделения канала с повышенным управляющим давлением с вскрываемыми каналами в этом случае может быть не эффективным из-за возможности разрушения сильфона или мест его заделки в корпусные детали. На основании приведенного можно утверждать о недостаточной надежности известного предохранительного клапана.The known safety valve provides "complete" tightness in the initial state, however, when opening the connected channels, an increased force is required on the destruction device of the element being opened, since the "working" section of the element being opened is significantly, namely, several times larger than the section of the channels made in it. Reducing this "working" section causes significant technological difficulties. In addition, the use of a bellows to separate the channel with an increased control pressure with openable channels in this case may not be effective due to the possibility of destruction of the bellows or places of its sealing in the body parts. Based on the above, it can be argued about the insufficient reliability of the known safety valve.
Известный предохранительный клапан требует дополнительную герметизацию мест подсоединения с магистралью объекта, в котором он применяется, что также может накладывать ограничения на его применение в системах ответственного назначения, где предъявляются повышенные требования по герметичности, например из-за необходимости сохранения повышенного давления в системе в течение очень длительного срока.The well-known safety valve requires additional sealing of the connection points with the trunk of the facility in which it is used, which may also impose restrictions on its use in critical systems, where increased tightness requirements are imposed, for example, due to the need to maintain high pressure in the system for very long term.
Для обоих вариантов клапанов пиротехнических в качестве прототипа выбран пироклапам [патент РФ №2362078, F16К 17/14, опубл. 20.07.2009], который содержит корпус, в котором (в управляющей полости) установлены на одной оси пиротехнический привод (пиросредство) и поршень, вскрываемый элемент (входной патрубок), расположенный перпендикулярно направлению движения поршня и загерметизированный заглушкой (срезным элементом) с помощью сварки.For both types of pyrotechnic valves, pyroclaps were chosen as a prototype [RF patent No. 2362078, F16K 17/14, publ. 07/20/2009], which contains a housing in which (in the control cavity) a pyrotechnic drive (pyromedicine) and a piston, an opening element (inlet pipe) located perpendicular to the direction of movement of the piston and sealed with a plug (shear element) by welding are mounted on one axis .
Соосно с управляющей полостью расположена боковая полость с соосно расположенными вскрываемым элементом (входным патрубком) и выходным патрубком канала подачи рабочего тела (жидкости или газа).A lateral cavity is located coaxially with the control cavity with the openable element (inlet pipe) and the outlet pipe of the working medium supply channel (liquid or gas) coaxially located.
Боковая полость снабжена гасителем удара и дополнительным поршнем с глухим каналом, в донную часть которого упирается заглушка.The side cavity is equipped with a shock absorber and an additional piston with a blind channel, into the bottom of which the plug rests.
Известный пироклапан обеспечивает защиту капала рабочего тела от попадания срезного элемента (заглушки) или его фрагментов, что повышает надежность его работы, и может быть применен как для газовых, так и жидкостных систем.The well-known pyrovalve protects the drip of the working fluid from the ingress of the shear element (plug) or its fragments, which increases the reliability of its operation, and can be used for both gas and liquid systems.
Вместе с тем он имеет ряд недостатков, которые все же ограничивают его область применения и снижают надежность и герметичность.At the same time, it has a number of disadvantages, which nevertheless limit its scope and reduce reliability and tightness.
1) Входной патрубок (вскрываемый элемент), в зависимости от условий эксплуатации, может быть изготовлен:1) Inlet pipe (openable element), depending on operating conditions, can be made:
- полностью из нержавеющей стали 12Х18Н10Т;- completely made of stainless steel 12X18H10T;
- сварным со срезным элементом (заглушкой) из алюминиевого сплава;- welded with shear element (plug) of aluminum alloy;
- сборным со срезным элементом (заглушкой) из фторопласта.- prefabricated with shear element (plug) made of ftoroplast.
Предлагаемое исполнение входного патрубка (вскрываемого элемента) полностью из нержавеющей стали не исключает уменьшение его проходного сечения при срабатывании клапана из-за пластичности стали 12Х18Н10Т.The proposed design of the inlet pipe (openable element) completely made of stainless steel does not exclude a decrease in its bore when the valve is activated due to the ductility of steel 12X18H10T.
Сварное со срезным элементом (заглушкой) из алюминиевого сплава исполнение входного патрубка (вскрываемого элемента) вызовет технологические сложности выполнения сварки разнородных материалов (стали и алюминиевого сплава).Welded with a shear element (plug) made of aluminum alloy, the design of the inlet pipe (opening element) will cause technological difficulties in welding dissimilar materials (steel and aluminum alloy).
Сборное со срезным элементом (заглушкой) из фторопласта исполнение входного патрубка (вскрываемого элемента) сложно по конструкции и не исключает потерю герметичности.A prefabricated with a shear element (plug) made of fluoroplastic, the inlet nozzle (opening element) design is complex in design and does not exclude the loss of tightness.
2) Срезной элемент (заглушка) известного пироклапана разрушается в основном только от напряжений сдвига, данное обстоятельство потребует повышенного усилия, создаваемого пиросредством.2) The shear element (plug) of a known pyrovalve is destroyed mainly from shear stresses, this circumstance will require increased effort created by the pyromedicine.
3) Используемые для уплотнения материалы фторопласт и резина не обеспечивают необходимую герметичность - не исключают прорыва высокотемпературных газовых продуктов от срабатывания пиросредства, что может снизить надежность известного клапана при срабатывании.3) The materials used for sealing fluoroplastic and rubber do not provide the necessary tightness - they do not exclude the breakthrough of high-temperature gas products from the operation of the pyromedicine, which can reduce the reliability of the known valve during operation.
4) Значительное количество деталей известного пироклапана увеличивает его стоимость и также может неблагоприятно сказаться на его надежности.4) A significant number of parts of a known pyrovalve increases its cost and can also adversely affect its reliability.
5) Известный пироклапан требует дополнительную герметизацию мест подсоединения входного патрубка (вскрываемого элемента) и выходного патрубка с магистралью объекта, в котором он применяется, что также может накладывать ограничения на его использование в системах ответственного назначения, где предъявляются повышенные требования по герметичности, например, из-за необходимости сохранения повышенного давления в системе в течение очень длительного срока.5) The well-known pyrovalve requires additional sealing of the connection points of the inlet pipe (opening element) and the outlet pipe with the main line of the facility in which it is used, which may also impose restrictions on its use in critical systems where increased tightness requirements are imposed, for example, from -for the need to maintain high pressure in the system for a very long time.
Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение (варианты), заключается в создании клапана пиротехнического, обеспечивающего повышенную герметичность и надежность.The technical result, to which the claimed invention is directed (options), is to create a pyrotechnic valve, providing increased tightness and reliability.
Указанный технический результат в первом варианте изобретения достигается тем, что в клапане пиротехническом, содержащем корпус, в котором установлены на одной оси пиротехнический привод и поршень, вскрываемый элемент, расположенный перпендикулярно направлению движения поршня и загерметизированный заглушкой с помощью сварки, согласно изобретению вскрываемый элемент выполнен в виде трубопровода, на внешнем диаметре которого и заглушки в зоне их соединения выполнена проточка глубиной, не меньшей величины упругой деформации изгиба внешнего торца заглушки, которая приварена к трубопроводу без последующей термической обработки зоны сварного шва и выполнена из того же материала, что и трубопровод, при этом проточка выполнена на большей части длины заглушки, а на внешней цилиндрической поверхности поршня выполнена кольцевая канавка, осевое расположение которой обеспечивает ее совмещение с вскрытым трубопроводом, при этом площадь профиля кольцевой канавки не меньше площади проходного сечения трубопровода.The specified technical result in the first embodiment of the invention is achieved by the fact that in the pyrotechnic valve containing the housing, in which the pyrotechnic actuator and the piston are mounted on the same axis, an opening element located perpendicular to the direction of movement of the piston and sealed with a plug by welding, according to the invention, the opening element is made in in the form of a pipeline, on the outer diameter of which and plugs in the zone of their connection, a groove is made with a depth not less than the value of the elastic bending strain the front end of the plug, which is welded to the pipeline without subsequent heat treatment of the weld zone and is made of the same material as the pipe, the groove is made over most of the length of the plug, and an annular groove is made on the outer cylindrical surface of the piston, the axial arrangement of which provides its combination with an opened pipeline, while the profile area of the annular groove is not less than the area of the pipeline cross section.
Выполнение вскрываемого элемента в виде трубопровода обеспечивает встраивание клапана в магистраль или газовую систему без всяких разъемных соединений, что способствует его повышенной герметичности (следовательно, и надежности) в исходном состоянии.The implementation of the opened element in the form of a pipeline allows the valve to be embedded in the main or gas system without any detachable connections, which contributes to its increased tightness (and hence reliability) in the initial state.
Выполнение на внешнем диаметре трубопровода и заглушки в зоне их соединения проточки глубиной, не меньшей величины упругой деформации внешнего торца заглушки, а также выполнение проточки на большей части длины заглушки обеспечивает наибольший момент изгиба в зоне соединения заглушки и трубопровода при взаимодействии с поршнем (из-за наибольшего плеча приложения усилия), то есть повышает надежность вскрытия трубопровода.The execution on the outer diameter of the pipe and the plug in the zone of their connection of the groove with a depth not less than the elastic deformation of the outer end of the plug, as well as the execution of the groove on most of the length of the plug, provides the greatest bending moment in the connection zone of the plug and the pipeline when interacting with the piston (due to greatest shoulder application of force), that is, increases the reliability of opening the pipeline.
Приварка заглушки к торцу трубопровода без последующей термической обработки зоны сварного шва и выполнение ее из того же материала, что и трубопровод, обеспечивает охрупчивание зоны сварного шва при сохранении высокой герметичности и достаточной механической прочности места соединения деталей. Охрупченная зона сварки, при взаимодействии поршня (при срабатывании пиротехнического привода) с заглушкой, разрушается практически без текучести материала деталей, способствуя сохранению проходного сечения трубопровода после его разгерметизации, обеспечивая высокую надежность срабатывания клапана. Применение сварки, например лазерной, позволяет обеспечить охрупчивание только локальной зоны соединения (зоны сварного шва) трубопровода и заглушки без каких-либо дополнительных трудоемких и требующих специального оборудования химико-термических способов обработки.Welding of the plug to the end of the pipeline without subsequent heat treatment of the weld zone and its execution from the same material as the pipeline provides embrittlement of the weld zone while maintaining high tightness and sufficient mechanical strength of the joint of the parts. The embarrassed welding zone, when the piston interacts (when the pyrotechnic drive is triggered) with the plug, is destroyed practically without fluidity of the material of the parts, helping to preserve the bore of the pipeline after its depressurization, ensuring high reliability of valve actuation. The use of welding, for example laser, allows embrittlement of only the local connection zone (weld zone) of the pipeline and plug without any additional labor-intensive and requiring special equipment chemical-thermal processing methods.
Наличие на внешней цилиндрической поверхности поршня кольцевой канавки, с требуемой площадью профиля, и ее осевое расположение обеспечивает требуемый быстрый сброс (выравнивание) давления магистрали и непопадание разрушаемых элементов заглушки в магистраль без каких-либо дополнительных конструктивных элементов клапана, то есть при более простой, а значит и более надежной конструкции. Регламентируемая минимальная площадь профиля кольцевой канавки не будет создавать значительного дополнительного сопротивления потоку газа или жидкости и собственно вызовет быстрый сброс (выравнивание) давления, обеспечивая надежность работы клапана.The presence on the outer cylindrical surface of the piston of an annular groove with the required profile area and its axial location provides the required quick discharge (equalization) of the pressure of the line and the failure of the destructible elements of the plug in the line without any additional structural elements of the valve, i.e. with a simpler, meaning a more reliable design. The regulated minimum profile area of the annular groove will not create significant additional resistance to the flow of gas or liquid and will actually cause a rapid release (equalization) of pressure, ensuring the reliability of the valve.
Таким образом, совокупность признаков формулы изобретения клапана пиротехнического по первому варианту обеспечивает создание клапана надежного в работе и обладающего высокой герметичностью.Thus, the combination of features of the claims of the pyrotechnic valve according to the first embodiment provides the creation of a valve reliable in operation and having high tightness.
Во втором варианте изобретения указанный технический результат достигается тем, что в клапане пиротехническом, содержащем корпус, в котором установлены на одной оси пиротехнический привод и поршень, вскрываемый элемент, расположенный перпендикулярно направлению движения поршня и загерметизированный заглушкой с помощью сварки, согласно изобретению вскрываемый элемент выполнен в виде трубопровода, в котором с торца со стороны заглушки выполнено отверстие диаметром, превышающим диаметр его внутреннего отверстия, при этом поршень срезает торцевую часть трубопровода в зоне отверстия увеличенного диаметра выполненным на его торце ножевым элементом с конической поверхностью с малым углом конуса, а на внешней цилиндрической поверхности поршня выполнена кольцевая канавка, осевое расположение которой обеспечивает ее совмещение с вскрытым трубопроводом, при этом площадь профиля кольцевой канавки не меньше площади проходного сечения трубопровода.In the second embodiment of the invention, the indicated technical result is achieved in that in the pyrotechnic valve, comprising a housing in which the pyrotechnic drive and piston are mounted on the same axis, an opening element located perpendicular to the direction of movement of the piston and sealed with a plug by welding, according to the invention, the opening element is made in in the form of a pipeline in which a hole with a diameter exceeding the diameter of its internal hole is made from the end face of the plug, while the piston is cut there is an end part of the pipeline in the zone of an enlarged diameter hole with a knife element made on its end with a conical surface with a small cone angle, and an annular groove is made on the outer cylindrical surface of the piston, the axial arrangement of which ensures its alignment with the opened pipeline, while the annular groove profile area does not less than the flow area of the pipeline.
Также, как и в первом варианте клапана пиротехнического, выполнение вскрываемого элемента в виде трубопровода обеспечивает встраивание клапана в магистраль или газовую систему без всяких разъемных соединений, что способствует его повышенной герметичности (следовательно, и надежности) в исходном состоянии, а наличие на внешней цилиндрической поверхности поршня кольцевой канавки, с требуемой площадью профиля и ее осевое расположение обеспечивает требуемый быстрый сброс (выравнивание) давления магистрали и непопадание разрушаемых элементов трубопровода и заглушки в магистраль без каких-либо дополнительных конструктивных элементов клапана, то есть при более простой, а значит и долее надежной конструкции. Регламентируемая минимальная площадь профиля кольцевой канавки не будет создавать значительного дополнительного сопротивления потоку газа или жидкости и собственно вызовет быстрый сброс (выравнивание) давления, обеспечивая надежность работы клапана.Also, as in the first version of the pyrotechnic valve, the implementation of the element to be opened in the form of a pipeline allows the valve to be embedded in the main or gas system without any detachable connections, which contributes to its increased tightness (hence reliability) in the initial state, and the presence on the external cylindrical surface the piston of the annular groove, with the required area of the profile and its axial location, provides the required quick release (alignment) of pressure of the line and the failure of destructible elements pipeline entrances and plugs to the line without any additional structural elements of the valve, that is, with a simpler, and therefore longer reliable design. The regulated minimum profile area of the annular groove will not create significant additional resistance to the flow of gas or liquid and will actually cause a rapid release (equalization) of pressure, ensuring the reliability of the valve.
В отличие от первого варианта, выполнение в клапане по второму варианту с торца трубопровода со стороны заглушки отверстия диаметром, превышающим диаметр внутреннего отверстия трубопровода, и срезание трубопровода в зоне этого отверстия ножевым элементом, выполненным на торце поршня, уменьшает усилие, необходимое для срезания трубопровода поршнем, и обеспечивает сохранение проходного сечения трубопровода после его разгерметизации, так как даже измененное (уменьшенное из-за возможной текучести материала) проходное сечение в месте среза будет больше основного проходного сечения трубопровода. То есть повышается надежность клапана.In contrast to the first embodiment, the execution in the valve according to the second embodiment from the end of the pipe from the plug side of the hole with a diameter greater than the diameter of the internal hole of the pipeline, and cutting the pipeline in the area of this hole with a knife element made at the end of the piston, reduces the force required to cut the pipeline by the piston , and ensures the preservation of the flow cross-section of the pipeline after its depressurization, since even the modified (decreased due to possible fluidity of the material) flow cross-section at the center and there will be more of the main passage section of the pipeline. That is, the reliability of the valve increases.
Величина диаметра отверстия в торце трубопровода со стороны заглушки ограничивается минимальной толщиной стенки трубопровода, обеспечивающей механическую прочность при наибольшем давлении в трубопроводе. Выполнение этого условия снижает усилие, необходимое для срезания трубопровода, повышая надежность срабатывания клапана, при этом не снижается герметичность сохранения исходного (не вскрытого) состояния трубопровода.The diameter of the hole in the end of the pipeline from the side of the plug is limited to the minimum wall thickness of the pipeline, providing mechanical strength at the highest pressure in the pipeline. Fulfillment of this condition reduces the force required to cut off the pipeline, increasing the reliability of valve operation, while maintaining the integrity of the original (not opened) state of the pipeline.
Требования для формы режущей части ножевого элемента в виде конической поверхности с малым углом конуса уменьшает вероятность замятия материала трубопровода в месте среза (как следствие, уменьшения его проходного сечения) и обеспечивает сохранение целостности ножевого элемента, также определяющего надежность клапана пиротехнического.Requirements for the shape of the cutting part of the knife element in the form of a conical surface with a small cone angle reduces the likelihood of jamming of the pipeline material at the cut point (as a result, reducing its bore) and ensures the integrity of the knife element, which also determines the reliability of the pyrotechnic valve.
Из вышеизложенного следует, что клапан пиротехнический по второму варианту надежен в работе и герметичен.From the foregoing, it follows that the pyrotechnic valve in the second embodiment is reliable and sealed.
Клапан пиротехнический по первому и второму вариантам может быть снабжен дополнительным идентичным трубопроводом, размещенным в корпусе диаметрально основному трубопроводу.The pyrotechnic valve according to the first and second variants can be equipped with an additional identical pipeline placed diametrically to the main pipeline in the housing.
Такое исполнение клапана (варианты) при необходимости обеспечит выравнивание давления в двух герметичных системах (магистралях) и исключит сбрасывание давления (зачастую токсичных рабочих сред) во внешнюю среду, то есть расширит область применения клапана. Диаметральное размещение трубопроводов обеспечивает наибольшее пространство для их заглушек.This version of the valve (options), if necessary, will provide pressure equalization in two sealed systems (highways) and eliminate the release of pressure (often toxic working media) into the external environment, that is, it will expand the scope of the valve. Diametrical placement of pipelines provides the largest space for their plugs.
Наличие в заявляемых вариантах изобретения предложенной совокупности признаков, существенно отличающих их от прототипа, позволяет считать их соответствующими условию патентоспособности "новизна".The presence in the claimed variants of the invention of the proposed combination of features that significantly distinguish them from the prototype allows us to consider them consistent with the condition of patentability "novelty".
А каждый из отличительных признаков от прототипа каждого варианта со всей очевидностью не следует из уровня известной техники (не выявлено решений, имеющих признаки, совпадающие с отличительными признаками рассматриваемых вариантов изобретения), что является доказательством соответствия их условию патентоспособности «изобретательский уровень».And each of the distinguishing features from the prototype of each option clearly does not follow from the level of the prior art (no solutions having features matching the distinguishing features of the considered variants of the invention have been identified), which is evidence of compliance with their patentability condition "inventive step".
Варианты изобретения иллюстрируется чертежами.Embodiments of the invention are illustrated in the drawings.
На фиг. 1 приведен общий вид клапана пиротехнического (первый вариант) в исходном состоянии (в разрезе).In FIG. 1 shows a General view of the pyrotechnic valve (first option) in the initial state (in section).
На фиг. 2 - общий вид клапана пиротехнического (первый вариант) в сработанном состоянии (трубопровод вскрыт).In FIG. 2 - general view of the pyrotechnic valve (first option) in the actuated state (the pipeline is opened).
На фиг. 3 - конструкция трубопровода с приваренной заглушкой.In FIG. 3 - pipeline design with a welded plug.
На фиг. 4 - исполнение клапана пиротехнического, оснащенного дополнительным идентичным трубопроводом.In FIG. 4 - execution of the pyrotechnic valve equipped with an additional identical pipeline.
На фиг. 5 приведен общий вид клапана пиротехнического (второй вариант) в исходном состоянии (в разрезе).In FIG. 5 shows a General view of the pyrotechnic valve (second option) in the initial state (in section).
На фиг. 6 - общий вид клапана пиротехнического (второй вариант) в сработанном состоянии (трубопровод вскрыт).In FIG. 6 is a general view of the pyrotechnic valve (second option) in the actuated state (the pipeline is opened).
На фиг. 7 - конструкция трубопровода в зоне вскрытия.In FIG. 7 - pipeline construction in the opening zone.
На фиг. 8 - исполнение клапана пиротехнического, оснащенного дополнительным идентичным трубопроводом.In FIG. 8 - execution of the pyrotechnic valve, equipped with an additional identical pipeline.
Клапан пиротехнический по первому варианту (фиг. 1, 2, 3) состоит из корпуса 1, установленных в нем на одной оси пиротехнического привода 2 и поршня 3. Пиротехнический привод 2 установлен в отверстии корпуса 1 большего диаметра, а поршень 3 с закрепленной уплотнительной манжетой 4 - на его торце, обращенном к пиротехническому приводу 2, размещены в отверстии корпуса 1 меньшего диаметра. По крайней мере, в верхней части манжета 4 установлена в отверстие меньшего диаметра корпуса 1 по прессовой посадке. Уплотнительная манжета 4 предотвращает прорыв газов из зоны высокого давления, создаваемого при задействовании пиротехнического привода 2.The pyrotechnic valve according to the first embodiment (Fig. 1, 2, 3) consists of a
В поперечное отверстие корпуса 1 установлен перпендикулярно направлению движения поршня 3 вскрываемый элемент - трубопровод 5. Торец трубопровода 5 загерметизирован заглушкой 6 с помощью сварки, например лазерной. Зона сварного шва не подвергнута термообработке, то есть остается охрупченной. Заглушка 6 выполнена из того же материала, что и трубопровод 5 (например, стали 12Х18Н10Т). Фланец 7, установленный в торцевом отверстии корпуса 1, ограничивает перемещение поршня 3 и исключает вылет отделенной заглушки 6 из внутренней полости клапана при его срабатывании. На внешней цилиндрической поверхности поршня 3 выполнена кольцевая канавка 8, осевое расположение которой обеспечивает ее совмещение с вскрытым трубопроводом 5. Размеры кольцевой канавки 8 (глубина, ширина) обеспечивают гарантированное превышение площади ее профиля над площадью проходного сечения трубопровода 5 для исключения значительного дополнительного пневматического или гидравлического сопротивления потоку газа или жидкости соответственно. При внутреннем диаметре трубопровода, например ∅1 мм, кольцевая канавка 8 может быть выполнена глубиной 0,3 мм и длиной 6 мм. Радиальные отверстия 9, выполненные в корпусе 1, предназначены для стравливания давления из трубопровода 5 через кольцевую канавку 8 в корпусе 1 при срабатывании клапана. Герметизация пиротехнического привода 2 осуществляется деформируемой прокладкой 10 из пластичного металла с достаточной температурой плавления, например меди, исключающей прогорание прокладки 10 (следовательно, и нарушение герметичности) от высокотемпературных газов при срабатывании пиротехнического привода 2.In the transverse hole of the
Поршень 3 при срабатывании клапана перемещается пиротехническим приводом 2, установленным в корпус 1 по резьбе.When the valve is actuated, the
В зоне сварного соединения трубопровода 5 и заглушки 6 на их внешнем диаметре выполнена проточка 11 на большей части длины заглушки 6 глубиной, не меньшей величины упругой деформации изгиба внешнего торца заглушки 6 на трубопроводе 5 при перемещении поршня 3. Проточка 11 обеспечивает наибольший момент изгиба в зоне соединения заглушки и трубопровода при взаимодействии с поршнем (из-за наибольшего плеча приложения усилия), то есть повышает надежность вскрытия трубопровода при его разгерметизации. При этом сварной шов не выступает за внешний диаметр трубопровода 5, то есть не препятствует установке трубопровода 5 в посадочное отверстие корпуса 1.In the welded area of the
Минимальная глубина проточки 11 может составлять 0,1 мм.The minimum depth of the
Клапан пиротехнический работает следующим образом.The pyrotechnic valve operates as follows.
При задействовании пиротехнического привода 2 созданным давлением газов поршень 3 перемещается и взаимодействует с заглушкой 6, создавая в зоне сварки напряжения изгиба, приводящие к разрушению сварного шва практически без текучести материала сваренных деталей (трубопровода и заглушки), то есть без уменьшения проходного сечения трубопровода 5. Через кольцевую канавку 8 на поршне 3 и отверстия 9 в корпусе 1 давление из трубопровода 5 сбрасывается во внешнюю среду (фиг. 2). Площадь сечения кольцевой канавки 8 не вносит значительного сопротивления потоку рабочего тела в магистрали (газа или жидкости), то есть способствует уменьшению времени сброса давления. Кольцевая канавка 8 также исключает влияние возможного разворота поршня 3 на пропускную способность сработавшего клапана.When the
Заявляемый клапан по первому варианту также обеспечит при необходимости выравнивание давления в двух идентичных трубопроводах (фиг. 4). Исполнение клапана при таком техническом решении обеспечит выравнивание давления в двух объемах и исключит сброс давления (зачастую токсичных рабочих сред) во внешнюю среду, то есть расширит область применения клапана. Для этого достаточно оснастить клапан двумя диаметрально размещенными трубопроводами 5, на торце каждого из которых приварена заглушка 6. При этом радиальные отверстия 9 в корпусе 1 не выполняются, и давление во внешнюю среду не сбрасывается. Диаметральное размещение трубопроводов 5 обеспечивает наибольшую длину заглушек 6 и, как следствие, наибольшее плечо приложения изгибного момента при взаимодействии с поршнем 3. При срабатывании клапана пиротехнического данного исполнения трубопроводы 5 сообщаются через кольцевую канавку 8, выполненную на поршне 3. При этом конструкция поршня 3 (расположение кольцевой канавки 8) исключает попадание элементов срезанных заглушек 6 в каналы давления без каких-либо дополнительных конструктивных элементов клапана.The inventive valve according to the first embodiment will also provide, if necessary, equalization of pressure in two identical pipelines (Fig. 4). The execution of the valve with such a technical solution will provide equalization of pressure in two volumes and exclude the release of pressure (often toxic working media) into the external environment, that is, it will expand the scope of the valve. To do this, it is enough to equip the valve with two diametrically placed
Клапан пиротехнический по второму варианту (фиг. 5, 6, 7) состоит из корпуса 1, установленных в нем на одной оси пиротехнического привода 2 и поршня 3. Пиротехнический привод 2 установлен в отверстии корпуса 1 большего диаметра, а поршень 3 с закрепленной уплотнительной манжетой 4 на его торце, обращенном к пиротехническому приводу 2, размещены в отверстии корпуса 1 меньшего диаметра. По крайней мере, в верхней части манжета 4 установлена в отверстие меньшего диаметра корпуса 1 по прессовой посадке. Уплотнительная манжета 4 предотвращает прорыв газов из зоны высокого давления, создаваемого при задействовании пиротехнического привода 2.The pyrotechnic valve according to the second embodiment (Fig. 5, 6, 7) consists of a
В поперечное отверстие корпуса 1 установлен перпендикулярно направлению движения поршня 3 вскрываемый элемент - трубопровод 5. Торец трубопровода 5 загерметизирован заглушкой 6 с помощью сварки, например лазерной. Фланец 7, установленный в торцевом отверстии корпуса 1, ограничивает перемещение поршня 3 и исключает вылет срезанной заглушки 6 из внутренней полости клапана при его срабатывании. На внешней цилиндрической поверхности поршня 3 выполнена кольцевая канавка 8, осевое расположение которой обеспечивает ее совмещение с вскрытым трубопроводом 5. Размеры кольцевой канавки 8 (глубина, ширина) обеспечивают гарантированное превышение площади ее профиля над площадью проходного сечения трубопровода 5 для исключения значительного дополнительного пневматического или гидравлического сопротивления потоку газа или жидкости, соответственно. При внутреннем диаметре трубопровода d, например ∅1 мм, кольцевая канавка 8 может быть выполнена глубиной 0,3 мм и длиной 6 мм (как и в первом варианте клапана). Радиальные отверстия 9, выполненные в корпусе 1, предназначены для стравливания давления из трубопровода 5 через кольцевую канавку 8 в корпусе 1 при срабатывании клапана. Герметизация пиротехнического привода 2 осуществляется деформируемой прокладкой 10 из пластичного металла с достаточной температурой плавления, например меди, исключающей прогорание прокладки 10 от высокотемпературных газов при срабатывании пиротехнического привода 2.In the transverse hole of the
Поршень 3 при срабатывании клапана перемещается пиротехническим приводом 2, установленным в корпус 1 по резьбе.When the valve is actuated, the
Поршень 3 на торцевой части со стороны трубопровода 5 снабжен ножевым элементом 12 с конической поверхностью с малым углом конуса ф, минимальная величина которого определяется условиями сохранения механической прочности ножевого элемента 12 при срезании трубопровода 5 (стенок трубопровода). При малых значениях угла ф значительно уменьшается вероятность замятия трубопровода 5 в месте его среза ножевым элементом 12 поршня 3 (следовательно, и уменьшения проходного сечения) даже при малых скоростях перемещения последнего. При широком температурном диапазоне эксплуатации клапана пиротехнического разброс указанных скоростей (из-за неизбежной зависимости энергетики пиротехнических составов пиротехнического привода от температуры) может быть значительным. Величина угла ф, например, может составлять 10…20°.The
С торца трубопровода 5 (фиг. 7) со стороны заглушки 6 выполнено отверстие 13 диаметром D, превышающим диаметр d его внутреннего отверстия. При выполнении отверстия 13 минимальная толщина стенки трубопровода tmin=(Dmin-dmax)/2 должна обеспечивать механическую прочность (не разрушаться) при наибольшем давлении в трубопроводе. Величина стенки трубопровода, например, может составлять 0,3 мм. При указанной толщине стенки наряду с механической прочностью обеспечивается требуемая технологичность выполнения сварного шва герметизирующей заглушки 6 на торце трубопровода 5. Минимальная глубина отверстия 13 должна обеспечивать срезание трубопровода 5 в зоне этого отверстия с учетом допусков на установку трубопровода 5 в корпус 1.From the end of the pipeline 5 (Fig. 7) from the side of the
Предохранительный клапан работает следующим образом.The safety valve operates as follows.
При задействовании пиротехнического привода 2 давлением газов поршень 3 перемещается до упора во фланец 7. Уплотнительная манжета 4, закрепленная на поршне 3, предотвращает прорыв газов из зоны высокого давления, создаваемого при задействовании пиротехнического привода 2.When the
При движении поршень 3 ножевым элементом 12 срезает торцевую часть трубопровода 5 в зоне отверстия 13, при этом возможное уменьшение проходного сечения в месте среза из-за текучести материала компенсируется увеличенным диаметром отверстия 13, то есть эффективное проходное сечение трубопровода 5 не уменьшается. Через кольцевую канавку 8 на поршне 3 и отверстия 9 в корпусе 1 давление из трубопровода 5 сбрасывается во внешнюю среду (фиг. 5). Достаточная площадь сечения кольцевой канавки 8 не вносит значительного сопротивления потоку рабочего тела в магистрали (газа или жидкости), то есть способствует уменьшению времени сброса давления. Кольцевая канавка 8 также исключает влияние возможного разворота поршня 3 на пропускную способность при срабатывании клапана.When moving the
Заявляемый клапан по второму варианту также обеспечит при необходимости выравнивание давления в двух идентичных трубопроводах (фиг. 8). Исполнение клапана при таком техническом решении обеспечит выравнивание давления в двух объемах и исключит сброс давления (зачастую токсичных рабочих сред) во внешнюю среду, то есть расширит область применения клапана. Для этого достаточно оснастить клапан двумя диаметрально размещенными трубопроводами 5, на торце каждого из которых приварена заглушка 6. При этом радиальные отверстия 9 в корпусе 1 не выполняются, и давление во внешнюю среду не сбрасывается. Диаметральное размещение трубопроводов 5 обеспечивает наибольшее пространство для заглушек 6. При срабатывании клапана пиротехнического данного исполнения трубопроводы 5 сообщаются через кольцевую канавку 8, выполненную на поршне 3. При этом конструкция поршня 3 (расположение кольцевой канавки 8) исключает попадание элементов срезанных заглушек 6 в каналы давления без каких-либо дополнительных конструктивных элементов клапана.The inventive valve according to the second embodiment will also provide, if necessary, equalization of pressure in two identical pipelines (Fig. 8). The execution of the valve with such a technical solution will provide equalization of pressure in two volumes and exclude the release of pressure (often toxic working media) into the external environment, that is, it will expand the scope of the valve. To do this, it is enough to equip the valve with two diametrically placed
Таким образом. при применении заявляемого клапана пиротехнического (варианты) обеспечивается повышенная герметичность и надежность его работы.In this way. when using the inventive pyrotechnic valve (options) provides increased tightness and reliability of its operation.
Вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения (варианты) следующей совокупности условий:The above information indicates the fulfillment of the following set of conditions when using the claimed invention (options):
- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для использования в системах жидкостных и газовых магистралей ответственного назначения;- a tool embodying the claimed invention in its implementation, is intended for use in systems of liquid and gas pipelines for critical purposes;
- для заявленного устройства в том виде, как оно охарактеризовано в независимых пунктах формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления;- for the claimed device in the form as described in the independent claims, the possibility of its implementation is confirmed;
- средство, воплощающее заявленное изобретение при осуществлении, способно обеспечить повышенную герметичность и надежность, а также высокую технологичность конструкции и монтажа на объект использования.- a tool embodying the claimed invention in the implementation, is able to provide increased tightness and reliability, as well as high adaptability of design and installation on the object of use.
Следовательно, заявленное изобретение (варианты) соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».Therefore, the claimed invention (options) meets the condition of patentability "industrial applicability".
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017112250A RU2641789C1 (en) | 2017-04-10 | 2017-04-10 | Pyrotechnic valve (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017112250A RU2641789C1 (en) | 2017-04-10 | 2017-04-10 | Pyrotechnic valve (versions) |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2641789C1 true RU2641789C1 (en) | 2018-01-22 |
Family
ID=61023608
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017112250A RU2641789C1 (en) | 2017-04-10 | 2017-04-10 | Pyrotechnic valve (versions) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2641789C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2683011C1 (en) * | 2018-03-20 | 2019-03-25 | Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева | Pyro-valve |
RU2791170C1 (en) * | 2022-06-02 | 2023-03-03 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | High pressure switch valve |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU846907A1 (en) * | 1978-10-09 | 1981-07-15 | Предприятие П/Я А-7755 | Relief valve |
JPS6081600A (en) * | 1983-10-12 | 1985-05-09 | Roudoushiyou Sangyo Anzen Kenkyusho | Burst plate device for preventing explosion hazard |
SU1288422A1 (en) * | 1985-09-18 | 1987-02-07 | Kuznetsov Valentin M | Explosive valve |
RU2362078C2 (en) * | 2006-03-09 | 2009-07-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт машиностроения" (ФГУП "НИИМаш") | Explosive valve |
CA2897240A1 (en) * | 2014-07-11 | 2016-01-11 | Kidde Technologies, Inc. | Burst disc puncture pressure-imbalance actuator for a fire extinguisher |
JP6081600B2 (en) * | 2012-09-25 | 2017-02-15 | ザイリンクス インコーポレイテッドXilinx Incorporated | Noise attenuation wall |
-
2017
- 2017-04-10 RU RU2017112250A patent/RU2641789C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU846907A1 (en) * | 1978-10-09 | 1981-07-15 | Предприятие П/Я А-7755 | Relief valve |
JPS6081600A (en) * | 1983-10-12 | 1985-05-09 | Roudoushiyou Sangyo Anzen Kenkyusho | Burst plate device for preventing explosion hazard |
SU1288422A1 (en) * | 1985-09-18 | 1987-02-07 | Kuznetsov Valentin M | Explosive valve |
RU2362078C2 (en) * | 2006-03-09 | 2009-07-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт машиностроения" (ФГУП "НИИМаш") | Explosive valve |
JP6081600B2 (en) * | 2012-09-25 | 2017-02-15 | ザイリンクス インコーポレイテッドXilinx Incorporated | Noise attenuation wall |
CA2897240A1 (en) * | 2014-07-11 | 2016-01-11 | Kidde Technologies, Inc. | Burst disc puncture pressure-imbalance actuator for a fire extinguisher |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2683011C1 (en) * | 2018-03-20 | 2019-03-25 | Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева | Pyro-valve |
RU2791170C1 (en) * | 2022-06-02 | 2023-03-03 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | High pressure switch valve |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1774213B1 (en) | A choke assembly and a trim insert | |
CA2971537C (en) | Ball valve | |
EP1691118B1 (en) | Valve, pump assembly and method for constructing a valve | |
US20120080634A1 (en) | valve bore sealing method and apparatus | |
US9863208B2 (en) | Isolation barrier | |
RU2641789C1 (en) | Pyrotechnic valve (versions) | |
US11028664B2 (en) | Kinetic shear ram for well pressure control apparatus | |
US7604056B2 (en) | Downhole valve and method of making | |
US7503594B2 (en) | Expanding hollow metal rings | |
US11585185B2 (en) | Isolation barrier | |
RU2362078C2 (en) | Explosive valve | |
US11788374B2 (en) | Pressure control apparatus inserts | |
US4393889A (en) | Fire-safe valve structure | |
MX2013000021A (en) | Valve assembly. | |
US20150167421A1 (en) | Sealing Device for Well Components |