Запорный клапан для топливного бака либо цистерны
Полезная модель относится к средствам для хранения и транспортирования наливных продуктов, в частности к запорным клапанам для топливных баков либо железнодорожных цистерн. Полезная модель решает техническую задачу расширения функциональных возможностей запорного клапана для топливных баков либо цистерн, повышения его противоаварийной и противопожарной безопасности. Технический результат достигается в запорном клапане для топливного бака либо цистерны 3, корпус 1 которого включает наружный 2 и погружаемый 4 в цистерну патрубки, расположенный между патрубками присоединительный фланец 5 и соединяющую патрубки горловину 6 с затвором 11 в форме седла 7 и поджатого к нему пружиной 16 золотника 8 и золотника 12 в форме седла 9 и поджатого к нему пружиной 15 золотника 10. Для слива содержимого цистерны через наливную горловину клапан снабжен устройством принудительного открытия затворов, фиксации их в рабочем положении и аварийного закрытия, включающим накладной корпус 19, приводной шпиндель 20, пружину 31, шариковый фиксирующий элемент 25, фиксатор 27 и термочувствительный предохранитель 32. Приводной шпиндель установлен в корпусе 19 на ходовой втулке 22. Ходовая втулка имеет возможность осевого скольжения в корпусе и снабжена выемкой 24 для шарикового фиксирующего элемента 25. Корпус 19 устройства выполнен накладным и закреплен на наружной части корпуса 1 клапана с помощью резьбовых крепежных деталей 18. Термочувствительный предохранитель выполнен в виде прокладки 32 из легкоплавкого либо горючего материала между корпусом 19 устройства и крепежными гайками либо головками резьбовых крепежных деталей 18. Фиксатор 27 снабжен рукояткой, закрепляемой в рабочем положении на корпусе 19 устройства. Над присоединительным фланцем со стороны наружного патрубка 5 для местного ослабления сечения корпуса 1 клапана выполнено утонение 33 стенки его горловины 6. Устройство принудительного открытия затворов, фиксации их в рабочем положении и аварийного закрытия расположено в корпусе клапана с наружной стороны от ослабленного сечения. Уплотнение одного из затворов выполнено эластичным, а уплотнение другого затвора - «металл по металлу». Запорный клапан снабжен регулятором 34 скорости обратного потока.
Полезная модель относится к средствам для хранения и транспортирования наливных продуктов, в частности к запорным клапанам для топливных баков либо железнодорожных цистерн.
Известны запорные клапаны для топливных баков, защищенные патентами СА 2426433, МПК 7 F 16 K 15/02, дата публикации - 30.10.2003; СА 2475887, МПК7 F 16 K 15/06, дата публикации - 06.02.2005; ЕР 0674128, МПК7 F 16 K 15/02, дата публикации - 27.09.1995, и патентной заявкой US 2004000342, МПК 7 F 16 K 15/02, дата публикации - 01.01.2004.
Клапаны-аналоги выполнены в виде золотников, установленных в наливных горловинах топливных баков и поджатых к седлам с помощью пружин, а также давлением наливного продукта, хранящегося в баке.
Недостатками клапанов-аналогов является то, что они препятствуют сливу содержимого топливного бака через наливную горловину и не обеспечены противопожарной защитой, так как выполнены из полимерных материалов.
Прототипом заявляемого запорного клапана является запорный клапан для топливного бака, защищенный патентом JP 11078549, МПК7 F 16 K 15/04, дата публикации - 23.03.1999. Клапан-прототип установлен в соединении топливного бака с наливной трубой и содержит наружный и погружаемый в цистерну патрубки, расположенный между патрубками присоединительный фланец и соединяющую патрубки горловину с затвором в форме седла и золотника, поджатого к седлу со стороны выходного патрубка. Уплотнительная поверхность затвора расположена между присоединительным фланцем и погружаемым патрубком. Клапан выполнен из полимерного материала.
Недостатки у прототипа те же, что и у аналогов -узкие функциональные возможности и низкая степень противопожарной безопасности.
Заявляемая полезная модель решает техническую задачу расширения функциональных возможностей запорного клапана для топливных баков либо цистерн, повышения его противоаварийной и противопожарной безопасности.
Технический результат достигается в запорном клапане для топливного бака либо цистерны, корпус которого включает наружный и погружаемый в цистерну патрубки, расположенный между патрубками присоединительный фланец и соединяющую патрубки горловину с затвором в форме седла и золотника, поджатого к седлу со стороны погружаемого патрубка. Для слива через клапан содержимого цистерны он снабжен устройством
принудительного открытия затвора, фиксации затвора в рабочем положении и аварийного закрытия, включающим корпус, приводной элемент, фиксирующий элемент, фиксатор и термочувствительный предохранитель. В корпусе устройства на ходовой втулке установлен приводной шпиндель. Ходовая втулка имеет возможность осевого скольжения в корпусе и снабжена выемкой для фиксирующего элемента. Корпус устройства выполнен накладным и закреплен на наружной части корпуса клапана с помощью резьбовых крепежных деталей. Термочувствительный предохранитель выполнен в виде прокладки из легкоплавкого либо горючего материала между корпусом устройства и крепежными гайками либо головками резьбовых крепежных деталей. Фиксатор снабжен рукояткой, закрепляемой в рабочем положении на корпусе устройства. Над присоединительным фланцем со стороны наружного патрубка для местного ослабления сечения корпуса клапана выполнено утонение стенки его горловины. Устройство принудительного открытия затвора, фиксации его в рабочем положении и аварийного закрытия расположено в корпусе клапана с наружной стороны от ослабленного сечения. Между присоединительным фланцем и погружаемым патрубком в горловине размещен второй затвор в форме седла и золотника, поджатого к седлу со стороны погружаемого патрубка и соединенного с первым золотником упруго-подвижной связью. Уплотнение одного из затворов выполнено эластичным, а уплотнение другого затвора - «металл по металлу». Запорный клапан снабжен регулятором скорости обратного потока.
Существо заявляемой полезной модели поясняется чертежом, на фиг.1 которого изображен заявляемый запорный клапан в разрезе, на фиг.2 - разрез по А-А фиг.1.
Заявляемый запорный клапан содержит корпус 1 с наружным патрубком 2, погружаемым в цистерну 3 патрубком 4 и присоединительным к цистерне фланцем 5. В горловине 6 корпуса на уровне между присоединительным фланцем 5 и патрубком 4 выполнены седло 7 для золотника 8 и седло 9 для золотника 10, которые образуют в совокупности затворы, соответственно, 11 и 12. На золотнике 10 затвора 12 выполнен хвостовик 13, а на золотнике 8 затвора 11 - направляющая поверхность 14 для хвостовика 13. Золотник 10 поджат к седлу 9 пружиной 15, между золотниками 8 и 10 размещена пружина 16. Уплотнение в затворе 11 - «металл по металлу», золотник 10 снабжен эластичным уплотнительным элементом 17. На наружной части корпуса 1 с помощью резьбовых крепежных деталей 18 закреплен накладной корпус 19, внутри которого размещено устройство принудительного открытия, фиксации в рабочем положении и аварийного закрытия затворов 11 и 12. Устройство содержит шпиндель 20 с маховиком 21. Шпиндель установлен на ходовой втулке 22, которая имеет возможность осевого скольжения во втулке 23 корпуса 19 и снабжена конусной выемкой 24 для шарикового фиксирующего элемента 25. В корпусе 19 размещены также фиксирующий стержень 26, цилиндрический фиксатор 27 со скосом 28 и управляющей рукояткой 29, стопор 30. Шпиндель 20 снабжен пружиной 31. Между корпусом 19 и крепежными гайками либо головками резьбовых крепежных деталей 18 размещена прокладка 32 из легкоплавкого либо горючего материала. Она фиксирует втулку 23 в неподвижном положении в корпусе 19. Над
присоединительным фланцем 5 со стороны патрубка 2 выполнено утонение 33 стенки горловины 6. Запорный клапан снабжен регулятором 34 скорости обратного потока наливного продукта.
Для подготовки запорного клапана к работе управляющую рукоятку 29 поворачивают в крайнее положение до упора скоса 28 цилиндрического фиксатора 27 в стопор 30. В этом положении фиксатор 27 своей боковой цилиндрической поверхностью поджимает через фиксирующий стержень 26 шариковый фиксирующий элемент 25 к конусной выемке 24 ходовой втулки 22. Управляющую рукоятку 29 закрепляют на корпусе 19. Ходовая втулка 22 при этом зафиксирована от осевого и вращательного перемещения во втулке 23. Вращением маховика 21 шпиндель 20 устанавливают в верхнем положении. При таком взаимном расположении элементов запорного клапана кинематическая связь между шпинделем 20 и золотниками 8, 10 отсутствует. Золотник 8 поджат пружиной 16 к седлу 7, золотник 10 поджат пружиной 15 к седлу 9. Затворы 11 и 12 закрыты.
При подаче наливного продукта в цистерну 3 через патрубок 2 прямой поток продукта, попадая на золотник 8, преодолевает прижимное усилие пружины 16 и отжимает золотник 8 от седла 7, открывая себе проход через затвор 11. Золотник 8 при этом воздействует на хвостовик 13 золотника 10 и, преодолевая усилие пружины 15, перемещает золотник 10, открывая проход в затворе 12. Происходит наполнение цистерны.
Для слива содержимого цистерны через наливную горловину вращают маховик 21 шпинделя 20, передавая шпинделю вращательное движение в ходовой втулке 22. Так как ходовая втулка 22 зафиксирована неподвижно, шпиндель 20 движется поступательно по направлению к затворам 11 и 12 и, преодолевая усилие пружин 31 и 16, перемещает золотник 8. Проход для обратного потока наливного продукта через затвор 11 открывается. Золотник 8, в свою очередь, воздействует на хвостовик 13 золотника 10 и, преодолевая усилие пружины 15, открывает проход в затворе 12 для сливаемого продукта. При сливе продукта через клапан скорость движения обратного потока регулируется регулятором 34. Чрезмерное повышение скорости потока сопровождается автоматическим уменьшением проходного сечения в затворе регулятора.
Принудительно открытые затворы 11 и 12 могут быть зафиксированы в открытом положении до тех пор, пока вращением маховика 21 в обратную сторону шпиндель 20 не будет выведен в верхнее нерабочее положение. При этом обратные затворы 11 и 12 закрываются усилиями пружин 15 и 16, а также от воздействия на золотники 8 и 10 давления среды, находящейся внутри цистерны.
Экстренное закрытие затворов 11 и 12 может быть осуществлено поворотом управляющей рукоятки 29 в обратное положение до упора скоса 28 цилиндрического фиксатора 27 в стопор 30 с обратной стороны, в результате чего фиксирующий стержень 26 получает дополнительное пространство для перемещения по направлению к цилиндрическому фиксатору 27, давление через шарик 25 на ходовую втулку 22 ослабевает и она освобождается от
фиксации. Под действием пружины 31 ходовая втулка 22 скользит по неподвижной втулке 23 вверх, увлекая за собой шпиндель 20 в верхнее нерабочее положение, после чего обратные затворы 11 и 12 закрываются усилиями пружин 15 и 16 и от воздействия на золотники 8 и 10 давления среды, находящейся внутри цистерны.
В случае повышения температуры окружающей среды, например при пожаре, прокладка 32 из легкоплавкого либо горючего материала плавится либо сгорает, в результате чего натяжение резьбового соединения крепежных деталей 18 ослабевает. Полученная элементами устройства принудительного открытия затворов свобода перемещения приводит к размыканию кинематической связи между шпинделем 20 и золотником 8. В результате этого обратные затворы 11 и 12 закрываются под действием пружин 15 и 16 и давления среды, находящейся внутри цистерны.
Если от высокой температуры окружающей среды эластичный уплотнительный элемент 17 в затворе 12 разрушается, то затвор 11 с уплотнением «металл по металлу» надежно герметизирует цистерну в любом диапазоне температур.
В случае железнодорожной аварии с опрокидыванием цистерны 3 и ударом наружной части запорного клапана, например о землю, разрушение корпуса 1 клапана происходит по ослабленному сечению в месте утонения 33 стенки горловины 6. При этом затворы 11 и 12, расположенные внутри котла цистерны ниже уровня присоединительного фланца 5, остаются закрытыми благодаря усилию пружин 15 и 16 и давлению на золотники 8 и 10 среды, находящейся внутри цистерны.
Таким образом, заявляемый запорный клапан обладает широкими функциональными возможностями и наделен несколькими степенями противоаварийной и противопожарной защиты.
1. Запорный клапан для топливного бака либо цистерны, корпус которого включает наружный и погружаемый в цистерну патрубки, расположенный между патрубками присоединительный фланец и соединяющую патрубки горловину с затвором в форме седла и золотника, поджатого к седлу со стороны выходного патрубка, отличающийся тем, что для слива через клапан содержимого цистерны он снабжен устройством принудительного открытия затвора, фиксации затвора в рабочем положении и аварийного закрытия, которое включает приводной элемент, фиксирующий элемент, фиксатор и термочувствительный предохранитель.
2. Запорный клапан по п.1, отличающийся тем, что устройство принудительного открытия затвора, фиксации его в рабочем положении и аварийного закрытия содержит корпус, в котором на ходовой втулке установлен приводной шпиндель, при этом ходовая втулка имеет возможность осевого скольжения в корпусе и снабжена выемкой для фиксирующего элемента.
3. Запорный клапан по п.2, отличающийся тем, что корпус устройства выполнен накладным и закреплен на наружной части корпуса клапана с помощью резьбовых крепежных деталей, а термочувствительный предохранитель выполнен в виде прокладки из легкоплавкого либо горючего материала между корпусом устройства и крепежными гайками либо головками резьбовых крепежных деталей.
4. Запорный клапан по п.3, отличающийся тем, что фиксатор снабжен рукояткой, закрепляемой в рабочем положении на корпусе устройства.
5. Запорный клапан по п.1, отличающийся тем, что над присоединительным фланцем со стороны наружного патрубка для местного ослабления сечения корпуса клапана выполнено утонение стенки его горловины.
6. Запорный клапан по п.5, отличающийся тем, что устройство принудительного открытия затвора, фиксации его в рабочем положении и аварийного закрытия расположено в корпусе клапана с наружной стороны от ослабленного сечения.
7. Запорный клапан по п.1, отличающийся тем, что между присоединительным фланцем и погружаемым патрубком в горловине размещен второй затвор в форме седла и золотника, поджатого к седлу со стороны погружаемого патрубка и соединенного с первым золотником упруго-подвижной связью.
8. Запорный клапан по п.7, отличающийся тем, что уплотнение одного из затворов выполнено эластичным, а уплотнение другого затвора - "металл по металлу".
9. Запорный клапан по п.1, отличающийся тем, что он снабжен регулятором скорости обратного потока.
