Піроклапан

Піроклапан, що містить штуцер, корпус з вхідною та вихідною порожнинами, запірний орган шток з тонкостінним буртиком біля торця, зверненого до вхідної порожнини, піропривід, який має поршень, жорстко зв'язаний з іншим торцем запірного органа - штока, заглушку та піропатрон, який відрізняє ться тим, що поршень оснащено тонкостінною оболонкою, яка виконана за одне ціле з поршнем, звернута у бік вхідної порожнини і розташована у корпусі з радіальним зазором, величина якого не більше можливої величини деформації цієї оболонки під дією тиску порохових газів, при цьому оболонка має товщину і довжину, визначені розрахунком. Винахід, що заявляється, належить до області машинобудування, зокрема, до конструкцій клапанів одноразової дії гідравлічних та пневматичних систем ракетних двигунів і космічних апаратів, що спрацьовують за командою системи управління і мають для спрацювання автономне джерело енергії - піропатрон. Відомі піроклапани одноразової дії, приведені у [книзі "А.И. Эдельман. Топливные клапаны ракетних двигателей. Москва. "Ма шиностроение" 1970г." на сторінках 76, 79], які мають корпус, шток із зрізним буртиком, який фіксує первісне становище піроклапана - закрите - і яке змінюється на відкрите за командою системи управління після зрізання буртика штока і переміщення штока до упору у сідло за допомогою піроприводу. Піропривод таких піроклапанів складається з корпусу, штока, жорстко з'єднаного з поршнем, на який діє тиск порохових газів після спрацювання піропатрона. Порожнина, куди спочатку надходять порохові гази, сполучена з порожниною, куди переміщується поршень, по зазору між поршнем та корпусом. Для надійного відкриття піроклапана в ньому є пристрої, які або відводять порохові гази, що проникають при спрацюванні в порожнину, куди переміщується поршень (дивись сторінку 76 згаданої вище книги), або збільшують об'єм її і таким чином зменшує тиск у ній, до Величини, яка не заважає нормальному спрацюванню піроклапана. Такі рішення збільшують вагу і габарити піроклапана, а також зменшують надійність їх у зв'язку з можливістю появи прогару поршня. Відомий піроклапан одноразової дії, приведений у [книзі "А.И. Эдельман. Топливные клапаны ракетних двигателей. Москва. "Ма шиностроение" 1970г." на сторінці 70], який має корпус, шток із зрізним буртиком, який фіксує первісне становище піроклапана - відкрите, яке змінюється на закрите після зрізання буртика штока і переміщення штока із з'єднаним з ним запірним органом до упора у сідло за допомогою піроприводу. Піропривод складається з корпусу піроприводу, поршня, на який діє тиск порохових газів після спрацювання піропатрона та заглушки. Порожнина, куди спочат (19) UA (11) 84706 (13) (21) a200600540 (22) 20.01.2006 (24) 25.11.2008 (46) 25.11.2008, Бюл.№ 22, 2008 р. (72) КОТРЕХОВ БОРИС ІВАНОВИЧ, U A, МОСКАЛЕНКО ВІТАЛІЙ ГРИГОРОВИЧ, U A, МЕЛЬНИК ЄВГЕН МАКСИМОВИЧ, U A (73) ДЕРЖАВНЕ ПІДПРИЄМСТВО "КОНСТРУКТОРСЬКЕ БЮРО "ПІВДЕННЕ" ІМ. М.К. ЯНГЕЛЯ", UA (56) RU 2068142, 20.10.1996 SU 457836, 25.01.1975 SU 1008547, 03.03.1983 SU 204854, 20.10.1967 SU 333356, 21.03.1972 SU 907330, 23.02.1982 SU 1096430, 07.06.1984 RU 2289746, 11.04.2005 GB 578006, 12.06.1946 C2 1 3 84706 ку надходять порохові гази, ізольована від порожнини, куди переміщується поршень, за допомогою запресування поршня у корпусі піроприводу. Це є недоліком такого піроклапана, бо при цьому збільшується зусилля, потрібне для переміщення поршня і закриття піроклапана, збільшується трудомісткість виготовлення піроклапана у зв'язку з тим, що при запресуванні потрібне охолодження поршня та нагрівання корпусу піроприводу. Також можлива поява подряпин та рисок на поверхнях, що переміщуються одна по одній при запресуванні, що може привести до прогару поршня чи корпусу піроприводу при його роботі. Це зменшує надійність піроклапана. Відомий піроклапан відсічний за [патентом Російської федерації RU 2068142 С1 від 20.10.1996p.] Цей піроклапан складається з корпусу, який має вхідну і вихідн у порожнини та конусоподібне сідло, із штока з конусоподібним одним кінцем, який виконує функцію запірного органу, і з розташованим на другому його торці ущільнюючим буртиком, що відокремлює порожнину, куди поступають порохові гази, від проточної частини піроклапана до зрізання його, а також і ущільнюючий пристрій, що виконує ту ж функцію після зрізання буртика, тобто, у момент руху штока до посадки запірного органу у сідлі. До складу піроклапана входить також піропатрон. Цей піроклапан взято за прототип. Недоліком такого піроклапана є те, що ущільнюючий пристрій для ущільнення піропорожнини при переміщенні поршня (з запірним органом) ускладнений. Комплект елементів ущільнення складається з декількох ущільнюючих поясків (кілець), розташованих на пружних вуса х, виконаних за одне ціле з поршнем, перед якими виконані кільцеві порожнини, звернені у бік піропорожнини. Як заявляється у патенті, перед першим ущільнюючим пояском повинне бути розташоване також ще щільове ущільнення. Це зменшує те хнологічність піроклапана, його надійність та збільшує розміри, вагу та трудомісткість піроклапана. Цей недолік ліквідовано у пірочеках, які застосовуються у піроклапанах, що приведені у [книзі "А.И. Эдельман. Топливные клапаны ракетних двигателей. Москва. "Ма шиностроение" 1970г." на сторінках 80, 81], які мають корпус, шток, поршень, і у яких ущільнення порожнини з пороховими газами відбувається за рахунок застосування гумових (чи з інших еластичних матеріалів) кілець, розташованих у канавках поршня. Недоліками такого рішення є необхідність мати додаткові деталі, що збільшує габарити і вагу піроклапана. До того ж, застосування таких кілець унеможливлює використання піроклапана при підвищеній та пониженій температурах і при агресивних робочих тілах, що може понизити надійність піроклапана і у більш меншому діапазоні температур. Задачею винаходу є підвищення надійності піроклапана і об'єкта, де він використовується, особливо при підвищеній та пониженій температурах, зменшення ваги, розмірів та трудомісткості, підвищення технологічності. Задача вирішується тим, що поршень піроприводу, який у піроклапані потрібен для зрізання 4 жорстко зв'язаного з запірним органом-штоком запірного тонкостінного буртика, який до спрацювання піроклапана утримує запірний орга^Ьіток (і піроклапан) у закритому стані і роз'єднує вхідну і вихідну порожнини, а після спрацювання - з'єднує їх, оснащено на торці, звернутому до вхідної порожнини, ущільнюючим елементом у вигляді тонкостінної циліндричної чи конічної оболонки, виконаної заодно з іншими частинами поршня і направленої у корпусі з радіальним зазором між зовнішнім діаметром оболонки та внутрішнім корпуса, при цьому товщина і довжина стінки цієї оболонки повинні бути такими, що величина радіальної деформації торця її під дією тиску порохових газів була не меншою за цей зазор, при цьому величини довжини та товщини оболонки, зазор між нею та корпусом визначаються експериментально або розрахунком, наприклад з урахуванням методик розрахунків оболонок, приведених у [книзі "И.А.Биргер, Б.В.Шорф, Б.Г.Иосилевич. "Расчет на прочность деталей машин. Справочник. Москва. "Ма шиностроение". 1970г.] Сукупність відомих суттєви х ознак: - наявність запірного органу - штока з тонкостінним зрізним буртиком, який спочатку відокремлює вхідну порожнину від ви хідної, а потім зрізається за допомогою піроприводу за командою системи управління і з'єднує їх; - наявність піроприводу, який розташований у тому ж корпусі і має поршень, жорстко зв'язаний з запірним органом-штоком, заглушку та піропатрон; та нових суттєви х ознак запропонованого винаходу, таких як: - оснащення поршня тонкостінною оболонкою, яка виконана заодно з поршнем, звернута у бік вхідної порожнини і розташована у корпусі з радіальним зазором, при цьому величина цього зазору не більша за величину можливої радіальної деформації торця оболонки під дією тиску порохових газів; - товщина і довжина стінки цієї оболонки, визначена розрахунком дозволили отримати новий технічний результат: зменшення ваги і розмірів піроклапана, зменшення трудомісткості, підвищення надійності. Конструкція піроклапана, що пропонується, приведена на кресленнях, які додаються, де на Фіг.1 приведено загальний вигляд піроклапана, на Фіг.2 - виносний елемент А, на Фіг.3 - виносний елемент У піроклапана. Піроклапан складається із штуцера 1, корпуса 2, який має проточну частину з вхідною Б та вихідною В порожнинами, запірного органу-штока 3 та піроприводу, який складається з поршня 4, заглушки 5 та піропатрона 6. Запірний органншток 3 має циліндр K, за допомогою якого він кріпиться у корпусі зваркою, та тонкостінний зрізний буртик Ж, який утримує деталі у первісному положенні, при якому вхідна Б та вихідна В порожнини роз'єднані. Поршень 4 має ущільнюючий елемент у вигляді циліндричної оболонки довжиною Π та товщиною M, і направляється у корпусі з радіальним зазором P. Піроклапан спрацьовує (відкривається) таким чином. 5 84706 За командою системи управління на піропатрон 6 подається електричний струм, піропатрон спрацьовує і порохові гази, які при цьому утворюються, поступають у порожнину Д і тиснуть на поршень 4. Під дією тиску порохових газів при відповідних товщині M і довжині Π стінка оболонки поршня деформується так, що зазор між корпусом і нею зникає і при цьому порожнина Г, куди повинен переміститися поршень 4, відокремлюється від порожнини Д, піроклапан надійно спрацьовує: зрізний елемент Ж зрізається, частина H штока 3 разом з поршнем 4 переміщується на величину потрібного ходу, порожнини Б і В з'єднуються. У зв'язку з тим, що поршень оснащено тонкостінною оболонкою, яка установлена у корпусі з 6 зазором, для переміщення його потрібне менше зусилля, ніж у випадку, коли поршень запресовано (встановлено з натягом). Це дозволяє зменшити потрібний тиск порохових газів для його спрацювання і підвищує надійність роботи піроклапана. Виконання ущільнюючого елемента у вигляді тонкостінної оболонки, розташованій на торці поршня, дозволило зменшити габарити та вагу піроклапана, зменшити трудомісткість та підвищити технологічність. Піроклапани, у яких реалізована конструкція, що заявляється, показали високу надійність, у тому числі при роботі при підвищеній температурі. 7 Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 84706 8 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601