ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЙ МОДУЛЬ
GAS-DISTRIBUTING MODULE

Предлагаемое изобретение относится к устройствам для выдачи сжатого газа потребителю преимущественно в области ракетно-космической техники и предназначено для одновременного обеспечения систем двигательной установки (ДУ) ракеты-носителя (РН) сжатым газом, получаемым от одного источника, различных требуемых давлений и расходов при проведении технологических операций на техническом комплексе.
Известны устройства выдачи сжатых газов для пневмозажима с ручным управлением и для управления запорными и дроссельными клапанами гидросистемы (М.М. Аграновский, М.Е. Вылюднов и другие. Силовые пневмоавтоматические системы. Москва, 1965, стр. 6 и 7, рисунки 1 и 2), содержащие запорный орган, регулятор давления (РД), клапан предохранительный (КП), датчик давления.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство выдачи сжатого газа (Патент RU №2215235 C1, F17D 3/00 - прототип), состоящее из главного трубопровода подачи сжатого газа с последовательно установленными в нем запорным органом, регулятором давления, клапаном предохранительным и датчиком давления, а также обратного клапана и дренажного коллектора.
Недостатками известного устройства, а также вышеописанного являются их ограниченные эксплуатационные возможности, а именно невозможность одновременной подачи от одного источника сжатого газа различных требуемых давлений и расходов в системы двигательной установки, подачи сжатого газа различного давления в одну и ту же систему без перенастройки регуляторов давления, проверки давления настройки регуляторов давления и перенастройки их на нужное давление до подключения к потребителю, а также низкая эффективность из-за потерь давления при работе обратных клапанов и высокий уровень шума от работы агрегатов.
Задачей заявляемого технического решения является расширение эксплуатационных возможностей устройства, повышение эффективности работы, а также обеспечение акустической изоляции источников шума.
Поставленная задача решается тем, что газораспределительный модуль, содержащий главный трубопровод подачи сжатого газа с последовательно установленными в нем датчиком давления, запорным органом, клапаном предохранительным и регулятором давления и дренажный коллектор, согласно изобретению выполнен в виде блоков, содержащих по одной или несколько одинаковых, объединенных коллекторами подачи, основных линий с последовательно установленными электропневмоклапанами подачи и дренажа, дросселем, датчиком давления и выходным штуцером, и блока переключения, состоящего из линий с последовательно установленными электропневмоклапаном подачи, датчиком давления и электропневмоклапаном, выполняющим функции обратного клапана, при этом вход в коллектор подачи блоков высокого давления размещен перед регулятором давления главного трубопровода подачи, в котором перед датчиком давления установлен фильтр, а во всех остальных коллекторах подачи до входов в основные линии последовательно подключены собственные регуляторы давления, датчики давления, предохранительные клапаны и вспомогательные ветки с установленными вентилем, манометром и дросселем, при этом входы в коллекторы подачи блоков среднего давления, переменного среднего давления и среднего и низкого давления, а также блоков переключения и низкого давления размещены последовательно за регулятором давления главного трубопровода подачи, вход в коллектор подачи блока минимального давления, перед входом в основные линии которого подсоединена дополнительная ветка с последовательно установленными вентилем и предохранительным клапаном, размещен за регулятором давления коллектора подачи блока переменного среднего давления, при этом выходы линий блока переключения подсоединены к линиям блока среднего и низкого давления между электропневмоклапаном дренажа и дросселем, причем выходы всех предохранительных клапанов, электропневмоклапанов дренажа, дросселей вспомогательных веток соединены с дренажными коллекторами высокого, среднего и низкого давления, при этом в каждом дренажном коллекторе установлен шумоглушитель.
Предложенное техническое решение поясняется чертежом, где приведена принципиальная пневматическая схема газораспределительного модуля (ГРМ).
Газораспределительный модуль содержит главный трубопровод подачи 1 сжатого газа с последовательно установленными в нем манометром 2, фильтром 3, датчиком давления 4, запорным органом, например вентилем 5, клапаном предохранительным 6, регулятором давления (РД) 7 и манометром 8 и состоит из блоков: 9 - высокого давления большого расхода, 10 - высокого давления малого расхода, 11 - среднего давления, 12 - переменного среднего давления, 13 - среднего и низкого давления, 14 - низкого давления, 15 - минимального давления (далее по описанию - блоки), состоящие из объединенных коллекторами подачи 16, 17, 18, 19, 20, основных линий 21 с последовательно установленными в каждой из них (смотри блок 11) электропневмоклапанами (ЭПК) подачи 22 и дренажа 23, дросселем 24, датчиком давления 25 и выходным штуцером 26, блока переключения 27, состоящего из линий 28 с последовательно установленными ЭПК подачи 29, датчиком давления 30 и ЭПК 31, выполняющим функции обратного клапана. В коллекторах подачи 17, 18, 19, 20 до входов в основные линии 21 и 28 последовательно подключены регуляторы давления 32, 33, 34, 35, датчики давления 36, предохранительные клапаны 37, 38, 39, 40 и вспомогательные ветки 41 и 42, с установленными вентилями 43, 44, 45, 46, манометрами 47, 48 и дросселями 49, 50. Перед входом в основные линии 21 блока 15 подсоединена дополнительная ветка 51 с последовательно установленным вентилем 52 и предохранительным клапаном 53. Выходы предохранительных клапанов 6, 37, 38, 39, 40 и 53, ЭПК дренажа 23, дросселей 49, 50 вспомогательных веток 41, 42 соединены с дренажными коллекторами 54, 55, 56 высокого (ДВ), среднего (ДС) и низкого (ДН) давления соответственно, при этом в каждом дренажном коллекторе установлен шумоглушитель 57, а в каждом коллекторе подачи 16, 17, 18, 19, 20 установлены ЭПК 58 или вентили 59, предназначенные для сбрасывания сжатого газа при превышении давления в аварийных ситуациях.
Описание работы
До подключения ГРМ к ДУ РН проводится настройка РД 7 и 32, 33, 34, 35 на требуемое давление. При этом на вход в ГРМ подается сжатый газ давлением от 19,5 до 21 МПа, контролируемым посредством манометра 2. Вход в коллектор подачи 16 блоков 9 и 10 расположен в главном трубопроводе подачи 1 перед РД 7, выходное давление этих блоков соответствует давлению на входе в ГРМ. Регуляторы давления 7 и 32, 33, 34, 35 с помощью вспомогательных веток 41 и 42 настраиваются на требуемое выходное давление блоков 11, 12, 13, 14 и 27 следующим образом: открывается вентиль 5 на входе в ГРМ, сжатый газ, проходя через фильтр 3, предотвращающий попадание загрязнений в трубопроводы, поступает на вход РД 7, который при открытом вентиле 46 настраивается на выходное давление 12 МПа, после чего РД 34 (блок 14 и блок переключения 27), настраивается на выходное давление от 0,8 до 1 МПа, вентиль 46 закрывается, затем при открытом вентиле 44 РД 33 (блоки 12 и 13) настраивается на выходное давление 4,6 или 6 МПа (I режим работы), после чего открывается вентиль 45, РД 35 (блок 15) настраивается на выходное давление от 0,3 до 0,7 МПа, при этом дополнительно открывается вентиль 52 для подключения предохранительного клапана 53, предотвращающего повышение давления в коллекторе подачи 20 выше допустимого, вентили 44 и 45 закрываются, затем при открытом вентиле 43 РД 32 (блок 11) настраивается на выходное давление 4,6 МПа, вентиль 43 закрывается. После настройки блоков 11, 12, 13, 14, 15 и блока переключения 27 вентиль 5 закрывается, выходные штуцеры 26 подсоединяются к различным системам ДУ. Давления настройки РД контролируются по манометрам 8, 47 и 48.
После окончания работы ГРМ с одной ДУ и до подключения к другой ДУ по вышеописанной схеме проводится проверка давления настройки РД 7 и 32, 33, 34, 35 или их перенастройка на другие требуемые давления.
При работе с ДУ РН открывается вентиль 5 и сжатый газ поступает к ЭПК подачи 22 основных линий 21. При подаче команды от системы управления (на чертеже условно не показана) срабатывают ЭПК подачи 22 одной или нескольких основных линий 21 различных блоков, сжатый газ требуемого давления через дроссели 24, имеющие различные диаметры и обеспечивающие необходимый расход сжатого газа, и выходные штуцеры 26 поступает одновременно в различные системы ДУ. Давление газа на выходе основных линий 21 контролируется датчиками давления 25.
После окончания работы по команде от системы управления ЭПК подачи 22 закрываются, а ЭПК дренажа 23 открываются и излишки газа стравливаются в дренажные коллекторы 54, 55, 56.
При работе блока 13, настроенного на I режим работы, ЭПК 31 блока 27 всегда остаются закрытыми, предотвращая попадание сжатого газа давлением 4,6 или 6 МПа на выход ЭПК подачи 29 блока 27, что недопустимо, то есть выполняют функции обратных клапанов, при работе которых происходят существенные потери давления.
При необходимости блок 13, настроенный на I режим работы - выходное давление 4,6 или 6 МПа, без перенастройки РД 33 переключается на II режим работы - выходное давление от 0,8 до 1 МПа, для этого по сигналу от системы управления открываются ЭПК подачи 29 и ЭПК 31 одной или нескольких линий 28 блока переключения 27, при этом ЭПК подачи 22 блока 13 остаются закрытыми, и сжатый газ давлением от 0,8 до 1 МПа поступает на выходные штуцеры 26 блока 13. При этом ЭПК 31 срабатывают от электрического сигнала и, в отличие от обратных клапанов, не требуют для своего открытия более высокого давления на входе.
Предложенное техническое решение позволяет, в сравнении с известным устройством, расширить эксплуатационные возможности, а именно обеспечить одновременную подачу от одного источника сжатого газа различных требуемых давлений и расходов в системы двигательной установки, подачу сжатого газа различного давления в одну и ту же систему без перенастройки регуляторов давления, проверку давления настройки регуляторов давления и перенастройку их на нужное давление до подключения к ДУ, повысить эффективность работы ГРМ путем использования ЭПК вместо обратных клапанов, а также обеспечить акустическую изоляцию шума от работы агрегатов за счет установки в дренажные трубопроводы шумоглушителей.