ЗАПОРНОЕ УСТРОЙСТВО
LOCKING DEVICE

Изобретение относится к области пневмоавтоматики и может быть использовано для дистанционной подачи рабочей среды высокого давления на элементы систем газоснабжения без пневматического удара.
Для исключения отрицательного воздействия пневмоудара на магистральную пневмоарматуру от резкого открытия запорного устройства большого проходного сечения в системах газоснабжения используется параллельная установка двух электропневмоклапанов большого и малого проходного сечения. При этом производится предварительное заполнение выходной магистрали через электропневмоклапан малого сечения.
Известен электропневмоклапан по авторскому свидетельству СССР №396511, кл. F16K 11/10 (аналог). Он содержит пневмоклапан с входной, выходной и управляющей полостями и электроклапан в канале или трубопроводе, сообщающем входную и управляющую полости.
Недостатками аналога является резкое открытие, сопровождающееся пневмоударом при заполнении выходной присоединенной магистрали.
Известен электропневмоклапан по авторскому свидетельству СССР №501237, кл. F16K 31/02 (прототип), который содержит пневмоклапан, имеющий клапан, поршень, входную, выходную и управляющую полости. В канале, сообщающем входную и управляющую полости, установлен управляющий электроклапан.
Для снижения пневмоудара при открытии в корпусе прототипа предусмотрен обратный клапан, сообщающий электроклапан и выходную полость.
Недостатками прототипа являются возможность появления пневмоудара вследствие его открытия при значительной разности давлений между входной и выходной полостями и резкое открытие клапана вследствие неуравновешенности по выходному давлению. Кроме того, установка электроклапана и обратного клапана в корпусе приводит к усложнению конструкции электропневмоклапана большого проходного сечения.
Предложено запорное устройство, которое устраняет указанные недостатки.
Запорное устройство содержит пневмоклапан с входной, выходной и управляющей полостями и электроклапан в канале, сообщающем входную и управляющую полости пневмоклапана.
Отличием изобретения от прототипа является наличие клапана задержки, установленного в канале между электроклапаном и управляющей полостью пневмоклапана.
В клапане задержки имеется входной, выходной и дренажные каналы. Входной канал соединен с электроклапаном. Выходной канал соединен с выходной полостью пневмоклапана и в нем установлен обратный клапан с направлением потока в сторону выходной полости. Управляющий канал соединен с управляющей полостью пневмоклапана. В клапане задержки имеется поршень, полости которого соединены между собой каналом, в котором установлен дроссель.
Поршень клапана задержки выполнен одноступенчатым и отжат пружиной в сторону входного канала. Выходной канал расположен внутри седла, управляющий канал расположен снаружи седла корпуса. Диаметр седла в корпусе равен диаметру уплотнения поршня.
Технический эффект от использования изобретения заключается в исключении пневмоудара при открытии пневмоклапана большого сечения, упрощении конструкции при выполнении запорного устройства. Это позволяет предотвратить автоколебания газовых редукторов и уменьшить износ подвижных частей и уплотнителей пневмоарматуры, установленной в выходной магистрали. Упрощение конструкции обеспечивается установкой обратного клапана в поршне, что упрощает проведение каналов и не увеличивает габариты корпуса.
Основным достоинством в промышленном применении изобретения является простая доработка существующих запорных устройств большого проходного сечения путем установки клапана задержки в трубопроводе между электроклапаном и управляющей полостью пневмоклапана. Это позволяет исключить пневмоудар в выходной магистрали.
На чертеже изображено предложенное запорное устройство.
Пневмоклапан 1 имеет входную 2, выходную 3 и управляющую 4 полости. В нем имеется клапан 5 с пружиной 6, связанный с поршнем 7. Между входной 2 и управляющей 4 полостями установлен нормально закрытый электроклапан 8 и клапан задержки 9. Соединение элементов производится трубопроводами 10, 11, 12, 13.
В клапане задержки 9 имеется входной 14, выходной 15 и управляющий 16 каналы. Входной канал 14 соединен с электроклапаном 8 трубопроводом 11. Выходной канал 15 соединен с выходной полостью 3 пневмоклапана 1 трубопроводом 12.
В выходном канале 15 установлен обратный клапан 17, имеющий направление потока в сторону выходной полости 3. Управляющий канал 16 соединен трубопроводом 13 с управляющей полостью 4 пневмоклапана 1. В клапанах задержки 9 имеется поршень 18, имеющий полость 19 со стороны электроклапана 8 и полость 20 со стороны выходного канала 15. Полости 19 и 20 соединены между собой каналом 21, в котором установлен дроссель 22.
Поршень 18 клапана задержки 9 выполнен одноступенчатым и отжат пружиной 28 вместе с уплотнителем 23 от седла 24 в сторону входного канала 14. Выходной канал 15 расположен снаружи седла 24. Диаметр седла 24 равен диаметру уплотнения поршня 18.
Работает запорное устройство следующим образом.
В исходном положении электроклапан 8 закрыт, давление подано во входную полость 2, клапан 5 пневмоклапана 1 закрыт. Давление в выходной полости 3 отсутствует. Запорный элемент в выходной магистрали, присоединенной к полости 3, закрыт.
Для открытия пневмоклапана 1 открывается электроклапан 8. Рабочая среда под давлением из входной полости 2 через канал 21, дроссель 22, обратный клапан 17 попадает в выходную полость 3. Происходит плавное безударное заполнение присоединенной к выходной полости 3 магистрали с закрытым запорным элементом.
Перепад давления на дросселе 22 между входным давлением в полости 19 и выходным давлением в полости 20 прижимает уплотнитель 23 к седлу 24, перекрывая управляющий канал 16.
По мере плавного заполнения выходной полости 3 вместе с присоединенной магистралью давление в полости 20 достигает значения, способного преодолеть действие входного давления на поршень 18 со стороны полости 19. В запорном устройстве 9 отрыв уплотнителя 23 от седла 24 происходит от совместного действия давления в полости 20 на площадь поршня 18 и усилия пружины 28.
После открытия управляющего канала 16 давление из входной полости 2 через открытый электроклапан 8, дроссель 22 попадает в управляющую полость 4 пневмоклапана 1. Происходит открытие клапана 5 и дозаполнение выходной полости 3 с присоединенной магистралью до давления, равного входному.
Полное открытие пневмоклапана 1 происходит при постоянном перепаде давления между входным и выходным давлениями, определяемое действием усилия пружины 28 на площадь поршня 18.
Таким образом, обеспечивается безударное заполнение выходной магистрали предложенным запорным устройством.
Для закрытия запорного устройства закрывается электроклапан 8. Давление из управляющей полости 4 пневмоклапана 1 дренируется через открытый уплотнитель 23, дроссель 22 и дренаж электроклапана 8 в окружающую среду, при этом перетеканию газа из выходной полости 3 в дренаж препятствует обратный клапан 17. Клапан 5 под действием пружины 6 закрывается.
Достоинством предложенного изобретения является возможность доработки существующих запорных устройств путем установки предложенного клапана задержки в управляющем трубопроводе между электроклапаном и пневмоклапаном.
Предлагаемое техническое решение проверено экспериментально и его планируется ввести в конструкторскую документацию одного из изделий, разрабатываемых Конструкторским бюро «Арматура».