ПУСКООТСЕЧНОЙ ЭЛЕКТРОПНЕВМОКЛАПАН ПОСТОЯННОГО НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ
CONSTANT LOW-PRESSURE SHUTOFF ELECTROPNEUMATIC VALVE

Изобретение относится к области систем газоснабжения и промышленной пневмоавтоматики, а более конкретно к устройствам газовой автоматики, обеспечивающим подачу, отсечку и регулирование давления газа.
Известна система газоснабжения, содержащая пускоотсечной электропневмоклапан, регулятор давления и сбросовый предохранительный клапан [Реактивные системы управления космических летательных аппаратов / Н.М. Беляев, Н.П. Белик, Е.И. Уваров. - М.: Машиностроение, 1979. - С.45, рис.2.5].
Достоинством данной системы является высокая экономичность, обеспечиваемая способностью ее устройств выполнять функции подачи, отсечки и регулирования давления газа при многократных запусках и последующих отключениях, предусмотренных усложненной программой полета летательного аппарата. Однако применение трех однофункциональных устройств увеличивает габариты и массу системы газоснабжения, в то время как указанные устройства содержат одинаковые элементы, которые можно использовать для построения более компактного экономичного многофункционального агрегата.
Известен пускоотсечной электропневмоклапан постоянного низкого давления [Патент РФ №2255367 C1, 27.06.2005], который выбран в качестве прототипа и является агрегатом, способным выполнять функции пускоотсечного электропневмоклапана, регулятора давления и сбросового предохранительного клапана. Он содержит газоподводящий канал, полость высокого давления с расположенными в ней регулирующим седлом и регулирующим затвором, снабженным вспомогательной пружиной, цилиндрическую камеру с подвижным элементом, снабженным взаимодействующим с регулирующим затвором толкателем и образующим в камере со стороны толкателя полость низкого давления с отводящим каналом и сообщенную с ней каналом обратной связи рабочую полость, а с противоположной стороны вспомогательную полость управления, соединенную каналом в подвижном элементе и толкателе с подвижным седлом, выполненным в торце толкателя, элемент настройки на заданное низкое давление, расположенную во вспомогательной полости управления регулировочную пружину и управляющий электромагнитный клапан с впускным седлом, сообщенным с газоподводящим каналом, регулирующим органом, приводимым в действие электромагнитом, и выпускным седлом. Вспомогательная полость управления агрегата сообщена с атмосферой, а рабочая полость - с полостью управляющего электромагнитного клапана, выпускное седло которого сообщено с полостью низкого давления.
Достоинством данного агрегата является его способность при однократном включении системы газоснабжения выполнять функции пускоотсечного электропневмоклапана, регулятора давления и предохранительного устройства, поддерживая в открытом состоянии при работе в расходном и безрасходном режимах постоянное давление в полости низкого давления и в сообщенной с ней рабочей полости, которые при их расположении можно в этом состоянии рассматривать как одну объединенную полость.
К недостатку агрегата следует отнести дренаж газа из полости низкого давления в окружающую среду при последующем закрытии агрегата, производимом в случае многократных включений и последующих выключений. Указанный дренаж приводит к снижению экономичности системы газоснабжения и уменьшению низкого давления в закрытом состоянии агрегата до давления окружающей среды.
Технической задачей настоящего изобретения является повышение экономичности системы газоснабжения за счет исключения дренажа газа в атмосферу из полости низкого давления пускоотсечного электропневмоклапана при его закрытии, производимом в случае многократных включений и выключений.
Решение данной задачи достигается тем, что в известном пускоотсечном электропневмоклапане постоянного низкого давления, содержащем газоподводящий канал, полость высокого давления с расположенными в ней регулирующим седлом и регулирующим затвором, снабженным вспомогательной пружиной, цилиндрическую камеру с подвижным элементом, снабженным взаимодействующим с регулирующим затвором толкателем и образующим в камере со стороны толкателя полость низкого давления с отводящим каналом, а с противоположной стороны полость управления, соединенную каналом в подвижном элементе и толкателе с подвижным седлом, выполненным в торце толкателя, элемент настройки на заданное низкое давление, расположенную в полости управления регулировочную пружину и управляющий электромагнитный клапан с впускным седлом, сообщенным с газоподводящим каналом, регулирующим органом, приводимым в действие электромагнитом, и выпускным седлом, полость управления сообщается с полостью управляющего электромагнитного клапана с выпускным седлом, соединенным с атмосферой, а полость низкого давления отделяется от полости высокого давления отсечным затвором, составляющим одно целое с подвижным элементом, и отсечным седлом, расположенным со стороны подвижного элемента и соединенным прямоточным каналом с регулирующим седлом.
Решение данной задачи достигается также и тем, что в описанном выше пускоотсечном электропневмоклапане постоянного низкого давления элемент настройки располагается в пространстве между торцевыми стенками полости высокого давления и цилиндрической камеры и соединяется с подвижной относительно этих стенок стенкой прямоточного канала.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг.1 показана схема пускоотсечного электропневмоклапана постоянного низкого давления (в дальнейшем агрегата).
Агрегат содержит газоподводящий канал 1, полость высокого давления 2 с расположенными в ней регулирующим седлом 3 и регулирующим затвором 4, снабженным вспомогательной пружиной 5, цилиндрическую камеру 6 с подвижным элементом 7, снабженным взаимодействующим с регулирующим затвором 4 толкателем 8 и образующим в камере со стороны толкателя полость низкого давлениия 9 с отводящим каналом 10, а с противоположной стороны полость управления 11, соединенную каналом 12 в подвижном элементе 7 и толкателе 8 с подвижным седлом 13, выполненным в торце толкателя, элемент настройки 14 на заданное низкое давление, расположенную в полости управления 11 регулировочную пружину 15 и управляющий электромагнитный клапан 16 с впускным седлом 17, сообщенным с газоподводящим каналом 1, регулирующим органом 18, приводимым в действие электромагнитом 19, и выпускным седлом 20. Полость управления 11 сообщена с полостью управляющего электромагнитного клапана 16 с выпускным седлом 20, соединенным с атмосферой, а полость низкого давления 9 отделена от полости высокого давления 2 отсечным затвором 21, составляющим одно целое с подвижным элементом 7, и отсечным седлом 22, расположенным со стороны подвижного элемента 7 и соединенным прямоточным каналом 23 с регулирующим седлом 3.
При работе в режиме регулирования давления расстояние от регулирующего затвора 4 до регулирующего седла 3 обычно составляет доли миллиметра, а расстояние от отсечного затвора 21 до отсечного седла 22 может составлять несколько миллиметров для исключения дополнительного дросселирования газа. В целях повышения быстродействия агрегата объем прямоточного канала 23 выполняется минимально возможным.
Вышеописанный агрегат работает следующим образом.
BX
B
При отсутствии сигнала U на входе электромагнитного клапана 16 регулирующий орган 18 под действием силы высокого давления прижат к выпускному седлу 20, обеспечивая впуск газа высокого давления P в полость управления 11, прижатие отсечного затвора 21 к отсечному седлу 22 с большим усилием герметизации и отсечку полости низкого давления 9 от полости высокого давления 2. В этом закрытом состоянии агрегата регулирующий затвор 4 расположен на указанном выше большом расстоянии от регулирующего седла 3 и прижат к подвижному седлу 13 толкателя 8 под действием силы вспомогательной пружины 5.
BX
H
При подаче входного сигнала U на электромагнит 19 его регулирующий орган 18 под действием силы электромагнита перемещается на впускное седло 17, обеспечивая сообщение с атмосферой полости управления 11 через выпускное седло 20 агрегата, который в этом открытом состоянии перед началом работы настраивается на заданное низкое давление Р с помощью элемента настройки 14. В результате снижения давления в полости управления 11 подвижный элемент 7 и регулирующий затвор 4 под действием сил вспомогательной пружины 5 и высокого давления на отсечной затвор 21 перемещаются в нижние настроечные положения, обеспечивая регулируемый впуск газа в полость низкого давления 9 через дросселирующее отверстие между регулирующим затвором 4 и регулирующим седлом 3 при отсутствии выпуска через подвижное седло 13 в торце толкателя 8 с прижатым к нему регулирующим затвором 4 силами вспомогательной пружины 5 и перепада давлений в полостях высокого и низкого давления 2 и 9.
Для повышения быстродействия агрегата за счет уменьшения объема полости управления, возрастающего при настройке агрегата на заданное низкое давление, опорная тарель элемента настройки 14 может быть выполнена в виде поршневого диска, что не является существенным отличительным конструктивным признаком.
Данный агрегат в открытом состоянии, как и прототип, выполняет функции не только пружинного регулятора давления, но и предохранительного устройства, обеспечивающего при отключении всех потребителей и работе в безрасходном режиме регулируемый сброс через подвижное седло 13 возможной утечки газа, появляющейся в этом режиме при неплотном прилегании регулирующего затвора 4 к регулирующему седлу 3 с небольшим усилием герметизации.
BX
Однако в описанном выше закрытом состоянии, наступающем после отключения входного сигнала U, в данном агрегате в отличие от прототипа исключен дренаж газа в атмосферу из полостей низкого и высокого давления 9 и 2, что повышает экономичность системы газоснабжения.
Для обеспечения дистанционной настройки агрегата на заданное низкое давление эту настройку целесообразно осуществлять за счет перемещения регулирующего седла 3.
На фиг.2 показана схема пускоотсечного электропневмоклапана постоянного низкого давления, отличающего от рассмотренного выше тем, что элемент настройки 14 расположен в пространстве между торцевыми стенками 24 и 25 полости высокого давления 2 и цилиндрической камеры 6 и соединен с подвижной относительно этих стенок стенкой 26 прямоточного канала 23, соединяющего отсечное седло 22 с регулирующим седлом 3.
При перемещении с помощью элемента настройки 14 регулирующего седла 3 ниже положения, при котором сумма сил вспомогательной пружины 5 и высокого давления на регулирующий затвор 4 равна силе сжимаемой регулировочной пружины 15, в данном агрегате начинается заполнение полости низкого давления 9 через открывшееся дросселирующее отверстие между регулирующим седлом 3 и регулирующим затвором 4. Установившееся значение низкого давления зависит от положения регулирующего седла 3, которое может устанавливаться и дистанционно, например, электроприводом элемента настройки. В остальном принцип действия данного агрегата аналогичен рассмотренному выше.
Таким образом, заявленные агрегаты обеспечивают при многократном запуске и последующем отключении системы газоснабжения настроечное значение низкого давления в открытом состоянии, выполняя функции пускоотсечного электропневмоклапана, пружинного регулятора давления и сбросового предохранительного клапана при работе в расходном и безрасходном режимах, и исключают указанный выше дренаж газа в атмосферу в закрытом состоянии, что повышает экономичность системы газоснабжения.