ПУСКООТСЕЧНОЙ ЭЛЕКТРОПНЕВМОКЛАПАН ПОСТОЯННОГО НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ
CONSTANT LOW-PRESSURE SHUT-OFF 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 (см. "Реактивные системы управления космических летательных аппаратов / Н.М.Беляев, Н.П.Белик, Е.И.Уваров. - М.: Машиностроение, 1979. - С.45, рис.2.5).
Применение регулятора давления увеличивает габариты и массу системы газоснабжения, в то время как двухкаскадные пускоотсечные электропневмоклапаны содержат элементы, которые можно использовать для обеспечения постоянного низкого давления без применения регулятора.
Известен регулятор давления, содержащий полость высокого давления с газоподводящим каналом и отделенную от нее регулирующим затвором и седлом полость низкого давления с отводящим каналом, управляющий клапанный газораспределитель с нерегулируемым дросселем подвода высокого давления, регулирующим органом и регулируемым дросселем сброса газа в атмосферу, элемент настройки на заданное низкое давление и цилиндрическую камеру с подвижным элементом, соединенным штоком с регулирующим затвором и образующим в камере со стороны штока основную полость с расположенной в ней механической пружиной, а с противоположной стороны вспомогательную полость. Диаметр седла выполнен близким к диаметру подвижного элемента, основная полость сообщена с полостью клапанного газораспределителя, а вспомогательная полость - с газоподводящим каналом (см. А.И.Эдельман / "Редукторы давления газа". - М.: Машиностроение, 1980, С.58, рис.3.40, а).
Достоинством данного регулятора с пневмоуправлением и чувствительным элементом в виде регулирующего затвора является высокая точность регулирования низкого давления, которая в отличие от регуляторов с чувствительным подвижным элементом, расположенным в цилиндрической камере, достигается без использования дополнительных специальных мер для разгрузки регулирующего затвора по высокому и низкому давлениям. К недостатку данного регулятора следует отнести ограниченные функциональные возможности вследствие неспособности выполнять функцию отсечки газа за счет пневмоуправления.
Известен пускоотсечной электропневмоклапан, содержащий полость высокого давления с газоподводящим каналом и отделенную от нее неподвижным седлом и отсечным затвором полость низкого давления с отводящим каналом, управляющий электромагнитный клапан со впускным седлом, сообщенным с газоподводящим каналом, регулирующим органом, приводимым в действие электромагнитом, и выпускным седлом, сообщенным с атмосферой, цилиндрическую камеру с подвижным элементом, соединенным штоком с отсечным затвором и образующим в камере со стороны штока сообщенную с атмосферой основную полость с расположенной в ней механической пружиной, а с противоположной стороны вспомогательную полость, сообщенную с полостью электромагнитного клапана (см. "Топливные клапаны жидкостных ракетных двигателей"/ А.И. Эдельман. - М.: Машиностроение, 1970. - С.15, рис.1.8).
К недостатку данного пускоотсечного электропневмоклапана следует отнести ограниченные функциональные возможности вследствие неспособности выполнять функцию регулирования низкого давления при изменении высокого давления и расхода газа, подаваемого в потребитель.
Технической задачей настоящего изобретения является уменьшение габаритов и массы системы газоснабжения за счет расширения функциональных возможностей двухкаскадного пускоотсечного электропневмоклапана и обеспечения им постоянного низкого давления без применения в составе системы самостоятельного регулятора давления.
Решение данной задачи достигается тем, что в известном пускоотсечном электропневмоклапане, содержащем полость высокого давления с газоподводящим каналом и отделенную от нее неподвижным седлом и отсечным затвором полость низкого давления с отводящим каналом, управляющий электромагнитный клапан со впускным седлом, сообщенным с газоподводящим каналом, регулирующим органом, приводимым в действие электромагнитом, и выпускным седлом, сообщенным с атмосферой, цилиндрическую камеру с подвижным элементом, соединенным штоком с отсечным затвором и образующим в камере со стороны штока сообщенную с атмосферой основную полость с расположенной в ней механической пружиной, а с противоположной стороны вспомогательную полость, сообщенную с полостью электромагнитного клапана, полость высокого давления разделяется на входную и выходную части дополнительным регулирующим затвором, составляющим одно целое с отсечным затвором, и сообщенным со входной частью дополнительным подвижным седлом, имеющим диаметр, близкий к диаметру подвижного элемента, и соединенным с дополнительно введенным элементом настройки на заданное низкое давление.
Сущность изобретения поясняется чертежом.
На чертеже показана схема пускоотсечного электропневмоклапана постоянного низкого давления с чувствительным элементом в виде регулирующего и отсечного затворов.
Пускоотсечной электропневмоклапан постоянного низкого давления содержит полость высокого давления 1 с газоподводящим каналом 2 и отделенную от нее неподвижным седлом 3 и отсечным затвором 4 полость низкого давления 5 с отводящим каналом 6, управляющий электромагнитный клапан 7 со впускным седлом 8, сообщенным с газоподводящим каналом 2, регулирующим органом 9, приводимым в действие электромагнитом 10, и выпускным седлом 11, сообщенным с атмосферой, цилиндрическую камеру 12 с подвижным элементом 13, соединенным штоком 14 с отсечным затвором 4 и образующим в камере со стороны штока 14 сообщенную с атмосферой основную полость 15 с расположенной в ней механической пружиной 16, а с противоположной стороны вспомогательную полость 17, сообщенную с полостью электромагнитного клапана 7. Полость высокого давления 1 разделена на входную 18 и выходную 19 части дополнительным регулирующим затвором 20, составляющим одно целое с отсечным затвором 4 и сообщенным со входной частью 18 дополнительным подвижным седлом 21, имеющим диаметр, близкий к диаметру подвижного элемента 13 и соединенным с дополнительно введенным элементом настройки 22 на заданное низкое давление.
Устройство работает следующим образом.
Н
А
Перед настройкой на заданное низкое давление Р подается входной сигнал Uвх на вход показанного на чертеже нормально открытого электромагнитного клапана 7, и давление в его полости, а следовательно, и во вспомогательной полости 17 цилиндрической камеры 12 становится равным атмосферному давлению Р. Подвижный элемент 13, регулирующий и отсечной затворы 20 и 4 под действием силы давления находятся в крайних нижних положениях, обеспечивая отсечку полости низкого давления 5 от выходной части 19 полости высокого давления 1. Механическая пружина 16 может быть полностью разгружена, а подвижное седло 21 прижато к регулирующему затвору 20 с помощью элемента настройки 22.
В
Н
При отключении входного сигнала Uвх давление во вспомогательной полости 17 возрастает до высокого давления Р, и устройство настраивается на заданное низкое давление Р с помощью элемента настройки 22, перемещающего подвижное седло 21 вверх в настроечное положение. Под действием силы давления подвижный элемент 13, сжимая первоначально разгруженную пружину 16, перемещается вместе с регулирующим и отсечным затворами 20 и 4 вслед за подвижным седлом 21 на довольно значительное расстояние, при котором практически прекращается дросселирование газа между отсечным затвором 4 и неподвижным седлом 3, а низкое давление в полости 5 становится близким к регулируемому давлению в выходной части 19 полости 1. В данном случае устройство, как и описанный выше аналог, работает в режиме регулятора давления, используя в качестве чувствительного элемента регулирующий и отсечной затворы 20 и 4.
А
При подаче входного сигнала Uвх давление в полости электромагнитного клапана и во вспомогательной полости 17 уменьшается до давления Р, и подвижный элемент 13, регулирующий и отсечной затворы 20 и 4 под действием сил давления и пружины перемещаются в крайнее нижнее положение, определяемое посадкой отсечного затвора 4 на неподвижное седло 3.
Таким образом, заявленное устройство в отличие от прототипа является малогабаритным двухфункциональным агрегатом, обеспечивающим отсечку газа и его подачу в потребитель с постоянным низким давлением. Его применение в регулируемой системе газоснабжения позволяет исключить из состава системы самостоятельный регулятор давления и уменьшить ее габариты и массу.
Следует отметить, что решение поставленной задачи может быть достигнуто также и в том случае, если в преобразованном указанным выше образом пускоотсечном электропневмоклапане сообщить основную полость 15 с полостью электромагнитного клапана 7, а вспомогательную полость 17 - с газоподводящим каналом 2. При этом можно, как и в аналоге, сообщить вспомогательную полость 17 с полостью подвижного седла 21 с помощью канала, выполненного в подвижном элементе 13, штоке 14 и затворах 20 и 4.
Принцип действия такого устройства аналогичен предыдущему с той лишь разницей, что настройка на заданное низкое давление производится при атмосферном, а не высоком давлении в полости электромагнитного клапана 7, и, соответственно, отсечка происходит при повышении, а не при сбросе давления в полости этого клапана.