ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ КЛАПАН С ПИЛОТНЫМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ КЛАПАНОМ
AIR OPERATED VALVE WITH PILOT SOLENOID VALVE

Изобретение относится к пневмоавтоматике и может быть использовано в различных устройствах управления и регулирования расхода газов в системах газораспределения, например для перераспределения давления в предохранительных клапанах.
Известен пневматический клапан с пилотным электромагнитным клапаном по а.с. №455217, у которого полость пилотного клапана соединена с входной полостью каналом, в котором установлен обратный клапан. Недостатком этого клапана является ограниченный диапазон работы в области низких давлений, так как для открытия клапана необходимо преодолеть усилие от воздействия рабочего давления на его уравновешенную часть, а также усилие от предварительного поджатия пружины.
Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому клапану является «Пневматический клапан с пилотным электромагнитным клапаном» по а.с. №542057 от 05.01.77 г., в корпусе которого выполнен канал с обратным клапаном, заклапанная полость которого соединена со входом пилотного клапана.
К недостаткам этого решения относятся: малое время открытия затвора, что приводит к возникновению пневмоудара, а также отсутствие возможности сброса рабочей среды после закрытия его затвора, что снижает эксплуатационные качества клапана.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является уменьшение эффекта гидравлического удара в момент открытия системы газоснабжения и расширение диапазона применения пневматического клапана с пилотным электромагнитным клапаном (ЭПК) в сочетании с оптимизацией его конструкции.
Технический результат достигается тем, что конструкция клапана выполнена с крышкой для создания дополнительной компенсирующей (демпфирующей) полости в нем, запорный орган клапана выполнен в виде цилиндрического затвора со ступенчато переменным диаметром по длине его образующей с хвостовиком П-образной формы (в форме стакана), что делает возможным формирование управляющих полостей с корпусом клапана и крышкой, при этом в затворе выполнены сквозной канал и канал, в средней части которого по оси затвора установлен обратный клапан, шток подпружиненного поршня последнего оперт на рычаг, взаимодействующий другим концом с выступом корпуса клапана. Пилотный ЭПК управляет подводом и отводом рабочей среды по магистралям соединенными с управляющими полостями клапана, а также - с заправочной и системой дренирования.
На чертеже представлена конструкция предлагаемого пневматического клапана с пилотным электромагнитным клапаном в разрезе.
Пневматический клапан состоит из корпуса 1 с входным и выходными патрубками, крышки 2, установленного в седле корпуса 1 затвора 3 диаметром Д1, ступени диаметром Д2 и Д3 образующей цилиндра которого формируют с корпусом 1 управляющие полости 4 и 5, полость 6 образована крышкой 2 и П-образной формой хвостовика 7 затвора 3, в последнем выполнены сквозной канал 8 и канал 9, в средней, расположенной по оси затвора части которого установлен подпружиненный обратный клапан 10, штоком 11 опирающийся на плечо рычага 12, на другом плече рычага выполнена ступень 13 для контактирования с выступом корпуса 1 клапана, в корпусе выполнены канал 14 для подачи рабочей среды по магистрали 15 и канал 16, подсоединенный к системе дренирования магистралью 17, канал 18 в крышке 2 магистралью 19 связан с пилотным клапаном 20, который управляет подачей рабочей среды в клапан через вентиль 21 из заправочной магистрали и сбросом рабочей среды по магистрали 22 в систему дренирования.
Затвор 3 клапана выполнен со ступенчато переменным диаметром его цилиндрической образующей, при этом Д1<Д2<Д3. Сквозной канал 8 сообщает входную полость с полостью 6. Канал 9, с установленным в нем обратным клапаном 10, сообщает выходную полость с полостью 4 клапана.
Заправка источника сжатого воздуха (ресивера) от заправочной магистрали производится следующим образом: рабочая среда через вентиль 21, канал 18 поступает в полость 6 и по каналу 8 - во входной патрубок. Одновременно давление рабочей среды в полости 6, воздействуя на хвостовик 7, перемещает затвор 3 и в момент упора ступени 13 рычага 12 в выступ корпуса 1 рычаг, поворачиваясь и воздействуя на шток 11, отжимает поршень 10 обратного клапана от седла затвора 3, расположенного в средней части канала 9, тем самым обеспечивая стравливание рабочей среды в систему дренирования 22, в случае ее наличия в выходном патрубке клапана, по каналу 9 полость 4 канал 14 магистраль 15 и ЭПК 20. Затвор 3 занимает исходное положение - поджат, изолируя входную полость от выходной.
Для открытия пневматического клапана подается питание на электромагнитный пилотный клапан 20, в котором один из его затворов открывается, соединяя магистрали 19 и 15, а другой перекрывает магистраль 22 сброса рабочей среды в систему дренирования. Рабочая среда со входа клапана по каналу 8, полость 6, каналы 18, 19, 15 и 14 поступает в полость 4, а затем - через отжатый от седла затвора обратный клапан 10 и канал 9 - в выходной канал пневматического клапана. Давление в выходном канале и соответственно в полости 4 начинает расти и превышение его величины над величиной давления в полости 6 приводит в движение затвор 3, в результате перемещения которого ступень 13 рычага 12 отходит от выступа корпуса 1, при этом пружина прижмет поршень 10 обратного клапана к седлу, затвор 3 опустится, тем самым соединяя полости входного и выходного патрубков пневматического клапана на прямую.
Для закрытия пневматического клапана снимают напряжение с ЭПК, при этом затвор в ЭПК перекрывает магистраль19 и соединяет магистрали 15 и 22 с системой дренирования, обеспечивая тем самым путь для сбрасывания рабочей среды из полости 4 в систему дренирования. Давление в полости 4 падает и, когда величина этого давления становится меньше силы, действующей от давления в полости 6, затвор 3 начинает перемещаться в сторону закрытия седла в корпусе клапана 1, при этом рычаг 12 при приближении его ступени 13 к выступу корпуса 1 другим концом отжимает поршень 10 от седла в канале 9 и затвор 3 перекрывает горловину седла корпуса 1 клапана со стороны входного патрубка, тем самым делая возможным через канал 9, обратный клапан, полость 4, канал 14, магистраль 15 и ЭПК 20 отвод рабочей среды из выходного патрубка по магистрали 22 в систему дренирования.