ПУСКООТСЕЧНОЙ ЭЛЕКТРОПНЕВМОКЛАПАН ПОСТОЯННОГО НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ С ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫМ УСТРОЙСТВОМ
STARTUP-ISOLATING ELECTRIC PNEUMATIC VALVE OF PERMANENT LOW PRESSURE WITH SAFETY DEVICE

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).
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 многофункционального агрегата.
Известен регулятор давления, содержащий полость высокого давления с газоподводящим каналом и отделенную от нее неподвижным седлом и отсечным затвором цилиндрическую камеру с основным подвижным элементом, снабженным взаимодействующим с отсечным затвором толкателем и образующим в камере со стороны толкателя полость низкого давления с отводящим каналом, а с противоположной стороны - сообщенную с атмосферой вспомогательную полость, элемент настройки на заданное низкое давление и расположенную во вспомогательной полости механическую основную пружину. Отсечной затвор соединен с дополнительным подвижным элементом, расположенным в камере газового двигателя и образующим в ней с противоположной от отсечного затвора стороны сообщенную с полостью низкого давления уравнительную полость с установленной в ней вспомогательной пружиной, а со стороны отсечного затвора - полость, сообщенную с газоподводящим каналом (см. Редукторы давления газа. / А.И.Эдельман. - М.: Машиностроение, 1980. - С.39, рис.3.19).
Достоинством данного регулятора является разгрузка по низкому и высокому давлению отсечного затвора обратного хода. Недостаток заключается в ограниченных функциональных возможностях и, в частности, в неспособности выполнения функций других устройств, входящих в состав системы газоснабжения.
Известен пускоотсечной электропневмоклапан постоянного низкого давления (см. патент RU 2255367 С1 27.06.2005), который выбран в качестве прототипа и является агрегатом, способным выполнять функции пускоотсечного электропневмоклапана, регулятора давления и сбросового предохранительного клапана. Он содержит полость высокого давления с газоподводящим каналом и отделенную от нее неподвижным седлом и отсечным затвором цилиндрическую камеру с основным подвижным элементом, снабженным взаимодействующим с отсечным затвором толкателем и образующим в камере со стороны толкателя полость низкого давления с отводящим каналом, а с противоположной стороны - сообщенную с атмосферой вспомогательную полость, соединенную каналом в основном подвижном элементе и толкателе с подвижным седлом, выполненном в торце толкателя, элемент настройки на заданное низкое давление, расположенную во вспомогательной полости механическую основную пружину и управляющий электромагнитный клапан со впускным седлом, сообщенным с газоподводящим каналом, регулирующим органом, приводимым в действие электромагнитом, и выпускным седлом, сообщенным с полостью низкого давления.
Достоинством данного агрегата является его способность при однократном включении выполнять функции пускоотсечного электропневмоклапана, регулятора давления и предохранительного устройства, поддерживая в открытом состоянии при работе в расходном и безрасходном режимах постоянное низкое давление перед потребителями. 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.
Задачей настоящего изобретения является повышение экономичности системы газоснабжения за счет расширения функциональных возможностей пускоотсечного электропневмоклапана постоянного низкого давления и обеспечения им функции предохранительного устройства как в открытом, так и закрытом состояниях, устанавливающихся при многократных включениях и выключениях.
Решение данной задачи достигается тем, что в известном пускоотсечном электропневмоклапане постоянного низкого давления, содержащем полость высокого давления с газоподводящим каналом и отделенную от нее неподвижным седлом и отсечным затвором, цилиндрическую камеру с основным подвижным элементом, снабженным взаимодействующим с отсечным затвором толкателем и образующим в камере со стороны толкателя полость низкого давления с отводящим каналом, а с противоположной стороны - сообщенную с атмосферой вспомогательную полость, соединенную каналом в основном подвижном элементе и толкателе с подвижным седлом, выполненном в торце толкателя, элемент настройки на заданное низкое давление, расположенную во вспомогательной полости механическую основную пружину и управляющий электромагнитный клапан со впускным седлом, сообщенным с газоподводящим каналом, регулирующим органом, приводимым в действие электромагнитом, и выпускным седлом, сообщенным с полостью низкого давления, отсечной затвор соединен с дополнительным подвижным элементом, расположенным в камере дополнительно введенного газового двигателя и образующим в ней с противоположной от отсечного затвора стороны сообщенную с полостью управляющего клапана рабочую полость с установленной в ней вспомогательной пружиной, а со стороны отсечного затвора - полость, сообщенную с атмосферой.
Сущность изобретения поясняется чертежом.
На чертеже показана схема пускоотсечного электропневмоклапана постоянного низкого давления с предохранительным устройством (в дальнейшем агрегата).
Агрегат содержит полость высокого давления 1 с газоподводящим каналом 2 и отделенную от нее неподвижным седлом 3 и отсечным затвором 4 цилиндрическую камеру 5 с основным подвижным элементом 6, снабженным взаимодействующим с отсечным затвором 4 толкателем 7 и образующим в камере со стороны толкателя полость низкого давлениия 8 с отводящим каналом 9, а с противоположной стороны сообщенную с атмосферой вспомогательную полость 10, соединенную каналом 11 в основном подвижном элементе 6 и толкателе 7 с подвижным седлом 12, выполненном в торце толкателя, элемент настройки 13 на заданное низкое давление, расположенную во вспомогательной полости 10 механическую основную пружину 14 и управляющий электромагнитный клапан 15 со впускным седлом 16, сообщенным с газоподводящим каналом 2, регулирующим органом 17, приводимым в действие электромагнитом 18, и выпускным седлом 19, сообщенным с полостью низкого давления 8. Отсечной затвор 4 соединен с дополнительным подвижным элементом 20, расположенным в камере дополнительно введенного газового двигателя 21 и образующим в ней с противоположной от отсечного затвора стороны сообщенную с полостью управляющего клапана 15 рабочую полость 22 с установленной в ней вспомогательной пружиной 23, а со стороны отсечного затвора - полость 24, сообщенную с атмосферой.
Управляющий электромагнитный клапан 15 и газовый двигатель 21 образуют односторонний газовый привод со сбросом газа из рабочей полости 22 в полость низкого давления 8 и с возвратным движением дополнительного подвижного элемента 20 под действием силы механической основной пружины 14. Для преодоления этой силы при закрытии агрегата полость 24 вместо газоподводящего канала сообщена с атмосферой.
Вышеописанный агрегат работает следующим образом.
BX
PO
B
При отсутствии входного сигнала U на электромагнитный клапан 15 регулирующий орган 17 под действием силы давления F прижат к выпускному седлу 19, обеспечивая впуск газа высокого давления P в рабочую полость 22, прижатие дополнительного подвижного элемента 20 с отсечным затвором 4 к неподвижному седлу 3 и отсечку полости низкого давления 8 и потребителей от газоподводящего канала 2. В этом закрытом состоянии агрегата подвижное седло 12 толкателя 7 прижато к отсечному затвору 4 под действием механической основной пружины 14, исключая дренаж газа из полости низкого давления 8 через подвижное седло 12 в атмосферу.
BX
ЭМ
ПР
Н
При подаче входного сигнала U на электромагнит 18 регулирующий орган 17 под действием сил электромагнита F и его пружины F перемещается на впускное седло 16, обеспечивая сообщение рабочей полости 22 через выпускное седло 19 с полостью низкого давления 8 агрегата, который в этом открытом состоянии перед началом работы настраивается на заданное низкое давление Р с помощью элемента настройки 13. В результате снижения давления в рабочей полости 22 основной подвижный элемент 6, отсечной затвор 4 и дополнительный подвижный элемент 20 под действием силы механической основной пружины 14 перемещаются в верхние настроечные положения, обеспечивая благодаря отрицательной обратной связи по низкому давлению регулируемый впуск газа в полость низкого давления 8 через дросселирующее отверстие между отсечным затвором 4 и неподвижным седлом 3 при отсутствии выпуска через подвижное седло 12 в торце толкателя 7, прижатого к отсечному затвору. В этом состоянии силы давления на основной и дополнительный подвижные элементы 6 и 20 направлены одинаково, что позволяет их считать объединенным чувствительным элементом агрегата при работе в расходном режиме и способствует уменьшению площади его поперечного сечения.
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 12 утечки газа, появляющейся при неплотном прилегании отсечного затвора 4 к неподвижному седлу 3 в этом режиме.
BX
H
Кроме того, агрегат обеспечивает указанный регулируемый сброс и после отключения входного сигнала U в закрытом состоянии, которое в отличие от прототипа устанавливается после посадки отсечного затвора 4 на неподвижное седло 3 без дренажа в атмосферу газа из полости низкого давления 8. В самом деле при неплотном прилегании отсечного затвора 4 к неподвижному седлу 3 и закрытых потребителях указанная выше утечка газа вызовет повышение давления P в полости низкого давления 8 больше настроечного значения, смещение основного подвижного элемента 6 с толкателем 7 от отсечного затвора 4, сидящего на неподвижном седле 3, и сброс избыточного давления из полости низкого давления 8 через открывшееся подвижное седло 12 в торце толкателя 7 во вспомогательную полость 10 и в атмосферу.
Таким образом, данный агрегат в отличие от прототипа обеспечивает при многократном запуске и последующем отключении системы газоснабжения настроечное значение низкого давления, как в открытом, так и в закрытом состояниях, выполняя функции пускоотсечного электропневмоклапана, пружинного регулятора давления и сбросового предохранительного клапана без указанного выше дренажа газа из полости низкого давления в атмосферу. Данное обстоятельство свидетельствует о повышенной экономичности системы газоснабжения за счет расширения функциональных возможностей заявленного агрегата, который имеет меньшие габариты и массу по сравнению с указанными выше однофункциональными устройствами.