ЭЛЕКТРОПНЕВМОКЛАПАН
ELECTRIC PNEUMATIC VALVE

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 oткрытия электропневмоклапана (ЭПК) большого проходного сечения в системах газоснабжения используется параллельная установка двух ЭПК большого и малого проходного сечения. В этом случае производится предварительное заполнение выходной магистрали через ЭПК малого сечения.
Известен ЭПK по авторскому свидетельству СССР №501237, кл. F16K 31/02 (прототип), содержащий клапан и седло во входной полости и связанный с клапаном поршень, управляющая полость которого сообщена с входной полостью через дроссель и разгрузочные клапаны с электромагнитом, а также с выходной полостью через обратный клапан, установленный в корпусе ЭПК.
Недостатками прототипа являются возможность появления пневмоудара вследствие eгo открытия при значительной разности давлений между входной и выходной полостями и резкое открытие клапана вследствие неуравновешенности по выходному давлению. Кроме того, установка обратного клапана в корпусе приводит к усложнению конструкции ЭПК.
Предложен ЭПК, который устраняет указанные недостатки. Он содержит клапан и седло во входной полости и связанный с клапаном поршень, управляющая полость которого сообщена с входной полостью через разгрузочные клапаны с электромагнитом, а также с выходной полостью через обратный клапан.
Отличием предложенного ЭПК является то, что в нем диаметр поршня равен диаметру седла, на поршне предусмотрена дополнительная большая ступень, обращенная к управляющей полости. Соотношение диаметров меньшей и большей ступеней составляет от 0,8 до 0,9. В поршне установлен обратный клапан, сообщающий управляющую и выходную полости.
Технический эффект от использования предложенного ЭПК заключается в исключении пневмоудара при eго oткрытии и упрощении конструкции. 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.
Нa чертеже изображен предложенный ЭПК.
Он содержит корпус 1 с входной 2 и выходной 3 полостями. Клапан 4 расположен во входной полости и связан с поршнем 5, образующим с корпусом 1 управляющую полость 6. Поршень 5 имеет возвратную пружину 7. Управляющая полость 6 сообщена с входной полостью 2 через разгрузочные клапаны 8, 9, управляемые электромагнитом 10.
Управляющая полость 6 сообщена также с выходной полостью 2 через обратный клапан 11.
Проходное сечение разгрузочного клапана 8 принято не менее, чем в три раза меньше проходного сечения обратного клапана 11 и канала от разгрузочного клапана 8 до выходной полости 3, в котором он остановлен.
Клапан 4 выполнен уравновешенным по выходному давлению за счет равенства диаметра седла 12 в корпусе 1 диаметру меньшей ступени 13 поршня 5, обращенной к выходной полости 3.
Нa поршне 5 выполнена дополнительная большая ступень 14, обращенная к управляющей полости 6.
Соотношение диаметров меньшей 13 и большей 14 ступеней поршня 5 составляет от 0,8 до 0,9.
Обратный клапан 11 установлен в поршне 5 с возможностью перетекания рабочей среды из управляющей полости 6 в выходную полость 3.
Работает ЭПК следующим образом.
В исходном положении электромагнит 10 выключен, давление подано во входную полость 2. Разгрузочный клапан 8 и клапан 4 закрыты. Давление в управляющей полости 6 и выходной полости 3 отсутствует. Запорный элемент в магистрали на выходе ЭПК закрыт.
Для открытия ЭПК включается электромагнит 10. Рaзгрузочный клапан 8 открывается, разгрузочный клапан 9 закрывается. Рaбoчaя среда из входной полости через разгрузочный клапан 8, управляющую полость 6, обратный клапан 11 поступает в выходную полость 3 и в закрытую магистраль на выходе ЭПК.
Ввиду того, что сечение разгрузочного клапана 8 принято меньше, чем сечение каналов от него через обратный клапан 11 до выходной магистрали, давление в управляющей полости 6 нарастает плавно, практически одновременно с давлением в выходной мaгистрали.
Открытие клапана 4 происходит при достижении минимальной разности давлений между входной 2 и управляющей 6 полостями, определяемой разностью диаметров большей 14 и меньшей 13 ступеней поршня 5.
Для закрытия ЭПК выключается электромагнит 10. Разгрузочный клапан 9 открывается, разгрузочный клапан 8 закрывается. Давление из управляющей полости 6 через клапан 9 дренируется в окружающую среду, при этом обратный клапан 11 препятствует перетеканию рабочей среды из выходной полости 3 в управляющую полость 6. Под действием входного давления и возвратной пружины 7 клапан 4 закрывается.
вх
Исключение пневмоудара при открытии ЭПК обеспечивается выбранным соотношением диаметров ступеней 13 и 14 поршня 5 от 0,8 до 0,9, при этом открытие клапана 4 происходи при достижении незначительной разности давлений между входной 2 и выходной 3 полостями, равной (0,1-0,2) Р.
Кроме того, уравновешивание клапана по выходному давлению за счет равенства диаметров меньшей ступени 13 поршня 5 и седла 12 исключает резкое открытие клапана 4, что также уменьшает пневмоудар.
Предлагаемое техническое решение проверено экспериментально и eго планируется ввести в конструкторскую документацию одного из изделий, разрабатываемых Конструкторским бюро «Арматура».