Устройство дозированной подачи газа

Полезная модель относится к клапанным механизмам дозированной подачи газа, может использоваться в автоматических устройствах преобразования движения органа, действующего от рабочей среды, в движение исполнительного органа. Полезная модель предназначена для применения в технологическом оборудовании, в пневматическом оружии, в оборудовании для активных игр, например, для игры в пэйнтбол, в аирсофт оружии.
Известен клапанный механизм дозированной подачи газа пневматического газобаллонного оружия по патенту РФ на изобретение №2259532, F41B 11/32, 2005. Механизм имеет корпус с газоводным каналом, седло, установленное в задней части корпуса.  Внутри корпуса в газовой камере размещен клапан с возможностью его перемещения вдоль корпуса. Клапан выполнен в виде полого цилиндрического газовода со штоком. На клапан надета пружина, обеспечивающая возврат клапана в закрытое состояние. Недостатком является сложность конструкции, высокий расход газа, невозможность работы в автоматическом режиме.
Известен маркер пневматический, автоматический по патенту РФ на изобретение №2230275, F41B 11/00, 2004. Маркер имеет рабочую камеру, накапливающую необходимое для выстрела количество газа, клапан подачи газа, боевую пружину, редукционный цилиндр. В боевую пружину упирается затвор с центральным каналом и газоводными отверстиями. Необходимое для выстрела количество газа определяется диаметром калиброванного отверстия редукционного цилиндра и силой упругости боевой пружины, воздействующей на затвор. Клапан подачи газа открыт, пока давление газа на шток затвора не превысит силу упругости боевой пружины. Недостатком является невысокая надежность работы устройства при автоматическом режиме из-за возможности случайного изменения положения шептала.
В качестве ближайшего аналога заявляемому устройству дозированной подачи газа выбран пневматический цилиндр по патенту РФ на полезную модель №164801, F15B 15/00, 2016. Пневматический цилиндр содержит корпус переднего цилиндра, корпус среднего цилиндра, корпус заднего цилиндра, нозл, возвратную пружину, шток-поршень, расширительную камеру, запорную камеру, канал подачи газа для движения нозла, канал подачи газа в цилиндр, камеру атмосферного давления, уплотняющие бамперные вставки и уплотняющие вставки, расположенные на штоке-поршне. Недостатком является отсутствие возможности работы устройства в автоматическом режиме. Кроме того, недостаточная скорость открытия системы клапанов, управляющих устройством, может привести к снижению надежности работы пневматического цилиндра.
Технической задачей заявляемой полезной модели является расширение функциональных возможностей устройства.
Технический результат заключается в обеспечении возможности работы устройства в автоматическом режиме.
Технический результат, достигается за счет того, что в устройстве дозированной подачи газа, содержащем корпус, состоящий из передней части, накопителя и задней части, подпружиненный выпускной элемент, основной клапан, выполненный в виде стержня с переменным диаметром, с установленными на нем упругими уплотнительными элементами, канал подачи газа, согласно полезной модели, выпускной элемент связан механической тягой с управляющим клапаном, выполненным с возможностью перепуска газа из канала подачи газа в полость задней части и в полость накопителя, и с возможностью выпуска газа из полости задней части в атмосферу.
Технический результат обеспечивается наличием в устройстве управляющего  клапана, связанного механической тягой с выпускным элементом. Наличие управляющего клапана обеспечивает открытие основного клапана и быстрый выход всей порции газа из накопителя через выпускной элемент. Наличие механической тяги обеспечивает автоматическую связь между работой управляющего клапана и движением выпускного элемента.
На фигуре 1 представлено устройство дозированной подачи газа в начальном положении, с вдвинутым выпускным элементом.
На фигуре 2 представлено устройство дозированной подачи газа во взведенном положении, с выдвинутым выпускным элементом.
Устройство дозированной подачи газа содержит цилиндрический корпус, состоящий из передней части 1, корпуса накопителя 2, задней части 3. Внутри передней части 1 корпуса установлен выпускной элемент 4 с выходной трубкой 5, уплотнительным кольцом 6, пружиной 7. Передняя часть 1 корпуса соединена с корпусом накопителя 2 резьбовым соединением, между их поверхностями установлено уплотнительное кольцо 8. В накопителе 2 имеется канал 18 для управления работой выпускного элемента 4. Выпускной элемент 4 установлен с возможностью перемещения вдоль направляющей 10 накопителя 2.  Цилиндрическое кольцо накопителя 2 с отверстием 11 является седлом основного клапана 12. Надежное запирание основного клапана 12 осуществляется за счет уплотнительного кольца 13, установленного в кольцевой канавке основного клапана 12.  Основной клапан 12 выполнен в виде стержня с переменным диаметром. Конец стержня клапана 12 обращенный к передней части 1 и входящий в отверстие 11 имеет минимальный диаметр D1. Средняя часть стержня клапана 12 и его конец, обращенный к задней части 3, и входящий в канал задней части 3, выполнены несколько большим диаметром D2. На поверхности этой части  стержня выполнена кольцевая проточка 14 для прохода газа во внутреннюю полость 15 накопителя 2. На конце стержня клапана 12 установлено уплотнительное кольцо 16. На клапане 12, ближе к его средней части, установлено упругое, демпферное и уплотнительное кольцо 19. Второе демпферное кольцо 9 установлено ближе к средней части стержня с другого его конца. Демпферное кольцо 9 служит для препятствия удару клапана 12 по накопителю 2. В торце задней части 3 корпуса герметично установлена резьбовая заглушка 20 с уплотнительным кольцом. С корпусом задней части 3 соединен корпус 21 управляющего клапана 22. Управляющий клапан 22 выполнен в виде стержневого элемента с переменным диаметром. Управляющий клапан 22 снабжен муфтой 23 и уплотнительными кольцами 24, 25, 26.  В корпусе 21  управляющего клапана 22 выполнены канал входа газа 27, канал управления 28 основным клапаном 12, канал подачи газа 29 в накопитель 2, канал сброса газа в атмосферу 30. Управляющий клапан 22 муфтовым соединением соединен с концом механической тяги 32. Второй конец тяги 32 установлен в отверстии кронштейна 33 и имеет возможность скольжения вдоль отверстия кронштейна 33. Кронштейн 33 соединен с выпускным элементом 4.
Устройство дозированной подачи газа работает следующим образом.
При начале работы устройства (Фиг.1) газ под давлением 5 – 20 атм. поступает в канал 27, при вдвинутом управляющем клапане 22. Газ по каналам, образуемым боковой поверхностью управляющего клапана 22 и отверстием в корпусе 21, поступает по каналу 28 во внутреннюю полость задней части 3 и удерживает основной клапан 12 в закрытом положении, при котором конец стержня 12 с уплотнительным кольцом 13 входит в цилиндрическое отверстие 11. Так же вдоль поверхности управляющего клапана 22 газ поступает в  канал 29 и далее по зазору между поверхностью основного клапана 12 и поверхностью канала в корпусе задней части 3 – во внутреннюю полость 15 накопителя 2. Из полости 15 по каналу 18 газ поступает к выпускному элементу 4, давит на него как на поршень и попадает во внутреннюю полость передней части 1 корпуса. При этом сжимается пружина 7, выпускной элемент 4 движется далее, выдвигая выходную трубку 5 из передней части 1 корпуса. Кронштейн 33, закрепленный на выпускном элементе 4, скользит вдоль механической тяги 32 и в определенный момент начинает двигать тягу 32. При этом соответственно из корпуса 21 выдвигается управляющий клапан 22. При вытягивании управляющего клапана 22 уплотнительные кольца 24 и 25 сначала перекрывают канал управления 28 основным клапаном 12. А затем управляющий клапан 22 открывает канал 28 и канал 30. Газ из внутренней полости задней части 3 начинает выходить в атмосферу. Устройство оказывается во взведенном положении (Фиг.2).  Давление управления Рупр. основным клапаном 12 в данной полости уменьшается. Поскольку основной клапан 12 вдоль продольной оси имеет разные диаметры, возникает сила F, стремящаяся сдвинуть основной клапан 12 в направлении заглушки 20 задней части 3. При нарастании давления в передней части 1 корпуса и уменьшении давления в задней части 3 корпуса сила F начинает совершать работу по перемещению основного клапана 12 в сторону задней части 3. При превышении силы F силы деформации демпферного кольца 19, клапан 12 резко открывается. Его конец с диаметром D1 отходит от седла клапана и выходит из цилиндрического отверстия 11 накопителя 2.  Происходит выброс необходимой порции газа.  При этом газ из внутреннего пространства между накопителем 2 и поршнем выпускного элемента 4 выходит в атмосферу по каналу 18, через полость 11 и через канал выходной трубки 5. После этого подпружиненный выпускной элемент 4 под действием разжимающейся пружины 7 совершает движение в сторону основного клапана 12. Выполненный в виде стержня с разными сечениями управляющий клапан 22 вдвигается в корпус 21. Движение управляющего клапана  22 происходит под действием силы, вызванной давлением входящего газа и разностью сечений канала в корпусе 21 управляющего клапана 22 в районе уплотнительных колец 25 и 26.   Элементы устройства возвращаются в исходное положение. Далее под действием давления поступающего газа цикл автоматически повторяется. Управляющий клапан 22 возвращается в исходное положение медленнее, чем выпускной элемент 4 или с такой же скоростью. Конструкция устройства позволяет регулировать момент срабатывания основного клапана 12 относительно движущегося выпускного элемента 4 и совмещать ходы управляющего клапана 22 и выпускного элемента 4.
Таким образом, заявляемая полезная модель позволяет обеспечить автоматический режим работы устройства.