Результат интеллектуальной деятельности: ПУСКООТСЕЧНОЙ ЭЛЕКТРОПНЕВМОКЛАПАН ПОСТОЯННОГО НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ

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 [Реактивные системы управления космических летательных аппаратов / Н.М. Беляев, Н.П. Велик, 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 пускоотсечной электропневмоклапан постоянного низкого давления [Патент РФ №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 регулирующим седлом и регулирующим затвором цилиндрическую камеру с подвижным элементом, снабженным взаимодействующим с регулирующим затвором толкателем и образующим в камере со стороны толкателя полость низкого давления с отводящим каналом и сообщенную с ней каналом обратной связи рабочую полость, а с противоположной стороны вспомогательную полость управления, соединенную каналом в подвижном элементе и толкателе с подвижным седлом, выполненным в торце толкателя, элемент настройки на заданное низкое давление, расположенную во вспомогательной полости управления механическую пружину и управляющий электромагнитный клапан с впускным седлом, сообщенным с газоподводящим каналом, регулирующим органом, приводимым в действие электромагнитом, и выпускным седлом. Вспомогательная полость управления агрегата сообщена с атмосферой, а рабочая полость - с полостью управляющего электромагнитного клапана, выпускное седло которого сообщено с полостью низкого давления.

Достоинством данного агрегата является его способность при однократном включении системы газоснабжения выполнять функции пускоотсечного электропневмоклапана, регулятора давления и предохранительного устройства, поддерживая в открытом состоянии при работе в расходном и безрасходном режимах постоянное давление в полости низкого давления и в сообщенной с ней рабочей полости, которые при их расположении можно в этом состоянии рассматривать как одну объединенную полость.

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.

Технической задачей настоящего изобретения является повышение экономичности системы газоснабжения за счет исключения дренажа газа в атмосферу из полости низкого давления пускоотсечного электропневмоклапана при его закрытии, производимом в случае многократных включений и выключений.

Решение данной технической задачи достигается тем, что в известном пускоотсечном электропневмоклапане постоянного низкого давления, содержащем полость высокого давления с газоподводящим каналом и отделенную от нее неподвижным регулирующим седлом и регулирующим затвором цилиндрическую камеру с подвижным элементом, снабженным взаимодействующим с регулирующим затвором толкателем и образующим в камере со стороны толкателя полость низкого давления с отводящим каналом, а с противоположной стороны полость управления, соединенную каналом в подвижном элементе и толкателе с подвижным седлом, выполненным в торце толкателя, элемент настройки на заданное низкое давление, расположенную в полости управления механическую пружину и управляющий электромагнитный клапан со впускным седлом, сообщенным с газоподводящим каналом, регулирующим органом, приводимым в действие электромагнитом, и выпускным седлом, полость управления сообщается с полостью управляющего электромагнитного клапана с выпускным седлом, соединенным с атмосферой, а газоподводящий канал отделяется от полости высокого давления неподвижным отсечным седлом и отсечным затвором, составляющим одно целое с регулирующим затвором.

На фиг.1 показана схема пускоотсечного электропневмоклапана постоянного низкого давления (в дальнейшем - агрегата) с отсечкой полости высокого давления от газоподводящего канала.

Агрегат содержит полость высокого давления 1 с газоподводящим каналом 2 и отделенную от нее неподвижным регулирующим седлом 3 и регулирующим затвором 4 цилиндрическую камеру 5 с подвижным элементом 6, снабженным взаимодействующим с регулирующим затвором 4 толкателем 7 и образующим в камере со стороны толкателя полость низкого давлениия 8 с отводящим каналом 9, а с противоположной стороны полость управления 10, соединенную каналом 11 в подвижном элементе 6 и толкателе 7 с подвижным седлом 12, выполненным в торце толкателя, элемент настройки 13 на заданное низкое давление, расположенную в полости управления 10 механическую 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. Полость управления 10 сообщена с полостью управляющего электромагнитного клапана 15 с выпускным седлом 19, соединенным с атмосферой, а газоподводящий канал 2 отделен от полости высокого давления 1 неподвижным отсечным седлом 20 и отсечным затвором 21, составляющим одно целое с регулирующим затвором 4.

При работе в режиме регулирования давления расстояние от регулирующего затвора 4 до неподвижного регулирующего седла 3 обычно составляет доли миллиметра, а расстояние от отсечного затвора 21 до неподвижного отсечного седла 20 может составлять несколько миллиметров для исключения предварительного дросселирования газа. В целях повышения быстродействия агрегата объем полости высокого давления 1 выполняется минимально возможным.

Вышеописанный агрегат работает следующим образом.

При отсутствии сигнала U_BX на входе электромагнитного клапана 15 регулирующий орган 17 под действием силы высокого давления прижат к выпускному седлу 19, обеспечивая впуск газа высокого давления P_B в полость управления 10, прижатие отсечного затвора 21 к неподвижному отсечному седлу 20 с большим усилием герметизации и отсечку полости низкого давления 8 от газоподводящего канала 2. В этом закрытом состоянии агрегата подвижное седло 12 толкателя 7 прижато к регулирующему затвору 4 под действием на подвижный элемент 6 силы высокого давления в полости управления 10 и силы механической пружины 14.

При подаче входного сигнала Uвх на электромагнит 18 регулирующий орган 17 под действием силы электромагнита перемещается на впускное седло 16, обеспечивая сообщение с атмосферой полости управления 10 через выпускное седло 19 агрегата, который в этом открытом состоянии перед началом работы настраивается на заданное низкое давление P_H с помощью элемента настройки 13. В результате снижения давления в полости управления 10 регулирующий затвор 4 и подвижный элемент 6 под действием силы высокого давления на отсечной затвор 21 перемещаются в нижние настроечные положения, обеспечивая заполнение полости высокого давления 1 и регулируемый впуск газа в полость низкого давления 8 через дросселирующее отверстие между регулирующим затвором 4 и неподвижным регулирующим седлом 3 при отсутствии выпуска через подвижное седло 12 в торце толкателя 7, прижатого к регулирующему затвору 4 силой механической пружины 14.

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 в этом режиме при неплотном прилегании регулирующего затвора 4 к неподвижному регулирующему седлу 3 с небольшим усилием герметизации.

Однако в описанном выше закрытом состоянии, наступающем после отключения входного сигнала U_BX, в данном агрегате, в отличие от прототипа, отсутствует дренаж газа в атмосферу из полости низкого давления 8 через подвижное седло 12, что повышает экономичность системы газоснабжения.

Таким образом, заявленный агрегат обеспечивает при многократном запуске и последующем отключении системы газоснабжения настроечное значение низкого давления в открытом состоянии, выполняя функции пускоотсечного электропневмоклапана, пружинного регулятора давления и сбросового предохранительного клапана при работе в расходном и безрасходном режимах, и исключает указанный выше дренаж газа из полости низкого давления в атмосферу в закрытом состоянии, что повышает экономичность системы газоснабжения.

Если в качестве потребителя данного агрегата использовать сопло, то полученное регулируемое газореактивное исполнительное устройство будет создавать постоянную реактивную силу без применения как указанных выше однофункциональных устройств, так и агрегата системы газоснабжения.