RU2512600C1 - Start-up shutoff electric pneumatic valve of continuous low pressure - Google Patents

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: start-up shutoff electric pneumatic valve is designed for shut-off of gas and its supply to a load with continuous low pressure. The start-up shutoff electric pneumatic valve comprises a cavity of high pressure with a gas supply channel and a cylindrical chamber separated from it with a fixed control seat and a control gate with a movable element, equipped with a pusher interacting with the control gate and creating a low pressure cavity in a chamber at the side of the pusher with a drain channel, and at the opposite side - a control cavity connected by a channel in a fixed element and a pusher with a movable seat, made in the end of the pusher, a tuning element for the specified low pressure, a mechanical spring arranged in the cavity of control and a control electromagnetic valve with an inlet seat communicated with a gas supply channel, a control element driven by an electromagnet, and an outlet seat. The control cavity is communicated with the cavity of the control electromagnetic valve with an outlet seat connected to atmosphere, and the gas supply channel is separated from the high pressure cavity by a fixed shutoff seat and a shutoff seat, making a whole with the control gate.

EFFECT: increased cost-effectiveness of gas supply systems due to elimination of gas leakage into atmosphere from a low-pressure cavity of a start-up shutoff electric pneumatic valve when closed, made in case of multiple connections and disconnections.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области систем газоснабжения и промышленной пневмоавтоматики, а более конкретно к устройствам газовой автоматики, обеспечивающим подачу, отсечку и регулирование давления газа.The invention relates to the field of gas supply systems and industrial pneumatic automation, and more particularly to gas automation devices providing gas supply, cut-off and regulation of gas pressure.

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].A known gas supply system containing a start-off electro-pneumatic valve, a pressure regulator and a safety relief valve [Reactive control systems of spacecraft / N.M. Belyaev, N.P. Great, E.I. Uvarov. - M: Engineering, 1979. - S. 45, Fig. 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.The advantage of this system is its high profitability, which is ensured by the ability of its devices to perform the functions of supplying, cutting off and regulating gas pressure during repeated launches and subsequent shutdowns provided for by the complicated flight program of the aircraft. However, the use of three single-function devices increases the size and weight of the gas supply system, while these devices contain the same elements that can be used to build a more compact multifunctional unit.

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.Known shut-off electro-pneumatic valve of constant low pressure [RF Patent No. 2255367 C1 06.27.2005], which is selected as a prototype and is an aggregate capable of performing the functions of a shut-off electro-pneumatic valve, pressure regulator and relief valve. It contains a high-pressure cavity with a gas supply channel and a cylindrical chamber separated by a fixed control seat and a control shutter with a movable element, equipped with a pusher interacting with the control shutter and forming a low pressure cavity in the chamber from the pusher with a discharge channel and a feedback channel communicated with it working cavity, and on the opposite side, an auxiliary control cavity connected by a channel in the movable element and the pusher to the movable saddle, embedded in the end of the pusher, a setting element for a predetermined low pressure, a mechanical spring located in the auxiliary control cavity and a control solenoid valve with an inlet seat in communication with the gas supply channel, a regulating body driven by an electromagnet, and an exhaust saddle. The auxiliary control cavity of the unit is in communication with the atmosphere, and the working cavity with the cavity of the control solenoid valve, the outlet seat of which is in communication with the low-pressure cavity.

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.The advantage of this unit is its ability, upon a single start-up of the gas supply system, to perform the functions of a shut-off electro-pneumatic valve, pressure regulator and safety device, while maintaining an open state during operation in flow and non-flow modes, constant pressure in the low-pressure cavity and in the working cavity connected with it, which when location in this state can be considered as one united cavity.

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.A drawback of the unit is the drainage of gas from the low-pressure cavity into the environment during subsequent closure of the unit, which is carried out in the case of repeated switching on and off. The specified drainage leads to a decrease in the efficiency of the gas supply system and a decrease in the low pressure in the closed state of the unit to ambient pressure.

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.The technical task of the present invention is to increase the efficiency of the gas supply system by eliminating the drainage of gas into the atmosphere from the low-pressure cavity of the shut-off electro-pneumatic valve when it is closed, made in the case of repeated switching on and off.

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.The solution to this technical problem is achieved by the fact that in the known constant pressure low-pressure start-up valve containing a high-pressure cavity with a gas supply channel and a cylindrical chamber with a movable element equipped with a pusher interacting with the control shutter and forming a pusher in the chamber the side of the pusher low-pressure cavity with a discharge channel, and on the opposite side, the control cavity connected to the channel m in a movable element and a pusher with a movable saddle made in the end of the pusher, a setting element for a predetermined low pressure located in the control cavity of a mechanical spring and a control solenoid valve with an inlet seat in communication with a gas supply channel, a regulating body driven by an electromagnet, and the exhaust saddle, the control cavity communicates with the cavity of the control solenoid valve with the exhaust saddle connected to the atmosphere, and the gas supply channel is separated from the cavity in high pressure stationary shut-off seat and shut-off valve, integral with the regulating shutter.

На фиг.1 показана схема пускоотсечного электропневмоклапана постоянного низкого давления (в дальнейшем - агрегата) с отсечкой полости высокого давления от газоподводящего канала.  Figure 1 shows a diagram of a constant-pressure low-pressure start-up electro-pneumatic valve (hereinafter - the unit) with a cut-off of the high-pressure cavity from the gas supply channel.

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.The unit contains a high-pressure cavity 1 with a gas supply channel 2 and a cylindrical chamber 5 with a movable element 6, equipped with a pusher 7 interacting with the control shutter 4 and forming a low-pressure cavity 8 s in the chamber from the pusher, separated from it by a fixed control seat 3 and a control shutter 4 s the discharge channel 9, and on the opposite side, the control cavity 10 connected by the channel 11 in the movable element 6 and the pusher 7 with a movable seat 12 made in the end of the pusher, the setting element 13 low pressure, located in the control cavity 10, a mechanical spring 14 and a control solenoid valve 15 with an inlet seat 16 in communication with a gas supply channel 2, a regulating body 17 driven by an electromagnet 18, and an outlet seat 19. The control cavity 10 is in communication with a control cavity solenoid valve 15 with an outlet seat 19 connected to the atmosphere, and the gas supply channel 2 is separated from the high-pressure cavity 1 by a fixed shut-off seat 20 and a shut-off valve 21, which are integral with shutter 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.When operating in pressure control mode, the distance from the control shutter 4 to the fixed control seat 3 is usually fractions of a millimeter, and the distance from the shutter 21 to the fixed shut-off seat 20 can be several millimeters to prevent preliminary throttling of the gas. In order to increase the speed of the unit, the volume of the high-pressure cavity 1 is as small as possible.

Вышеописанный агрегат работает следующим образом.The above unit operates as follows.

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.In the absence of a signal U _BX at the inlet of the electromagnetic valve 15, the regulating body 17 is pressed against the exhaust seat 19 under the action of a high pressure force, providing an inlet of high pressure gas P _B into the control cavity 10, pressing the shut-off valve 21 against the stationary shut-off seat 20 with a large sealing force and cut-off of the low-pressure cavity 8 from the gas supply channel 2. In this closed state of the unit, the movable seat 12 of the pusher 7 is pressed against the control shutter 4 under the action of the high-pressure force in the cavity on the movable element 6 control 10 and a mechanical force spring 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.When the input signal Uin is supplied to the electromagnet 18, the regulating body 17 moves under the influence of the electromagnet force to the inlet seat 16, providing communication with the atmosphere of the control cavity 10 through the outlet seat 19 of the unit, which in this open state is set to a predetermined low pressure P _H with using the setting item 13. As a result of reducing the pressure in the control cavity 10, the control shutter 4 and the movable element 6 are moved to the lower by three-way position, providing filling of the high-pressure cavity 1 and an adjustable gas inlet into the low-pressure cavity 8 through the throttling hole between the regulating shutter 4 and the stationary regulating saddle 3 in the absence of exhaust through the movable saddle 12 in the end of the pusher 7 pressed against the regulating shutter 4 by the force of a mechanical spring fourteen.

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.This unit in the open state, as well as the prototype, performs the functions of not only a spring pressure regulator, but also a safety device that provides, when all consumers are switched off and operate in a waste-free mode, an adjustable discharge through the movable seat 12 of gas leakage that appears in this mode when the control the shutter 4 to the fixed regulating seat 3 with a small sealing force.

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.However, in the closed state described above, which occurs after the input signal U _{BX is} turned off, in this unit, unlike the prototype, there is no gas drainage to the atmosphere from the low pressure cavity 8 through the movable seat 12, which increases the efficiency of the gas supply system.

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.Thus, the claimed unit provides for repeated start-up and subsequent shutdown of the gas supply system, the low pressure setting value in the open state, performing the functions of a shut-off electro-pneumatic valve, a spring pressure regulator and a safety relief valve when operating in flow and non-flow modes, and eliminates the above gas drainage from the cavity low pressure to the atmosphere in a closed state, which increases the efficiency of the gas supply system.

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.If a nozzle is used as a consumer of this unit, the resulting adjustable gas-reactive actuating device will create a constant reactive force without using both the above-mentioned single-function devices and the gas supply system unit.

Claims (1)

Пускоотсечной электропневмоклапан постоянного низкого давления, содержащий 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 с впускным седлом, сообщенным с газоподводящим каналом, регулирующим органом, приводимым в действие электромагнитом, и выпускным седлом, отличающийся тем, что полость управления сообщена с полостью управляющего электромагнитного клапана с выпускным седлом, соединенным с атмосферой, а газоподводящий канал отделен от полости высокого давления неподвижным отсечным седлом и отсечным затвором, составляющим одно целое с регулирующим затвором. A constant-pressure low-pressure start-up electropneumatic valve containing a high-pressure cavity with a gas supply channel and a cylindrical chamber separated by a fixed control seat and a control shutter with a movable element equipped with a pusher that interacts with the control shutter and forms a low pressure cavity with a discharge channel in the chamber from the pusher, and on the opposite side, a control cavity connected by a channel in the movable element and the pusher with a movable saddle made in the end of the pusher, a setting element for a predetermined low pressure, a mechanical spring located in the control cavity and a control solenoid valve with an inlet seat in communication with the gas supply channel, a regulating body driven by an electromagnet, and an outlet seat, characterized in that the control cavity is in communication with the cavity a control solenoid valve with an outlet seat connected to the atmosphere, and the gas supply channel is separated from the high-pressure cavity by a fixed shut-off seat and a cut-off shutter, integral with the control shutter.