RU2593576C1

RU2593576C1 - Gas-distributing module

Info

Publication number: RU2593576C1
Application number: RU2015128825/06A
Authority: RU
Inventors: Валерий Алексеевич Васильев; Татьяна Васильевна Голева; Михаил Викторович Макарьянц; Дмитрий Николаевич Меренцов; Дмитрий Вячеславович Туманов
Original assignee: Акционерное общество "Ракетно-космический центр "Прогресс" (АО "РКЦ "Прогресс")
Priority date: 2015-07-15
Filing date: 2015-07-15
Publication date: 2016-08-10

Abstract

FIELD: gas industry.

SUBSTANCE: invention relates to devices for delivery of compressed gas to consumer, mainly in field of aerospace engineering and aims at simultaneous provision of carrier rocket power plant systems with compressed gas obtained from one source, different required pressure and flow rate during process operations on technical complex. Gas-distributing module is made in form of blocks containing one or more identical combined feed manifolds, main lines with series-arranged electropneumatic feed valve and drainage, throttle, a pressure sensor and outlet nozzle, and switching unit, consisting of lines with series installed electropneumatic feed valve, pressure sensor and electropneumatic valve.

EFFECT: simultaneously providing carrier rocket power plant systems with compressed gas obtained from one source, different required pressure and flow rate during process operations on technical complex.

1 cl

Description

Предлагаемое изобретение относится к устройствам для выдачи сжатого газа потребителю преимущественно в области ракетно-космической техники и предназначено для одновременного обеспечения систем двигательной установки (ДУ) ракеты-носителя (РН) сжатым газом, получаемым от одного источника, различных требуемых давлений и расходов при проведении технологических операций на техническом комплексе.The present invention relates to devices for the delivery of compressed gas to the consumer mainly in the field of rocket and space technology and is intended to simultaneously provide propulsion systems of the propulsion system of the launch vehicle (LV) with compressed gas from a single source, various required pressures and costs during technological operations on the technical complex.

Известны устройства выдачи сжатых газов для пневмозажима с ручным управлением и для управления запорными и дроссельными клапанами гидросистемы (М.М. Аграновский, М.Е. Вылюднов и другие. Силовые пневмоавтоматические системы. Москва, 1965, стр. 6 и 7, рисунки 1 и 2), содержащие запорный орган, регулятор давления (РД), клапан предохранительный (КП), датчик давления.Known devices for the delivery of compressed gases for pneumatic clamping with manual control and for controlling shut-off and throttle valves of the hydraulic system (M. M. Agranovsky, M. E. Vylyudnov and others. Power pneumatic systems. Moscow, 1965, p. 6 and 7, figures 1 and 2) containing a locking element, pressure regulator (RD), safety valve (KP), pressure sensor.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство выдачи сжатого газа (Патент RU №2215235 C1, F17D 3/00 - прототип), состоящее из главного трубопровода подачи сжатого газа с последовательно установленными в нем запорным органом, регулятором давления, клапаном предохранительным и датчиком давления, а также обратного клапана и дренажного коллектора.The closest in technical essence to the proposed invention is a device for issuing compressed gas (Patent RU No. 2215235 C1, F17D 3/00 - prototype), consisting of a main pipeline for supplying compressed gas with a shut-off element, a pressure regulator, a safety valve and a sensor installed in series pressure, and also the backpressure valve and a drain collector.

Недостатками известного устройства, а также вышеописанного являются их ограниченные эксплуатационные возможности, а именно невозможность одновременной подачи от одного источника сжатого газа различных требуемых давлений и расходов в системы двигательной установки, подачи сжатого газа различного давления в одну и ту же систему без перенастройки регуляторов давления, проверки давления настройки регуляторов давления и перенастройки их на нужное давление до подключения к потребителю, а также низкая эффективность из-за потерь давления при работе обратных клапанов и высокий уровень шума от работы агрегатов.The disadvantages of the known device, as well as the above, are their limited operational capabilities, namely the impossibility of simultaneously supplying different pressures and costs from a single source of compressed gas to the propulsion system, supplying compressed gas of different pressures to the same system without reconfiguring pressure regulators, checking pressure adjusting pressure regulators and reconfiguring them to the desired pressure before connecting to the consumer, as well as low efficiency due to pressure losses When the check valve and noise from the units.

Задачей заявляемого технического решения является расширение эксплуатационных возможностей устройства, повышение эффективности работы, а также обеспечение акустической изоляции источников шума.The objective of the proposed technical solution is to expand the operational capabilities of the device, increase operating efficiency, as well as providing acoustic insulation of noise sources.

Поставленная задача решается тем, что газораспределительный модуль, содержащий главный трубопровод подачи сжатого газа с последовательно установленными в нем датчиком давления, запорным органом, клапаном предохранительным и регулятором давления и дренажный коллектор, согласно изобретению выполнен в виде блоков, содержащих по одной или несколько одинаковых, объединенных коллекторами подачи, основных линий с последовательно установленными электропневмоклапанами подачи и дренажа, дросселем, датчиком давления и выходным штуцером, и блока переключения, состоящего из линий с последовательно установленными электропневмоклапаном подачи, датчиком давления и электропневмоклапаном, выполняющим функции обратного клапана, при этом вход в коллектор подачи блоков высокого давления размещен перед регулятором давления главного трубопровода подачи, в котором перед датчиком давления установлен фильтр, а во всех остальных коллекторах подачи до входов в основные линии последовательно подключены собственные регуляторы давления, датчики давления, предохранительные клапаны и вспомогательные ветки с установленными вентилем, манометром и дросселем, при этом входы в коллекторы подачи блоков среднего давления, переменного среднего давления и среднего и низкого давления, а также блоков переключения и низкого давления размещены последовательно за регулятором давления главного трубопровода подачи, вход в коллектор подачи блока минимального давления, перед входом в основные линии которого подсоединена дополнительная ветка с последовательно установленными вентилем и предохранительным клапаном, размещен за регулятором давления коллектора подачи блока переменного среднего давления, при этом выходы линий блока переключения подсоединены к линиям блока среднего и низкого давления между электропневмоклапаном дренажа и дросселем, причем выходы всех предохранительных клапанов, электропневмоклапанов дренажа, дросселей вспомогательных веток соединены с дренажными коллекторами высокого, среднего и низкого давления, при этом в каждом дренажном коллекторе установлен шумоглушитель.The problem is solved in that the gas distribution module containing the main pipeline for supplying compressed gas with a pressure sensor, a shut-off element, a safety valve and a pressure regulator and a drain manifold installed in series, according to the invention is made in the form of blocks containing one or more identical, combined manifolds of supply, main lines with sequentially installed electro-pneumatic valves of supply and drainage, throttle, pressure sensor and outlet fitting, and bl switching eye, consisting of lines with a serially installed electro-pneumatic supply valve, a pressure sensor and an electro-pneumatic valve acting as a non-return valve, while the entrance to the manifold of the high pressure units is placed in front of the pressure regulator of the main supply pipe, in which a filter is installed in front of the pressure sensor, and in all the remaining supply manifolds up to the inputs to the main lines are connected in series with their own pressure regulators, pressure sensors, safety valves and auxiliary auxiliary branches with a valve, pressure gauge and throttle installed, while the inputs to the manifolds of the medium pressure, variable medium pressure and medium and low pressure blocks, as well as the switching and low pressure blocks are placed sequentially behind the pressure regulator of the main supply pipe, the entrance to the block supply manifold minimum pressure, before entering the main lines of which an additional branch with a valve and a safety valve is connected in series, is placed behind the regulator the pressure distributor of the supply manifold of the variable medium pressure unit, while the outputs of the lines of the switching unit are connected to the lines of the medium and low pressure unit between the electro-pneumatic drain valve and the throttle, and the outputs of all safety valves, electro-pneumatic drain valves, chokes of the auxiliary branches are connected to the drain manifolds of high, medium and low pressure, while in each drainage collector a silencer is installed.

Предложенное техническое решение поясняется чертежом, где приведена принципиальная пневматическая схема газораспределительного модуля (ГРМ).The proposed technical solution is illustrated in the drawing, which shows a schematic pneumatic diagram of a gas distribution module (timing).

Газораспределительный модуль содержит главный трубопровод подачи 1 сжатого газа с последовательно установленными в нем манометром 2, фильтром 3, датчиком давления 4, запорным органом, например вентилем 5, клапаном предохранительным 6, регулятором давления (РД) 7 и манометром 8 и состоит из блоков: 9 - высокого давления большого расхода, 10 - высокого давления малого расхода, 11 - среднего давления, 12 - переменного среднего давления, 13 - среднего и низкого давления, 14 - низкого давления, 15 - минимального давления (далее по описанию - блоки), состоящие из объединенных коллекторами подачи 16, 17, 18, 19, 20, основных линий 21 с последовательно установленными в каждой из них (смотри блок 11) электропневмоклапанами (ЭПК) подачи 22 и дренажа 23, дросселем 24, датчиком давления 25 и выходным штуцером 26, блока переключения 27, состоящего из линий 28 с последовательно установленными ЭПК подачи 29, датчиком давления 30 и ЭПК 31, выполняющим функции обратного клапана. В коллекторах подачи 17, 18, 19, 20 до входов в основные линии 21 и 28 последовательно подключены регуляторы давления 32, 33, 34, 35, датчики давления 36, предохранительные клапаны 37, 38, 39, 40 и вспомогательные ветки 41 и 42, с установленными вентилями 43, 44, 45, 46, манометрами 47, 48 и дросселями 49, 50. Перед входом в основные линии 21 блока 15 подсоединена дополнительная ветка 51 с последовательно установленным вентилем 52 и предохранительным клапаном 53. Выходы предохранительных клапанов 6, 37, 38, 39, 40 и 53, ЭПК дренажа 23, дросселей 49, 50 вспомогательных веток 41, 42 соединены с дренажными коллекторами 54, 55, 56 высокого (ДВ), среднего (ДС) и низкого (ДН) давления соответственно, при этом в каждом дренажном коллекторе установлен шумоглушитель 57, а в каждом коллекторе подачи 16, 17, 18, 19, 20 установлены ЭПК 58 или вентили 59, предназначенные для сбрасывания сжатого газа при превышении давления в аварийных ситуациях.The gas distribution module contains a main pipeline for supplying 1 compressed gas with a manometer 2, a filter 3, a pressure sensor 4, a shut-off element, for example, a valve 5, a safety valve 6, a pressure regulator (RD) 7 and a manometer 8, consistently installed in it: 9 - high pressure high flow rate, 10 - high pressure low flow rate, 11 - medium pressure, 12 - variable medium pressure, 13 - medium and low pressure, 14 - low pressure, 15 - minimum pressure (hereinafter referred to as “blocks”), consisting ofconnected by the supply manifolds 16, 17, 18, 19, 20, the main lines 21 with the electropneumatic valves (EPC) of the supply 22 and drain 23, the throttle 24, the pressure sensor 25 and the outlet fitting 26, of the block switching 27, consisting of lines 28 with consecutively installed feed EPK 29, a pressure sensor 30 and EPK 31, performing the functions of a check valve. In the supply manifolds 17, 18, 19, 20 to the entrances to the main lines 21 and 28, pressure regulators 32, 33, 34, 35, pressure sensors 36, safety valves 37, 38, 39, 40 and auxiliary branches 41 and 42 are connected in series with installed valves 43, 44, 45, 46, manometers 47, 48 and chokes 49, 50. Before entering the main lines 21 of block 15, an additional branch 51 is connected with a valve 52 and a safety valve 53 in series. The outputs of the safety valves 6, 37, 38, 39, 40 and 53, drainage EPA 23, chokes 49, 50 auxiliary branches 41, 42 are connected to dr drainage manifolds 54, 55, 56 high (LW), medium (DS) and low (LH) pressure, respectively, while each drain manifold has a silencer 57, and each feed manifold 16, 17, 18, 19, 20 has an EPK 58 or valves 59, designed to discharge compressed gas in case of excess pressure in emergency situations.

Описание работыWork description

До подключения ГРМ к ДУ РН проводится настройка РД 7 и 32, 33, 34, 35 на требуемое давление. При этом на вход в ГРМ подается сжатый газ давлением от 19,5 до 21 МПа, контролируемым посредством манометра 2. Вход в коллектор подачи 16 блоков 9 и 10 расположен в главном трубопроводе подачи 1 перед РД 7, выходное давление этих блоков соответствует давлению на входе в ГРМ. Регуляторы давления 7 и 32, 33, 34, 35 с помощью вспомогательных веток 41 и 42 настраиваются на требуемое выходное давление блоков 11, 12, 13, 14 и 27 следующим образом: открывается вентиль 5 на входе в ГРМ, сжатый газ, проходя через фильтр 3, предотвращающий попадание загрязнений в трубопроводы, поступает на вход РД 7, который при открытом вентиле 46 настраивается на выходное давление 12 МПа, после чего РД 34 (блок 14 и блок переключения 27), настраивается на выходное давление от 0,8 до 1 МПа, вентиль 46 закрывается, затем при открытом вентиле 44 РД 33 (блоки 12 и 13) настраивается на выходное давление 4,6 или 6 МПа (I режим работы), после чего открывается вентиль 45, РД 35 (блок 15) настраивается на выходное давление от 0,3 до 0,7 МПа, при этом дополнительно открывается вентиль 52 для подключения предохранительного клапана 53, предотвращающего повышение давления в коллекторе подачи 20 выше допустимого, вентили 44 и 45 закрываются, затем при открытом вентиле 43 РД 32 (блок 11) настраивается на выходное давление 4,6 МПа, вентиль 43 закрывается. После настройки блоков 11, 12, 13, 14, 15 и блока переключения 27 вентиль 5 закрывается, выходные штуцеры 26 подсоединяются к различным системам ДУ. Давления настройки РД контролируются по манометрам 8, 47 и 48.Before connecting the timing to the rocket launcher, the adjustment of the taxiways 7 and 32, 33, 34, 35 to the required pressure is carried out. At the same time, compressed gas is supplied to the inlet of the timing with a pressure of 19.5 to 21 MPa, controlled by a pressure gauge 2. The inlet to the supply manifold 16 units 9 and 10 is located in the main supply pipe 1 in front of the taxiway 7, the outlet pressure of these units corresponds to the inlet pressure in the timing. Pressure regulators 7 and 32, 33, 34, 35 using auxiliary branches 41 and 42 are adjusted to the required output pressure of blocks 11, 12, 13, 14 and 27 as follows: valve 5 is opened at the inlet of the timing, compressed gas passing through the filter 3, preventing the ingress of contaminants into the pipelines, it enters the inlet of the RD 7, which, when the valve 46 is open, is adjusted to an output pressure of 12 MPa, after which the RD 34 (block 14 and switching block 27) is adjusted to an output pressure of 0.8 to 1 MPa , the valve 46 closes, then with the open valve 44 of the RD 33 (blocks 12 and 13) adjust is set at an outlet pressure of 4.6 or 6 MPa (I mode of operation), after which valve 45 opens, RD 35 (block 15) is configured for an outlet pressure from 0.3 to 0.7 MPa, while valve 52 for connection is additionally opened the safety valve 53, which prevents the pressure increase in the supply manifold 20 above the permissible, the valves 44 and 45 are closed, then when the valve 43 RD 32 (block 11) is open, it is set to an output pressure of 4.6 MPa, valve 43 is closed. After setting the blocks 11, 12, 13, 14, 15 and the switching unit 27, the valve 5 is closed, the output nozzles 26 are connected to various remote control systems. The pressure settings of the taxiway are controlled by pressure gauges 8, 47 and 48.

После окончания работы ГРМ с одной ДУ и до подключения к другой ДУ по вышеописанной схеме проводится проверка давления настройки РД 7 и 32, 33, 34, 35 или их перенастройка на другие требуемые давления.After the timing is completed with one remote control and before connecting to another remote control according to the above-described scheme, the tuning pressure of the control gears 7 and 32, 33, 34, 35 is checked or they are reconfigured to other required pressures.

При работе с ДУ РН открывается вентиль 5 и сжатый газ поступает к ЭПК подачи 22 основных линий 21. При подаче команды от системы управления (на чертеже условно не показана) срабатывают ЭПК подачи 22 одной или нескольких основных линий 21 различных блоков, сжатый газ требуемого давления через дроссели 24, имеющие различные диаметры и обеспечивающие необходимый расход сжатого газа, и выходные штуцеры 26 поступает одновременно в различные системы ДУ. Давление газа на выходе основных линий 21 контролируется датчиками давления 25.When working with the remote control of the launch vehicle, valve 5 opens and the compressed gas enters the feed EPK 22 of the main lines 21. When a command is issued from the control system (not shown conventionally in the drawing), the feed EPK 22 of one or more main lines of 21 different blocks are activated, the compressed gas of the required pressure through inductors 24, having different diameters and providing the necessary flow rate of compressed gas, and output nozzles 26 enters simultaneously into various remote control systems. The gas pressure at the outlet of the main lines 21 is controlled by pressure sensors 25.

После окончания работы по команде от системы управления ЭПК подачи 22 закрываются, а ЭПК дренажа 23 открываются и излишки газа стравливаются в дренажные коллекторы 54, 55, 56.After completion of the command from the control system, the EPCs of the feed 22 are closed, and the EPCs of the drainage 23 are opened and excess gas is discharged into the drainage collectors 54, 55, 56.

При работе блока 13, настроенного на I режим работы, ЭПК 31 блока 27 всегда остаются закрытыми, предотвращая попадание сжатого газа давлением 4,6 или 6 МПа на выход ЭПК подачи 29 блока 27, что недопустимо, то есть выполняют функции обратных клапанов, при работе которых происходят существенные потери давления.When the unit 13 is configured for I mode of operation, the EPA 31 of the block 27 always remains closed, preventing the ingress of compressed gas with a pressure of 4.6 or 6 MPa to the output of the EPA supply 29 of the block 27, which is unacceptable, that is, they perform the functions of check valves during operation which occur significant pressure loss.

При необходимости блок 13, настроенный на I режим работы - выходное давление 4,6 или 6 МПа, без перенастройки РД 33 переключается на II режим работы - выходное давление от 0,8 до 1 МПа, для этого по сигналу от системы управления открываются ЭПК подачи 29 и ЭПК 31 одной или нескольких линий 28 блока переключения 27, при этом ЭПК подачи 22 блока 13 остаются закрытыми, и сжатый газ давлением от 0,8 до 1 МПа поступает на выходные штуцеры 26 блока 13. При этом ЭПК 31 срабатывают от электрического сигнала и, в отличие от обратных клапанов, не требуют для своего открытия более высокого давления на входе.If necessary, unit 13, configured for I operation mode — output pressure of 4.6 or 6 MPa, without reconfiguring RD 33 switches to II operation mode — output pressure from 0.8 to 1 MPa, for this purpose, supply EPAs are opened by a signal from the control system 29 and EPA 31 of one or more lines 28 of the switching unit 27, while the supply EPA 22 of the block 13 remains closed, and compressed gas with a pressure of 0.8 to 1 MPa is supplied to the output fittings 26 of the block 13. In this case, the EPA 31 are triggered by an electrical signal and, unlike check valves, do not require more to open lower inlet pressure.

Предложенное техническое решение позволяет, в сравнении с известным устройством, расширить эксплуатационные возможности, а именно обеспечить одновременную подачу от одного источника сжатого газа различных требуемых давлений и расходов в системы двигательной установки, подачу сжатого газа различного давления в одну и ту же систему без перенастройки регуляторов давления, проверку давления настройки регуляторов давления и перенастройку их на нужное давление до подключения к ДУ, повысить эффективность работы ГРМ путем использования ЭПК вместо обратных клапанов, а также обеспечить акустическую изоляцию шума от работы агрегатов за счет установки в дренажные трубопроводы шумоглушителей.The proposed technical solution allows, in comparison with the known device, to expand operational capabilities, namely, to provide simultaneous supply from a single source of compressed gas of various required pressures and costs to the propulsion system, the supply of compressed gas of different pressures into the same system without reconfiguring pressure regulators , checking the pressure settings of the pressure regulators and reconfiguring them to the desired pressure before connecting to the remote control, increase the efficiency of the timing by using electronic instead of check valves as well as to provide acoustic insulation of noise from the work units by installing a drainage piping silencers.

Claims

A gas distribution module comprising a main compressed gas supply pipe with a pressure sensor, a shut-off element, a safety valve and a pressure regulator and a drain manifold, sequentially installed in it, characterized in that the gas distribution module is made in the form of blocks containing one or more of the same combined supply manifolds , the main lines with sequentially installed electro-pneumatic valves for supply and drainage, a throttle, a pressure sensor and an outlet fitting, and a switching, consisting of lines with a serially installed electro-pneumatic supply valve, a pressure sensor and an electro-pneumatic valve acting as a non-return valve, while the inlet to the manifold of the high-pressure units is placed in front of the pressure regulator of the main supply pipe, in which a filter is installed in front of the pressure sensor, and in all others supply manifolds up to the inputs to the main lines are connected in series with their own pressure regulators, pressure sensors, safety valves and auxiliary branches with installed valve, pressure gauge and throttle, while the inputs to the manifolds of the medium pressure, variable medium pressure and medium and low pressure blocks, as well as the switching and low pressure blocks are placed sequentially behind the pressure regulator of the main supply pipe, the entrance to the block supply manifold minimum pressure, before entering the main lines of which an additional branch is connected with a valve and a safety valve in series, placed behind the regulator yes the manifold of the supply unit of the variable medium pressure unit, while the outputs of the lines of the switching unit are connected to the lines of the medium and low pressure unit between the electropneumatic drainage valve and the throttle, and the outputs of all safety valves, electropneumatic drainage valves, chokes of auxiliary branches are connected to the drain manifolds of high, medium and low pressure at the same time, a silencer is installed in each drainage collector.