распределительное устройство

Формула изобретения

1. РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее гидравлический блок распределения с входным, выходным и дренажным каналами и полостью управления, причем выходной канал является выходом блока распределения, и блок управления, состоящий из трех трехходовых переключателей с входными и выходными каналами, элементов И и ИЛИ, причем у двух переключателей первые входные каналы соединены с рабочей средой, вторые входные каналы - с атмосферой, выходные каналы - с входами элементов И и ИЛИ, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности распределительного устройства, выходы элементов И и ИЛИ соединены с входными каналами третьего переключателя, выходной канал которого соединен с полостью управления гидравлического блока распределения.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что все переключатели однотипны и выполнены в виде нормально закрытых или нормально открытых пневмоклапанов, причем выход элемента И соединен с вторым входным каналом третьего переключателя, а выход элемента ИЛИ - с первым входным каналом третьего переключателя.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что первые два переключателя выполнены в виде нормально закрытых или нормально открытых пневмоклапанов, а третий переключатель - соответственно в виде нормально открытого или нормально закрытого пневмоклапана, причем выход элемента И соединен с первым входным каналом третьего переключателя, а выход элемента ИЛИ - с вторым входным каналом третьего переключателя.

4. Устройство по пп. 1 - 3, отличающееся тем, что переключатели выполнены в виде электромагнитных пневмоклапанов.

5. Устройство по пп. 1 - 4, отличающееся тем, что элементы И и ИЛИ выполнены в виде логических пневмоклапанов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к арматуростроению и может быть использовано в системах и устройствах пневмоавтоматики, в частности на атомных электростанциях (АЭС) в системах с дистанционным или автоматическим управлением арматурой с пневматическими приводами.

Безопасность атомных энергетических установок (АЭУ) зависит от надежности срабатывания систем расхолаживания ядерного реактора, которые подключаются посредством перекладки соответствующей арматуры, управляемой с помощью пневматических распределительных устройств.

От надежности распределительных устройств во многом зависит надежность подключения системы расхолаживания, а следовательно и безопасность АЭУ.

Распределительное устройство содержит средство распределения, включающее распределительный орган в корпусе с входными, выходными и дренажными каналами и средство управления, которое может быть ручное, механическое или в виде клапана с электромагнитным приводом.

Известны трех- и четырехходовые пневматические распределительные устройства с электромагнитным приводом, которые содержат средство распределения, состоящее из распределительного органа (органов) в корпусе с входными, соединенными с рабочей средой, выходными, соединенными с потребителями, и дренажными, соединенными с атмосферой, каналами, и средство управления, гидравлически связанное с полостью управления средства распределения и выполненное в виде трехходового клапана с электромагнитным приводом.

Эти устройства работают в режиме "ожидания" и используются для обеспечения автоматического срабатывания арматуры в аварийных ситуациях, например, при обесточивании системы управления. Однако эти распределительные устройства имеют низкую надежность, так как возможно их несрабатывание при отказе средства управления и ложное срабатывание средства управления (например, при обрыве цепи питания катушки электромагнита или ее перегреве).

Известно распределительное устройство, выбранное в качестве прототипа, содержащее гидравлический блок распределения с входным, выходным и дренажными каналами, причем выходной канал является полостью управления, выходом блока распределения, и блок управления, состоящий из трех трехходовых переключателей с выходными и входными каналами, элементов ИЛИ и И. Причем у двух переключателей первые входные каналы соединены с рабочей средой, выходные каналы - с входами элемента И и первого элемента ИЛИ, выход первого элемента ИЛИ - с входным каналом третьего переключателя, выходной канал последнего - с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом элемента И, а выход - с полостью управления блока распределения. Переключатели в данном устройстве выполнены в виде трехходовых пневмоклапанов с ручным приводом (управлением). Переключатели служат для сообщения выходного канала с входным или дренажным каналом при поступлении управляющего воздействия.

Блок управления этого распределительного устройства построен по принципу срабатывания "два из трех", т.е. выдает управляющий сигнал в полость управления блока распределения при срабатывании хотя бы двух любых переключателей из трех имеющихся. Таким образом, блок управления защищен от ложного срабатывания при ложном срабатывании одного из переключателей, а также выполняет свою функцию при отказе одного из переключателей.

Однако указанное распределительное устройство имеет недостаточную надежность из-за наибольшего количества логических элементов И, ИЛИ, отказ которых приводит к отказу распределительного устройства в целом.

Целью изобретения является повышение надежности распределительного устройства путем упрощения средства управления.

Цель достигается тем, что в известном распределительном устройстве, содержащем гидравлический блок распределения с входным, выходным и дренажным каналами, и полостью управления, причем выходной канал является выходом блока распределения, и блок управления, состоящий из трех трехходовых переключателей с входными элементами И и ИЛИ, причем у двух переключателей первые входные каналы соединены с рабочей средой, вторые входные каналы - с атмосферой, выходные каналы - с входами элементов И и ИЛИ, их выходы соединены с входными каналами третьего переключателя, выходной канал которого соединен с полостью управления гидравлического блока распределения.

Когда все переключатели однотипны и выполнены в виде нормально закрытых или нормально открытых пневмоклапанов, выход элемента И соединен со вторым входным каналом третьего переключателя, а выход элемента ИЛИ - с первым входным каналом третьего переключателя. Переключатели могут быть выполнены в виде трехходовых пневмоклапанов с ручным, механическим или электромагнитным приводом. Элементы И и ИЛИ могут быть выполнены, например, в виде логических пневмоклапанов.

Предлагаемое распределительное устройство по сравнению с прототипом имеет большую надежность за счет упрощения средства управления. Упрощение средства управления достигнуто путем соответствующего соединения выходов элементов И, ИЛИ с третьим переключателем, который при этом дополнительно к выполняемой функции выполняет функцию исключенного элемента ИЛИ.

На фиг. 1-4 изображены принципиальные схемы распределительного устройства; на фиг. 5 - один из вариантов конструктивного исполнения распределительного устройства; на фиг. 6-12 - средство управления распределительного устройства при различных вариантах срабатывания переключателей.

Распределительное устройство (см. фиг. 1-4) содержит гидравлический блок распределения 1 и гидравлически связанный с ним блок управления 2. Блок управления 2 состоит из трех переключателей 3, 4 и 5, элемента ИЛИ 6, элемента И 7. Переключатели выполнены в виде трехходовых пневмоклапанов, каждый с первым входным 8, выходным 9 и вторым выходным (дренажным) 10 каналами. У двух переключателей 3 и 4 входной канал 8 соединен с рабочей средой (подачей), дренажный канал 10 - с атмосферой, выходной канал 9 - с входами 11, 12 элемента ИЛИ 6 и входами 13, 14 элемента И 7. Выходы 15, 16 элементов ИЛИ 6 и И 7 соответственно соединены с третьим переключателем 5, а выходной канал 9 последнего - с блоком распределения 1.

Для случая, когда все переключатели 3, 4, 5 однотипны и выполнены в виде нормально закрытых (см. фиг. 3) или нормально открытых (см. фиг. 1) пневмоклапанов, выход 16 элемента И 7 соединен с дренажным каналом 10 третьего переключателя 5, а выход 15 элемента ИЛИ 6 - с входным каналом 8 третьего переключателя 5.

Для случая, когда первые два переключателя 3 и 4 выполнены в виде нормально закрытых, а третий переключатель 5 - в виде нормально открытого пневмоклапанов (см. фиг. 4) или, когда первые два переключателя 3 и 4 выполнены в виде нормально открытых, а третий переключатель 5 - в виде нормально закрытого пневмоклапанов (см. фиг. 2), выход 16 элемента И 17 соединен с входным каналом 8 третьего переключателя 5, а выход 15 элемента ИЛИ 6 - с дренажным каналом 10 третьего переключателя 5. Переключатели 3, 4, 5 могут быть выполнены в виде трехходовых пневмоклапанов с ручным, механическим или электромагнитным приводом (управлением).

Элементы И 7 и ИЛИ 6 могут быть выполнены, например, в виде логических пневмоклапанов. Логический элемент ИЛИ предназначен для выдачи выходного пневматического сигнала при подаче одного или двух входных сигналов. Логический элемент И предназначен для выдачи выходного пневматического сигнала только при наличии двух входных сигналов.

Один из вариантов конструктивного исполнения предлагаемого распределительного устройства приведен на фиг. 5, его принципиальная схема - на фиг. 1.

В блоке управления 2 данного распределительного устройства переключатели 3, 4, 5 однотипны и выполнены в виде нормально открытых трехходовых пневмоклапанов с электромагнитным приводом, элементы И 7 и ИЛИ 6 выполнены в виде логических пневмоклапанов, и выходной канал 9 переключателя 5 гидравлически соединен с блоком распределения 1. Блок распределения 1 содержит два трехходовых пневмоклапана 17 и 18, каждый из которых имеет размещенные в корпусе входной 19, выходной 20, дренажный 21 каналы, распределительный орган 22, полость управления 23. В блоке распределения входной канал сообщается с рабочей средой (подачей), дренажный канал - с атмосферой А, выходной - с потребителями, например, с полостями пневмопривода арматуры, а выходной канал клапана 17 кроме того сообщается с полостью управления клапана 18. Полость управления клапана 17 сообщается со средством управления 2.

В данном варианте средство распределения, выполненное в виде двух пневмоклапанов 17 и 18, может использоваться для управления клапанов или группой клапанов с пневмоприводом двухстороннего действия. Для управления клапанами с пневмоприводом одностороннего действия блок распределения может быть выполнен в виде одного пневмоклапана 17.

Распределительное устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии (см. фиг. 5) катушки электромагнитов переключателей 3, 4, 5 включены, т.е. находятся под напряжением. При этом золотник 24, связанный с якорем электромагнита, перекрывает входной канал переключателей 3, 4, 5, сообщая выходной канал 9 переключателей 3, 4 и 5 с дренажным каналом 10. Выходные каналы 9 переключателей 3 и 4 сообщаются с атмосферой. Поэтому с атмосферой сообщаются входы 11, 12 элемента ИЛИ и входы 13, 14 элемента И, и следовательно и их выходы 15, 16 соответственно, а также входной 8, дренажный 10 и выходной 9 каналы переключателя 5.

Таким образом выходной канал 9 переключателя 5, являющийся выходом блока управления 2, и полость управления 23 блока распределения 1 сообщаются с атмосферой. При этом в пневмоклапане 17 блока распределения 1 распределительный орган 22 под действием давления рабочей среды на поршень занимает крайнее левое положение и сообщает входной канал 19 с выходным 20. Рабочая среда из пневмоклапана 17 поступает к потребителям, например к полостям пневмоприводов арматуры, а также в полость управления 23 второго пневмоклапана 18. В пневмоклапане 18 распределительный орган 22 под действием силы, действующей на поршень, занимает крайнее правое положение и сообщает выходной канал 20 с дренажным каналом 21, т.е. с атмосферой.

Таким образом, потребители, например, полости пневмоприводов арматуры сообщаются с атмосферой. Для срабатывания распределительного устройства катушки электромагнитов переключателей 3, 4, 5 обесточиваются. При этом золотники 24 переключателей 3, 4, 5 перемещаются в верхнее положение и, перекрывая дренажный канал 10, сообщают входной канал 8 с выходным каналом 9. Причем выходные каналы переключателей 3 и 4 сообщаются с подачей рабочей среды. Рабочая среда поступает на входы 11, 12 элемента ИЛИ 6 и входы 13, 14 элемента И 7, а следовательно и их выходы 15 и 16 соответственно. Далее рабочая среда поступает в дренажный канал 10 переключателя 5, его входной 8 и выходной 9 каналы, а затем в полость управления 23 блока распределения 1. В блоке распределения 1 распределительный орган 22 пневмоклапана 17 под действием давления рабочей среды на поршень занимает крайнее правое положение и сообщает выходной канал 20 с дренажным каналом, т.е. с атмосферой. При этом рабочая среда от потребителей, например, полостей пневмоприводов арматуры и полости управления 23 второго пневмоклапана 17 сбрасывается в атмосферу. Распределительный орган второго пневмоклапана 18 под действием давления рабочей среды занимает крайнее левое положение и, перекрывая дренажный канал, сообщает входной канал 19 с выходным каналом 20. При этом рабочая среда поступает к потребителям. При подаче напряжения на катушки электромагнитов переключателей 3, 4, 5 распределительное устройство приходит в исходное состояние.

Таким образом при срабатывании распределительного устройства блок управления 2 сообщает полость управления блока распределения 1 с рабочей средой или с атмосферой.

Выше описана работа распределительного устройства при срабатывании или перекладке золотников всех трех переключателей.

Однако возможно ложное срабатывание одного из трех переключателей, например, при обрыве цепи питания одной из катушек, перегреве катушки, а также несрабатывание одного из переключателей.

Далее рассматривается состояние блока управления 2 при ложном срабатывании переключателя 4, на фиг. 8 - переключателя 5, на фиг. 9 - переключателя 3.

Например, при ложном срабатывании переключателя 4 происходит следующее.

Золотник 24 переключателя 4 перемещается в верхнее положение, перекрывает дренажный канал и сообщает входной канал 8, т.е. подачу с выходным каналом 9. Рабочая среда поступает на вход 12 и 14 элементов ИЛИ 6 и И 7 соответственно. При этом на выход 15 элемента ИЛИ 6 поступает рабочая среда, а выход 16 элемента И 7 остается сообщенным с атмосферой. На входной канал 8 переключателя 5 из выхода 15 элемента ИЛИ 6 поступает рабочая среда, но входной канал 8 перекрыт золотником.

Полость управления средства распределения как и в исходном состоянии сообщается с атмосферой и блок распределения 1 остается в прежнем положении.

Из фиг. 7-9 видно, что при ложном срабатывании одного из трех переключателей 3, 4, 5 блок распределения 1 остается в прежнем состоянии, т.е. не происходит срабатывание распределительного устройства.

При отказе одного из трех переключателей, например переключателя 3, происходит следующее (см. фиг. 10). Золотник отказавшего переключателя 3 остается в прежнем положении, выходной канал 9 переключателя сообщен с атмосферой. С атмосферой сообщены также вход 11 элемента ИЛИ 6 и вход 13 элемента И 7. Золотники сработавших переключателей 4 и 5 перемещаются вверх, перекрывают дренажные каналы и сообщают входные каналы 8 с выходными каналами 9. Рабочая среда из переключателя 4 поступает на вход 12 элемента ИЛИ 6 и вход 14 элемента И 7. При этом выход элемента И 7, а следовательно, и дренажный канал 10 переключателя 5 сообщается с атмосферой. Выход 15 элемента ИЛИ 6, а следовательно, и входной канал 8 переключателя 5 сообщается с рабочей средой. Рабочая среда поступает в выходной канал 9 переключателя 5 и далее в полость управления блока распределения 1. Затем происходит переключение пневмоканалов 17 и 18 блока распределения 1 как и в случае срабатывания трех переключателей (см. фиг. 6).

Состояние блока управления 2 распределительного устройства при отказе переключателя 4 и 5 приведено на фиг. 11 и 12 соответственно. Видно, что при отказе одного из трех переключателей, т.е. при срабатывании любых двух переключателей распределительное устройство срабатывает.

Таким образом предлагаемое распределительное устройство надежно работает при отказе одного из трех переключателей, а также защищено от ложного срабатывания одного из трех переключателей при меньшем количестве элементов.