РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ ГАЗА Российский патент 2003 года по МПК G05D16/06 

Изобретение относится к области машиностроения и судостроения, в частности к регуляторам давления газа, и может быть предназначено, например, для использования в системах питания газовых двигателей внутреннего сгорания, системах автоматизации и др.

Известен регулятор давления газа прямого действия (а.с. СССР 237468), содержащий корпус, входной и выходной патрубки, седла и сопла, которые перекрываются уравновешенными клапанами. Клапаны выполнены как одно целое с подпружиненным штоком. Шток снабжен двумя тарельчатыми клапанами. Регулятор также содержит тормозное устройство, выполненное в виде стержня и расположенное в направляющем отверстии корпуса.

Известен также редукционный клапан (а.с. СССР 374472), состоящий из корпуса с входной и выходной полостями, дросселирующего органа с подпружиненным клапаном, взаимодействующим с толкателем поршня, на котором установлена емкость, заполненная сферическими грузиками и вязкой жидкостью.

Известен регулятор давления газа системы питания газового двигателя внутреннего сгорания (а.с. СССР 615460), содержащий редуктор, у которого корпус разделен чувствительным элементом на две полости, одна из которых сообщена с каналом низкого давления и подключена к каналу высокого давления через редукционный клапан, связанный с чувствительным элементом, а вторая выполнена замкнутой, и пневморегулятор, снабженный управляющим клапаном, разделяющим его внутреннюю полость на две емкости, одна из которых соединена с каналом высокого давления, а вторая - с замкнутой полостью корпуса редуктора, и снабженным приводом от мембраны, нагруженной давлением газа, установленной в емкости между двумя отсеками, один из которых сообщен с атмосферой. В регуляторе давления чувствительный элемент выполнен в виде мембраны, реагирующей на величину выходного давления, и является силовым элементом, перемещающим клапан. Пневморегулятор выполнен в виде реле, что обеспечивает разделение функций чувствительного и силового элементов.

В качестве прототипа выбрано техническое решение по а.с. СССР 920653. Устройство содержит редуктор, корпус которого разделен чувствительным элементом на две полости. Одна полость сообщена с каналом низкого давления и подключена к каналу высокого давления через дополнительный редуцирующий клапан, вторая полость выполнена замкнутой. Устройство также содержит пневморегулятор, снабженный управляющим клапаном в виде дросселя переменного сечения, снабженным приводом от мембраны.

Регулятор давления газа по предлагаемому техническому решению содержит корпус с полостями высокого и низкого давления, которые разделены подпружиненным дросселирующим клапаном. Клапан снабжен приводом от чувствительного элемента, который установлен в замкнутой полости корпуса, разделенной на две емкости. Одна из этих емкостей подключена к полости высокого давления через вспомогательный редуцирующий клапан, а чувствительный элемент выполнен в виде сильфона с поршнем, который управляет приводом и делит на емкости замкнутую полость. Вторая (подпоршневая) емкость соединена с полостью низкого давления через отверстия, перекрываемые невозвратным клапаном, а также через дроссельное отверстие.

Задачей предлагаемого технического решения является обеспечение достаточно высокой устойчивости к автоколебаниям при работе регулятора и уменьшение соударений деталей, благодаря чему практически исключаются внеплановые замены деталей и увеличиваются плановые сроки их службы.

Основной технический результат, достижение которого обеспечивает решение поставленной задачи, - это демпфирование автоколебаний, возникающих при резком перепаде давлений во входной и выходной полостях, что достигается за счет увеличения инерционности чувствительного элемента и дросселирующего органа.

На чертеже приведена схема устройства регулятора давления, на которой изображены: 1 - корпус, 2 - дросселирующий орган, 3 - пружина, 4 - вспомогательный редуцирующий клапан, 5 - толкатель, 6 - чувствительный элемент (сильфон), 7 - перегородка, 8 - дроссельное отверстие, 9 - невозвратный клапан, 10 - пружина, 11 - отверстия, 12 и 13 - каналы, 14 - крышка; А и В - две емкости замкнутой полости, Б - выходная полость низкого давления.

Регулятор давления газа состоит из корпуса 1 с входной (высокого давления) и выходной Б (низкого давления) полостями, дросселирующего органа 2, снабженного клапаном и тормозным хвостовиком, а также пружиной 3, нагружающей дросселирующий клапан, и привода (толкателя) 5, жестко связанного с поршнем чувствительного элемента 6, при этом в качестве чувствительного элемента используется сильфон. Кроме того, в регуляторе имеется замкнутая полость, состоящая из двух емкостей - надпоршневой емкости В и подпоршневой емкости А, которая отделена от выходной полости Б перегородкой 7, в которой имеются дроссельное отверстие 8 и отверстия 11, перекрываемые невозвратным клапаном 9, закрытие которого обеспечивается пружиной 10. Вспомогательный редуцирующий клапан 4 через каналы 12 и 13 связывает входную (высокого давления) полость регулятора с надпоршневой емкостью В, образованной между поршнем чувствительного элемента (сильфона) 6 и крышкой 14.

Регулятор давления газа работает следующим образом.

При подаче давления во входную полость проводимая среда по каналу и вспомогательному редуцирующему клапану 4 поступает в надпоршневую емкость В. При этом поршень чувствительного элемента (сильфона) 6 движется вниз, вызывая перемещение толкателя 5 с дросселирующим органом 2. Проводимая среда начинает поступать в выходную полость Б, а после открытия клапана 9 через отверстия 11 в подпоршневую емкость А. Когда давление в емкости А и полости Б уравняется, клапан 9 закроется под усилием пружины 10, а поршень сильфона 6 переместится вверх и закроет клапан дросселирующего органа 2, прекращая подачу проводимой среды в выходную полость Б.

Эффект демпфирования возникает вследствие того, что при резком падении давления в выходной полости Б давление в подпоршневой емкости падает медленно, т.к. истечение среды происходит только через дроссельное отверстие 8, а отверстия 11, связанные с внутренней полостью сильфона, перекрыты невозвратным клапаном. Это приводит к плавному опусканию чувствительного элемента (сильфона) 6 и открыванию клапана дросселирующего органа 2, что исключает его автоколебания, а также удары чувствительного элемента 6 о корпус. При резком повышении давления в выходной полости Б удары сильфона 6 о корпус также исключаются, т.к. при перемещении сильфона вверх одновременно растет давление и в надпоршневой емкости замкнутой полости, что оказывает тормозящее действие, величина которого определяется выбранным соотношением надпоршневых и подпоршневых объемов в замкнутой полости.

Изобретение относится к области машиностроения и судостроения, в частности к регуляторам давления газа, и предназначено, например, для использования в системах питания газовых двигателей внутреннего сгорания, системах автоматизации и др. Технический результат, достижение которого обеспечивает предлагаемый регулятор, - это демпфирование автоколебаний, возникающих при резком перепаде давлений во входной и выходной полостях. Предлагаемый регулятор обеспечивает достаточно высокую устойчивость к автоколебаниям, что уменьшает износ его деталей за счет уменьшения их соударений, благодаря чему практически исключаются внеплановые замены деталей и увеличиваются плановые сроки их службы. 1 ил.

Регулятор давления газа, содержащий корпус, имеющий полости высокого и низкого давления, разделенные подпружиненным дросселирующим клапаном, снабженным приводом от чувствительного элемента, а также замкнутую полость, разделенную на две емкости, одна из которых подключена к полости высокого давления через вспомогательный редуцирующий клапан, отличающийся тем, что чувствительный элемент выполнен в виде сильфона с поршнем, который управляет приводом и делит на емкости замкнутую полость, при этом вторая емкость соединена с полостью низкого давления через дроссельное отверстие и через отверстия, перекрываемые невозвратным клапаном.