Регулятор давления газа Советский патент 1983 года по МПК G05D16/10 

(54) РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ ГАЗА

Изобретение относится к пневмоавтоматике и может найти применение в различных отраслях промышленности и транспорта для автоматического понижения и стабилизации давления газа при изменении его входного данления и расхода. Известен регулятор давления, содержащий корпус с BxoflHbiM и ииходнцм каналами и седлом, дросселирующий клапан с пружиной, связанный посредством толкателя с чувствительным эле ментом поршневого типа, нагруженным пружиной задания l . Недостатком известного регулятора является невысокая точность работы при увеличении производительности (расхода) газа и повышении выходного давления. Из известных устройств наиболее близким техническим решением к предлагаемому является регулятор давлени газа, содержащий корпус с входным и выходным каналами и с подпружиненным дросселирующим клапаном, связанным посредством толкателя с чувствительным элементом, выполненным в ииде двух поршней, полость между которыми заполнена жидкостью и задаЮ1ц.ий механизм 2 . Недостатком известного регулятора является то, что при резком подаче высокого давления на вход устройс тва происходит резкое повышение выходного давления (динамический заброс выходного давления). Это является следствием того, что при отсутствии входного давления др(х:селирующий клапан регулятора полностью отжат от седла (открыт)-и образует с последним максимальное проходное сечение. При резкой подаче входного давления онр через максимальное проходное сечение регулятора поступает на выход устройства, обусловливая сверх настроечного повышение выходного довления. Чyвctвитeльны 1 элемент при этом, вследствие инерцион310

ности и трения в подвижных элементах, не успевает отреагировать на резкое повышение выходного доиления и перекрыть дросселирующий клапан.

Цель изобретения - исключение динамических забросов выходного давления при резком повышении доиления на входе регулятора.

Поставленная цель достигается тем что регулятор давления газа ступенчатым цилиндром с двухступенчатым поршнем, у которых полость, о(5разованная ступенчатым цилиндром и торцовой поверхностью мень.оего диаметра двухступенчатого поршня сообщена посредством канала с дроссельным устройством с полостью мехду поршнями чувствительного элемента, полость между торцовой поверхностью большего диаметра двухступенчг)того поршня и ступенчатым цилиндром сообщена с выходной полостью регулятора, а полость, образованная ступенчатым цилиндром и ступенью двухступенчатого поршня, сообщена с атмосферой .

На чертеже показан регулятор давления газа в разрезе.

Регулятор давления газа содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 каналами и седлом k, дросселирующий клапан 5 с пружиной 6 и толкателем 7, связанным с чувствительным элементом, выполненным в виде поршней 8 и 9} полость 10 между которыми заполнена жидкостью 11. Поршень 8 контактирует с толкателем 7, л поршень 9 нагружен задающим механизмом, выполненным в виде пружины 12, сжати которой регулируется винтом 13 через тарель И, Корпус 1 закрыт стаканом 15Регулятор снабжен стугзнчатым цилиндром 16 с двухступенчатым поршнем 17. Полость 18, образованная цилиндром 1б и торцовой поверхностью меньшего диаметра поршня 17, сообщен посредством канала 19 с дроссельным устройством 20 с полостью 10. Полость 21, образованная цилиндром 16 и торцовой поверхностью большого диаметра поршня 17, сообщена каналом 22 с выходной полостью регулятора (полость канала 3). Полость 23 меиду цилиндром 16 и ступенью поршня 17 сообщена с атмосферой, Возмо ; но сообщение полости 10 с полостью 23, о полости 18 с атмосферой.

Регулятор давления газа ра()отает следующим образом.

84

В исходном состоянии пруиииа 12 задания сжата винтом 13 через тарель 1-1. Поршень 9 пружиной 12 максимально опущен вниз и прижат к ограничителю корпуса. Дросселирующий клапан 5

своей пружиной 6 поднят вверх и образует с седлом 4 небольшую щель. Поршень 8 пружиной 6 через клапан |j и толкатель 7 несколько поднят пверх,

при этом часть жидкости 11 из полости 10 по каналу 19 и дроссельному устройству 20 вытеснена в полость 18 цилиндра 16, поршень 17 которого при этом максимально передвинутвправо и

упирается в правое днище цилиндра 16, Рабочая среда (газ) высокого давления подводится к входному каналу 2. В щели между клапаном 5 и седлом i газ дросселируется его давление понижается. Газ с пониженным давлением поступает на выход регулятора. Давление газа в полости выходного канала 3 повышается , при этом увеличивается сила давления на поршень 8, который повышает давление хсидкости 1 1 в nojracт ях 10 и 18, Одновременно газ по каналу 22 поступает в полость 21 цилиндра 1б, При этом давление жидкости 1 1 в полостях 10 и 18 устанавлиоается равным давлению газа в полости 21, Но так как давление газа в полости 21 действует на торцовую поверхность поршня 17 большего диаметра, чем давление жидкости 11 полости 18, то поршень 16 перемещается

влево, выдавливаяИЗ полости 18 : мдкость 11 в полость 10 по кана;Гу 19 с дросселем 20. Наличие последнего

обусловливает плавное перемещение поршня 17 влево и медленное пефемещение поршня 8 вниз. При этом дросселирующий клапан 5 медленно опускается вниз, обусловливая плавное повышение давления в .полости канала 3. При последующем повышении выходного давления увеличивается его сила на поршень 8, который поднимается вперх, сжимая жидкость 11 {повышая ее давление) и поднимая вверх поршень 9- При этом 12 будет отжиматься. Если выход из регулятора закрыт, то при определенном давлении газо на выходе, называемом давлением настройки в статике, поршень 8 поднимается вверх настолько, что клапан 5 сядет на седло (, перекрыв его канал и разобщив входную и выходную полости ре-гулятора. При отборе газа в объем за регулятором его давление и сила воздействия на поршень 8 несколько снижаются. При этом давление жидкости 11 такие несколько уменьшается. Поршень 1) под действием пружины 12 перемещается вниз, обусловливая перемещении вниз и поршня 8, который, в свою очередь, перемещает вниз через толкатель 7 клапан 5. Между клапаном 5 и седлом образуется проходное сечение, через которое таз поступает на выход регулятора, компенсируя его отбор и увеличивая давление на выходе. Между клапаном 5 и седлом 4 устанавливается постоянное проходное сечение, соответствующее расходу газа че(ез регулятор. При этом подвижная система регулятора находится в состоянии-динамического равновесия, соответствупщая определенному расходу газа. Если расход газа изненяетсл, то новое равновесие наступает при другой величине дросселирукяцей цели клапаном 5 и седлом k. Так как площадь поршня 17 со стороны полости 21 больше площади этого же поршня со стороныполости 10, а давление в этих полостях при работе регулятора практически одинаково, то поршень 17 при работе устройства все время прижат влево давлением газа в полости 21. И только при выключении регулятора при сбросе давления с его входа и выхода подвижные элементы занимают исходное положение, описанное выше. Минимальное проходное сечение регу лятора перед подачей высокого давления на его вход и плавное и медленное увеличение подъема клапана 5 над седлом k в начальный период работы обуславливают плавное повьяиение выходного давления, исключают резкие динамичес .кие забросы его величины пои резкой подаче газа высокого, давления на вход устройства. Это создает благоприятные условия для всей питаемой через регулятор пневматической системы, позволяет настраивать установленные п сиетемы предохранительные клапанн на меньшее давление открытия. Надежность работы пневмосистемы увеличивается. Формула изобретения Регулятор давления газа, содеркащий корпус с входным и выходным каналами, с подпружиненным дросселирующим клапаном, связанным посредством толкателя с чувствительным элементом, выполненным в виде двух поршней, полость между которыми заполнена жидкостью, и задающий механизм, о т л ичающийся тем, что, с целью исключения динамических забросов выходного давления при резком повышении давления на входе регулятора, он снабжен ступенчатым цилиндром с двухступенчатым поршнем, у которых полость, образованная ступенчатым цилиндром и торцовой поверхностью меньшего диаметра двухступенчатого пориня, сообщена посредством канала с дроссельным устройством с )cтью между поршнями чувствительного элемента, полость между торцовой поверхностью большего диаметра двухступенчатого поршня и ступенчатым цилиндром сообщена с выходной полостью регулятора, а , образованная ступенчатым цилиндром и ступенью двухстуЬенчатого поршня, сообщена с атмосфе рой. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР W , кл. G 05 D-16/10, 1У70. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2967288/10-З, кл. G 05 О 16/10, 1980 (прототип).