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

(54) РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ ГАЗА

Изобретение относится к пневмоавтомати ке и может найти применение в различных отраслях нромышленности и транспорта для автоматического нонижения и стабилизации давления газа нри изменении его входного давления и расхода.

По основному авт. св. № 915062 известен регулятор давления газа, содержащий корпус с входным и выходным каналами, с подпружиненным клапаном, связанным с толкателем, с чувствительным элементом, выполненным в виде двух поршней большего и меньшего диаметров, полость, между которыми разделенная перегородкой с дросселирующим отверстием, заполнена жидкостью, и задающий механизм. Регулнтор содержит также шток, связанньЕЙ с поршнем меньшего диаметра и установленный с зазором в глухом отверстии, выполненном в поршне большего диаметра, и в дросселирующем отверстии, причем поршень меньшего диаметра связан с толкателем , а поршень большего диаметра - с задаюшим механизмом 1.

Недостатками известного регулятора являются невысокие его динамические характеристики, обусловленные тем, что регулятор имеет повышенную точность работы. Но при этом повышаются требования к устойчивости регулятора, дросселирующее устройство которого создавая, силу сопротивления перемещению чувствительного элемента, снижает чувствительность устройства, обуславливает задержку реакции его чувствительного элемента на изменения параметров газа на выходе регулятора. Быстродействие регулятора снижается. Все это ухудшает точность и динамические характеристики регулятора.

Целью изобретения является повышение точности и улучшение динамических характеристик регулятора.

Указанная цель достигается тем, что регулятор давления газа содержит цилиндр с подпружиненным поршнем, подцорщневая полость которого заполнена жидкостью и сообщена с полостью между порщнями чувствительного элемента. 31 Кроме того, в цилиндре выполнена допол нительная камера с установленным в ней дополнительным поршнем, связанным дополнительным толкателем с подпружиненным порш нем, причем надпоршневая полость дополнительного поршня связана с атмосферой, а под поршневая - с полостью выходного канала. При таком исполнении регулятора реакци его чувствительного элемента на изменения выходного давления газа становится более быстрой, чувствительный элемент реагирует также и на скорость изменения пониженного давления, на работе регулятора меньше сказы вается инерционность подвижных элементов. При этом дешифрирующая способность регулятора не уменьшается. На чертеже предртавлен предлагаемый регулятор давления газа. Регулятор давления газа содержит корпус I с входным 2 и выходным 3 каналами и седлом 4. В корпусе размещены клапан 5 с пружиной 6 и тoлкafeлeм 7 и чувствительный элемент, выполненный в ввде двух ггорш ней большего диаметра 8 и меньшего диаметра 9. Поршень 8 больШ1;го диаметра связан с задающим механизмом, состоящим из винта 10, тарели 11 и пружины 13 задания. Корпус закрыт стаканом 13. В полости межд поршнями 8 и 9, заполненной (несжимаемой) жидкостью 14, установлена перегородка 15 с дросселирующим отверс1ием 16 и проходящим в нем штоком 17, установленном в глухом отверстии 18, выполненном в поршне 8 .боль шего диаметра. Регулятор давления снабжен устройством 19 для измерения давления, подсоединенным к полости между поршнем 8 и поришем 9. В качестве устройства 19 может быть датчик (реле) давления или другой прибор. Регулятор снабжен также цилиндром 20, внутренняя полость которого разделена перегородкой 21 с отверстием на две камеры 22 к 23, и каждой из которых размещен дополнительный поршень 24 и 25. Поршень 24 нагружен при помощи винта 26 i через тарель 27 пружиной 28 и имеет с противополояшой стороны дополнительный толкатель 29, проходящий через уплотненное при помощи манжеты 30 отверстие в перегородке 21 и контактирующий с поршнем 25 со стороны, сообщенной при помощи отверстия 31 с атмосферой части камеры 23 щшиндра 20. Часть 22 цилиндра 20 (подпоршневая полость порщня 24) заполнена жидкостью и сообщена с подпоршневой полостью поршня 8 большего диаметра. Подпоршневая полость поршня 25 сообщена магистралью 32 с полостью выходного канала 3 регулятора. 34 Регулятор давления работает следующи1« образом. В исходном состоянии полость между поршнями 8 и 9 и подпоршневая полость поршня 24 заполнены жидкостью 14, пружины 12 и 28 сжаты соответственно винтами 10 и 26. Жидкость 14 находится под давлением, поршень 9 максимально опущен вниз и находится у ограничителя корпуса. Между клапаном 5 и седлом 4 образовано максимальное проходное сечение. Поршень 25 занимает в камере 23 произвольное положение (но не . выше толкателя 29). Газ высокого давления подается через входной канал 2 к клапану 5. В щели между клапаном 5 и седлом 4 газ дросселируется, его давление понижается. Пониженное давление газа поступает под поршень 9 и в полость выходного канала 3, а также по магистрали 32 под поршени 25 цилиндра 20. Давление на выходе регулятора повышается, сила его воздействия на поршни 9 и 25 также повышается. Поршни 9 и 25 поднимаются вверх. Первый обусловливает повышение давления жидкости 14, которое передается поршням 8 и 24, второй обусловливает, поднимая вверх через толкатель 29 поршень 24, понижение давления жидкости 14. Последний фактор приводит к дополнительному повышению точности работы регулятора , так как обуславливает уменьшение хода (сжатия) пружины задания 12 при регулировании. По мере повышения давления газа на выходе регулятора поршни 9, 8, 25 и 24 поднимаются также вверх, сжимая пружины 12 и 28, при этом клапан 5 под действием пружины 6 также поднимается вверх, уменьшая проходное сечение между клапаном и седлом 4. Если выход из регулятора закрыт, то при определенном давлении на выходе, называемом давлением настройки в статике, клапан 5 перекроет канал седла 4, разобщив входную и выходную полости регулятора. При отборе газа в объем за регулятором выходное давление и сила его воздействия на поршни 9 и 25 (следовательно, и на поршни 8 и 24) снижаются. Это приводит к опусканию вниз поршня 9, снижению давления жидкости 14 и опусканию вниз (под действием пружин 12 и 28) поршней 8 и 24. В результате клапан 5 открывается, что приводит к дросселированию газа в образовавшейся щели между клапаном и седлом 4. Давление в выходном канале 3 снова повышается, и при некотором его значении между силами, действующими на подвижную систему регулятора, устанавливается динамическое равновесие, соответствующее определенному расходу газа. Если расход газа изменяется, то новое равновесие наступает при другой величине дросселирующей щели. Регулятор давления в переходных режимах работает следующим образом. При резком повышении давления газа в полости канала 3 резко повышается давление и в полости цилиндра 20 под порщнем 25. При этом усилие на порщне 24, передавшись от поршня 25 через толкатель 29, также резко увеличивается. Это приводит к некоторому 10 (но резкому) подъему вверх поршня 24 и сжатаю пружины 28. Подъем поршня 24 вверх обуславливает уменьшение давления жидкости в полости толкателя 29 (следовательно, и в полости под поршнем 8). В результате перепад давления жидкости 14 на дроссельном , отверстии 16 увеличится (за счет снижения давления над перегородкой 15 поршнем 24). Расход жидкости 14 через отверстие 16 будет большим, поршень 9 реагирует на резкие повышения выходного давления быстрее. Чувствительность регулятора вьцце, а время переходного процесса меньше. При резком понижении выходного давления (например, при резком открытии расходного органа на выходе регулятора) сила давления газа на поршень 25 резко уменьшается. Это обуславливает резкое снятие (через толкатель 29) нагрузки с поршня 24. Последний под действием пружины 28 несколько (но резко) опускается вниз увеличив давление жидкости в полости толкателя 29. Жидкость из этой полости перетекает в полость под поршнем 8, увеличивая там давл ние жидкости 14. При этом перепад давления жидкости 14 на дроссельном отверстии 16 увеличивается и под действием этого перепада расход жидкости через отверстие 16 сверху вниз также увеличится. Это обуславливает более быстрое опускание вниз поршня 9 и открытие клапана 5 для компенсации пониже ния выходного давления и увеличившегося расхода газа. В этом случае реакция поршня 9 на изменение выходного давления также быстрее, чувствительность регулятора выше, время переходного процесса меньше. Все это свидетельствует о более высоких динамических свойствах предлагаемого регуля тора давления газа. В регуляторе повышение его быстродействия не потребовало снижения демпфирующей способности. Более быстрая реакция его чувс вительного элемента на изменение выходного 100 4« давления обеспечена не за счет уменьшения, противодействующей перемещению чувствительного элемента, силы сопротивления жидкости 14, а за счет изменения цилиндром 20 с его поршнями перепада давления на дроссельном отверстии 16, обусловившего увеличение расхода жидкости через это отверстие и, следовательно, более быстр)то реакцию чувствительного элемента на изменение выходного давления. Изменение настройки регулятора (его настройка) производится винтами 10 и 26. При сжатии этими винтами пружин 12 и 28 давление на выходе повьпиается, и наоборот. Предлагаемый регулятор давления обладает более высокими динамическими характеристиками, его чувствительный элемент более быстро реагирует на изменения выходного давления, время его переходного режима максимально уменьшено. Регулятор характеризуется высоким быстродействием и высокой устойчивостью к автоколебаниям, в нем заметно повышена чувствительность к изменению регулируемого давления газа. Регулятор имеет высокую точность работы, он обеспечивает значительную производительность (расход) газа и может : заменить многие пружинные и агрегатные газовые редукторы. Формула изобретения 1.Регулятор давления газа по авт. св. N 915062, отличающийся тем, что, с целью повышения точности регулятора, он содержит цилиндр с нодгфужиненным поршнем, под1юршневая полость которого заполнена жидкостью и сообщена с полостью между поршнями чувствительного элемента. 2.Регулятор по п. 1, о т л и ч а ю -. . щ и и с я тем, что, с целью улучшения динамических характеристик регулятора , в цилиндре выполнена дополнительная камера с установленным в ней дополнительном поршнем, связанным дополнительным толкателем с подпружиненным поршнем, причем надпоршневая полость дополнительного поршня связана с атмосферой, а подпоршневая - с полостью выходного канала. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР N 915062, кл. G 05 D 16/10. 1980 (прототип).