Регулятор давления Советский патент 1984 года по МПК G05D16/10 

IND

о

1C

СО

О) 11 Изобретение относится к регулирую щей трубопроводной арматуре и может быть использовано в химической нефтеперерабатывающей, газовой промышленности, в энергетике и других отг раслях народного хозяйства, имеющих частично или полностью автоматизированные установки, станции и испытательные стенды. Известен регулятор со встроенным импульсным клапаном, предназначенным для регулирования давления в технологических процессах, содержащий корпус с ввертным седлом, подпружиненный регулирующий орган, контактирующий с поршнем сервопривода, импульсный клапан, контактирующий с чувствитёльньм элементом, вьшолненны в виде металлической мембраны и нагpyжeif ным усилием пружины-задатчика 1 Недостатком эТого регулятора явлй ется отсутствие герметичности в затво ре (седло-регулирующий орган) из-зА необходимости установки сравнительно слабой пружины, так как при установк пружины, облегчающей герметичность в затворе метал-по мetaллy, значительн увеличивается диаметр поршня сервопривода и, как следствие, габариты и масса регулятора, а также эрозион кый износ уплотнительных поверхносте так как они находятся в потоке рабочей среды, что значительно снижает величину срока службы затвора и регулятора в целом. Герметичность трубопровода за местом установки регулятора обеспечивается, как правило, установкой соответствующей запорной (отсечной быстродействующей) арматуры . Наиболее близким по технической сущности к изобретению является регу лятор давления, содержащий корпус, в котором размещен регулирующий орга контактирующий с седлом, и поршень сервопривода, в который встроен сбросной клапан, причем в корпусе имеется канал, перекрываемый регулирующим дросселем, соединяющий надпоршневую полость с подпоршневой, задемпфированный дроссельными отверстиями, соединяющими подпоршневую полость с выходным патрубком, а в верхней крышке расположены импульсный клапан, контактирующий.с чувствительным элементом (мембраной), нагруженным усилием пружины-эадатчика 2}. Недостатками известного регулятора являются отсутствие герметичности и низкая величина срока службы затвора. Цель изобретения - повьшение надежности регулятора. Поставленная цель достигается тем, что в регуляторе давления, содержащем корпус с седлом, входным и выходным патрубками, поршень, связанный с регулирующим клапаном через шток, в котором выполнен канал, соединенный с проходным отверстием в седле, импульсный клапан, связанный с чувствительным элементом и с задатчиком, верхнюю и нижнюю крьшжи, установлен запорный орган, выполненный в виде подпружиненного дифференциального золотника, установленного коаксиально с регулирующим клапаномs; причем полость между корпусом и дифференциальным золотником сообщена с надпоршневой полостью, в штоке и нижней крышке выполнены радиальные отверстия, а на сопрягаемых поверхностях регулирующего клапана и дифференциального золотника - дроссельная щель с возможностью сообщения внутренней полости дифференциального золотника с входным и выходным патрубками соответственно при открытом положении регулирующего клапана и разобщения при закрытом его положении. На чертеже изображен регулятор, продольный разрез (слева - в открытом положении, справа - в закрытом). Регулатор состоит из корпуса 1 с седлом 2, входным 3 и выходным 4 патрубками, внутри которого размещены регулирующий клапан 5, верхняя часть 6 штока, которая контактирует с поршнем 7 сервопривода. В верхней крьшке 8 регулятора размещены импульсный клапан 9, контактирующий с чувствительным элементом регулятора сильфоном 10, внутрь которого по штуцеру 11 подводится давление рабочей среды из объекта, в котором регулятор, автоматически поддерживает определенное, наперед заданное, давление . По штуцеру 12 снаружи на сильфон 10 в камеру 13 задатчика подводится давление уплотняющей газообразной среды, выполняющей роль газовой пружины. Нижняя часть 14 штока регулирующего клапана 5 направляется в нижнюю часть крышки 15 и имеет внутренний глухой (замкнутьй) канал 16, который сообщается каналами 17 с проходным отверстием седла 2 регулятора. В нижней части канала 16 в стенке штока выполнены сквозные отверстия 18. которые в нижнем положении регулирующего клапана 5 совмещаются с отверстиями 19 крышки 15 регулятора. В закрытом положении регулирующего клапана 5 отверстия 18 надежно перекрываются, прекращая доступ рабочей среды в канал 16. Соосно регулирующему клапану 5 устанавливается запорньм орган в виде дифференциальног золотника 20, снабженного уплотнительным выступом 21, который в закры том положении взаимодействует с .уплотнительным элементом 22. Запорный золотник 20 и регулирующий клапан 5 подпружинены соответственно пружинами 23 и 2Д. Надпоршневая полость 25 соединена с полостью 26, образованной золотником 20 и корпусом 1 регулятора, трубкой 27. В месте контакта регулирующего клапана 5 и дифференциального золотника 20 предусмот,рена дроссельная щель 28, сообщающая через канал 16 полость входного пат-рубка с выходным, площадь сечёния которой определяется выбором соответствующей посадки и которая в открытом положении Сообщает полость 29 с полостью 30 высокого давления. Регулятор давления работает следующим образом При отсутствии давления в патруб ке 3 регулирующий клапан 5, дифферен циальный золотник 20 и импульсный клапан 9 находятся в положении Закрыто (под усилием своих пружин). Давление управляющей среды в полости 13 отсутствует. При подаче рабочей среды во входной патрубок регулирующий клапан 5, дифференциальный золот ник 20 и импульсный клапан 9 не изменяет своего положения из-за разгрузки их от действия рабочей среды. При подаче в полость 13 давления, приблизительно равного давлению реду цирования (давления в регулируемом объекте) импульснбхй клапан 9 открыва . ется и рабочая среда попадает в надпоршневую полость 25 и одновременно (или с небольшим запаздыванием) в полость 26, воздействуя на поршень 7 и дифференциальный золотник 20, Поршень 7 совместно с регулирующим клапаном 5, а также золотник 20, пре одолевая противодействие своих пружи 24 и 23, перемещается вниз, открывая проход рабочей среды в полость 30, а из нее в проходное отверстие седла 2, и далее в выходной патрубок 4. Давление в объекте регулирования (на чертеже не показан) начинает расти и из него попадает по штуцеру 11 во внутрь чувствительного элемента - сильфона 10. При достижении давления в объекте регулирования примерного равенства давления в камере 13 воздушной пружины импульсный клапан 9 под действием своей пружины прикрывается, уменьшая давление в полостях 25 и 26, а регулирующий клапан 5 перемещается к седлу, уменьшая количество рабочей среды, протекающее через седло 2 в выходной патрубок 4. Давление в объекте регулирования, а также внутри сильфона 10 уменьшается, сильфон перемещается вниз, открывая больше импульсный клапан 9. Давление в полостях 25 и 26 увеличивается, регулирующий клапан 5 перемещается вниз, пропуская больше рабочей среды, вследствие чего давление в объекте регулирования увеличивается. Таким образом, происходит поддержание давления в объекте регулирования в требуемых пределах. Во время регулирования давления положение дифференциального золотника 20 не меняется, так как на него в сторону открытия действует суммарное усилие от давления в полости 30 высокого давления и в полости 26, а в сторону закрытия - суммарное усилие, меньшее по величине, от действия пружины 23 и давления в . полости 29, редуцированного в щели 28,и по величине больше чем давление в выходном патрубке 4. При,прекращении расхода рабочей среды из объекта регулирования давление в нем, а значит и в выходном патрубке 4 и внутри., сильфона 10 увеличивается, сильфон 10 растягивается, перемещаясь вверх, импульсный клапан 9 закрывается. Давление в полости 25 и 26 уменьшается и поршень 7 вместе с регулирующим клапаном 5 перемещается вверх до тех пор, пока регулирующий клапан 5 не сядет на седло 2. Б этом положении регулирующего клапана 5 его отверстия 18, связывакщие полость 29 с выходным патрубком 4, перекрываются, прекра- ; щая отток рабочей среды из плоскости 29,в которой давление начинает быстро расти, достигая по величине дав

РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНР1Я, содержащий корпус с седлом, входным и выходным патрубками, поршень, связанный с регулирующим клапаном через шток, в котором выполнен канал, соединенный с проходным отверстием в седле, импульсный клапан, связанный с чувствительным элементом и с задатчиком, верхнюю и нижнюю крышки. отличающийся тем, что, с целью повьш1ения надежнссти регулятора, в нем установлен запорный орган, выполненный в виде подпружиненного дифференциального золотника, установленного коаксиально с регулирующим клапаном, причем полость между корпусом и дифференциальным золотником сообщена с надпоршневой полостью, в штоке и нижней крьш1ке выполнены радиальные отверстия, а на сопрягаемых поверхностях регулирующего клапана и дифференциального золотника - дроссельная щель с возмощностью сообщения внутренней полости дифференциального золотника 9 с входнь1м и выходным патрубками соответственно при открытом положении регулирующего клапана и - разобщения при закрытом его положении.