Регулятор давления газа Советский патент 1985 года по МПК G05D16/10 

Изобретение относится к устройствам пневмоавтоматики и может найти широкое применение в различных отраслях промышленности и транспорта при понижении давления газа и автоматическом Поддержании с высокой точ костью требуемой величины пониженного давления при изменениях входного давления и расхода. Целью изобретения является новышенИе точности, экономичности, безопасности работы и надежности регу. лятора. На чертеже показан регулятор дав ления газа. Регулятор давлениягаза содержит корпус 1 с входным 2, выходным 3 каналами .и седлом 4 между ними, клапан 5с пружиной 6 и толкателем 7 и контактирующий с ним чувствительный эпе мент 8, образующий с корпусом 1 управляющую полость 9. Управляющая полость 9 сообщена че рез дроссель 10 с дренажной магистралью 11 и через регулируемый дроссель 12 с входным каналом 2. Регулирующий дроссель 12 представляет собой цилиндр 13 с установленным в нем полым поршнем 14, подпоршневая полость 15 которого магист ралью 16 сообщена с полостью входного канала 2. В противоположной полос ти 17 цилиндра 13 размещена пружина 18, нагружающая полый поршень 14 навстречу действию входного давления. В поршне 14 выполнена полость 19, в которой размещен дросселлирующий эле мент 20, жестко связанный с ввернуты в крьш1ку 21 цилиндра 13 регулировочным элементом 22. Дросселирующий эле мент 20 выполнен в виде золотника (поршня) с винтовой канавкой 23 на его наружной поверхности. Полость 19 полого поршня 14 каналами 24 сообщена с кольцевой проточкой 25 на наружной поверхности его между уплотнительными манжетами 26 и 27. Полость кольцевой проточки 25 через отверстие 28 в цилиндре 13 и каналом 29 сообщена с управляющей по лостью 9. Регулятор снабжен дренажным резер ; вуаром 30, подключенным к дренажной магистрали 11. На полом поршне 14 ре гулируемого дросселя 12 со стороны его входного канала 31 выполнена дополнительная ступень 32, образующая цилиндром 13 дополнительную полость 33, сообщеннук магистралью 34 с дре- нажыым резервуаром 30. На полом поршне 14 регулируемого дросселя 12 со стороны его входного канала 31 выполнено дополнительное седло 35, образующее с дросселирующим элементом 20 (его торцовой поверхностью) нормально открытую клапанную пару. Регулятор давления газа работает следующим образом. В исходном положении клапан 5 пружиной 6 ПОД1ГЯТ максимально вверх, прижат к седлу 4 и разобщает полости входного 2 и выходного 3 каналов. Чувствительньм элемент 8 клапаном 5 через толкатель 7 также поднят вверх. Регулируемый дроссель 12 настроен на требуемое давление в-полости выходного канала 3 регулятора регулировочным элементом 22, Крьилка 21 навернута на цилиндр 13 на.столько, что пружина 18 может воспринять воздействие входного давления со стороны полости 15 и сбросного давления со стороны дополнительной полости 33 во всем допустимом рабочем диапазоне их изменения. Польй поршень 14 под действием пругкины 18 опущен вниз, сопротивление дросселирующего элемента 20 м1- нимально. Избыточное давление газа в дрена.жном резервуаре 30 отсутствует. Газ высокого давления подводится к входному каналу 2, откуда посту-пает к клапану 5 и в магистраль 16. В начальный момент -входное давление еще больше прилсмет клапан 5 к седлу 4. Одновременно газ высокого давления по магистрали 16 поступает в полость 15 под польш поршень 14. Последний под действием входного давления поднимается вверх, сжимая пружину 18. Подъем вверх полого поршня 14 происходит до тех пор,-пока силй давления на него со стороны полости 15 не уравновесится пружиной 18. При этом дросселирующий элемент (золотник) 20 перекроется цилиндрической поверхностью полого поршня 14 на величину требуемого (настроечного) гидравлического сопротивления, соответствующего необходимому давлению настройки регулятора. Газ проходит по винтовой канавке 23 и поступает в полость 19 откуда по каналам 24 поступает в полость кольцевой проточки 25, Из полости 25 через отверстие 28 и канал 29 газ поступает в управляющую полость 9. Газ на дросселирую1дем эле-, менте 20 Дросселируется, eio давление понижается, и в управляющую полость 9 газ поступает с пониженным давлением. . Давление в управляющей полости 9 плавно повышается, по мере чего чувствительный элемент 8 опускается вниз, отрывает через толкатель 7 клапан 5 от седла А, В образовавшийся между клапаном 5 и седлом 4 щели газ дросселируется и поступает в полость выходного канала 3. Давление под чувствительным элементом 8 повышается. Если выход из регулятора закрыт, то при определенном давлении на выходе чувствительный элемент 8 поднимется вверх (под действием выходного давления) настолько, что клапан 5 ся дет на седло 4 и разобщит входную 2 и выходную 3 полости регулятора. В установившемся режиме приток га за в управляющую полость 9 через регулируемый дроссель 12 и расход из него через дроссель 10.выравниваются давление- в управляющей полости 9 будет постоянным и меньшим входного давления. При отборе газа в .объем за рехуля тором давление под чувствительным элементом 8 несколько уменьшится, чт приведет к опусканию его вниз, открытию клапана 5 и поступлению газа на выход регулятора. Давление под чувствительным элементом 8 восстановится, между клапаном 5 и седлом 4 установится щель, соответствующая данному отбору газа через регулятор. Если расход газа изменится, то подвижная система регулятора перейдет в другое положение динамического равно весия, соответствующее другому расходу.. Если,.например, расход газа умень шится, то при-этом давление под чув.ствительным элементом 8 несколько по высится, что обусловит подъем его и клапана 5 вверх, уменьшение притока газа на выход регулятора, восстановление выходного давления и перевод ПОДВИЖНО системы в другое положение динамического равновесия. При П)екращении отбора газа через регулятор давление под чувствительным элемс.нтом 8 поднимет последний настолыю, что клапан 5 сядет на сед 1 374 4 и разобщит входную 2 и выходную 3 полости. При постоянном входном давлении взаимное положение дросселирующего ч элемента 20 и полого поршня 14 регулируемого дросселя 12 не изменится при работе регулятора, проводимость дросселирующехо элемента 20 постоянна и отрегулирована регулировочным элементом 22 так, что давление в управляющей полости 9 соответствует настроечному давлению па выходе регулятора. Изменение выходного давления регулятора (его перенастройка) производится регулировочным элементом 22. Если, например, необходимо повысить выходное давление регулятора, то вращают его так, чтобы дросселирующий элемент 20 полиялся вверх. При этом длина винтовой канавки 23, через которую про-, дросселирующего элемента 20 также уменьшится, приток газа в управляющую полость 9 через регулируемый дроссель 12 увеличится, давление в управляющей полости 9 повысится. Это обусловит -открытие клапана 5 к повьш1ение давления газа на выходе регулятора. Если необходимо перенастроить регулятор на более низкое выходное давление, регулировочным элементом 22 перемещают дросселирующий элемент 20 относительно полого поршня 14 в другую сторону. При этом сопротивление регулируемого дросселя 12 увеличится, приток газа в управляющую полость 9 уменьшится, давление в последней понизится, что приведет к перемещению вверх чувствительного элемента 8 и уменьшению щели между клапаном 5 и седлом 4. Если же величина входного давления изменяется, то это приведет к изменению положения полого поршня 14 относительно дросселирующего элемента 20. При этом сопротивление . . дросселирующего элемента 20 изменится так, что давление в управляющей полости 9 останется неизменным. Если, например, входное давление понизится (что будет иметь место при питании регулятора от баллона),. то при неизменном сопротивлении дросселирующего элемента 20 давление в управляющей -полости 9 должно также уменьшиться, следствием чего явилось ы и понижение выходного давления .регулятора. Однако этого не произойдет, так как полый поршень 14 при э.том под действием пружины 18 несколько опустится вниз . Дросселиру юпщй элемент 20 останется при этом неподвижным. Сопротивление дросселирующего элемента 20 уменьшится, чем будет обеспечено прелснее. (неизменное давление в управляющей полости 9 и, следовательно, давление на выходе регулятора, . При повьппении входного давления сопротивление регулируемого дросселя 12 увеличится, приток газа в управляющую полость 9 останется неизменным, благодаря чему будет обеспечена высокая точность и стабильность выходного давления регулятора. Сброс газа из управляющей полости 9 регулятора происходит через дрос сель 10 и магистраль 11 в дренажный резервуар 30. Этим исключается неоправданный Сброс рабочей среды, обеспечивается ее Сбор для последующего использования, что пoвышaef экономич ность регулятора за счет исключения потерь дефицитных газовых сред при использовании их в качестве рабочего тела. С другой стороны, сбор сбрасываемой из управляюй1ей полости 9 рабочей среды в резервуар 30 исключает возможность загазованности помещения, в котором установлен регулятор, инертными и агрессивными газовыми средами при использлвании их в качестве рабочей .среды регулятора,что повьшает безопасность его работы. При длительной работе регулятора давление в дренажном резервуаре 30 повысится, что должно привести к изменению давления в управляющей полос ти 9 и, следовательно, к изменению вьЬсодного давления регулятора. Однако этого не произойдет, так как при. этом повысится давление в дополнител ной полости 33, следствием чего явит ся увеличение силы давления .газа на полый поршень 14 со стороны дополнительной полости 33. Полый поршень 14 под действием возросшего давления га за в резервуаре30 (и в полости 33) будет подниматься вверх, сжимая пружину 18, При этом сопротивление дросселирующего элемента 20 будет увели- чиваться, приток газа В управляющую полость 9 будет уменьшаться по мере уменьшения расхода газа из этой же полости через дроссель 10, обусловленного повьшением давления в резервуаре 30. Давление в управляющей полости 9 будет постоянным и не будет зависеть от допустимого (эксплуатационного) диапазона повьшения давления в дренажном резервуаре 30. При максимальном наполнении дренажного резервуара 30 давление в нем повысится до такой величины, что польй поршень 14 силой давления в дополнительной полости 33 будет поднят настолько, что дополнительное седло 35 сядет на нижнюю торцовую поверхность дросселирующего элемента 20 и разобщит входную полость Т5 от управляющей полости 9. Давление в последней за счет перетока газа из нее в дренажный резервуар 30 еще больше понизится, чувствительньй элемент 8 поднимется, вверх, клапан 5 сядет на седло 4, . .., разобщит входную 2 и выходную 3 полости регулятора. Регулятор давления выключится из работы, давление на его выходе не сможет быть вьш1е настроечного. Это будет, сигналом для отключения наполненного дренажного резервуара 30 и необходимости подключения регулятора к незаполненному сосуду. К этому же результату приведет и чрезмерное повышение входного давления. При ЭТОМ полый поршень 14 также поднимется под действием си.ды входного давления со -стороны полости 15 вверх до посадки дополнительного седла 35 на дросселирующий элемент 20, что приведет к разобщению полостей 9 и 15 и невозможности чрезмерного повышения давления в чувствительной полости 9 и, следовательно, на выходе регулятора.

1. РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ ГАЗА, содержащий корпус с входным и выходным каналами и седлом между ними, в котором установлены клапан с.пружиной и толкателем и ко51тактирующий с ним чувствительный элемент, нагруженный управляющим давлением, полость которого сообщена через дроссель с дренажной магистралью и через регулируемый дроссель с входным каналом, отличающийся тем, что, с целью повьппения точности регулирования, регулируемый дроссель выполнен в виде цилиндра с установленным в нем полым поршнем, подпружиненным навстречу входному давлению, внутри которого размещен дросселирующий элемент, жестко связанньш с регулировочным элементом, причем на .наружной поверхности поршня между его ушютнительным манжетами выполнена кольцевая проточка, сообщенная с полостью поршня и через отверстие в цилиндре с управляющей полостью. 2.Регулятор по П.1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения экономичности и безопасности работы, он снабжен дренажным резервуаром, подключенным к дренажной магистрали, а на полом поршне регулируемого дросселя со стороны его входного канала выполнена дополни Q тельная ступень, образующая с цилинд(Л ром дополнительную полость., сообщенную с дренажным резервуаром. 3.Регулятор по ПП.1 и 2, о т л ич а ю щ и.й с я тем, что, с целью повышения надежности регулятора, в полом поршне регулируемого дросселя на его входе выполнено дополнительное седло, . образующее с дроссельным элементом нормально открытую клапан ную пару. со