Ротационный регулятор давления Советский патент 1988 года по МПК G05D16/00 

00 00

Изобретение относится к автоматике и может быть иснользовано для регулирования давления газа при его истечении из баллона высокого давления с использованием энергии дросселируемого газа для стабилизации температуры газа в процессе его истечения.

Цель изобретения - расширение области применения и функциональных возможностей регулятора.

На фиг,1 показан регулятор, продольное сечение; на фиг.2 - то же, вид сверху; на фиг.З - сечение А-А на фиг.1; на фиг.4 - сечение Б-Б на фиг.1; на фиг.З - сечение В-В на фиг.1; на фиг.6 - узел I на фиг.1; на фиг.7 - узел II на фиг.1; на фиг.8 - узел III на фиг.1.

Ротационный регулятор давления содержит корпус 1 и ротор 2, помещенный в цилиндрической полости корпуса с эксцентриситетом относительно оси полости. На торцах корпуса 1 закреплены крышки 3. В пазах ротора 2 установлены пластины 4. В крышках 3 установлены подвижные обоймы 5. На крьшке 3 закреплены опорные плиты 6, на которых поставлены корпу плиты 6, на которых поставлены корпуса 7 и 8. Корпуса 7 и 8 в зависимости от варианта исполнения регулятора закрывают крышками 9 или 10. В обоймах 5 установлены подшипники 11, в которых вращается ротор 2. На концах ротора 2 закреплены первые зубчатые колеса 12 или 13, входящие в зацепление с вторыми зубчатыми колесами 14, в свою очередь, входящими в зацепление с третьими зубчатыми колесами 15. Зубчатые колеса 12 и 13 отличаются только типом посадки на ротор 2: либо напрямую, как зубчатые колеса 13, либо на подшипник 16, как зуб чатое колесо 12. Зубчатое колесо 15 в зависимости от исполнения регулятора посажено либо на ось 17, либо на выходной вал 18. Зубчатое колесо 14 расположено на осях 19, соединенных с тягами 20. Тяги 20 через вилки 21 и оси 22 соединены с коромыслом 23. Коромысло 23 имеет шток 24, соединенный с поршнем 25, служащим чувствительным элементом. Поршень 25 расположен в цилиндре 26, который закрыт крышкой 27. В крышке 7 расположен патрубок 28 для подачи управ

5

0

5

0

5

0

0

5

ляющего воздействия. Цилиндр 26 с помощью кронштейнов 29 прикреплен к корпусу I. Ротор 2 соединен с осью 17 и валом 18 двумя пружинами 30 задания , служащими задающим элементом ротационного регулятора давления. Для обеспечения вращения зубчатых колес при параллельном перемещении ротора 2 пружина 30 соединена с осью 17 и ротором 2 через промежуточную ось 31, расположенную в промежуточном подшипнике 32. Цружина 30 соединена с валом 18 через обойму 34, в которой расположен подшипник 35, расположенный на валу 18. Для обеспечения одинаковой длины пружины 30 на промежуточную ось 31, расположенную на оси 17, надевают серьгу 33. В корпусе 1 установлены входной 36 и выходной 37 патрубки для подвода и отвода газа.

Ротационный регулятор давления работает следующим образом.

После открытия запирающей арматуры газ подается сначала на чувствительный элемент 25 через патрубок 28, а затем в патрубок 36. Разделение во времени осуществляется запирающей арматурой. Чувствительный элемент 25 через коромысло 23 и тяги 20 воздействует на зубчатые колеса 14, которые взаимодействуя с зубчатыми колесами 12, 13 и 15 сдвигают обоймы 5, а вместе с ними и ротор 2 в крайнее верхнее положение. Цружины 30, препятствующие перемещению ротора, слу- ат в предложенной конструкции за- датчиком требуемой величины выходного давления. Настройка на необходимое выходное давление в предложенном устройстве производится заменой пружин 30 с различными жесткостными характеристиками. Обоймы 5 передвигаются синхронно, так как плечи коромысла 23 выполнены одинаковыми, и нет перекоса ротора 2 в подшипниках 11. В процессе истечения газа из емкости управляющее усилие, подаваемое на чувствительный элемент 25, уменьшается, уменьшается и усилие, воздействующее на зубчатые колеса 15 и пружины 30. Ротор из положения Г (фиг.5) перемешается в промежуточное положение Е, при этом объем камеры расширения Ж уменьшается и выходное давление газа остается постоянным при уменьшении давления газа на входе.

Такой процесс поддерживается до минимального давления в емкости, при котором происходит дросселирование газа в ротационном регуляторе давления. При изменении потребляемого расхода газа скорость газового потока, проходящего через камеру Ж, изменяется, что приводит к изменению скорости вращения ротора 2. Изменение ско- рости вращения ротора 2 не влияет на геометрические параметры камеры рас- щирения Ж, которые определяют величину давления на выходе, так как положение оси роторов определяется вза имодействием сил натяжения пружин 30 и силы давления на чувствительный элемент 25. Сила давления на чувствительный элемент 25 определяется площадью элемента и текущим значением давления газа в емкости. Таким образом изменение расхода газа в предложенной конструкции не приводит к изменению давления на выходе при прочих равных условиях, что свойственно газовым редукторам имеющим подпружи- ненный шток.

Пульсация давления газа на выходе из ротационного регулятора не происходит, так как объем камеры расшире- ния изменяется в соответствии с изменением давления на входе, а давление на выходе остается постоянным.

При изменении давления на выходе регулятора при постоянном расходе происходит изменение давления в камере расширения Ж, что приводит к изменению скорости вращения ротора и изменению положения оси ротора по высоте. После того, как система сил, воздействующих на ротор, приходит в равновесие, давление на выходе из регулятора стабилизируется.

В регуляторе возможно использовать энергию дросселируемого газа для поддержания постоянства температуры газа в сосуде при его опорожнении, т.е обеспечить более полное извлечение газа, запасенного в сосуде. Для выполнения этой цели регулятор может быть выполнен в модификации, приведенной на фиг.1. На выходном валу 18 можно расположить ротор электрического генератора, который бы питал гибкие нагревательные элементы, намотанные вокруг сосуда высокого давления, из которого происходит истечение газа. Нагрев стенок сосуда при его опорожнении позволяет уменьшить паде.-

.Q - | jn25

,Q , 35

40

45

50

55

ние температуры газа в сосуде при его опорожнении, что ведет к более полному использованию газа, запасенного в сосуде. Расположение на выходном валу постоянной массы ротора генератора, механически не связанного с нагрузкой, не влияет на изменение давления в камере, т.е. не приводит к изменению давления на выходе ротационного регулятора и не влияет на его работоспособность.

Ротационный регулятор давления может быть выполнен в трех вариантах: одна модификация представлена на фиг. I ; вторая модификация - оба зубчатых колеса 15 расположены на осях 17 и энергия дросселируемого газа не используется; третья модификация - оба зубчатых колеса 15 сидят на выходных валах 18, в этом случае возможно удвоение съема энергии дросселируемого газа с целью поддержания постоянства температуры газа в сосуде при его опорожнении.

В конструкции ротационного регулятора давления расположение ротора в подвижных обоймах и соединение его с чувствительным элементом позволяет поддерживать постоянное давление на выходе за счет изменения объема камеры расширения. Соединение ротора, расположенного в подвижных обоймах, с выходным валом позволяет использовать энергию дросселируемого газа для поддержания постоянства температуры газа в сосуде высокого давления при его опорожнении, т.е. для более полного использоваиня газа, запасенного в сосуде, что особенно актуально для сосудов высокого давления систем газоснабжения, расположенных на подвижных объектах.

Конструкция позволяет расширить область применения пневмомотора и класс решаемых им задач, так как в этом случае пневмомотор решает задачу регулирования давления.

Формула изобретения

1. Ротационный регулятор давления, содержащий корпус с входным и выходным патрубками и с крьш1ками, ротор, установленный в цилиндрической полости корпуса эксцентрично на валу и снабженный радиальными пластинами, и чувствительный элемент, отличающийся тем, что, с целью

5I3

расширения области применения и функциональных возможностей регулятора, ротор установлен в подшипниках подвижных обойм, установленных в пазах, выполненных в крышках, на концах ротора закреплены первые зубчатые колеса, связанные с вторыми зубчатыми колесами, кинематически соединенными с

чувствительным элементом, а концы ротора через промежуточные подшипники соединены с пружинами задания.

2. Регулятор давления по п.1, о т- личающийся там, что вторые зубчатые колеса соединены с третьим зубчатым колесом, установленным на выходном валу.

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано для регулирования давления газа при его истечении из баллона высокого давления с использованием энергии дросселируемого газа для стабилизации температуры газа в процессе его истечения. Целью изобретения является расширение области применения и функциональных возможностей регулятора. Расположение ротора в подвижных обоймах и соединение его с чувствительным элементом позволяет поддерживать постоянное давление на выходе за счет изменения объема камеры расширения. Соединение ротора, расположенного в подвижных обоймах, с выходным валом позволяет использовать энергию дросселируемого газа для поддержания постоянства температуры газа в сосуде высокого давления при его опорожнении. I з.п. ф-лы, 8 ил. € (Л

/w

Zf

б б

фиеЛ

A.LA

(pue.S

8-8

Ik

Pgb.

fpurJI

30

31

риг.6

дуие.в

J5X

tpt/ff.7