Устройство для регулирования давления газа Советский патент 1988 года по МПК G05D16/10 

первого рпгулятора, первая полость 36 клапанного угтройстна 28 соединена с каналом, сообщающим дроссели 27 и 38, а вторая полость 37 клапанного устройства 28 соединена с общим выходом первого и второго ре1 уляторов. Затвор 10 связан толкателем с двухступенчатым поршнем 14, а затвор II связан штоком 25 с поршнем 13. 2з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области автоматического регулирювания и может использоваться в системах пневмоавтоматики различного назначения. Цель изобретения - повьппение динамической устойчивости устройства и рас ширение диапазона регулирования. Устройство для регулирования давления газа содержит первый 1 и второй 2 36 35 J7 П регуляторы с параллельно соединенными входными 3 и 4 и выходными 5 и 6 каналами, регулирующие органы в виде затворов 11 и 12 с седлами 9 и 10, чувствительные элементы в виде поршня 13 и ступенчатого поршня 14, выходные полости 19 и 20 первого и второго регуляторов, установленный в корпусе второго регулятора эаборник 21, полость которого сообщена через дополнительный дроссель 38 и дроссель 27 с полостью 24 между корпусом и ступенями поршня 14, клапанное устройство 28 с цилиндрическим затвором 33, седлом 34 и низкофрикционным уп- лотнительньм элементом, установленным между торцом затвора 33 и нагружающей его пружиной, причем отверстие седла 34 соединено с каналом, сообщающим дроссель 27 с полостью 24 ю (Л 78 К N) .l

1

Изобретение относится к устройствам для автоматического регулирования и может быть использовано в системах пневмоавтоматики различного назначения.

Цель изобретения - повышение динамической устойчивости устройства, растирение диапазона регулирования.

На фиг.1 схематично изображено устройство для регулирования давления газа; на фиг.2 - узел I на фиг.1; на фиг.3 - разрезное кольцо, вид сверху.

Устройство для регулирования давления газа состоит из первого (боль- шерасходного) 1 и второго (малорасходного) 2 регуляторов с параллельно подсоединенными входными 3 и 4 и выходными 5 и 6 каналами. В корпусах 7 и 8 размещены седла 9 и 10 и регулирующие органы (затворы) 11 и 12. Поршень 13 и ступенчатый поршень 14 являются чувствительными элементами с задающими усилиями от пружин 15 и 16, сжимаемых винтами 17 и 18. Полости 19 и 20 являются соответственно выходными полостями второго и первого регуляторов. Заборник 21 обеспечивает торможение газового потока через седло 9, а каналы 22 и 23 передают давление в полость 24. Шток 25 связьшает поршень 13 с затвором П. Каналом 26 устройство подсоединяется к выходной магистрали системы. Дроссель 27 увеличивает время заполнения полости 24, что способствует динамической устойчивости устройства. Клапанное устройство 28 обеспечивает быстрое опорожнение полости 24 через каналы 29 и 31 в выходной канал 6. Каналами 29 и 32 клапанное устройство 28 связано соответственно с выходом и входом дросселя 27. Цилиндрический затвор 33 перекрывает седло

0

34 и образует в корпусе 35 первую 36 и вторую 37 полости. Дополнительный дроссель 38 вместе с дросселем 27 ограничивает суммарный объем V первой полости 36 с подводящими каналами и обеспечивает уменьшение амплитуды колебаний давления в этом объеме при увеличении их частоты.

Низкофрикциоиный уплотнительный элемент цилиндрического затвора 33 ограничивает массовый отток среды из первой полости 36 и состоит из разрезного (разрез А) кольца 39, установленного между торцами Б цилиндрического затэора 33 и поджимающей его пружины 40. Разрез А и вырезы В (фиг.З) обеспечивают радиальную податливость разрезного кольца 39 пОд начальным воздействием пружины 40, установленной на внутренней поверхности кольца 39, имеющей форму конуса Г, осуществляя достаточное уплотнение по наружной цилиндрической по5 верхности Д и по торцовой поверхности Б .

Устройство для регулирования давления газа работает следующим об0 разом.

В исходном положении ступенчатый поршень 14 и поршень 13 поджаты к корпусам 8 и 7, а затворы 11 и 12 отжаты от седел 9 и 10. Пружины 15 и 16 сжаты винтами 17 и 18 до усилий, обеспечивающих настройку регуляторов 1 и 2 в безрасходном режиме на номинальное равное выходное давление. При подаче входного давления по ка- .

0 налам 3 и 4 при перекрытой выходной магистрали полости 19 и 20 выходного давления заполняются газом, в них устанавливается требующееся давление, затворы 11 и 12 перркрьтают седла 9 и 10.

5

31

При включении малого расхода работает (малорасходный) регулятор 2 как более чувствительный к изменению расхода. Это объясняется в первую очередь меньшим усилием герметизации седла 9 затвором 10 по сравнению с парой затвор - седло первого (больше расходного) регулятора 1. По мере увеличения расхода плотность, скорость и, следовательно, динамическая составляющая давления потока перед заборником 21 увеличиваются. В за- борнике газовый поток тормозится.

Повышенное давление по каналам 22 и 23 передается на вход дросселя 27 и в полость 24. Повышающееся давление в полости 24 способствует перемещению поршня 14 в направлении отжати затвора 12 от седла 10. Таким образом, уже при малом общем отборе газа через канал 26 газовый поток за седлом 9 малого диаметра имеет достаточную скорость и плотность и способствует включению в работу первого мно- горасходного регулятора 1. Дальнейшее увеличение отбора газа вызывает некоторое понижение давления в полостях 19 и 20. Второй регулятор 2,как более чувствительный и точный,начинает реагировать на уменьшение давления в полости 19, поршень 13 через шток 25 дополнительно отжимает затвор 11 от седла 9, давление в забор- кике и в полости 24 увеличивается. В первом регуляторе 1, кроме реакции ступенчатого поршня 14 на уменьшение давления в полости 20, имеет место еще и реакция этого поршня на увеличение давления в полости 24. Затвор 12 также дополнительно отжимается от седла 10, увеличивая приток газа в полости 19 и 20. Давление в этих полостях увелич1геается и остается близким к требующемуся выходному давлению при параллельных расходах через каналы 5 и 6.

Б установившихся расходных режимах давление в заборнике 21, первой полости 36 клапанного устройства 28 и в полости 24 равны. Давление во второй полости 37 ниже указанного давления и равно давлению в канале 26. При уменьшении отбора газа через канал 26 давление в полостях 19 и 20 несколько увеличивается. Поршень 13, реагируя на увеличенное давление в полости 19, перемещается, расход газа через седло 9, давление в эаборни

0

5

0

5

5

0

0

5

4534

ке 21 ив первой полости 36 уменьшаются. Так как усилие пружины 40 мало, то затвор 33 под действием создавшегося перепада давлений в канале 30 и первой полости 36 отжимается от седла 34. Поскольку перепад давлений в канале 30 и во второй полости 37 еще более значительный, полость 24 опорожняется с достаточной скоростью. Этим обеспечивается требуемая реакция всего устройства на уменьшение расхода газа. Забросы выходного давления, особенно при уменьшении расхода газа от максимума до нуля, значительно уменьшаются.

Сечение дросселя 27 выбрано опти- мальньм из условия быстродействия и динамической устойчивости в некоторых диапазонах выходных давлений и расходов среды.

При сечении дополнительного дросселя -- -3 быстродействие устройства

1-1

заметно не снижается. Наличие дополнительного дросселя 38 уменьшает амплитуду пульсации передающегося по каналу 23 давления в объеме между дросселями и это уменьшение тем значительнее, чем выше частота пульсации. Особенно полезно для устойчивости устройства уменьшение амплитуды в отрицательных фазах пульсации. Это связано с тем, что цилиндрический затвор 33, имеющ1ш хорошую реакцию на уменьшение давления в первой полости 36, может начиная с некоторых амплитуд отслеживать пульсирую- шее уменьшение давления и генерировать оттоки среды из полости 24 и колебание давления в ней.

Неопределенный по величине массовый переток среды (полная герметизация не требуется) из первой полости 36 при ограниченном ее притоке через дополнительный дроссель 38 исключен за счет уплотнительного средства. Требуемая реакция цилиндрического затвора 33 на уменьшение давления в первой полости 36 сохраняется за счет хороших антифрикционных свойств уплотнительного элемента, обусловленных выбором материала, надежным прилеганием уплотнительных поверхностей Б и Д (кольцо 39 разрезное и имеются вырезы В) при малом усилии прилегания (малом усилии пружины 40). Уп- рющенне конструкции уплотнительного средства достигнуто за счет испольэования в качестве упругого элемента имеющейся для поджатия цилиндрического затвора 33 пружины 40 и установки ее на поверхность внутреннего корпуса 7 на разрезном кольце 39. Использовано также условие необходимости ограничения перетока среды только в одном направлении - из первой полости 36.

Установка в определенном месте дополнительного дросселя при выбранном соотношении его сечения и ограниченного им объема и .введение низкофрикционного уплотнительного элемен- та обеспечивает повышенную динамическую устойчивость устройства и, как следствие, расширение диапазона регулирования.

Формула изобретения

тельным элементом, причем первая полость и дроссель соединены с полостью заборника через дополнительный дроссель, а радиальный зазор между цилиндрическим затвором и корпусом уплотнен со стороны первой полости низ- кофрикционньм уплотнительным элементом.

К 150-250 см; f , - сечение допол7 2

нительного дросселя, см .

фиаЗ