Регулятор давления газа Советский патент 1992 года по МПК G05D16/06 

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в системах пневмоавтоматики для точного регулирования давления газа, а также в хроматографических и газоаналитических приборах для регулирова-; ния давления газов-носителей и анализируемых газов при особо малых расходах.

Известен регулятор давления газа, содержащий корпус с входным и выходным каналами, крышку с установленной в ней пружиной поджатия, мембранный чувствительный элемент с жестким центром, сопло, соединенное гибкой трубкой с входным каналом и жестко при-

крепленное тягами к чувствительному элементу, заслонку, выполненную в ви- де дополнительной вялой мембраны. Чувствительный элемент, корпус и заслонка образуют три газовых камеры - входную, сообщенную с входным каналом, выходную, сообщенную с выходным каналом, и регулирующую, сообщенную отверстиями в корпусе с входной камерой Т}.

Недостатками этого регулятора являются большая масса деталей, установленных на чувствительном элементе, что приводит к понижению точности регулирования и зависимости выходного давления от изменения пространстСУЈъ

со

UP

31

венного положения регулятора, большой объем газовых камер, большое вре мя установления давления при переходе от одного к другому задаваемому значению особенно при малых расходах большая трудоемкость настройки, связанная с многократной подстройкой зазора между соплом и заслонкой, сборкой, разборкой и проверкой регулятора.

Прототипом предложенного изобретения является регулятор давления газа содержащий корпус с входным и выходным каналами, установленный в нем чувствительный элемент в виде вялой мембраны, регулирующий орган типа сопло-заслонка, сопло которого выполнено в торце стакана, а заслонкой яв

ляется центральная часть вялой мемб- 2Q торым и пружиной 5 в отверстиях перераны, контактирующая с регулируемым упором, в торцовой части которого выполнено углубление,пружину поджатия, расположенную в крышке и связанную с вялой мембраной через толкатели и опорное кольцо. Стакан с соплом соединен гибкой трубкой с входным каналом и ,подпружинен к мембране JJ21.

Недостатком этого регулятора является то, что жесткость гибкой трубки влияет на точность регулирования, а также необходимость достаточно большого объема для ее размещения в регулирующей камере регулятора, что ухудшает его быстродействие.

Целью изобретения является повышение точности и быстродействия регулятора.

Сущность изобретения заключается в том, что в регулятор давления газа, содержащий корпус с входным и выходным каналами, установленный в нем чувствительный элемент в виде вялой мембраны, регулирующий орган типа

25

30

городки установлены толкатели 17. С нижней стороны к мембране 7 прижат стакан 8 с соплом 9, установленный с помощью ввертной полой гайки 11 на дополнительной мембране 10, установленной в. корпусе 1.

Дополнительная мембрана 10 с установленным на ней стаканом 8 с соплом 9 образуют элемент положительной обратной связи.

Расходная камера 12 расположена в корпусе 1 между мембранами и 10 и сообщена с выходным каналом 3. До- полнйтельная мембрана 10 и стенки кор- ,д пуса 1 образуют входную камеру 13, сообщенную с входным каналом 2 и соплом 9. Во входной камере 13 установлен фильтр 18 механических частиц.

Регулятор работает следующим образом. Газ высокого давления через входной канал 2, фильтр 18 и гайку 11 поступает на сопло 9« В регулируемом зазоре между выходным отверстием сопла 9 и центральной частью

40

.

сообщенную с соплом и выходным каналом. Кроме того, во входной ка-мере установлен фильтр механических частиц.

На чертеже показана схема предлагаемого регулятора давления газа.

Регулятор давления содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 каналами, крышку 4, в которой.установлена пружина поджатия Б и регулировочный винт 6, Между корпусом 1 и крышкой Ц установлен мембранный чувствительный элемент 7 в виде вялой мембраны. С верхней стороны мембраны 7 в перегородке крышки 4 установлен регулируемый упор 14, упирающийся нижним торцом в мембрану 7 и имеющий полость 15. К мембране 7 с верхней стороны прижато опорное кольцо 16, между ко5

0

городки установлены толкатели 17. С нижней стороны к мембране 7 прижат стакан 8 с соплом 9, установленный с помощью ввертной полой гайки 11 на дополнительной мембране 10, установленной в. корпусе 1.

Дополнительная мембрана 10 с установленным на ней стаканом 8 с соплом 9 образуют элемент положительной обратной связи.

Расходная камера 12 расположена в корпусе 1 между мембранами и 10 и сообщена с выходным каналом 3. До- полнйтельная мембрана 10 и стенки кор- д пуса 1 образуют входную камеру 13, сообщенную с входным каналом 2 и соплом 9. Во входной камере 13 установлен фильтр 18 механических частиц.

Регулятор работает следующим образом. Газ высокого давления через входной канал 2, фильтр 18 и гайку 11 поступает на сопло 9« В регулируемом зазоре между выходным отверстием сопла 9 и центральной частью

0

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в системах пневмоавтоматики,где требуется точное регулирование давления газа, а также в хроматографах и газоанализаторах для регулирования давления газов-носителей и анализируемых газов при особо малых расходах. Целью изобретения является повышение точности и быстродействия регулятора. Регулятор давления содержит корпус с входным и выходными каналами, крышку с установленной в ней пружиной поджатия и регулировочный винт, мембранный чувствительный элемент, элемент положительной обратной связи и установленный во входной камере фильтр механических частиц. Новое в регуляторе - введение элемента по-. ложительной обратной связи, выполненного в виде дополнительной мембраны с установленным на ней стаканом сх соплом, введение входной камеры, образованной дополнительной мембраной и стенкой корпуса и соединенной с соплом и входным каналом, а также установка фильтра механических частиц во входной камере. 1 ил.

сопло-заслонка, сопло которого выпол- 45 мембраны 7 давление газа понижается,

неио в торце стакана, а заслонкой является центральная часть вялой мембраны, контактирующая с регулируемым упором, в торцовой части которого выполнено углубление,пружину поджатия, расположенную в крышке и связанную с вялой мембраной через толкатели и опорное кольцо, введен элемент положительной обратной связи, выполненный в виде дополнительной мембраны, связанной со стаканом и образующей с корпу сом входную камеру, сообщенную с соплом и входным каналом, а с корпусом и вялой мембраной - расходную камеру.

50

55

газ поступает в расходную камеру 12 и воздействует на нижнюю часть мембраны 7, прогибая ее в сторону опорного кольца 16 и регулируемого упора 14. Прогибаясь, мембрана 7 охватывает торец регулируемого упора 14 и на тягивается на нем, создавая идеальную поверхность заслонки. Из расходной камеры 12 газ пониженного давления поступает в выходной канал 3.

Поступая во входную камеру 13, газ высокого давления прогибает дополнительную мембрану 10 в сторону мембраны 7 и надежно прижимает к

50

55

газ поступает в расходную камеру 12 и воздействует на нижнюю часть мембраны 7, прогибая ее в сторону опорного кольца 16 и регулируемого упора 14. Прогибаясь, мембрана 7 охватывает торец регулируемого упора 14 и натягивается на нем, создавая идеальную поверхность заслонки. Из расходной камеры 12 газ пониженного давления поступает в выходной канал 3.

Поступая во входную камеру 13, газ высокого давления прогибает дополнительную мембрану 10 в сторону мембраны 7 и надежно прижимает к

мембране 7 стакан 8, исключая необходимость использования ТЮУЖИНЫ поджатия. . ч.

На чувствительном элементе - мембрне 7 уравновешиваются усилия, соз- даваемые по обе стороны мембраны. На нижнюю сторону мембраны 7 действует усилие, создаваемое давлением газа в расходной камере 12, и усилие, создаваемое разностью давлений газа во входной камере 13 и расходной камере 12 на дополнительную мембрану 10, которое через стакан 8 передается на |мембрану 7.

На верхнюю сторону мембраны 7 действует усилие, создаваемое пружиной поджатия 5, передаваемое на мембрану

7через толкатели 17 и опорное кольцо 16. При уравновешивании мембрана 7 прогибается и перемещает стакан 8, прогибая дополнительную мембрану 10

и изменяя зазор между выходным отверстием сопла 9 и центральной частью .. мембраны 7, натянутой на торце регулй руемого упора 1, и обеспечивая стабилизацию перепада давления на исполнительном органе. Выходное давление регулятора зависит от усилия предварительного поджатия пружины 5 регули- ровочным винтом 6. С помощью регулируемого упора 14 производится настройка зазора между соплом и заслонкой, причем его расположение за пределами газовой полости регулятора позволяет производить настройку без разборки/ регулятора и в процессе его работы.

8зависимости от необходимого расхода газа регулируемым упором 14 устанав

45

ливают зазор между соплом и заслонкой,40 ких приборах и хроматографах, выпус- при малых расходах устанавливают ми- каемых заводом Севкавэлектроприбор,, нимальный зазор.

Полость 15 на торце регулируемого упора предохраняет поверхность мембраны от продавливания канавок при уплотнении соплом и улучшает натяжение мембраны.

Элемент положительной обратной связи , выполненный в виде дополнительной мембраны 10 со стаканом 8 и соплом, 9 обеспечивает снижение пульсаций давления на выходе при скачкообразных кратковременных изменениях входного давления, т.к. мембрана 10 воспринимает эти изменения и, прогибаясь, изменяет зазор между соплом и заслонкой. При медленных изменениях входного давления за счет прогиба мембраны 10 и передачи изменений усилия на мёмб,й 55

Формула изобретения

5

5 о

0

5

рану 7 быстрее устанавливается уравновешивание чувствительного элемента.

Поскольку при уравновешивании чувствительного элемента прогиб мембраны 7 составляет доли миллиметра, объем расходной камеры может быть минимальным и определяется в основном элементами крепления дополнительной мембраны 10.

Для повышения надежности работы регулятора и точности регулирования во входной капере 13 установлен фильтр механических частиц, который может быть выполнен в виде сетки, Ткани, металлокерамики или фильтрующего волокна.

Предложенный регулятор давления газа реализован в виде макета и испытан в сравнении с базовым объектом и макетом прототипа по авт.св. N 1290275В качестве базового объекта может быть использован стабилизатор давления газа СДГ-101 ДБГ5.123.008 по авт. св. № 981953, применяемый в хро- матографичЪских анализаторах АХП-001,

Проведенные испытания показали, что предложенный регулятор имеет в 2 раза меньшую погрешность регулирования, более чем в 1,5 раза меньшее время установления заданного давления о . .

Испытания проведены на водороде при расходах 50 и 100 см3/мин и входном давлении 5 кг/см2.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Предлагаемый регулятор планируется использовать , в газоаналитичес5

5

Формула изобретения

регулятора, в него введен элемент положительной обратной связи, выполненный в виде дополнительной мембраны, связанной со стаканом и образующей с корпусом входную камеру, сообщенную С соплом и входным каналом, и с корпусом и вялой мембраной расходную

Погрешность регулирования, % при расходе 100 см3/мин

и Р0ЫК «Г/СМ2

k0,6

20,2

0,50,2

Погрешность регулирования,

% при расходе 50 см3/мин

и рвых кг/см2

0,3

20,2

0,50,2

Время, мин,установления

давления на выходе при изменении

РВЫ 2 кг/см2

P1W)(0.5 кг/см2

при расходах, см3/мин

1000,5

501,1

6

121013

камеру, сообщенную с соплом и с выходным каналом.

2,5 2,0 1,5

3,8 2,5 2,0

3,5 И

1S

Wv