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

Изобретение относится к области пневмоавтоматики и может быть использовано в баллонных регуляторах давления с повышенными требованиями к статической точности при широком изменении входных давлений, например, на газобаллонных автомобилях, работающих на сжатом газе.

Известен регулятор давления, содержащий корпус с входной и выходной камерами, расположенным в нем регулирующим органом, связанным через шток с чувствительным элементом образующим с корпусом управляющую полость, где между ней и входной камерой установлен клапан, связанный со штоком.

Недостатком его является то, что в процессе его работы происходит увеличение статической ошибки при изменении (уменьшении) давления на входе

Прототипом изобретения является регулятор давления газа, содержащий корпус, снабженный входным и выходным патрубками, и расположенным в нем чувствительным элементом. В полости высокого давления установлен внешний клапан, внутри которого телескопически установлен второй внутренний клапан, связанный с внешним клапаном пружиной.

Недостатком известного регулятора является то, что он реагирует на повышенный расход понижением выходного давления, после чего происходит открытие внешнего клапана, что снижает точность регулирования выходного давления при пониженном входном давлении, так как в нем отсутствуют силы, открывающие внешний клапан при понижении входного давления.

Целью изобретения является повышение эффективности использования газа из баллонного источника питания при сохранении заданной точности поддержания выходного давления

Указанная цель достигается тем что в регуляторе давления газа, содержащем кор

ч

00

оэ

4

о ы

riycTc входным и выходным патрубками и расположенными в нем чувствительным элементом, связанным с элементом настройки и с регулирующим органом, выполненным в виде двух телескопически установленных клапанов, наружный из которых подпружинен относительно корпуса, а также элемент регулировки поджатия пружин, величина свободного хода внутреннего клапана до упора во вИШнем клапане превышает величину рабочего хода внутреннего клапана, наружный клапан снабжен пружиной, отжимающей его от седла, величина силы которой определяется зависимостью

РОТЖ. (Рвх.настр. - Рвых.т1п)(5внешн. Звнутр.) + Рудерж..(и

где РОТЖ. Рпруж.12 - сила поджатия пружины;

Рудерж. Рпру ж.13 - сила поджатия удерживающей пружины;

Рвх настр - входное давлён ие настройки,, при котором происходит переключение (открытие) внешнего клапана - -

Рвых.т1п - минимальное допустимое давление на выходе;

Звнешн., Звнутр. - площади седел внешнего и внутреннего клапанов, а также тем, что отжимающая пружина внешнего клапана установлена между внешним и внутренним клапана ми, или на штоке между внешним клапаном и чувствительным элементом, или между корпусом и внешним клапаном.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг, 1 приведена принципиальная схема регулятора давления газа при установке Отжимающей п ружины между вйёшййм и внутренним клапанами; на фиг. 2 - разрез клапанного узла при установке отжимающей пружины внешнего клапана на штоке между внешним клапаном и чувствительным элементом; на фиг. 3 - разрез клапанного узла при установке отжимающей пружины внешнего клапана между корпусом регулятора и внешним клапаном.

Регулятор давления газа содержит корпус 1 с чувствительным элементом 2, расположенным между полостью атмосферного давления 3 и выходной полостью 4. внешний клапан 5 с центральным осевым отверстием 6 и гайкой 7, расположенный между входной 8 и выходной 4 полостями на седле 9, шток 10, соединяющий чувствительный элемент 2 через центральное осевое отверстие 6с внутренним клапаном 11, поджатым к седлу (отверстию 6) пружиной 12, которая одновременно отжимает внешний клапан 5 от седла 9. При входном давлении РВх. Рвх насгр внешний кляпан 5 прижат к седлу

9 давлением РВх и удерживающей пружиной 13, поджатие которой регулируется настроечным винтом 14. Пружина 15 и регулировочный винт 16 служат для настройки выходного давления. На фиг. 2 и 3 внутренний клапан 11 при наличии питающего давления РВХ. прижат к седлу дополнительной пружиной 17, обеспечивающей контакт между штоком 10 и клапаном 11 при

0 открытии клапана 11. Регулятор снабжен входным 18 и выходным 19 патрубками.

Регулятор давления газа работает следующим образом,

При подаче входного давления РВх.

5 Рвх.настр. газ заполняет входную полость 8. а через открытие щели клапанов 5 и 11 и выходную полость 4, в которой давление Рвых. увеличивается и поднимает чувствительный элемент 2, причем внешний 5 и

0 внутренний 11 клапаны закрываются. Для пуска регулятора в работу винтом 16 нагружают пружину 15, ее усилие через шток 10 открывает внутренний клапан 11, а внешний клапан 5 остается закрытым силой перепада

5 давлений:

Рвнешн. (Рвх РвыхдЗвнеш Звиутр) (Рпруж.12 - Рпруж 13),,(2)

где РВХ РВХ настр - входное давление . Рвых. - выходное давление;

0 Рпруж.12 РОТ. - сила поджатия отжимающей пружины 12;

Рпруж.13 Рудерж. - сила поджатия удерживающей пружины 13.

Таким образом, усилие перепада давле5 ний, действующее не внешний клапан 5 со стороны входной полости 8, больше усилия настройки отжимающей, пружины 12, так как Рвх Рвх.настр. Газ из входной полости 8 через открытую дросселирующую щель

0 между внутренним клапаном 11 и седлом во внешнем клапане 5 поступает в полость низкого давления 4. Установившееся в полости 4 давление Рвых поступает к потребителю и воздействует на чувствительный

5 элемент 2, который поддерживает привод газа равным расходу газа на потребитель. Для изменения величины выходного давления изменяют поджатие пружины 15 винтом 16

0По мере расхода газа из баллонов давление РВХ падает, при этом сила, действующая со стороны входной полости 8 на внутренний клапан 11 уменьшается, что вызывает приоткрытие клапана 11 и некоторое

5 увеличение давления РВых. При дальнейшем уменьшении входного давления РВх расход через дросселирующую щель клапана 11 уменьшается быстрее, чем увеличивается площадь проходного сечения дросселирующей щели и давление PBb,x начинает падать

Когда проходное сечение дросселирующей щели клапана 11 становится недостаточным для обеспечения расхода на потребитель Рвых достигает своего нижнего допустимого предела Рвыхт1п, усилие настройки отжима- 5 ющей пружины 12 становится равным усилию перепада давлений, действующему на внешний клапан 5 со стороны полости 8. Клапан 5 отжимается от седла 9 пружиной 12, а внутренний клапан 11 закрывается, 10 дросселирующая щель увеличивается. Пропорционально увеличению длины дроссели- рующей щели увеличивается и коэффициент передачи клапана по расходу, что увеличивает точность регулирования выходного 15 давления. После переключения клапанов регулятор давления вновь начинает незна- чительно повышать выходное давление при уменьшении входного давления и только при очень малом перепаде давлений Д Р 20 Рвх - Рвых выходное давление начинает вновь понижаться и достигает значения

РвыхггИпТаким образом, данный регулятор давления обеспечивает заданную точность вы- 25 ходного давления при более полном расходе газа из баллонов за счет расширения рабочего диапазона входных давлений регулятора.

Использование изобретения позволит 30 на 10-30% увеличить ресурс работы потре- бителя при том же баллонном источнике сжатого газа. При использовании регулятора давления газа на автомобилях, использу- ющих в качестве топлива сжатый газ, пробег 35 одной заправки увеличивается на 7-20%.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

1. Регулятор давления газа, содержащий корпус с входным и выходным патрубками и расположенными в нем 40 чувствительным элементом, связанным с

элементом настройки и с регулирующим органом, выполненным в виде двух телескопически установленных клапанов, наружный из которых подпружинен относительно корпуса, а также элемент регулировки поджа- тия пружин, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности использования газа из баллонного источника питания при сохранности заданной точности поддержания выходного давления, величине свободного хода внутреннего клапана до упора во внешнем клапане превышает величину рабочего хода внутреннего клапана, наружный клапан снабжен пружиной, отжимающей его от седла, величина силы которой определяется зависимостью

Ротж (Рвх.настр Рвых.миндЗвнешн Звнутр) + Рудерж.,

где Ротж Рпруж.12 - сила поджатия отжимающей пружины;

Рудерж. Рпруж 13 - сила поджатия удерживающей пружины;

Рвх настр - входное давление настройки, при котором происходит переключение (открытие) внешнего клапана;

Рвых.мин - минимально допустимое давление на выходе;

5Внешн , Звнутр - площади седел внешне- го и внутреннего клапанов.

2.Регулятор по п, 1,отличающийся тем, что отжимающая пружина внешнего клапана установлена между внешним и внутренним клапанами.

3.Регулятор по п. 1,отличающийся тем. что отжимающая пружина внешнего клапана установлена на штоке между внешним клапаном и чувствительным элементом.

4.Регулятор по п. 1,отличающийся тем, что отжимающая пружина внешнего клапана установлена между корпусом и внсш ним клапаном.

Изобретение относится к пневмоавтоматике и может быть использовано в баллонных регуляторах давления. Цель изобретения состоит в повышении эффективности использования газа из баллонного источника питания при сохранении заданной точности поддержания выходного давления Поставленная цель достигается тем, что в предложенном регуляторе давлений газа величина свободного хода внутреннего клапана до упора во внешнем клапане превышает величину рабочего хода внутреннего клапана, наружный клапан снабжен пружиной, отжимающей его от седла. Отжимающая пружина внешнего клапана может быть установлена между внешним и внутренним клапанами, на штоке между внешним клапаном и чувствительным элементом, а также между корпусом и внешним клапаном 3 з.п ф-лы, 3 ил.

Фиг. 2

Фиг. 3