Регулятор давления Советский патент 1978 года по МПК G05D16/10 

1

Изобретение относится к пневмоавтоматике и может быть применено в системах газоснабжения различных технологических комплексов. Основной технической задачей при разработке регуляторов давления является повышение точности регулирования давления и, следовательно, максимальное использование запаса газа в баллонах.

Известны регуляторы давления, содержащие подпружиненный клапан, соединенный штоком с чувствительным элементом, на который с одной стороны действует выходное давление, а с другой - усилие регулировочной пружины 1. При этом клапан не подвержен воздействию входного давления, так как его хвостовик, имеющий диаметр, близкий к диаметру седла клапана, в направляющих уплотнен. Такое конструктивное решение (разгрузка клапана по входному давлению) позволяет повысить точность и полнее использовать газ, запасенный в баллоне. Это явление объясняется тем, что ликвидирована одна из двух причин, а именно непосредственное силовое воздействие входного давления на подвижные части регулятора, вызывающих резкое падение выходного давления при уменьшении входного (вторая причина - уменьшение прихода газа в рабочую полость через дросселирующую щель). Однако и в этом случае регулятор не удовлетворяет требованиям технического задания по точности.

Известны попытки компенсировать резкое падение выходного давления регулятора при

падении входного и тем самым повысить его точность.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является регулятор давления, содержащий корпус с входным и выходным

патрубками и расположенные в нем регулирующий орган, шток и чувствительный элемент, связанный с пружиной задания 2.

Однако этот регулятор производит повышение выходного давления при увеличении входного, т. е. при работе от баллона данный регулятор не улучшает, а ухудшает (по сравнению с регулятором, у которого клапан разгружен по входному давлению) точность регулирования. Он компенсирует падение выходного давления при уменьшении входного (улучшает точность регулирования} лишь при относительно невысоком (до 50 кг/см) давлении газа. При высоком давлении газа (от 1:00 кг/см и более) такой регулятор не работоснособен, так как при изменении входного давления (например, от 400 до 100 кг/см) усилие, воспринимаемое нружиной подвижного седла, существенно меняется, что приводит к деформации пружины и перемещению, т. е.

регулятор превращается в проходной клапан

с резко падающей статической характеристикой.

Кроме того, герметизация пары клапаи- седло в режиме отсечки затруднеиа (как и в любом регуляторе с клаиаиом прямого хода), а динамические свойства ухудшены, ибо при возмущении установившегося режима (увеличение или умеиьщение давления в рабочей полости) клапан, связанный с чувствительным элементом, компенсирует данное возмущение, в то время как подвижное седло, двигаясь в ту же сторону, что и клапан, препятствует компенсации возмущения.

Цель изобретения - повышение точности регулирования давления.

Это достигается тем, что регулирующий орган выполнен в виде подпружиненного полого ступенчатого поршня, в котором сделано седло и установлен клапан, связанный через шток с чувствительным элементом.

На фиг. 1 дана схема предлагаемого регулятора, вид сбоку; на фиг. 2 - его статическая характеристи.ка.

Предлагаемый регулятор представляет собой корпус 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками. На корпусе установлена крышка 4 с заплечиками 5, используемая для монтажа первого элемента регулирующего органа 6. Первый элемент регулирующего органа 6 выполнен в виде ступенчатого полого поршня, уплотненного кольцами 7 и 8. Внутри поршня размешен второй элемент регулирующего органа - собственно клапан 9, перемещающийся в направляющей втулке 10 и нагруженный запорной пружиной 11. На поршень воздействует пружина 12 задания, настройка которой осуществляется винтом 13, а также входное, выходное и атмосферное давление полостей 14, 15 н 16 соответственяо. Клаиан 9 щтоком 17 связан с чувствительным элементом 18, нагруженным пружиной 19 задания. пружины 19 определяет величину выходного давления и регулируется винтом 20.

Работает регулятор следующим образом.

На начальном участке падения входного давления (от входного давления в режиме настройки до некоторого, заранее определенного, входного давления) функционирование предлагаемого регулятора тождественно работе регулятора-аналога (регулятора с неподвижным седлом и клапаном уравновешивания по входному давлению). Усилия регулировочной пружины 12 недостаточно, чтобы первый элемент регулирующего органа был снят с упоров - заплечиков 5, на которые он не только посажен, но и гарантированно поджат входным давлением полости 14. При падении входного давления ниже некоторого, заранее определенного, когда равнодействующая всех сил, действующих на первый элемент клапанного

органа, равна нулю, первый элемент регулируюидего органа снимается с упоров и начинает движение вниз - на увеличение открытия дросселирующего зазора в полости 15. Отмеченное движение компенсирует падение выходного давления - давления в полости 15, имеющее место при падении входного давления, так как дополнительный приход газа в полость 15 (через дросселирующий зазор) не

0 связан с уменьшением усилия, действующего на чувствительный элемент 18 со стороны пружины 19 задания, а это, в свою очередь, не ведет и к понижению давления в полости 15 в связи с необходимостью обеспечения состоя.

5 ния равновесия подвижных частей регулятора.

Данный регулятор обладает также улучшенными динамическими свойствами яа счет сходящегося (в случае возмущения увеличивающего выходное давление) и расходящегося (в случае возмущения уменьшающего выходное давление) движения элементов регулирующего органа относительно друг друга.

ТакИМ образом, предлагаемый регулятор

5 компенсирует падение выходного давления на конечном участке уменьщеиия входного давления при улучшении динамических характеристик и характеристик герметизации пары

Q клапан-седло, что позволяет увеличить точность регулирования и максимально использовать запас газа при работе от баллонов высокого давления. Справедливость приведенного вывода иллюстрируется графиком на фиг. 2, где 21 - характеристика предлагаемого редуктора;

22- характеристика редуктора-прототипа;

23- характеристика редуктора-аналога. Использование изобретения позволит повыQ сить точность регулирования и сущест венно (иа 20-30%) сократить емкость баллонной сИ|Стемы, на выходе которой устанавливается предлагаемый регулятор.

Формула изобретения

Регулятор давления, содержащий корпус с входным и выходным патрубками и расположенные в нем регулирующий орган, шток и чувствительный элемент, связанный с пружиной задания, отличаюшийся тем, что, с целью повышения точности регулятора, регулирующий орган выполнен в виде подпружиненного полого ступенчатого поршня, в котором выполнено седло и установлен клапаи, связанный через шток с чувствительным элементом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Аграновский М. М. и др. Силовые пневмоавтоматические системы. М., 1965, с. 35. ° 2. Патент Англии № 1142678, кл. F 2V, 1970.

/2

20

PSbU

J20

fW

90

Ш IiO wo 80 200 220 UO 250 280 300 Ш 3BO 380 WO

(риг.2