Регулятор давления Советский патент 1980 года по МПК G05D11/06 

(54) РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ

.- - . 1

Изобретение относится к регуляторам не прерывного действия и может быть использовано в системах автоматического регулирования производственными процессами.

Известны регуляторы расхода непрерывного действия, содержащие регулирующий орган с чувствительным элементом в виде подпружиненного сильфона, надсильфонное пространство которого через дроссели сообщено с реле, с местами отбора давления и с атмосферой (1).

Недостатком этих регуляторов является весьма ограниченный состав газовых сред, подлежащий регулированию, так как в них имеется сброс части газа в атмосфеРУНаиболее близким по технической сущности к предлагаемому является регулятор давления, содержащий корпус с в(одным и выходным каналами и установленным в нем чувствительным элементом, связанным с регулирующим органом и через толкатель я пружину - с чувствительным элементом позиционера, снабженного полостями командного и выходного давлений, а также пневмореле, содержащее камеру входного давлекия, чувствительный элемент, соединенный с заслонкой,установленной в сопловой камере двух противоположно расположенных сопел, соединенных соответственно с входным и выходным каналами корпуса 2. Хотя познционеры, установленные на ре гуляторах, увеличивают перестановочное усилие щтока регулирующего органа за счет некоторого увеличения давления на при вод, однако эти усилия также ограничены. Поэтому недостатком этих регуляторов яв10ляется ограниченная область их применения, которая определяется большими гидродинамическими силами, действующими на щток регулирующего органа при больших перепадах давлений и больщих размерах

5 условного 1рохода и седла. Кроме того, конструкции этих регуляторов громоздки изза больщих габаритов пневмопривода, что приводит к больщому расходу воздуха.

Цель изобретения -- расширение области применения регулятора.

20 Указанная цель достигается тем, что в регуляторе камера входного давления пиевмореле соединена с полостью выходного давления позиционера, а сопловая камера чере %аК1й;-гьс.,-л.и--,--. переменный Upoccerfb с полостью чувст вйте Льното элемента.: На чертеже изображена принципиаль ная схема регулятора. РеГуЛЙтор Д Зйления состоит из пневматического позиционера I, регулирующего органа 2 и пневмореле 3Г1озиционер I содержит чувствительный двухмембранный элемент 4 с двумя соединенными между собой мембранами с равными аффективными площадями. Между мембранами .элемента 4 размещены сопла S и 6, взаимодействующие с мембранами, как с заслонками. Сопло 5 сообщено с давлением питания, а сопло 6 - с атмосферой. Сопла 5 и 6 и мембранный элемент 4 обра зуют Р тнчную сопловую камеру позиционера 1. Камера над верхней мембраной элемента 4 также герметична и является полостьнэ командного давления РК (от ручного или автоматического управления). Нижняя мембрана элемента. 4 пЪдЛружИчеиа одним концом пружины 7. Другой конец пружины упирается в толкатель позиционера 8 , который проходит через сальниковое уплотненнр 9 и соединен с толкателем 10 регу лирукицего органа, несущим на себе затвор, взаимодействующий с седлом. Уплотнение 9 также может быть сильфонным. Толкатель 10 сбё/Шнен с Днбмчувствительнрго элемента - сильфона .11. Последний взаимодействует с пружиной 12 и делит регулирующий орган на две изолированные полости: нижнюю - проточную, где размещается седло -(--затвором и полость чувствительного элемента 13. В качестве чувствительного элемента 11 может быть применен также портень или мембрана. Пневматическое реле 3 состоит из трех связанных щтоком 14 чувствительных элементор: мембраны 15, сильфонов 16 и 17, которые обра.зуют lietbipe Тай |ГйГ ёрВая из которых 18 соединена с атмосферой, вторая (сопловая) камера 19 снабжена укрепленной на штоке 14 заслонкой 20, с Двух сторон которой установлены сопла 21 и 22, соединенные соответственно с выходным 23 И входным 24 каналами корпуса 25 импульсными трубками 26 и 27, а в третьей камере 28 расположена пружина 29, чётверТаякамера (входного давления) 30 пневмореле соединена импульсной трубной 31 сполостью 32 выходного давления. Вторая каме ра пневмореле 19 через переменный дрос сель 33 соединена с полостью чувствительного элемента 13 регулирующего органа 2 импульсной трубкой 34. Регулятор давления работает слеДующи образом. Г1еред началом рабЙты жёсткость пру жины 7 и степень ее предварнтельной затяжKM к двухмембранному элементу 4 берутся (настраиваются) таким образом, чтобы начало TpoiaHHH с места элемента 4 осуЩест ifctfvf при HenoTOptiM коШнДШм давле

744492 нии Рк Ро(обычно Рр 0,2 X X ТО Па), а при конечном значении Рк Пт(обычно Рр 9,8 10 Па) мембранный элемент 4 ураШоВешивался бы при перемещении затвора на величину его рабочего хода. При этом, если командное давление О, то под действием подпружиненного элемента 4 сопло 5 закрыто, а сопло 6 открыто. огда kaмера 30 над мембраной 16 соедине на с атмосферой и под действием пружины реле сопло 21 камеры 19 закрыто, а сопло 22 открыто. При этом рабочая среда, про текающая через регулирующий орган, из входного канала 24 под Давлением Pj начинает перетекать по ивЛпульсной трубке 27 в камеру реле 19 и далее по трубке 34 и переменному дросселю 33 - в полость 13 с .давлением Р. Благодаря разности давлеНИИ Р - PJ, над и под сильфоном 11 возникает сила, направленная вниз. Эта сила, преодолевая силы жесткости пружины 12 и сильфона II, силу трения в сальнике 9, гидродинамическую силу, действующую на заТвор со стйроны потока среды, закрывает затвор. ЗатЁГОр 1йСтается закрытым до тех пор, пока командное давление Р не пре высит давление PQ. При заданном значении Р Ро мембранный элемент 4 закрывает сопло 6 и открывает сопло 5. Давление питания воздуха по импульсной трубке 31 поступает в камеру 30, под действием которого сопло 22 камеры 19 закрывается, а сопло 21 открывается. Благодаря этому из полости 13 рабочай среда с Давлением Р через трубку 34, дроссель 33 поступает в камеру реле 19 и далее, через сопло 21 в выходной канал 23 регулирующего органа 2. где давление среды Р. С течением некоторого времени, регулируемого переменным дросселем 33, давление в полости 13 падает. Благодаря этому, под действием сил жесткости пружины 12 и сильфона II толкатель регулирующего органа 10 поднимается. Это перемещение толкателя 10 вызывает деформацию пружины 7 до те пор, пока силы ее жесткости не уравновешены силой, развиваемой заданным командным давлением Р. Незначительное превышейие силы жесткости пружины 7 над силой, развиваемой давлением Р, вызывает закрытие сопла 5 и открытие сопла 6. Тогда давление в камере 30 падает, что вы зЫвает закрытие сопла 21 и открытие сопла 22 камеры 19 и, соответственно, повышение давления в полости 13 (благодаря свя зи этой гголости через трубку 34, дроссель 33, 19 и импульсную трубку 27 с давлением Pt- Повышение давления в полости 18 вновь вызывает опускание толкателя 10, что, в сgffiOi очередь, уменьшает усилие пружнны 7, закрывает сопло 6 .и открывает сопло 5. ЭтХЗ, СШТВетственно, приводит к йерераспрёДеленК1Ь открытйЯ и закрытия сопел в камере 19 и снижению давления в полости 13.

Таким образом, давление Р в полости 13 всегда является так, чтобы обеспечить пере мещение толкателя 10, пропорциональное командному давлению PR . Чем больше гидравлическое сопротивление переменного дросселя 33, тем меньше колебание давления Р и тем точнее установка затвора.

Пневмореле 3 играет роль пневматического исполнительного механизма. Сопла реле имек)т малые диаметры отверстия (около 3 мм), поэтому для их открытия или закрытия ход мембраны 15 незначителен. Гидродинамические силы, возникающие при истечении рабочей среды через сопла таких размеров, также невелики. Поэтому масса и габариты реле получаются малыми. В отличие от существующих пневмоприводов размеры реле независимы от размеров условного прохода и седла клапана и величинь

.-r-. хода его штока. Поэтому габариты регулятора расхода получаются также малыми.

Толкатель позиционера 8 воспринимает на себя весьма незначительные нагрузки по сравнению с толкателями существующих пневмоприводов, сочлененных с толкателем регулирующего органа, поэтому диаметр толкателя 8 принимается малым. В соответствии с этим уменьшается и сила трения в сальнике 9. Ввиду того, что диаметр условного прохода и диаметр седла регулирующего органа здесь практически неограничены, -то расширяется область применения устройства.

Использование предлагаемого изобретения позволяет получНть экономический эффект благодаря уменьшению габаритов и

:к,:;,,;;ид..;-;-----1г --::-.

массы устройства, экономии расхода вкму ха, а также унификации конструкции при ее применении в широком диапазоне нения параметров среды.

Формула изобретения

Регулятор давления, содержащий корпус с входным и выходным каналами и установленным в нем чувствительным элементом,

связанным с регулирующим органом и через толкатель и пружину --- с чувствительным элементом позиционера, снабженного полостями командного и выходного давлений, а также пневмореле, содержащее камеру входного давления, чувствительный элемент, соединенный с заслонкой, установленной в сопловой камере двух противоположно расположенных сопел, соединенных соответственно с входным и выходным каналами корпуса, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения регулятора, камера входного давления пневмореле соединена с полостью выходного дав ления позиционера, а сопловая камера через переменный дроссель - с полостью чувст , вительного элемента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

гуляторов. М., «Недра, 1972, с. 251-259 (прототип).

53

/35