Регулятор давления Советский патент 1980 года по МПК G05D16/10 

Изобретение относится к пневмоавтоматике и может быть использовано в. пневмосистемах. Известен широкопредельный регулятор давления, состоящий из корпуса, одной дросселирующей пары, одного чувствительного элемента и связанной с ним дренажной пары затвор-седло О- Однако дренажная пара в этом регуляторе срабатывает только после полного перекрытия дросселирующего седла затвором с полным усилием герметизации дросселирующего седла. При этом значительное изменение усилия регулир вочной пружины и усилие герметизации компенсируются значительным, возрастанием выходного давления что ведет к увеличению статической ошибки регулирования. Такое использование дренажной пары позволяет ограничитьвыходное давление в аварийной ситуации, например при разрушении затвора дросселирующей пары, но в этом случае она не дает повышения точности регулирования давления. Известен также автоматический саморазгружающийся регулятор давления, представляющий собой сочетание двух самостоятельных редукторов - основного и управляющего и имеющего дренажную пару (2 . Поскольку чувствительный элемент управляющего редуктора в этом регуляторе не реагирует непосредственно на выходное давление основного редуктора, то работой дренажной пары также не обеспечивается в полной мере повышение точности регулирования выходного давления. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является регулятор давления, содержащий корпус с входной и выходной полостями, между которыми установлен первый регулирующий орган, связанный с первым чувствительным элементом, выполненным в виде ступенчатого поршня, образующего с корпусом первую управляющую полость, второй регулирующий орган, установленный между выходной и первой управляющей полостями, связанный со вторым чувствительным элементом, образующим с корпусом вторую управляющую полость, сообщенную с выходной полостью, третий регулирующий орган, связанный со вторым чувствительным элементом з . Регулятор имеет достаточную точность регулирования в установившихся

режимах, но в переходных режимах при уменьшении, прекращении расхода среды - дает завышенное выходное давление , которое может сохраняться или медленно уменьшаться. Для некоторых систем такое завышенное давление, в том числе и самоустраняющееся в течение некоторого времени недопустимо, т.е. регулятор применительно к таким системам следует считать недостаточно точным.

Цель изобретения - повышение точности регулирования выходного давления .

Цель достигается тем, что регулятор содержит четвертый регулирующий орган, вход которого соединен с первой управляющей полостью, а выход с атмосферой, связанной с рабочим поршнем, образующим с корпусом рабочую полость, которая сообщена через дроссель с атмосферой и через канал во втором чувствительном элементе с выходом третьего регулирующего органа, вход которого соединен со второй управляющей полостью, причем второй и третий регулирующие органы механически связаны.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема регулятора; на фиг. 2 .графики качественного изменения выходного давления во времени t для различных величин изменения (уменьшения) расхода среды д G через выходной канал устройства; на фиг.Зграфики изменения выходного давления для предложенного регулятора.

Регулятор давления имеет корпус 1 с входной 2 и выходной 3 полостями, первый регулирующий орган - затвор 4 и седло 5, первый чувствительный элемент - ступенчатый поршень б, образующий с корпусом первую управляющую полость 7 . Второй чувствительный элемент - поршень 8 образует с корпусом вторую управляющую полость 9, сообщенную с выходной полостью 3, и связан со вторым рюгулируювдим органом - затвором 10 и седлом 11, обеспечивающими требующийся приток рабочей среды в первую управляквдую полость 7. Пружины 12 и 13 обеспечивают заданяцее усилие на поршнях 6 и 8. Третий регулирующий орган - затвор 14 и седло 15 обеспечивгиот сброс среды из полостей 9 и 3, сообщенных каналом 16, при избыточном давлении в полостях. Пневмопривод, состоящий из рабочего поршня 17 образующего с корпусом рабочую полость 18 и полост пружины 19, взаимодействующего с ним уплотненного толкателя 20 и пружины 21, предназначен для воздействия на четвертый регулирукадий орган - затво 22 и седло 23, разобщающий или сообщающий полость 7 с атмосферой. Каналы 24 и 25 сообщают соответственно выход третьего регулирующего органа с рабочей полостью 18 и первую управляющую полость 7 с четвертым регулирующим органом. Дроссель 26 определяет реакцию поршня 17 на минимальный пневматический сигнал, поступающий по каналу 24, а также интенсивность и продолжительность сброса давления из полости 7. Канал 27 предназначен для сообщения выхода дросселя 26 и полости пружины 19 через канал 28 с атмосферой. Канал 29 обеспечивает подвод среды от второго регулирующего органа в полость 7, а дроссель 30отток среды из полости 7, создавая в ней переменное давление. Входная полость 2 является непосредственным источником питания для первого регулирукицего органа и своей емкостью обеспечивает нормальную работу регулятора в расходном режиме.

Регулятор давления работает следующим образом.

В исходном положении первый чувствительный элемент - ступенчатый поршень 6 и второй чувствительный элемент - поршень 8 поджаты пружинаими 12 и 13 к корпусу 1, затворы 4 и 10 отжаты от седел 5 и 11, а затворы 14. и 22 перекрывают седла 15 и 23. Сжатие пружины 13 соответствует усилию выходного давления на площадь поршня 8, а сжатие пружины 12 соответствует усилию несколько меньшему, чем усилие выходного давления на большую ступень 6, При подаче входного давления газ из выходной полости 2 поступает в выходную полость 3 и по каналу 16 в полость 18. В установившемся режиме регулирования с расходом или без расхода среды, ступенчатый поршень 6 уравновешен.с одной стороны выходным давлением на большую ступень и с другой стороны пружиной 12 и некоторым давлением в первой управляющей полости 7 на кольцевую площадь, равную разнице площадей большей и меньшей ступеней поршня 6. Давление в первой управляющей полости 7 зависит от степени нагружения пружины 12 и меняется автоматически по мере изменения усилий на подвижной системе регулятора, например вследствие изменения хода затвора 4 при колебаниях расхода рабочей среды и входного давления. Увеличение.давления в полости 7 происходит при уменьшении выходного давления путем реакции поршня 8 на это уменьшение, его воздействия на затвор 10,отжатия затвора 10 от седла 11 и увеличения притока среды в полость 7. При увеличении выходного давления поршень 8 перемещается в направлении сжатия пружины 13, зазор между затвором 10 и седлом 11 уменьшается, приток среды в полость 7 также уменьшается, давление в полости 7 за счет оттока среды через дроссель 30 также уменьшается. Таким образом, работой второго чувствительного элемента - поршня 8, второго регулируюmero органа - затвора 10 и седла 11 осуществляется автоматическое измене ние давления в первой управляющей полости 7, т.е.автоматическая коррек ция выходного давления. Указанной коррекцией ошибка регулирования сводится к минимуму только для установившихся процессов. В общем случае время выхода регулятора на установив шийся режим зависит от скорости изме нения давления в первой управляющей полости 7, определяемой притоком сре ды в полость 7 и оттоком среды через дроссель 30. ПРИ быстром уменьшении расхода среды через выходную полость 3 давление в полости 7, а, следоватeльнOJ и выходное давление становят ся избыточными. При этом поршень 8 вместе с затвором 14 перемещаются в направлении сжатия пружины 13 до кон такта затвора 14 с жестким упором на корпусе 1. При дальнейшем перемещении поршня 8 канал 24 становится от крытым и рабочая среда поступает в рабочую полость 18 и к дросселю 26. Вследствие ограниченного расхода сре ды через дроссель 26, давление в раьочей полости 18 возра;стает и поршен 17, сжимая пружину, через толкатель 20 отжимает затвор 22 от седла 23. Среда из первой управляющей полости 7 через канал 25 дренируется в атмосферу. При этом давление в полости If а, следовательно, и в выходной полости 3 быстро уменьшается. В случае избыточного сброса среды из полости 7, давление в ней достаточно быстро восстанавливается за счет подпитки по каналу 29. Таким образом, предложенное техническое решение позволяет ограничит возрастание выходного давления и уменьшить время выхода регулятора на установившийся режим. На фиг. 2 и 3 верхний график соответствует уменьшению расхода среды, от максимального значения до нуля Продолжительность изменения расхода t- принята для различных величин расхода одинаковой. Из сопоставления графиков фиг. 2 видно, что продол;кительность переходного процесса Tj. и отклонение выходного давления лPj зависят от величины изменения расхода среды. При увеличении t отклонеИз сопоставления HKeuPj уменьшается, графиков на фиг. 2 и фиг. 3 видно, что величины и Т max на фиг. 3 для предложенного регулятора меньше, чем величины и на фиг. 2 для известногорегулятора. Имеющие место кратковременные понижения -дротах,как правило, не влияют существенно на работу потребителя газа. В отличие от этого, величины AP,j и T,j составляют значительный прсцент от выходного давления и продолжитель ности рабочего цикла регулятора.Поэтому, применительно к некоторым пот ребителям, такие отклонения могут рассматриваться как недопустимые,а сам регулятор давления как низкоточный. Преимуществом изобретения является то, что управляющий сигнал на поршне 17 формируется за счет оттока рабочей среды кг выходной полости 3 (через канал 16), чем обеспечивается быстрый предварительный сброс возрастающего выходного давления, а при малых возрастаниях выходного давления его ограничение возможно только за счет выхода среды через третий регулирукяций орган (затвор 13 и седло 14). Таким образом, с введением связи третьего регулирующего органа со вторым чувствительньлл элементом, с введением четвертого регулирующего органа, пневмопривода и соответствующих коммутирующих каналов точность регулятора давления повыиается. Использование изобретения позволит повысить точность регулирования давления в пневмосистемах, исключить установку в систеьвл специгшьных устройств для ограничения Забросов регулирующего давления. Формула изобретения Регулятор давления, соде Жсиций корпус с входной и выходной полостями, между которыми установлен первый регулирующий орган, связанный с первым чувствительньвл элементом, выполненным в виде ступенчатого поршня, образующего с корпусом первую управляющую полость, второй регулирующий орган, установленный между выходной и первой управляющей полостями,связанный со вторым чувствительным элементом, образующим с корпусом вторую управляющую полость, сообщенную с выходной полостью, третий регулирующий орган, связанный со вторым чувствительным элементом, отличающийся тем, что, с целью повышения точности регулятора, он содержит Четвертый регулирующий оргай, вход KOTOpoi o соединен с первой управляющей полостью, а выход - с атмосферой, связанный с 1 абочим поршнем, образующим с корпусом рабочую полость, которая сообщена через дроссель с атмосферой и через канал во втором чувствительном элементе с выходом третьего регулирующего органа, вход которого соединен со второй управляющей полостью, причем второй и третий регулирукяцие органы механически связаны. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 351038, кл.С 05 О 16/10, 1967. 2.Авторское свидетельство СССР В 225598, кл. G 05 О 16/06, 1966. 3.Авторское свидетельство СССР № 610074, кл. G 05 О 16/10, 1978 (прототип).

V. .- 773584

0

Р8шх

&}Jf & 6fn

&ЯЯМ1