Регулятор массового расхода газа Советский патент 1981 года по МПК G05D7/01 

Изобретение относится к автоматическому регулированию массового расхода газа (воздуха) и может быть использовано в системах распределени газа при газлифтной добыче нефти, в системах кондиционирования воздуха летательных аппаратов и др. Известен регулятор массовой (весо вой) подачи воздуха, содержащий трубопровод с сужающим устройством, командное устройство, регулирующий и исполнительный органы . Недостатки этого регулятора - сложность конструкции, наличие специальных механизмов и устройств, вводящих коррекцию контролируемых параметров (давления перед сужающим устройством, перепада давления на нем и др.) и большим количеством жиклеров, работающих в режиме крити ческого истечения, обуславливающих неработоспособность их на реальных (нефильтрованых) средах и многозвен ность преобразования возмущающего сигнала в исполнительной системе сужающее устройство - командное ус ройство - исполнительный механизмрегулирующий орган - сужающее устройство , т.е. запаздывание преобра зования входного сигнала в выходной Наиболее близким по технической сущности к. описанному изобретению и достигаемому результату является регулирующий клапан типа Flos tat V, представляющий собой регулятор расхода газа, во входном патрубке которого установлено дросселирующее устройство, выполненное в виде эквивалентного поворотного дискового затвора, приводимого в действие специальным приводом с командным устройством и подпружиненным регулирующим органом, жестко связанным с мембранным разделителем исполнительного механизма, полость над которым соединена с полостью корпуса до сужающего устройства 2 . Недостатками регулятора являются сложность конструкции,наличие специальных устройств и преобразователей, вводящих коррекцию изменения контролируемых параметров (давления перед дросселирующим устройством и перерада давления на нем) и специального привода с иересчетным устройством, превращающих его при регулировании массового расхода газа в регулятор косвенного действия, повышенная погрешность, обусловленная запаздыванием преобразования итмопсПИЯ входного сигнала в выходной за счет двойного преобразования сигналов в системе дроссель-командное, устройство - исполнительный механизм с пересчетным устройством-дроссель Цель изобретения - повышение надежности и упрощение конструкции. Поставленная цель достигается за счет того, что в регуляторе массово го расхода газа, содержащем корпус с входным и выходным патрубками,сужающее устройство, установленное во входном патрубке, исполнительный ме ханизм, жестко соединенный с подпру жиненным регулирующим органом, испол нительный механизм выполнен в виде блока из двух разделителей (мембран поршней, сильфонов или их комбинаци поршень- мембрана, мембрана-сильфов, сильфон-поршень) с соотношением эффективных площадей 1,001 - 1,5, разделяющих корпус на три полости, из которых ограниченная большей эффективной площадью соединена с полостью до сужающего устройства, огра ниченная меньшей эффективной площадь с полостью после сужающего устройства, а полость между разделителями соединена с атмосферой. Такое выполнение исполнительного механи&ма пс-зволяет совместить в одном устройстве исполнительный механизм и командное устройство, исклю чить многозвенность преобразования командного импульса в исполнительный и обеспечить изменение перепада давл ния на сужающем устройстве таким образом, что при увеличении давления перед сужающим; устройством уменьшается перепад давления на нем и наоборот, обеспечивая в определенном интервале изменение давлений перед сужающим устройством, реализацию с достаточной степенью точности выра const, т.е.: реализацию шэстоянства массового расхода газа. На фиг. 1 изображен регулятор массового расхода газа, .общий вид в разрезе/ на фиг. 2 приведена зависимость Д.(р) иСч (Р}-) ряда регуляторов с -различным соотношением эффективных площадей F F Регулятор фиг.1) состоит из корпуса 1 с входным и выходным патрубками, сужающего устройства 2, регулирующего органа 3, подпружиненного на открытие пружиной 4 и жестко соединенного с исполнительньлм органом, выполненным в виде блока из двух раз делителей, например, мембран 5 и б с соотношением площадей 1,001-1,5. Полость над разделителем 5 посредством трубопровода 7 соединена с, полостью входного патрубка до сужающего устройства 2, полость под разделителем 6 является продолжением полости входного патрубка после сужающего устройства (соединена с полостью после сужающего устройства , а полость между разделителями 5 и 6 посредством дросселирующего устройства 8 соединена с атмосферой. Регуля. ор работает следующим образом. Газ в него поступает со стороны патрубка с сужающим устройством. Перепад давления на сужающем устройстве 2, воспринимаемый разделителями 5 и 6 исполнительного механизма и скомпенсированный усилием пружины 4, являющийся задатчиком расхода, передается на регулирующий орган 3, который занимает соответствующее этому воздействию положение.Изменение вход«ого давления (давления перед сужающим устройством 2) влечет за собой изменение.давления после сужающего устройства 2 до достижения им величины, обуславливающей перепад давления на сужающем устройстве 2 соответственно заданному значению расхода при соответствующем в данный момент значении абсолютного давления перед ним. Массовый расход газа через сужающее устройство определяется по формуле , массовый расход газа; коэффициент пропорциональности;перепад давления на сужающем устройстве; абсолютное давление перед сужающим устройством. Условие равновесия системы в общем виде представляет собой выражение P-P,-(P-AP1P G,, из которого следует, что ) Р„ f п где t, усилие пружины, эффективная площадь разделителя , воспринимающая давление среды до сужающего устройства то же после сужающего уст ройства.. При отношении F,: Fj 1 , О 1 и Р равном 160-100 кгс/см (уравнение 3) и исходя из того, что при малых перемещениях 0( - величина постоянная и равна, например, 260 кгс, получим следующие результаты (см. таблицу). Из данных таблицы следует, что в определенном интервале изменения давления перед сужающим устройством массовый расход газа с достаточной степенью точности есть величина, постоянная. По приведенной на фиг. 2 зависимости, по максимально возможному значению (развиваемому системой) давления Р и расчетному значению д Р при заданном значении массового расхода газа G выбирают тип регулятора с определенным соотношением эффективных площадей (F, -fi}) или на основе имеющегося в налйчи {1 регулятора расхода с определенной характеристикой по f. при. заданно значении G и максимальном значении Р изменением усилия пружины Gr задаются режимы работы регулятора по Формула изобретения Регулятор массового расхода газа содержащий корпус с входным и выходным патрубками, сужающие устройство, установленное во входном патрубке, исполнительный механизм, жестко соединенный с подпружиненным регулирующим органом, отличающийся тем, что, с целью упрощения и повьциения надежности регуля тора, исполнительный механизм выполнен в виде блока из двух разделителей с соотношением эффективных площадей от 1,001 до 1,5, разделяющего корпус на три полости/ причем полость ограниченная большей эффективной площадью, соединена с полостью до сужающего устройства, ограниченная меньшей площадью - с полостью после сужающего устройства, а полость между разделителями; соединена с атмосферой. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР ( 219231, кл. 05 О 7/01, 1968. 2. Process engineering, 1972, май,с. 82-83 (прототип).