Двухступенчатый регулятор давления Советский патент 1981 года по МПК G05D16/10 

(54) ДВУХСТУПЕНЧАТЫЙ РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к пневмоавтоматике и может быть использовано в пневматических системах для понижения давления газа и поддержания с высокой точностью пониженного давления. Известен регулятор давления, состоящий из корпуса с входным и выходным каналами и седлом, подпру 1 иненного дросселирующего клапана, взаимодействующего через толкатель с чувствительным элементом, нагруженным посредством регулировочного винта рабочей пружиной. Для регулятора характерна невысокая точность регулирования при больщих выходных давлениях и расходах газа 1J. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является двухступенчатый регулятор давления, содержащий корпус с входным и выходным каналами, с последовательно установленными первым и вторым дросселирующими клапанами, связанными толкателями с чувствительными элементами, и с пружиной задания. Пониженное на первом дросселирующем клапане давление поступает на вход второго клапана, где достигается вторая ступень понижения давления, которое поступает на выход регулятора. Стабилизация выходного давления известным регулятором происходит следующим образом. При повыщении давления на выходе устройства чувствительный элемент дросселирующего клапана второй ступени поднимается вверх, что приводит к уменьщению щели .между клапаном второй ступени и седлом. Приток газа с входа этого клапана (выхода дросселирующего клапана первой ступени) на выход (выход регулятора) уменьщается. При давлении на выходе, равном давлению настройки, дросселирующий клапан второй ступени садится на свое седло, перекрыв его канал. Уменьщение расхода рабочей среды через клапан второй ступени приводит к росту давления на выходе клапана первой ступени редуцирования. Сила давления на чувствительный элемент клапана первой ступени увеличивается, чувствительный элемент поднимается вверх, перекрывая канал седла первой ступени. При уменьщении давления на выходе регулятора сначала открывается клапан второй ступени редуцирования, что сопровождается увеличением притока газа на выход устройства из выходной полости клапана первой ступени. Последнее обуславливает снижение давления в этой полости, перемещение вниз чувствительного элемента клапана первой ступени и увеличение подъема клапана первой ступени над седлом, что приводит к увеличению притока газа в регулятор из сети. На изменение выходного давления известного регулятора реагирует сначала чувствительный элемент дросселирующего клапана второй ступени (в результате чего дросселирующий клапан второй ступени перемещается, соответствующим образом изменяя свое проходное сечение), потом реагирует, вследствие изменения давления на выходе первой ступени, чувствительный элемент клапана первой ступени, соответствующим образом изменяя его проходное сечение Z. Такое ступенчатое реагирование известного регулятора на изменение выходного давления является его недостатком, так как обусловливает снижение точности регулирования. Цель изобретения - повышение точности регулятора. Для достижения указанной цели в двухступенчатом регуляторе давления, содержащем корпус с входным и выходным каналами, с последовательно установленными первым и вторым дросселирующими клапанами, связанными толкателями с чувствительными элементами и с пружиной задания, чувствительные элементы расположены соосно, и первый чувствительный элемент подпружинен относительно второго чувствительного элемента. На чертеже схематично представлен двухступенчатый регулятор давления, продольный разрез. Регулятор давления содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 каналами. В корпусе выполнены седло 4 с каналом 5, полость 6, сообщенная каналами 7 и 8 через канал 9 седла 10 с выходной полостью 1 регулятора. Выходная полость 11 сообщена с полостью выходного канала 3. В корпусе 1 установлен первый дросселирующий клапан 12 с пружиной 13, взаимодействующий посредством толкателя 14 с нагруженным пружиной 15 чувствительным элементом 16. Чувствительный элемент 16 первой ступени редуцирования подпружинен на чувствительном элементе 17 второй ступени редуцирования, нагруженном посредство.м регулировочного винта 18 через тарель 19 пружиной задания 20. Чувствительный элемент 17 второй ступени редуцирования взаимодействует через проходящий в канале 9 седла 10 толкатель 21 со вторым дросселирующим клапаном 22 с пружиной 23 Чувствительные элементы 16 и 17 могут быть выполнены как в виде порщней, так и быть мембранными. Регулятор давления работает следующим образом. В исходном положении регулировочным винтом 18 пружина задания 20 сжата, чувствительный элемент 17 под действием пружины задания 20 опущен вниз до упора в корпусе 1. Клапан 22 через толкатель 21 порщне.м 17 максимально отжат от седла 10. Чувствительный элемент 16 первой ступени редуцирования под воздействием пружины 15 опущен вниз, клапан 12 первой ступени порщнем 16 через толкатель 14 отжат от седла 4, проходное сечение которого нри этом максимально открыто. Входной канал 2 сообщен с выходным каналом 3 через канал 5, полость 6, каналы 7-9 и полость 11. При подаче рабочей среды во входной канал 2 она поступает по указанным выще магистралям в выходной канал 3. Давление газа в полостях 6 и 11 повыщается, увеличивается склд давления среды на чувствительные элементы 16 и 17, которые по мере повышения давления одновременно поднимаются вверх, сжимая пружины 15 и 20. Дросселирующие клапаны 12 и 22 при этом, под воздействием пружин 13 и 23 и давления газа в каналах 2, 7 и 8, также одновременно поднимаются вверх, уменьшая величину дросселирующей щели первой и второй ступеней устройства. Если выходной канал 2 стабилизатора закрыт, то при давлении в выходной полости 11, равном давлению настройки, клапаны 12 и 22 сядут на седла 4 и 10, герметично перекрыв их каналы 5 и 9. При отборе газа в объем за регулятором давление среды в выходной полости 11 снижается, а сила его воздействия на чувствительный элемент 17 уменьшается. Поршень 17 под действием пружины 20 опускается вниз. При этом поршень 17 через толкатель 21 опускает вниз клапан 22, образуя между ним и седло.м 10 щель, через которую газ дросселируется в выходную полость 11. Одновременно с этим чувствительный элемент 16 под воздействием пружины 15 (так как порщень 17 опускается вниз) опускается также вниз, отрывая толкателем 14 клапан 12 от седла 4. Между клапано.м 12 и седлом 4 образуется щель, через которую газ дросселируется из выходного канала 2 в полость 6, восполняя расход газа через канал 9 в выходную полость 11 при отборе среды через выходной канал. В результате открытия клапанов 12 и 22 давление в полости 11 снова повышается, и при некотором его значении между силами, действующими на подвижную систему регулятора, устанавливается динамическое равновесие, соответствующее определенному расходу газа через выходной канал 3. Если расход газа изменяется, то новое равновесие наступает при другой величине дросселирующих щелей между клапаном 22 и седлом 10 и между клапаном 12 и седло.м 4.