Регулятор давления газа Советский патент 1981 года по МПК G05D16/10 

t

Изобретение относится к пневмоавтоматике и может быть использовано в различных отраслях промышленности и транспорта для понижения давления газа и исключения чрезмерного повышения давления рабочей среды в пневматических системах.

Известны редукционные клапаны для высоких давлений газа с размещенным внутри корпуса упругим чувствительным элементом, взаимодействующим с подпружиненным плунжером. Упругий чувствительный элемент выполнен в виде тарельчатой пружиныГЦ.

Однако эти клапаны характеризуются низкой пропускной способностью (расходом), имеют невысокую чувствительность, что обусловлено заметной жесткостью и малым рабочим ходом тарельчатой пружины, и не исключают чрезмерного повышения выходного давления .

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является регулятор давле1Д1я, в корпусе которого с входным и выходным каналами и седлом размещен редуцирующий клапан с пружиной и толкателем, связанным с предохранительным клапаном, перекрывающим осевой канал сброса в поршневом чувствительном, элементе, нагруженном регулируемой пружиной. Пружина чувствительного э.пемента цилиндрическая витая L .

Однако точность регулирования данного регулятора ограничена. Точность работы может быть повьаиана главным образом за счет увеличения

0 площади чувствительного элемента (поршня). Но при этом увеличивается и сила давления на поршень. Чтобы уравновесить эту силу,требуется более мощная пружина. Жесткость пружи5ны также увеличивается, а выигрыш в точности сказывается незначительным, Особенно на больших выходных давлениях. Кроме того, предохраните.пьный клапан данного регулятора обес0 .печивает низкую пропускную способн-ость, он ко1лпенсирует небольшие величины негерметичностей в уплотнении редуцирующего клапана. При больших перетечках газа со входа на выход,

5 соизмеримых с номинальным расходом регулятора, предохранительный к.папан не может обеспечить сброс избыточного давления, которое на выходе значительно повышается. Это .может вызвать

0 повреждение аппаратуры, питаемой газом через редуктор, л снижает надежность работы данного устройства. Цель изобретения - повьлиение точности и надежности регулятора давления газа. Указанная цель достигается тем, что регулятор давления газа, содержащий корпус с входным, выходным каналами, патрубком сброса, узлом настройки, чувствительным элементом предохранительным клапаном и клапаном с толкателем, снабжен опорой и установленными на внутренней повер ности корпуса упорами, а чувствитель ный элемент и предохранительный клап выполнены в виде пакета последовател но установленных и попарно связанных большими основаниями тарельчатых пружин, полости которых соединены с патрубком сброса, причем один конец пакета закреплен на опоре, а другой конец - на узле настройки. Внутренняя полость тарельчатых пружин сообщена с атмосферой, а выходное давление воздействует на паке пружин с наружной стороны. Функции запорного органа предохранительного клапана выполняют соприкасающиеся друг с другом внутренние основания (меньшего диаметра) тарелок -пружин. При повышении давления обращенные друг к другу большими основаниями тарелки пружин сжимаются, что приводит к соответствугацему перемещению дросселируЕОщего клапана. Деформация каждой тарелки оказывает влияние на положение регулирующего органа, причем эффективная площадь чувствительного элемента увеличена (по сравнению с гшощадью одной пружи ны) в столько раз, сколько тарелок в комплекте. Попарная гидравлическая разгрузка пружин (выходное давление сжимает между собой по две тарелки) не требует увеличения жесткости упру гого элемента. Это позволяет значительно повысить точность регулирова ния. При чрезмерном повышении выходного давления попарное сжатие, тарело сопровождается раскрытием стыков меж ду ними по малому основанию.- Так ка эти стыки раскрываются между всеми парными тарелками, то проходное сече ние предохранительного клапана значительно превышает проходное сечени известного клапана при том же превыш нии выходного давления. В результате исключается чрезмерное повышение да ления на выходе редуктора, надежность его работы повышается. На чертеже схематически изображе регулятор давления , продольны разрез. Устройство содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 каналами и седлом 4. В корпусе клапан 5 с пру жиной 6 и толкателем 7 связан с пру жинным чувствительным элементом 8. Чувствительный элемент объединен с предохранительным клапаном и выполнен в виде пакета 9 последовательно установленных тарельчатых пружин 10. Пакет 9 пружин 10 с одной стороны связан с опорой 11, взаимодействующей с толкателем 7 клапана 5, а с другой стороны связан с патрубком 12 (каналом) сброса предохранительного клапана. Патрубок 12 поджимается к пакету 9 пружин ДО гайкой 13 через поршень 14 последние образуют узел настройки регулятора. В корпусе выполнены упоры 15 (направляющие ребра), центрирующие пружины 10. В опоре 11 выполнены отверстия 16. Верхняя пружина 10 может быть закреплена на патрубке 12 неподвижно (с натягом) , а нижняя пружина -с натягом на опоре 11. Регулятор работает следующим образом. В исходном состоянии пружины 10 сжаты гайкой 13 через поршень 14, опора 11 спущена вниз, до упора в корпусе 1, толкателем 7 клапан 5 отжат от седла 4 на максимальную величину. Полость входного клапана 2 сообщена с выходным каналом 3. Газ высокого давления через входной канал 2 подается к клапану 5. В проходном, сечении между клапаном 5 и седлом 4 газ редуцируется, его давление понижается. Пониженное давление поступает на выход регулятора (в полость выходного канала 3), выходное давление действует на чувствительный элемент снизу (воздействуя на опору 11) и охватывает пакет 9 пружин 10, прижимая их попарно друг к другу. Давление на выходе регулятора повышается. Если выход из регулятора закрыт, то при определенном давлении в полости выходного канала, называемом давлением настройки в статике, клапан 5 перекрывает седло 4, разобщая входную и выходную полости. При этом тарелки 10 сжаты между собой настолько, что опора 11 под действием выходного давления ( давления на площадь меньшего основания тарелки 10) поднимается вверх на величину хода клапана 5. При отборе газа в объем за регулятором выходное давление и сила его воздействия на чувствительный элемент 8 снижается. Тарелкй 10 раэжима19тся, опора 11 опускается вниз. Это прийодит к открытию клапана 5 и дросселированию газа в образовавшейся щели между клапаном и седлом. Давление на выходе снова повышается, и при некотором его значении между силами, действующими на подвижную систему регулятора, устанавливается динамическое равновесие, соответствующее определенному расходу газа. Если расход газа изменяется, то новое равновесие наступает при другой величине дросселирующей щели. При чрезмерном повышении - выходного давления пружины 10 схшмаются настолько, что опора 11 доходит до упоров 15 (направляющих ребер) и останавливается. Дальнейшее повышение давления сопровождается дальнейшим сжатие пружин и раскрытием стыков по мень шему основанию тарелок 10, Через раскрытые стыки избыточное давление по каналу 12 сбрасывается в атмосферу. При восстановлении рабочего давления тарелки 10 разжимаются, стыки между ними закрываются, сброс газа прекращается. В предлагаемом регуляторе площадь чувстА1тельного элемента равна площади наружной (со стороны выходного клапана) поверхности всех тарельчатых прухшн 10 и площади меньшего основания (со стороны оп ры 11) нижней тарелки, т. е. площадь чувствительного элемента значительна. Причем это увеличение площади не требует увеличения мощности пружин, их «есткость остается неизменно В результате точность регулирования регулятора значительно повышается. Повышение точности понижения давления газа приводит и к повышению точности работы предохранительного клапана, так как у последнего и у дросселирующего клапана один и тот же чувствительный элемент. Сброс чрезмерного давления газа через многие стыки между пружинами 10 обус ловливает заметное проходное сечение без заметного повышения давления Это обеспечивает сброс газа из выход кой полости при повышении его давлеНИН сверх допустимой величины при любой величине негерметичности клапана, что заметно ограничивает возможную величину превышения давления на выходе и повышает надежность регулятора и всей пневмосистемы. Формула изобретения Регулятор давления газа, содержащий корпус с входным, выходным каналами, патрубком сброса, узлом настройки, чувствительным элементом, предохранительным клапаном и клапаном с толкателем, отличающи ;с я тем, что, с целью повышения точности и надежности регулятора, он содержит опору и установленные на внутренней поверхности корпуса упоры, а чувствительный элемент и предохранительный клапан выполнен в виде пакета последовательно установленных и попарно связанных большими основаниями тарельчатых пружин, полости которых соединены с патрубками сброса, причем один конец пакета закреплен на опоре, а лругой конец - на узле настройки. Источники информации, принятые вез внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 338725, кл. G 05 О 16/10, 1970. 2.Авторское свидетельство СССР № 573799, кл. G 05 О 16/10, 1977 (прототип).

13 J

fit