Регулятор давления Советский патент 1981 года по МПК G05D16/10 

Изобретение относится к пневмоавтоматике и может быть использовано в балонных регуляторах давлеьшя, к которым предъявляются повышенные требования по статической точности работы в широком диапазоне изменения входных давлений и наличии вибраций или других внешних возмущающих воздействий,- возбуждающих автоко лебания. Точность и устойчивость работы регулятора давления, как и любой сис темы автоматического регулирования, зависит от коэффициента передачи по контуру. Коэффициент передачи по контуру определяется по формуле РВУ 5гз5др(у) D f0bix да Pgx давление на входе регулято площадь чувствительного элеменTaj 5др - площадь регулируемой дро селирующей щели; TS суммарная жес кость прухшны регулятора; Jgjjiy- эффе тивная площадь выходного аатрубка. Из приведенного выражения следует, что в названных регуляторах при максимальных входных давлениях обеспечивается наибольшая статическая точность, но сильно снижается запас динамической устойчивости. При минимальньпс входных давлениях (за счет уменьшения коэффициента передачи по контуру) снижается точность регулирования, а запас динамической устойчивости становится избыточным. Для обеспечения необходимых запасов динамической устойчивости при максимальных входных давлениях и для обеспечения необходимой точности при минимальных входных давлениях избестны регуляторы, содержащие в выходной полости корпуса на основном чувствительном элементе шарнирно закрепленный двуплечий рычаг, одно плечо которого через пруткину соединено с настроечным устройством (винтом, а другое - с дополнительньтм чувствительным элементом, установленным в разделительной перегородкой корпуса Недостатком этого регулятора дав ления является его контструктивная сложность и дороговизна, что не поз воляет использовать его в системах регулирования общепромьшшенного наз начения, выпускаемых серийно. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является регулятор давления с подпружиненным дросселирующим клапаном обратного хода, установленным в направляющей втулке. Этот регулятор конструктивно про технологически отработан и выпускается серийно Г2, Однако недостатком известного регулятора давления является малый запас устойчивости при максимальных входных: давлениях и относительно узкий рабочий диапазон входных давлений при повышенном требовании к точности регулирования выходного давления.. Цель изобретения - расширение диапазона ра5,очих давлений регулято и повышение его точности. Указанная цель достигается тем, что в регуляторе давления, содержащем корпус с.установленным в нем подпружиненным чувствительным элеме том, связанным штоком с клапаном, р мещенным в направляющей, установлен подпружиненный толкатель, ось штока смещена О1;носительно осиклапана на расстояние, равное 0,40-0,95 радиус седла клапана, а клапан установлен в направляющей с зазором, обеспечив щем перекос клапана на угол, равньй 5-15, причем подпружиненньй толкатель установлен в направляющей перпендикулярно оси клапана со стороны противоположной эксцентриситету што ка. Такое выполнение клапана обеспечивает удвоение коэффициента переда чи по контуру регулирования при уме шении входного давления меньше выбранной величины, определяемой настроечным устройством толкателя, что обеспечивает перестройку регулятора на более низкие входные давления. На фиг.1 приведен регулятор давления, общий вид, разрезу на фиг,2 3 - вид дросселирующего клапана при максимальном и минимальном входных давлениях соответственно. 4 Регулятор давления состоит из корпуса 1, в котором расположен чувствительный элемент 2 с пружиной 3 и клапан 4, поджатый пружиной 5. Клапан 4 связан с чувствительным элементом 2 штоком 6. Ход чувствительного элемента 2 ограничен упорами 7. Толкатель 8 с пружиной 9 и настроечным винтом 10 прижимает клапан 4 к направляющей поверхности. Работает регулятор следующим образом. При отсутствии входного давления чувствительный элемент 2 поднят до упора 7, клапан 4 находится в горизонтальном Положении под действием сил (фиг.З) T,-R,,.F, ; где T {:vj- сила, действующая на клапан со стороны толкателя ., F сила ,с которой на клапан давит пружина клапана ; . - сила, действующая на клапан со Стороны штока, причем , где h - плечо действия толкателя е - эксцентриситет. При подаче входного давления в полость А газ проходит через дросселирующую щель клапана 4 и заполняет полость В. Чувствительный элемент 2 со штоком 6 идет вниз и опускает клапан 4, другая часть газа заполняет направлянндую втулку и с силой давит сверху на клапан. При максимально входном давлении момент, создаваемый действующими на клапан сверху силой давления и пружиной, равный -1 еысГ РИИЗ больше момента, создаваемого силой, действующей иа клапан со стороны толкателяM,j TtirCihx В результате этого клапан под действием момента () одним концом прижимается к кромке седла, а другим упирается в шток (фиг.2) . При максимальном входном давлении СРВХ подпружиненный чувствительный элемент 2 вместе со штоком онускается вниз на настроенную величину, обеспечивая необходимую площадь дросселирующей щели, равную S ТГгх, где г - радиус щели X - перемещение клапана.

При уменьшении входного давления уменьшается и сила, действующая на клапан сверху, а соответственно, и создаваемый ею момент М. В результате этого при некотором значении

%m4rt i Vmoix ° М,2..равен М. и под действием силы Т толкателя 8 клапан прижимается к направляющей, отрьшаясь от седла и принимает гоpjisOHfanbHoe положение.

При этом площадь дросселирующей щели становится равной

Sgf 2ДГГХ ,

вследствие чего коэффициент передачи К в 2 раза больше, а следовательно, и увеличивается точность регулирования, т.е. происходит перестройка регулятора на более низкие входные давления.

Устойчивость системы приэтом сохраняется, так как коэффициент передачи меньше начального, который обеспечивает устойчивость при высоких входных давлениях.

Применение изобретения в регуляторах Давления позволяет более полно использовать газ, запасаемый в баллонах, при высокой надежности и низкой стоимости регулятора давления.

Формула изобрётетшя

Регулятор давления, содержащий корпус р установленным в нем подпружиненным чувствительным элементом, связанным штоком с клапаном, размещенным в направляющей, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона рабочих давлений регулятора и повышения его точности,

0 в нем установлен подпружиненный толкатель, ось штока смещена относительно оси клапана на расстояние равное 0,40-0,95 радиуса седла клапана, а клапан установлен в направляющей с

5 зазором, обеспечивающим перекос клапана на угол, .равный 5-15, причем подпружиненный толкатель установлен в направляющей перпендикулярно оси клапана со стороны, противоположной

0 эксцентриситету штока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

I

51 Авторское свидетельство СССР

fr 590713 кл. q 05 33 16/10, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР N 393733, кл. а 05ТО 16/06, 1970 (про. тотип).

Фие.1