Регулятор давления газа Советский патент 1981 года по МПК G05D16/06 

(54) РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ ГАЗА ной. Чувствительным элементом регулятора является мембрана, воспринимающая усилие, развиваемое давлением в. камере управления и давлением на выходе регулятора. При изменении давления на выходе мембрана деформируется и перемещает дроссельный клапан, изменяющий поток газа;. При увеличении дарчения на выходе на величину, превышающую заданное давление, дроссельный клапан доходит до упора в седле, а дальнейщее перемещение мембраны открывает клапан сброса, сообщая камеру выхода с атмосферой до тех пор пока не восстановится заданное значение давления на выходе 2. Недостатком регулятора является низкая пропускная способность клапана сброса избыточного давления, что ограничивает область его применения. Площадь клапана сброса ограничена седлом дросселирующего клапана. Кроме того, увеличение отверстия в клапане сброса уменьщает же эффективную площадь чувствительного элемента, а следовательно, ухудщает качество регулирования. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является редукционный клапан для поддержания установленного давления в отводящей магистрали, в нижней части корпуса которого со стороны входа размещен подпружиненный тарельчатый клапан, нижняя часть которого выполнена в виде полого стакана, внутренняя полость которого отсечена от полости подвода уплотнительной манжетой и соединена с выходной полостью через каналы в хвостовике клапана. Диаметр внутренней полости стакана меньще, чем у седла затвора, поэтому создается незначительное усилие в сторону закрытия клапана. Выходная полость сообщена с камерой под торцом поршня чувствительного элемента, воздействующего на хвостовик клапана в направлении его открытия. Для сброса избыточного давления в теле поршня чувствительного элемента выполнено сквозное отверстие, нормально перекрытое сферической головкой хвостовика клапана. При работе в линии отвода давление, воздействующее на порщень, уравновешивается усилием пружины. Пружина может быть заменена пневматическим задатчиком. В случае увеличения выходного давления 1}орщень смещается вверх в результате чего рабочее сечение затвора уменьшается. При увеличении давления свыше установленного значения порщень касается улора, при этом головка хвостовика отходит от кромки отверстия поршня. Воздух через это отверстие поступает из линии отвода в атмосферу 3. Недостатком этого редукционного клапана, как и предыдущего, является низкая пропускная способность канала сброса избыточного давления. Пропускная способность канала сброса регулятора определяется отверстием в поршне чувствительного элемента, которое ограничено площадью этого поршня. Однако увеличение площади отверстия увеличивает нечувствительность регулятора по отнощению к увеличению выходного давления. Так как для перемещения порщня после того, как тарельчатый клапан дойдет до упора в седле, необходимо большое изменение величины выходного давления, вследствие того, что эффективная площадь чувствительного элемента в этом случае определяется разностью площадей порщня и отверстием для сброса. Данный регулятор имеет также низкое быстродействие при сбросе избыточного давления, так как время срабатывания регулятора слагается из двух периодов. Вначале подвижная система (клапан с хвостовиком и чувствительным элементом) перемещается до момента контакта клапана с седлом корпуса, при этом клапан регулирующего органа отсекает камеру выхода от поступления среды, а затем поршень чувствительного элемента под действием выходного давления отрывается от хвостовика клапана и открывает отверстие, сообщающее камеру выхода с атмосферой. Цель изобретения - повышение быстродействия регулятора давления и увеличение его пропускной способности при сбросе сжатого газа. Поставленная цель достигается тем, что регулятор давления, содержащий корпус с командной и двумя выходными камерами, связанными между собой и с атмосферой, входной камерой с расположенным в ней регулирующим органом, связанным щтоком с первым чувствительным элементом, установленным в первой выходной камере и выполненным в виде сильфона, содержит клапан и второй чувствительный элемент, выполненный в виде сильфона, связанного штоком с клапаном, а командная камера выполнена в виде двухмембранного элемента с жесткими центрами, связанными со щтоками первого и второго чувствительных элементов соответственно. На чертеже изображен предлагаемый регулятор давления, разрез. Регулятор содержит корпус 1, в котором размещены входная камера 2, первая 3 и вторая 4 выходная камеры, а также командная камера 5, выполненная в виде двухмембранного элемента. Выходные камеры 3 и 4 соединены между собой трубопроводом 6, а командная камера 5 с источником командного сигнала. Во входной камере 2 расположен регулирующий орган, состоящий из сильфона 7 и заслонки 8, поджатой к седлу 9 пружиной 10 и отделяющий первую выходную камеру 3 от входной 2. Внутренняя полость сильфона 7 сообщена с первой выходной камерой 3 отверстиями 11.

Регулирующий . орган регулятора давления уравновешенный. Колебания входного или выходного давления не нарушают его равновесия вследствие того, что эффективная Площадь сильфона 7 равна площади прохсда в седле 9.

В первой выходной камере 3 расположен первый чувствительный элемент 12, выполненный в виде сильфона, подвижное основание которого снабжено щтоком 13, один конец которого соединен с заслонкой 8, а второй - с жестким центром 14 мембраны 15.

Во второй выходной камере расположен второй чувствительный элемент 16, выполненный также в виде сильфона, подвижное основание которого соединено штоком 17 с клапаном (заслонкой) 18 и с жестким центром 19 мембраны 20. В исходном состоянии клапан 18 отжат от седла 21 силой упругости сильфона второго чувствительного элемента 16, поэтому вторая выходная камера 4 сообщена через зазор, образованный седлом 21 и клапаном 18, и отверстия 22 с атмосферой.

Регулятор работает следующим образом.

При подаче давления управления в командную камеру 5 жесткий центр 19 с заслонкой 18 сместится вверх и перекроет седло 21. Одновременно жесткий центр 14 с заслонкой 8 сместится вниз, открывая проход в седле 9. Сжатый воздух из входной камеры 2 через образованную кольцевую щель между седлом 9 и заслонкой 8 поступит в выходные камеры 3 и 4. Давление в выходной камере 3, воздействуя на первый чувствительный элемент 12,- создает усилие,. противодействующее усилию мембраны 15, а давление в выходной камере 4, воздействуя на разность активных площадей клапана 18 и второго чувствительного элемента 16, создает усилие, противодействующее усилию мембраны 20. Эффективные площади мембраны 15 и 20 равны, а разность активных площадей клапана 18 и второго чувствительного элемента 16 равна площади первого чувствительного элемента 12. Таким образом, регулирующий орган регулятора всегда устанавливается в положение, обеспечивающее заданное соотнощение между давлением в выходных камерах 3 и 4 и давлением управления в командной камере 5.

При уменьшении давления управления (например, при торможении подъемной машины) заслонка 8 регулирующего органа под действием усилия выходного давления на первый чувствительный элемент переместится вверх, отсекая выходную камеру 3 от входного давления, и одновременно клапан 18 сместится вниз, открывая седло 21 и сообщая выходную камеру 4, а следовательно, и потребитель с атмосферой. Благодаря одновременному перемещению заслонки клапана 8 и клапана 18 уменьшается время срабатывания регулятора. Применение второго чувствительного элемента 16, соединенного щтоком 17 с клапаном 18, позволяет увеличить площадь прохода в седле 21 в два раза по сравнению с площадью чувствительного элемента при равных площадях первого чувствительного элементов, а следовательно, увеличить пропускную способность регулятора при .сбросе сжатого воздуха.

Уменьшение времени срабатывания регулятора и увеличение пропускной способности в целом уменьшает время срабатывания тормозной системы, что имеет большое значение, например, при аварийном торможении шахтных подъемных машин.

Формула изобретения

Регулятор давления газа, содержащий корпус с командной и двумя выходными камерами, связанными между собой и с атмосферой, входной камерой с расположенным в ней регулирующим органом, связанным штоком с первым чувствительным элементом, установленным в первой выходной камере и выполненным в виде сильфона, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия регулятора и увеличение его пропускной способности при сбросе сжатого газа, он содержит клапан и второй чувствительный элемент, выполненный в виде сильфона, связанного штоком с клапаном, а командная камера выполнена в виде двухмембранного элемента, с жесткими центрами, связанными со штоками первого и второго чувствительных элементов соответственно.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Средства и аппаратура шахтной пневмоавтоматики. Каталог-справочник ЦНИЭИ уголь, 1974, с. 83, рис. 75.

2.Авторское свидетельство СССР № 347492, кл. F 16 К 5/08, 1б70.

3.Патент США № 3926208,

кл. 137-484,2, опублик. 1975 (прототип).