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

(54) РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ ГАЗА

1

Изобретение относится к клапаннЬмембранной технике управления газовыми потоками и может быть испо льэовано при отборе и подготовке проб для газового анализа в химической и других отраслях прсялышленности.

Известен регулятор давления, содержащий нажимной винт, задающую пружину, мембрану, иа которую опирается задающая пружина, регулирукнцее сопло, которое перекЕЯзшается этой мембраной, подпружиненный клапав питания, дроссель, вход которого соединен с каналом питания, а выход-с регулирующим соплом, мембрану, управляемую давлением, образующимся в канале между дросселем и регулирующим соплом, и пе{ емещакяаую клапан питания, канал вшсбда, соединенный с проточной камерой регулирующего сопла и проточной кги4ерой клапана, и сопло, соединяющее канал выхода с атмосферой 1.

Недостатком этого регулятора яв1ляется сложность конструкции.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является задатчик давления, содержащий установленные в корпусе мембрану, жесткий центр которой связан с пружиной падания, сопло, заслонка которого

установлена на жестком центре мембраны, а камера между соплом и мембраной соединена с выходным каналом и через дроссель - с каналом питания. В корпусе его установлены перегородка с отверстием, в котором расположено сопло и трубчатая пружина, соединенная с соплом и атмосферой, на сопле выполнен кольцевой упор-клапан, а камера, в которой расположена трубчатая пружина, подключена к каналу питания 2.

Недостатком данного задатчика является пониженная стабильность поддержания заданного давления воздуха или другого газа.

Цель изобретения - повышение точности регулятора.

Указанная цель достигается тем, что регулятор давления газа, содержаний корпус с установленным в нем чувствительна элементе, выполненным в виде первой м браны, жесткий центр которой связан с. пружиной задания7 регулирующий орган типа соп;ло-заслонка, дроссель и упор, содержит вторую мембрану с жестким центром, на котором уста1 овлена заСлонка и упор, свяэан|1ый с первой

30 м&л&рэмой, расположенный в полости между первой мембраной и второй мембраной, связанной через дроссель с полостью, образованной второй мембра ной и корпусом. На чертеже изображена схема предлагаемого регулятора давления газа. Регулятор содержит нажимной винт пружину 2 задания , первую мембрану 3, жесткий цент 4 мембраны, сопло 5, вторую мембрану 6, пружину 7, заслон ку 8, упор 9, дроссель 10, камеры 11 и 12, расположенные в корпусе 13. Сопло 5 и заслонка 8 образуют регулирующий орган типа с.опло-заслонка,Регулятор давления газа работает следующим образом. Газовый поток, давление которого нужно поддерживать в заданном значении в кювете газоанализатора, попадает в камеру 11 и через дроссель 10 в камеру 12. Из камеры 12 газ сбрасывается через сопло 5 в зону атмосферного давления. При этом за счет наличия дросселя 10 на мембране 6 образуется перепад давлений, создающий усилие К, приложенное к центру мембраны 6. В результате действия этого усилия заслонка 8 опирается на правый (по чертежу) край сопла Бив таком положении происходит работа самого узла соплозаслонка . При этом если расход faза увеличивается, то угол, noBOpota заслонки вокруг точки касания также увеличивается, В результате действия рычажной системы усилие К созда ет противоположное ему усилие М, при ложенное к жесткому центру 4 в точк касания упора 9 к жесткому центру 4 Для простоты рассуждения предположим что соотнсяиения плечей этой рычажной системы равны. Тогда усилие М равно усилию К. Таким образом, за счет наличия дросселя 10 на мембране б образуется перепад давлений, создающий ус лие, действукадее в сторону отк алтия сопла 5. Усилие М учитывается в общем балансе сил, действующем на мем брану 3. Мембрана 3 находится в рав новесии при соблюдении следующего равенства .-SHP- rP,a). пр.ч усилие пружины 2 задания где Qnp.a. давление в камере 11; эффективная площадь мемб раны 3; давление в камере 12; эффективная площадь мемб ны 6; усилие пружины 7; реакция сопла 5. Влиянием упругих сил мембраны 3 .и 6 ввиду их малых перемещений можн - пренебречь. При изменении расхода газа, наприер при его увеличении, уравнение ( авновесия мембраны 3 примет вид 5. (vQr,pi-P -VtP-.rCPn- -ta)np. где л Q приращение усилия пружины в результате перемещения заслонки 8 (поворота по часовой стрелке в соответствии с чертежом) ; понижение давления в камере 12 в результате увеличения перепада давлений на дросселе 10. Изменением усилия пружины 7 можно пренебречь, так как усилие пружины 7 значительно (в 20-30 раз) меньше усилия пружины 2 задания. Пружина 7 служит лишь для преодоления реакции сопла 5. Уравнение (2) можно преобразовать следующим образом ; Q «-n Qnnn--P..)v PIIVnpn-l/s пр..а Как. видно из уравнения(3)увеличение усилия сжатия пружины 2 задания (появление слагаемого ji Qnp.a) компенсируется противоположным усилием, возникающим в результате увеличения перепада на мембране 6 (появление слагаемого L Р, При соблюдении равенства &.p4j F появление погрешности стабилизации давления, связанной с из|мёнением расхода газа через кювету газоанализатора сведено к минимуму. Для соблюдения этого равенства необ ходимо подобрать проводимость дросселя 10 так, что при увеличении сжатия пружины 2 задания возникает необходимое компенсирующее усилие М, появляющееся в результате возникновения перепада давлений на мвмбраПредлагаемое устройство целесообразно использовать при разработке регуляторов абсолютного давления газа для газоанализаторов концентрации кислорода. Кроме того, это устройство обеспечивает высокую стабильность поддержания заданного давления газа. Формула изобретения Регулятор давления газа, содержащий корпус с установленным в нем чувствительным элементом, выполненным в виде первой мембраны, жесткий центр которой связан с пружиной задания, регулирующий орган типа сопло-заслонка , дроссель и упор, отличающий с я тем, что, с целью повышения точности регулятора,

.ОН содержит вторую мембрану с жестким центром, на котором установлена заслонка и упор, связанный с первой мембраной и расположенный в полости между первой мембраной и второй мембраной, связанной через дроссель с полостью, образованной второй мембраной и корпусом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

(прототип).

fffoSe/rta