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

(54) РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ ГАЗА

I

Изобретение относится к пневмоав|томатике и может найти применение в различньтх отраслях прО1 ьшшенности и транспорта при понижении давления рабочей среды в пневмоав,томатических системах.

Ш основному авт.св. № 752253 известен регулятор давления газа, еодержащий корпус с входной и выходной полостяьш, в котором установпены подпружиненный дросселируюпщй клапан с толкателем, чувствительный элемент поршневого типа и пружина задания. В корпусе установлен также двухступенчатый полый поршень, подпружиненплй в сторону большей ступени, торец меньшей ступени которого связан с толкателем подпружиненного дросселирующего клапана и расположен в выходной полости, соединенной с надпоршневой полостью двухступенчатого полого поршня каналом с дросселем il.J. ;. Данный регулятор имеет хорошие динамические характеристики при резких изменениях выходного давления (расхода), однако при медлен 1Х изменениях пониженного давления (расхода) газа он показывает невысокую чувствительность.

Цепь изобретения - повьвпение точности регулятора.

Указанная цель достигается тем, что известный регулятор давления газа дополнительно содержит установленtoный в корпусе дополнительный поршень, подпружиненшлй регулируемой пружиной в сторону выходной полости, причем в поршне выполнена полость, в которой установлен двухступенчатый

ts полый поршень.

При таком выполнении регулятора воздействие на величину дросселирующей щели дополнительного поршня противоположно воздействию двухступен10чатого поршня при медленных изменениях выходных параметров газа. Дополнительный поршень компенсирует уменьшение величины дросселирующей цели двухступенчатым поршнем при медленном понижении выходного давления и компенсирует увеличение величины дросселирукщей щели двухступенчатым поршнем при медленном повьппении выходного давления. В результате точность и чувствительность регулятора обеспечивается высокими при его работе на всех режимах. На чертеже представлен предлагавмый регулятор, разрез. Регулятор давления газа содержит корпус 1 с входной 2 и И11ХОДНОЙ 3 полостями. В корпусе размещен р гулируемый винтом 4 через тарель 5 и нагруженный пружиной 6 задания чувствительный элемент 7 поршневого типа (поршень), в котором выполнено седло 8 и центральное гнездо 9, сообщенноо. каналами 10 с выполненной на наружной поверхности элемента между его уплотнительными поясками П и 12 кольцевой проточкой 13, полость которой сообщена с входной полостью 2. В центральном гнезде 9 чувствительного элемента 7 размещен дросселирукнций клапан 14 с пружиной 15 и толкателем 16, проходящим чере канал 17 седла 8. В корпусе i размещен дополнительный поршень 18, нагруженный в сторону выходной поло ти регулируемой пружиной 19, сжатие которой регулируется регулировочным винтом 20 через тарель 21. В дополнительном поршне 18 выполнена соосная ему полость 22, в которой размещен двухступенчатый польй поршень 23, нагруженный в сторону большей ступени пружиной 24 и взаимодействующий обращенным к выходной полости 3 торцом 25 меньшей ступени с то кателем 16 дросселирующего клапана Шходная полость 3 сообщена с подпоршневой полостью 26 каналом 27 с дросселем 28. Канал 27 с дросселе 28 могут быть выполнены как в двухс пенчатом поршне 23,так и в дополнител ном поршне 18, Нагружающая поршень 2 пружина 24 может быть размещена как в полости 22 поршня J8, так и в выходной полости 3 между чувствительным элементом 7 и торцом 25 поршня 23. Корпус 1 закрыт стаканом 29. Регулятор работает следующим об разом. В исходном состоянии пружина 6 сжата через тарель 5 регулировочил винтом 4. Поршень 7 пружиной 6 мак мально опущен вниз. Пружина 19 так сжата винтом 20 через тарель 21. Дополнительный поршень 18 максимально поднят рчерх пружиной 19. Двухступенчатый полый поршень 23 пружиной 24 прижат к нижнему днищу полости 22 дополнительного поршня 18. Дросселирующий клапан 14 под действием пружины 15 приведен в контакт толкателем 16 с поршнем 23, между клапаном 14 и седлом 8 имеется небольшая щель. Газ высокого давления подается к входной полости 2, откуда он через кольцевзпо проточку 13 и каналы 10 поступает к дросселирующему клапану 14. Газ в щели между клапаном 14 и седлом 8 дросселируется и по каналу 17 поступает в выходную полость 3. Незначительная начальная щель между клапаном 14 и седлом 8 обуславливает плавность повьш ения давления в выходной полости. Газ из выходной полости 3 по каналу 27 через дроссель 28 поступает в подпоршневую полость 26 поршня 23. Дроссель. 28 обуславливает еще более плавный рост давления в полости 26. Поршень 23 под действием давления в полости 26 постепенно поднимается вверх, сжимая пружину 24. Подъем поршня 23 приводит через толкатель 16 к подъему над седлом 8 дросселирующего клапана 14. Величина дросселирующей щели увеличивается, что приводит к дальнейшему повьш1ению давления в выходной полости 3. Так как подъем поршня 23 вверх проис-. ходит плавно и медленно, то давление на выходе регулятора повышается также плавно. По мере повьш ения давления в выходной полости 3 чувствительный элемент 7 поднимается вверх, сжимая пружину 6 задания, а дополнительный поршень 18 опускается вниз, сжимая пружину 19. При этом проходное сечение между клапаном 14 и седлом 8 уменьшается. Если шлход из регулятора закрыт, то при определенном давлении в выходной полости 3 (давлении настройки) клапан 14 перекроет канал 7 седла 8. Поршень 23 под действием давления газа в полости 26 на неуравновешенную площадь большей ступени поднят вверх и уравновешен усилием пружии 1 24. При отборе газа в объем за регулятором давление газа в полости 3 и сила его воздействия на поршни 7 и 18 снижаются, поршни под действием пружин 6 и 19 сближаются между собой, увеличивая проходное сечение между клапаном 14 и .седлом 8, Прито газа иа выход регулятора увеличивае ся, давление газа в полости 3 опять повышается. При резких изменениях расхода газа через регулятор давление в выходной полости изменяется р ко. Давление газа в подпоршневой полости 26 из-за дросселя 28 не успевает установится равным давлению в полости 3, Это приводит к дополни тельному перемещению клапана 14 чер толкатель 16 (изменение проходного сечения), компенсирующему резкие из менения выходного давления. Так, при резком увеличении расхо да газа через регулятор давление его в полости 3 резко уменьшается, а давление в полости 26 остается прежним. Под действием этого давления поршень 23 поднимается вверх от носительно дополнитешьного поршня 18, поднимая вверх и клапан 14, Величина дросселирующей щели увеличив ется за счет перемещения поршня 23, компенсируя обусловленное трением и инерционностью запаздывание в перемещении поршней 7 и 18. При резко уменьшении расхода газа через регул тор последний работает аналогично, только реакция поршня 23 обуславливает резкое уменьшение дросселирующей щели между клапаном 14 и седлом По мере восстановления величинь выходного давления в полости 3 при изменении расхода газа двухступенча тый поршень 23 ( за счет выравнивани давления в полостях 3 и 26) .занимае прежнее положение. Между силами, действующими на подвижную систему регулятора, устанавливается динамическое равновесие, соответствующее определенному расходу газа через регулятор. При изменении расхода д:ц1намическое равновесие наступает при другой величине дросселирующей щели. Если выходное давление понижается медленно (плавно), то это пониже ние успевает устанавливаться в полости 26, Под действием пружины 24 двухступенчатый поршень 23 опускается вниз, уменьшая величину дросселирующей щели, вместо того, чтобы ее увеличить. Однако дополнительный пор шень 18 при этом под действием пружины 19 поднимается вверх, увеличив вая проходное сечение регулятора. 176 Последнее не только компенсирует уменынение щели между клапаном 14 и седлом 8 двухступенчатым поршнем 23, но и обеспечивает (дополнительно к реакции чувствительного элемента 7 на понижение выходного давления) необходимое открытие клапана 14 для компенсации отбора газа в объем за регулятором. При плавном повьш1ении выходного давления вьше давления настр- йки плавно повьш1ается также давление в полости 26. Поршень 23 под действием повышенного давления в полости 26 на неуравновешенную площадь поднимается вверх, стремясь поднять над седпом 8 дросселирующий клапан 14. Но этого не происходит, так как при этом дополнителbHbrtJ поршень 18 опускается вниз, сжимая пружину 19. Опускание вниз поршня 18 больше, чем подъем вверх поршня 23. В результате проходное сечение между клапаном 14 и седпом 8 уменьшается. Предлагаемьй регулятор исключает резкие забросы выходного давления при резкой подаче давления на его вход и обеспечивает высокую плавность повьшгения давления на выходе при резком, например от электропневмоклапана, поступлении газа на вход. Регулятор давления имеет три чувствительных элементапоршни 7, 18 и 23, первые два из которых реагируют на статические изменения выходного давления, а поршень 23 на скорость изменения выходного давения. Это обуславливает высокую чувствительность регулятора и высокую точность его работы. Кроме того, в предлагаемом регуляторе существено ограничена возможность колебаний авления газа на выходе и повьш1ена стойчивость его к автоколебаниям. При иэменении расхода газа через егулятор последний обеспечивает ыстрое и плавное восстановление еличины давления на выходе, причем н реагирует с высокой чувствительостью как на резкие, так и на меденные изменения выходных параметров аза. Щ)едлагаемый регулятор имеет таке высокие динамические характеристии и со значительшлм положительным езультатом может заменить многие ружинные газовые редукторы.