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

(54) РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ ГАЗА

I

Изобретение относится к пневмоавтоматике и может быть использовано в различных отраслях промышленности и транспорта для понижения давления газа и. поддержания величины пониженного давления с высокой точностью.

Известен регулятор давления, в корпусе которого установлены два подпружиненных навстречу друг другу чувствительных элемента, выполненных в виде поршней, на одном из которых выполнено седло дросселирующего клапана 1).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является регулятор давления газа, содержащий корпус с входным и выходным каналами, регулирующий орган, выполненный в виде полого поршня с седлом, в котором расположен дросселлирующий клапан, связанный штоком с чувствительным элементом,

Точность работы известных регуляторов их чувствительность определяются суммарной площадью торцовых поверхностей поршня регулирующего органа и чувствительного злемента, обращенных к полости выходного канала. Увеличение точности и чувствительности за счет увеличения размеров поршней небезгранично, так как при зтом заметно увеличиваются габаритные размеры, что обусловливает снижение точности работы и чувствительности известных регуляторов и является их недостатком. Увеличение таким способом точностых характеристик известных устройств приводит к чрезмерному повыщению их габаритов, что так10же является их недостатком, так как служит препятствием широкого применения.

Цель изобретения - повышение точности регулятора давления газа.

Указанная цель достигается тем, что в ре15гуляторе давление газа, содержащем корпус С- входным и выходным каналами, в котором установлен регулирующий орган, выполненный в виде подпружиненного полого поршня, во внутренней полости которого выполне}0но седло дросселирующего клапана, связанно го штоком с чувствительным элементом, дросселирую1Ш1Й клапан выполнен в виде двухступенчатого поршня, Надпорщневая полость большей ступени которого сообщена с полостью выходного канала, а полость между ступенями двухступенчатого поршня сообщена с атмосферой. При таком вьшолненин регулятора поршень регулирующего органа н чувствительный элемент подвергаются воздействию пониженного давления не только со стороны выходной подлости (полости выходного канала), но и со стороны надпоршневой полости дросселирующего клапана. В этом случае эффективная площадь порипш регулирующего органа увели чивается на площадь (круга) большей ступени поршня дросселирующего клапана, а эффективная площадь чувствительного элемента увеличивается на величину площади кольца, ограниченного уплотняющей кромкой седла и большей ступени дросселирующего клапана. Последнее обусловлено тем, что сила давления газа надпоршнейой полости дросселирующего клапана стремится опустить последний вниз и через щток с такой же силой действует на чувствительный элемент, увеличивая его эффективную площадь. Увеличенная эффективная суммарная площадь чувствительных элементов (практически эта площадь увеличилась почти в два раза) обусловливает значительное увеличение точности работы регулятора. При этом диаметры поршней регулирующего органа и чувствительного элемента остались без изменения, т.е. габариты не изменились. При выполнении предложенного регулятора с одннаковой с известным регулятором эффективной площадью чувствительных элементов достигается почти двухкратное уменьшение поперечных размеров устройства. Увеличение эффективной площади чувствительных элементов обусловливает также повы шение точности регулятора, так как одинаковое (единичное) с известным регулятором перемещение дросселирующего клапана над седлом достигается в предложении при меньшем изменении выходного давления. На чертеже схематично представлен регулятор давления газа. Регулятор давления газа содержит корпус с входным 2 и выходным 3 каналами, регулирующий орган, выполненный в виде полого порщня 4 с седлом 5 нагруженного посредством тарелки 6 и винта 7 пружиной 8. В полом поршне регулирующего органа расположен дросселирующий клапан 9, связанны штоком 10 с чувствительным элементом 11. нагруженным посредством опорной тарелки 12 и винта 13 пружиной 14. Дросселирующий клапан 9 выполнен в виде двухступенча того поршня, надпоришевая полость 15 большей ступени которого каналами 16 сообщена 4 полостью выходного канала 3 (выходной олостью редуктора). Полость 17, между стуенями двухступенчатого поршня сообщена аналами 18 в полом поршне и каналами 19 корпусе с атмосферой. На наружной поверхности полого поршня между его уплотнительными манжетами 20 21 выполнена кольдевая проточка 22, собщенная с одной стороны со входным канаом 2, а с другой стороны каналами 23 - с входной полостью 24 седла 5. Корпус 1 закрыт стаканами 25 и 26. Полость 27, ограниенная поршнем 4, чувствительным элементом 11 и корпусом 1 является выходной полостью (поЛостью низкого давления) и сообщена с выходным каналом 3, чувствительный элемент 11 может быть поршневым, мембранным или сильфокным. Регулятор давления газа работает следующим образом. В исходном положении пружины 8 и 14 сжаты соответственно винтами 7 и 13 через тарелки 6 и 12. Поршень 4 максимально опущен вниз (до упора в корпусе), а чувствительный элемент 11 максимально поднят вверх. Дросселирующий клапан 9 чувствительным элементом 11 через шток 10 максимально поднят над седлом 5 и образует максимальное проходное сечение. Газ высокого давления подается по входному каналу 2 через проточку 22 и каналы 23 в полость 24. В проходном сечении между дросселируюш1им клапаном 9 и седлом 5 происходит дросселирование газа, его давление понижается. Газ пониженного давления поступает в выходную полость 27. Одновременно газ пониженного давления через каналы 16 поступает в полость 15. Давление газа в полостях 15 и 27 повышается, сила его воздействия на поршень 4 и чувствительный элемент 11 увеличивается, последние расходятся (удаляются друг от друга), сжимая пружины 8 и 14. При этом щель между клапаном 9 и седлом 5 уменьшается. Если выход из регулятора закрыт, то при определенном давлении в полостях 27 и 15, называемом давлением настройки в статике, клапан 9 сядет на седло 5, перекрыв его канал. При отборе газа в объем за регулятором выходное давление (в полостях 27 и 15) и сила его воздействия на поршень 4 и чувствительный элемент 11 /снижаются. Это приводит к опусканию вниз поршня 4 и подъему вверх чувствительного элемента 11 под действием пружин 8 и 14 соответственно. Это обусловливает открытие клапана 9 и дросселирование газа в образовавшейся шели между клапаном и седлом. Давление в полостях 27 и 15 снова повышается, и при некотором его значении между силами, действующими на подвижную систему регулятора, устанавливается динамическое равновесие, соответствующее определенному расходу газа. Если расход гаЭа изменяют, то новое равновесие наступает при другой величине дросселирующей щели. Воздействие выходного давления на чувствительный элемент 11 и порщень 4 происходит не только со стороны полости 27, но и со стороны полости 15. Сила выходного давления на поршень 4 со стороны полости 15 направлена вверх, складывается с силой давления со стороны полости 27, что увеличивает эффективную площадь поршня 4 по выход ному (низкому) давлению регулятора. Это обусловлено тем, что полость 17 сообщена с атмосферой и в этой полости нет пружины Величина дополнительного увеличения эффекти ной площади поршня 4 составляет площадь, равную площади круга, охватываемую большей ступенью (его уплотнительной манжетой) клапана 9. На эту площадь в предложенном регуляторе увеличина (по сравнению с извест ными) эффективная площадь поршня 4. Давление газа в полости 15 стремится опустить клапан 9 вниз. Сила, перемещающая дросселирующей клапан 9 вниз, равна силе выходного давления на кольцо, наружный диаметр которого равен диаметру уплотнитель ного пояска (манжеты) большей ступени кла пана 9 (диаметр полости 15), а внутренний диаметр равен диаметру седла 5. Эта сила через шток 10 передается чувствительному элементу 11 и складывается с силой давления на последней со стороны полости 27. Чувствительный элемент уравновешивает силу давления не только в полости 27, но и силу давления на клапан 9 в полостн 15. Это обусловливает увеличение эффективной площади чувствительного элемента на величину площади отмеченного выше кольца. Так как диаметры поршня 4, чувствительного элемента 11 и большей ступени дросселирующего клапана 9 близки друг к другу (соизмеримы), то суммарная эффективная площадь чувствительных элементов предлагаемого регулятора почти в два раза больше соответствующих величин известного регулятора. Это обусловливает заметное повышение точности работы регулятора (его чувствительности), так как его чувствительные элемен ты реагируют на значигельно меньшее изменение пониженного давления. При выполнении регулятора с одинаковой с известным регулятором площадью чувстм -тельных элементов достигается значительное уменьшение поперечных размеров устройства. Формула изобретения Регулятор давления газа, содержащий корпус с входным и выходнь1М каналами, в котором установлен регулирующий орган, выполненный в виде подпружиненного полого поршня, во внутренней полости которого выполнено седло дросселирующего клапана, связанного штоком с чувствительным элементом, о т л н чающийс.я тем, что, с целью повышения точности регулятора, в нем дросселирующий клапан выполнен в виде двухступенчатого поршня, надпорщневая полость большей ступени которого сообщена с полостью между ступенями двухступенчатого порпшя сообщена с атмосферой. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство по заявке № 2603280/18-24, кл. G 05 D 16/10. 1978 (прототип).