Регулятор давления газа Советский патент 1982 года по МПК G05D16/10 

(54) РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ ГАЗА

1

Изобретение относится к пневмоавтоматике и может быть использовано в различных пневматических системах для понижения давления рабочей среды и поддержания величины пониженного давления с высокой точностью.

Известен пружинный редуктор, состоящий из корпуса со ВХОДНЕЛМ и вы ходным каналами и седлом, подпружиненного дросселирующего клапана, взаимодействующего через толкатель с чувствительным элементом, нагру-. женным посредством регулировочного винта рабочей пружины 1.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является редуктор давления газа, содержащий основной и вспомогательный редукторы с общим входным кансшом. Основной и вспомогательный редукторы содержат дросселирующие клапаны, взаимодейст.вующие каждый со своим чувствитель- ным элементом, причем чувствительнбш элемент вспомогательного редуктора нагружен пружиной, а чувствительный элемент основного редуктора - выходным давлением настроечного редуктора 2.

Недостатком такого регулятора давления является зависимость выходного давления от величины входного давления и динамические забросы давления на выходе основного редуктора при резкой подаче давления на вход. Первое обусловлено тем, что при изменении величины входного давления газа на выходе вспомогательного редуктора также изменяется. Это давление, являясь управляющим для редук10тора, переставляет его дресселирующий клапан в другое положение/ в результате чего давление после основного редуктора изменяется.

При резкой подаче давления на 15 вход устройства дросселирующий клапан основного редуктора максимально открываетсяf обусловливая динамический заброс давления на выходе последнего. Все это является причиной

20 пониженной точности регулирования и ухудшения динамических характеристик известного устройства.

Цель изобретения - повышение точности и улучшение динамических ха25рактеристик давления газа.

Указанная цель достигается тем, что редуктор давления газа, содержгиоий корпус с установленным в нем первым клапаном, связанным с пepвы f 30 чувствительным элементом, управляющая полость которого сообщена с выходом второго клапана, связанного со вторым чувствительным элементом, и пружину задания с регулировочным винтом, содержит дроссельное устройство, вход второго клапана сообщен с выходом первого клапана, первый чувствительный элемент выполнен в виде двухступенчатого поршня, а полость, образованная торцом его большей ступени, связанным с ним вторым чувствительным элементом и корпусом, сообщена через дроссельное устройство с полостью между ступенями двухступенчатого поршня и корпусом, связанной с атмосферой.

При таком исполнении регулятора давления на вход всп.омогательного редуктора подается стабилизированное после основного редуктора давление газа. Это обусловливает повышение точности поддержания величины давления газа после вспомогательного редуктора. В результате поддерживается стабильное давление в управляющей полости основного редуктора, следствием чего является повышение точности регулирования устройства в целом. Кроме того, отличия регулятора давления обусловливают то, что при отсутствии давления газа на входе дросселирующий клапан основного редуктора образует со своим седлом минимальный зазор. Это определяет плавность повышения давления на выход регулятора, а то, что при подаче давления на вход устройства оно, дросселируясь на клапане основного редуктора и воздействуя на меньшую ступень двухступенчатого чувствительного элемента, в начальный момент, поднимая вверх поршень, вызывает уменьшение зазора между клапаном и седлом, обусловливая плавное повышение выходного давления.

На чертеже представлен регулятор давления газа, разрез.

Регулятор давления состоит из корпуса 1 со входным 2 и выходным 3 каналами, в котором размещены силовой (основной) и настроечный (вспомогательный) редукторы. Силовой редуктор включает в себя седло 4, нагруженный пружиной 5 первый клапан 6, взаимодействующий посредством толкателя 7 с первым чувствительным элементом 8. .

Настроечный редуктор содержит седло 9, второй клапан 10 с пружиной 11, взаимодействующий толкателем 12 со вторым чувствительным элементом 13, нагруженным посредством регулировочного винта 14 через опорную Т4рель 15 пружиной задания 16. Выходная полость (выход первого клапана) 17 силового редуктора каналами 18 и 19 сообщена со входной полостью (вход второго клапана) 20 настроечного редуктора. Первый чувствительный элемент 8 силового редуктора выполнен в виде двухступенчатого поршня, торцовая поверхность меньшей ступени которого обращена к выходной полости 17 силового редуктора и взаимодействует с толкателем 7 первого клапана 6. Торцовая поверхность большей ступени поршня 8 обращена ко второму чувствительному элементу 13 настроечного редуктора, взаимодействует с ним посредством толкателя 21 и образует с ним и сканом 22 корпуса 1 пневмополость 23, сообщенную с выходной полостью 24 настроечного редуктора проточками 25, каналами 26 и через зазоры между вторым чувствительным элементом 13 и стаканом 22.

Пневмополость 23 сообщена через дроссельное устройство 27 с полостью 28 между ступенями поршня 8 и корпусом 1. Полость 28 каналом 29 сообщена с атмосферой. Корпус редуктора закрыт стаканом 30.

Устройство работает следующим образом.

В исходном положении пружина 16 задания сжата винтом 14 через тарель 15. Второй чувствительный элемент 13 опущен максимально вниз и упирается в стакан 22. Второй клапан 10 через толкатель 12 вторым чувствительным элементом 13 максимально сжат от седла 9. Поршень 8 толкателем 21 опущен вниз и контактирует с толкателем

7первого клапана 6, который с седлом 4 образует небольшой зазор, клапан пружиной 5 поджимается вверх (к поршню 8 толкателем 7).

Газ высокого давления подводится через канал 2 к первому клапану 6.

8зазоре между клапаном и седлом 4 газ дросселируется, его давление понижается. Газ пониченного давления поступает в выходную полость 17 силового редуктора и через канал 3 потребителю. Незначительная величина зазора между первым клапаном б и седлом 4 обусловливает плавность повышения давления на выходе устройства.

Одновременно газ по каналам 18 и 19 из полости 17 поступает во входную полость 20 настроечного редуктора. Из полости 20 газ по зазору между клапаном 10 и седлом 9 поступает в выходную полость 24 настроечного редуктора. Из полости 24 газ по проточкам 25 и каналам 26 поступает в пневмополость 23. Давление в полостях 17,24 и 23 повышается, причем повышение давления в полости 23 отстает от повышения давления в полости 17. Это приводит к тому, что в начальный моме.нт повьдпения давления в полости 17 поршень 8 несколько поднимается вверх/ уменьшая щель между каналом 6 и седлом 4. Возможна, и полная посадка клапана на седло. Однако по мере повышения давления в полостях 24 и 23 поршень 8 плавно опус кается вниз, открывая клапан 6. При этом плавность повышения давления в полости 17 и выходном канале 3 еще выше. По мере повышения давления в полостях 24 и 23 второй чувствительный элемент (поршень) 13 поднимается вверх, сжимая пружину 16 задания а поршень 8 опускается вниз, увеличивая проходное сечение между клапаном 6 и седлом 4. Последнее обусловливает увеличение притока газа в полость 17 и повьошение в ней давления. Повышение давления в полостях 24 и 23 сопровождается подъемом ввер поршня 13 и уменьшением щели между вторым клапаном 10 и седлом 9. При давлении в полостях 24 и 23, равном давлению настройки вспомогательного (настроечного) редуктора, второй чув ствительный элемент 13 поднимается настолько, чтобы второй клапан 10 сел в седло 9, перекрыв его канал. Так как пневмополость 23 дроссельным устройством 27 сообщена с полостью 28 и Дальше с атмосферой через канал 29, то полного перекрытия канала седла 9 вторым клапаном 10 не про исходит, имеет место постоянное незначительное дросселирование газа вторым клапаном 10. Давление в полос тях 24 н 23 поддерживается постоявным. По мере опускания вниз поршня 8 при повышении давления в полости 23 увеличивается величина щели между первым клапаном б и седлом 4, Давление в полости 17 при этом повышается Сила воздействия давления в полости 17 на торцовую поверхность меньшей ступени поршня 8 увеличивается. Под действием возрастающего давления в полости 17 поршень 8 поднимается вверх, сжимая газ в полостях 23 и 24 Если выход из .газового регулятора давления закрыт, то при давлении в полости 17, равном давлению настройки устройства (силового редуктора), поршень 8 поднимается вверх настолько, чтобы первый клапан 6 сел на сед ло 4, перекрыв его канал, и разрешил входную 2 и выходную 3 полости регулятора. При подъеме вверх поршня 8 (при повышении давления в полости 17) и сжатии газа в полостях 23 и 24 сначала второй клапан 10 перекрывает седло 9 и избыточное давление газа сбрасывается в атмосферу через дроссельное устройство 27, полость 28 и канал 29, при дальнейшем дренаже газа из полости 23 второй клапан 10 несколько открывается, компенсируя утечки через дроссельное устройство 27. Благодаря этому в полости 23 поддерживается постоянное давление, жесткость нагружающей поршень 8 со стороны полости 23 пневмопружины рав на нулю, что обусловливает высокую точность понижения давления газа регулятором. При отборе газа в объем за рег лятором через канал 3 давление в полости 17 и сила его воздействия на чувствительный элемент 8 снижаются. Это приводит к опусканию вниз поршня 8, открытию первого клапана 6, дросселированию газа в образовавшей- ся щели между клапаном и седлом 4. Давление в полости 17 снова повышается, и при некотором его значении между силами, действующими на подвижную систему регулятора, устанавливается динамическое равновесие, соответствующее определенному расходу газа. Если расход газа изменяется, то новое равновесие наступает при другой величине вдели между первым клапаном б и седлом 4. На вход настроечного редуктора подается стабилизированное силовым редуктором давление газа. Это обусловливает независимость управляющего давления силового редуктора от величины давления на входе, в результате чего точность понижения давления газа регулятором повышается. Это обеспечивается также тем, что жесткость пневмопружины первого чувствительного элемента равна нулю. Предлагаемой регулятор имеет высокие динамические характеристики. В нем выходное давление повышается плавно, при резкой подаче давления на вход отсутствуютдинамические забросы выходного давления. Это обусловлено отличием регулятора, обеспечивающим минимальное начальное проходное сечение устройства и уменьшение его в начальный период работы. Формула изобретения Регулятор давления газа, содержащиГ; корпус с установленным в нем первым клапаном, связанным с первым чувствительным элементом, управляющая полость которого сообщена с выходом второго клапана, связанного со вторым чувствительным элементом, и пружину задания с регулировочным винтом, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и улучшение динамических характеристик, он содержит дроссельное устройство, вход второго клапана сообщен с выходом первого клапана, первый чувствительный элемент выполнен в виде двухступенчатого поршня, а полость, образованная торцом большей ступени, связанным с ним вторым чувствительным элементом и корпусом, сообщена через дроссельное устройство с полостью между ступенями двухступенчатого поршня и корпусом, связанной с атмосферой.