Устройство для регулирования давления газа Советский патент 1982 года по МПК G05D16/10 

Изобретение относится к пневмоавтоматике и может быть использовано в пневмосистемах.

Известен газовый редуктор, состоящий из корпуса, седла, затвора, сту пенчатого поршня и заборника, уста,новленного на пути газового потока за седлом. Заборник соединен с каналом полостью, образованной ступенями поршня 1 .

Однако в этом редукторе за счет динамической составляющей газового потока осуществляется нелинейная коррекция выходного давления в зависимости от расхода газа. Из-за нелинейности коррекции при нулевом и малом расходах газа редуктор работает как обычный многорасходный редуктор низкой частоты, только при значительном увеличении расхода точность повышается.

Известен также автоматический изодромный регулятор давления газовых сред, состоящий из датчика давления,питающегося ИЗ входной магистрали и вырабатывающего пневматический сигнал в виде давления гаеовой среды, который затем подается в полость усилителя, воздействуя через мембрану на редуцирующий клапан. Датчик предназначен не для питания выходной магистрали, а только для питания усилителя, в выходную полость поступает только избыточное количест во газа из межклапанной полости 2.

Этот регулятор относится к классу астатических регуляторов с интегрирующим звеном в цепи воздействия чувствительного элемента на редуци15рующий клапан, которому свойственны низкое быстродействие , из-за установки дросселя, а также автоколебания и сложность конструкции.

Наиболее близким по технической

20 сущности к предлагаемому изобретению является устройство для редуцирования давления, содержащее управляющий и основной регулятор, причем входная

и выходная полость управляющего регулятора сообщены с входной и выходной полостью основного регулятора соответственно 31.

Однако хотя управляющий регулятор и саязан с выходной полостью основного регулятора мерез калиброванное отверстие, но управляющее давление в этой схеме должно быть больше выходного давления (для преодоления усилия пружины основного клапана). При очень малых расходах, определяемых калиброванным отверстием, возможно регулирование выходного давления за счет управляющего регулятора. При увеличении расхода, выходное давление сначала ступенчато умеиьшается, а затем вступит в работу основной регулятор с низкой точностью обычного статического регулятора.

Цель изобретения - повышение точности устройства для регулирования давления газа.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для регулироеэния давления газа, содержащем первый регулятор, в корпусе которого уста новлен чувствительный элемент, связанный с регулирующим органом, и второй регулятор, в корпусе которого установлен чувствительный элемент, связанный с регулирующим органом, примем входная и выходная полости первого регулятора сообщены с входной и выходной полостью второго регулятора соответственно, в выходной полости второго регулятора установлен заборник, а чувствительный элемент первого регулятора выполнен в виде ступенчатого поршня, причем полость между его меньшей ступенью и большей ступенью, обращенной к выходной полости, сообщейз с полостью заборника.

На чертеже схематично изображено устройство для регулирования давления газа..

Устройство состоит из первого (многорасходного) регулятора 1 и второго (малорасходного) регулятора 2 с параллельно подсоединенными каналами 3 и А входными и каналами 5 и 6 выходными. В корпусах 7 и 8 размещены седла 9 и 10 и регулирующие органы (затворы) 11 и 12. Поршень 13 и ступенчатый поршень 1 являются чувствительными элементами с задающим усилием на них от пружин 15 и 16, сжимаемых винтами 17 и 18. Полости 19 и 20,- выходные полости первого и второго регуляторов соответственно. Заборник 21 обеспечивает торможение газового потока, идущего

мерез седло 9, а каналы 22 и 23 передают давление а полость 2k,

Шток 25 передает воздействие поршня 13 на затвор 11. Каналом 26 регулятор давления подсоединяется к

выходной магистрали системы. Большая ступень ступенчатого поршня 14 обращена к выходной полости 20.

Устройство для регулирования давления газа работает следующим образом.

В исходном положении ступенчатый поршень 1 я поршень 13 поджаТЫ к корпусам 7 и 8, а затворы 11 и 12 отжаты от седел Эй 10. Пружины -15 и

16 сжаты винтёми 17 и 18 до усилий, обеспечивающих настройку регуляторов 1 и 2 в безрасходном режиме на одно и то же номинально равное выходное давление. При подаче входного давяе5 ния по каналам 3 и k при перекрытой выходной магистрали полости 19 и 20 выходного давления заполняются газом, в них устанавливается требующееся выходное давление, затворы t1 и i.

0 12 перекрывают седла 9 и Ю.

При включении малого расхода вступает в работу второй (малорасходный) регулятор 2, как более точный и более чувствительный к изменению расхода. Это объясняется в первую оче редь меньшим усилием, герметизации седла 9 затвором 11 по сравнению с парой затвор-седло первого (многорасходного) регулятора 1. По мере увеличения расхода, плотность, скорость и динамическая составляющая потока перед заборникрм 21 увеличиваются. В заборнике газовый поток тормозится. Повышенное давление при этом по каналу 22 передается к ка5налу 23 и в полость 24, образованную ступенчатым поршнем 14, Повышающееся давление в полости 24 способствует перемещению ступенчатого поршня 14 в направлении отжатия затвора 12 от

седла ТО. Таким образом, при малом общем отборе газа через канал 26 газовый поток за седлом 9 малого диаметра имеет достаточную скорость и плотностьи способствует включению в

5 работу первого (многорасходного регулятора) 1. Дальнейшее увеличение отбора газа вызывает некоторое понижение давления в полостях 19 и 20.

Второй (малорасходный) регулятор 2, как более точный, начинает реагировать на уменьшение давления в полости 19 поршень 13 через шток 25 дополнительно отжимает затвор 11 от седла 9, давление в заборнике и полости 2 увеличивается. В первом (миргорасходном) регуляторе 1, кроме реакции ступенчатого поршня Н на уменьшение давления в полости 20,будет иметь место еще и реакция этого поршня на увеличение давления с другой стороны, т.е. в полости 2. Затвор 12 также дополнительно отожмется от седла 10, увеличивая приток газа в полости 19 и 20. Давление этих полостях будет увеличиваться и оставаться близким к требующемуся выходному давлению при параллельных расходах по каналам 5 и 6.

Предлагаемое устройство для регулирования давления газа обеспечивает высокую точность регулирования в широком диапазоне расходов, начиная с беэрасходного и малорасходного режимов. Эффект - повышение точности регулирования в этой схеме основан на использовании высокой точности малорасходного регулятора и корректировка выходного давлен|ля многорасходного регулятора в зависимости от расхода газа через малорасходный регулятор .

Достаточные сечения каналов 22 и 23 обеспечивают хорошее быстродействие устройства и достаточный расход газа через малорасходный регулятор, а имеющаяся зависимость усиления от расхода газа через второй (малорасходный) регулятор 2, т.е. от хода затвора 11, обуславливает некоторый статизм устройства, достаточный для устойчивой его работы.

Таким образом, за счет ступенчатого выполнения поршня 1, установки заборника именно во втором (малорасходном) регуляторе и сообщения каналами полости заборника с полостью образованной между ступенями поршня, точность регулирования давления в широком диапазоне расходов повышена. Использование изобретения позволит повысить точность регулирования давления в пневмосистемах в широком диапазоне расходов при динамической устойчивости регуляторов.

Формула изобретения

Устройство для регулирования давления газа, содержащее первый регулятор, в корпусе которого установлен чувствительный элемент, связанный с регулирующим органом, и второй регулятор, в корпусе которого установлен чувствительный элемент, связанный с регулирующим органом, причем входная и вь1ходнап полости первого регулятора сообщены с входной и вы- ходной полостями второго регулятора соответственно, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, в выходной полости второго регулятора установлен заборник, а чувствительный элемент первого регулятора выполнен в виде ступенчатого поршня, причем полость между его меньшей ступенью и большей ступенью,.обращенной к выходной полости, сообщена с полостью заборника.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР , кл. G 05 D 16/10, )57.

2.Авторское свидетельство СССР If 202598, кл. G 05 D 1б/й6, t965«

3.Авторское свидетель ство СССР Г 120717, кл. G 05 D 16/06, 958 (прототип).