Регулятор давления Советский патент 1982 года по МПК G05D16/10 

1

Изобретение относится к пневмоавтоматике и может найти применение ,в системах газоснабжения различных Технологических комплексов.

По основному авт. св. № 590715 известен регулятор давления, содержащий корпус с входным и выходным патрубками и расположенные в нем чувствительный элемент, связанный с пружиной задания, шток и регулирующий орган, выполненный в виде подпружиненного полого ступенчатого поршня, в котором выполнено седло и установлен клапан, связанный через шток с чувствительным элементом 1 .

Однако в известном регуляторе давления каждой настройке выходного Давления требуется своя настройка пружины полого поршня. Изменение настройки выходного давления требует перенастройки (изменения сжатия) пружины полого поршня. Последнее возможно на специальном стенде или

требует для своей реализации на месте установки дополнительного оборудования. Это обусловлено необходимостью изменения начала опускания полого поршня при изменении настроечного давления, что ухудшает эксплуатационные характеристики регулятора, так как усложняет настройку его и является недостатком известного технического решения.

Цель изобретения - упрощение настройки регулятора давления.

Поставленная цель достигается тем, что регулятор давления содержит пружину, а между ступенями полого ступенчатого поршня выполнена дополнительная ступень, образующая с корпусом сообщенную с атмосферой полость, . в которой установлена пружина сжатия причем полость, образованная торцовой поверхностью большей ступени полого ступенчатого поршня и корпусом, сообщена с полостью выходного патрубка.

При таком исполнении регулятора его полый поршень подвергается воздействию выходного -давления навстречу чувствительному элементу, входное же давление прижимает полый поршень в противоположную сторону. Этим обеспечивается автоматическое изменение начала опускания полого поршня при изменении давления настройки. Например, при уменьшении выходного давления уменьшается и сила его на полый поршень. Начало опускания последнего произойдет при понижении входного давления до меньшей величины. Перепад же входного и выходного давления,при котором начинается перемещение вниз полого поршня, будет неизменным. Это же перепад является минимальным, так как расход не зависит от превь1шения входного над выходным давлением. Ниже этого перепада расход уже зависит от величины превышения давления,дальнейшее понижение входного давления вызывает уменьшение притока газа на выход регулятора, где давление от этого должно понизиться. Однако при этом полый поршень под воздействием выходного давления опускается вниз, увеличивая проходное сечение и компенсируя обусловленное уменьшением перепада давления на входе и выходе регулятора уменьшение пониженного давления.

На чертеже схематично представлен регулятор давления.

Регулятор давления содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками и рас-положенные- в нем чувствительный элемент , связанный с пружиной 5 задания у сжатие оторой р згулируется винтом б через тарель 1, шток. 8 и регулирующий орган 9, выполненный в виде подпружиненного полого ступенчатого порш)-(Я 10, в котором выполнено седло 11 и установлен клапан 12 с пружиной 13, связанный через шток 8 с чувствительным элементом А.

Полый поршень 10 выполнен трехступенчатым и обращен торцовой поверхностью меньшей ступени к выходной полости И регулятора. Полость 15, образованная полым поршнем 10 между его ступенью наибольшего диаметра и корпусом, сообщена с одной стороны с каналом входного патрубка 2, а с

.другой стороны - каналами 16 с входной полостью 17 клапана 12 и дальшечерез зазор между клапаном и седлом

11 и через канал 18 с выходной полостью 1 4 регулятора. Полость 19 между ступенью среднего диаметра поршня 10 и корпусом 1 каналом 20 сообщена с атмосферой, в этой полости установлена пружина 21 сжатия,на1- ружающая полый поршень вверх (от чувствительного элемента 4). Полый поршень 10 торцовой поверхностью большей стугтени и корпусом 1 образует полость 22, сообщенную каналами 23 с надклапанной полостью и дальше через канал 25 в клапане 12 и канал 18 в полом поршне - с выходной полостью 14 регулятора и каналом выходного патрубка 3. Полость 22 может быть сообщена с выходной полостью 14,

например, каналом в корпусе. Корпус

Iзакрыт стаканом 2б.

Регулятор давления работает следующим образом.

В исходном положении пружина 5 задания сжата винтом б через тарель 7, чувствительный элемент 4 максимально поднят вверх. Поршень 10 пружиной 21

поднят вверх до упора в корпусе 1. Клапан 12 чувствительным элементом k через шток 8 отжат от седла 11. Полость входного патрубка 2 через полость 15, каналы 16, полость 17, зазор между клапаном 12 и седлом 11 и канал 18 сообщена с выходной полостью 14 регулятора и дальше с полостью зыходного патрубка 3.

Газ высокого давления подается в полость 15 через входной патрубок

2 и дальше по каналам 16 поступает во входную полость 17 клапана 12. В зазоре между клапаном 12 и седлом

IIгаз дросселируется, его давление понижается. Газ пониженного давления по каналу 18 поступает в вь ходную полость 14, откуда через выходной патрубок 3 к потребителю. Одновременно газ пониженного давления по каналу 25 поступает в над5 клапанную полость 24, откуда через каналы 23 поступает в полость 22. Давление газа в полости 22 и в полости 14 увеличивается. По мере повышения давления в выходной полости 14 чувствительный элемент 4 опускается вниз, сжимая пружину 5 задания. При установлении в выходной полости давления настройки чувствительный элемент 4 опускается вниз

5 Настолько, что клапан 12 образует с седлом 11 щель, приток газа через которую из полости 17 будет компенсировать отбор газа через выходной патрубок 3 в систему за регулятором. Между подвижными элементами регулятора установится динамическое равновесие, соответствующее определенному расходу газа. Если расход газа изменяется, то новое равновесие наступает при другой величине дросселирующей щели между клапаном 12 и седлом 11. В полости 22 устанавливается такое же давление, как и в полости 1. Поршень 10 максимально поднят вверх, сила давления на полый поршень со стороны полости 22 при высоком входном давлении не в состоянии преодолеть силу пружины 21 и силу входного давления со стороны полости 15. При таком перепаде между входным и выходным давлением расход газа не зависит от перепада, а зависит только от величины проходного сечения. При снижении перепада до критического и выше, при котором расход определяется также перепадом (наряду с величи|ной проходного сечения), поршень 10 начинает опускаться вниз, сжимая пру жину 21 и пружину 13. При этом увеличивается щель между клапаном 12 и седлом 11, приток газа на выход регулятора увеличивается, исключая понижение давления газа в выходной полости И, которое имело бы место при снижении входного давления. Опус кание вниз поршня 10 пропорционально снижению входного давления. В это же степени увеличивается перепад (от ношение) между входным и выходным давлениями. Перемещение вниз полого поршня обуслов/1ивает необходимое для поддержания неизменным выходного давления увеличение проходного сечения регулятора. При перенастройке регулятора на другое выходное давление автоматически изменяется давление на входе, При котором поршень 10 начинает опус каться вниз. Если, например, регулятор перенастроить на более высокое выходное давление, то поршень 10 нач нет опускаться вниз при большем вход ном давлении. Перепад давлений будет прежним, именно при этом перепаде необходимо увеличение проходного сечения регулятора сверх величины, определяемой из условия сверх критического перепада давлений между выходным и входным давлениями. При уменьшении настроечного давления поршень 10 начинает перемещаться вниз, увеличивая проходное сечение, при более низком выходном давлении, но при том же перепаде. Необходимый для срабатывания поршня 10 перепад обеспечивается требуемыми размера-. ми ступеней поршня и соответствующим выбором упругой характеристики пружины 21. Натсройка (перенастройка) регулятора давления достигается винтом 6, Включение в работу полого поршня происходит автоматически, начало работы этого поршня обусловлено конструктивными элементами и не требует особой настройки, что достигнуто за счет выполнения полого поршня неуравновешенным по выходному давлению, сила которого стремится увеличить проходное сечение регулятора. Настройка регулятора заметно упростилась и стала возможной без специального дополнительного оборудования, что заметно улучшило эксплуатационные характеристики регулятора давления. Формула изобретения Регулятор давления по авт. св. N 590715, отличающийся тем, что, с целью упрощения настройки регулятора, он содержит пружину сжатия, а между ступенями полого ступенчатого поршня выполнена дополнительная ступень, образующая с кор пусом сообщенную с атмосферой полость, в которой установлена пружина сжатия, причем полость, образованная торцовой поверхностью большей ступени полого ступенчатого поршня и корпусом, сообщена с каналом выходного патрубка. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 590715, 1СЛ, G 05 D 16/10, 1976 (прототип).