Регулятор давления Советский патент 1982 года по МПК G05D16/10 

1

Изобретение относится к пневмоавтоматике и может быть использовано в балонных редукторах давления,к которым предъявляются повышенные требования по статической точности работы в широком диапазоне изменения входных давлений и наличию вибраций или других внешних возмущающих воздействий ,возбуждающих автоколебания.

Известен газовый редуктор прямого действия, представляющий собой размещенный в корпусе подпружиненный золотниковый клапан, перемещение которого достигается посредством сухаря и толкателей разной длины. Этот редуктор обеспечивает повышенную устойчивость к автоколебаниям при максимальных расходах газа за счет возникновения сил трения на направляющих клапана, пропорциональных величине открытия клапана il.

Недостатком названного редуктораявляется то, что из-за прямого включения клапана сила трения при повышении входного давления уменьшается, что ведет к снь жению запаса устойчивости при максимальных входных давлениях, т.е. в наиболее критической точке, требующей максимального запаса устойчивости.

Известен газовый редуктор, в корпусе которого расположен обратный клапан с пружиной, воспринимающей воздействие толкателя и нагруженного регулируемой пружиной поршня,в котором, с целью повышения устойчи- вости к автоколебаниям, между толкателем (,с тарелью ) и поршнем помещен слой шариков, контактирующих со стенками корпуса. В этом редукторе максимальные силы трения, а следовательно, и максимальный запас устойчивости обеспечиваются в наиболее критический момент, т.е. при максимальном входном давлении, когда коэффициент передачи по контуру максимален 12 J. Недостатком этого газового редуктора является то, что введение толкателя с тарелью и слоем шариков увеличивает массу подвижных частей, что ведет к уменьшению запаса устойчивости за счет увеличения инерционности. Кроме того, усложняется конструкция редуктора. Известен регулятор давления, содержащий корпус с входным и выходным каналами, с расположенным в нем чувствительным элементом, соединенным с регулир5пощим органом через подпружиненный шток, связанный тормозньм элементом демпфера трения, в котором для улучшения динамических характеристик регулятора демпфер трения вйполнен в виде сильфона, установленного в камере корпуса, соединенной с выходным каналом, а внутренняя полость сильфона соединена с входным каналом, на одном из оснований силь фона закреплена подпружиненная втулка с коническим торцом тормозного элемента, выполненного в виде сухари ков. Применение этого регулятора способствует повьшению устойчивости при максимальных входных давлениях, что позволяет увеличить коэффициент передачи, а следовательно, и точность регулирования выходного давления при широком диапазоне изменения входных давлений 33. Недостатком этого регулятора является конструктивная сложность, а следовательно, и повышенная стоимость, заключающаяся в постановке до полнительного чувствительного элемента и тормозного устройства, .азванные причины ограничивают приме нение этого устройства в редукторах широкого промьпаленного назначения. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является регулятор давления, содержащий корпус, в котором расположены чувствительный элемент с настроечной пружиной, соединенной штоком, расположенным в направляющем отверстии, с дрос селирующим подпружиненным клапаном обратного хода, снабженным направляющими в виде втулок, концентрически входящих друг в друга. Данный регулятор конструктивно прост и технологичен 4. Недостатком регулятора давления является малый запас устойчивости k автоколебаниям при максимальных вход ных давлениях, что ограничивает максимально допустимый коэффициент передачи при максимальном входном давлении, следовательно, и статическую точность при малых входных давлениях и изменении расхода. Целью изобретения является повышение устойчивости регулятора к автоколебаниям при максимальных входных давлениях. Поставленная цель достигается тем, что в регуляторе давления, содержащем корпус, между входным и выходным патрубками которого в направляющей установлен клапан, связанный через шток с подпружиненным чувствительным элементом, направляющая клапана расположена под углом оси штока. На чертеже изображен регулятор давления, разрез. Регулятор давления состоит из корпуса , в котором расположены подпружиненный настроечной пружиной 2 чувствительный элемент 3, соединенный штоком 4 с клапаном 5, который жестко соединен с втулкой 6, установленной в направляющей 7 и поджатой к штоку 4 пружиной 8, входной 9 и выходной 10 патрубки. Направляющие штока И клапана выполнены в виде отверстий в корпусе 1. Ось.направггяющей втулки 6 клапана 5 выполнена под углом 5-40 к оси штока 4. При отсутствии входного давления {Ра 0), подаваемого в полость А, чувствительный элемент 3 поднят вверх до упора, клапан 5 открыт и полость А сообщена с каналом Б и полостью чувствительного элемента В. Регулятор давления работает следующим образом. При подаче давления Р в полость А газ проходит через щель клапана 5 и заполняет канал Б и полость В чувствительного элемента 3. Чувствительный элемент Э со штоком 4 опускается, и клапан 5 прикрывается на необходимую величину, обеспечивая заданный расход при настроечном давлении РН. 3 установившемся режиме со сторошл клапана 5 на шток 4 действует сила (), где FQ , Т, - предварительное поджатие пружины клапана 5 и ее жесткость соответственно. S д , X - Площадь седла клапана и ход клапана от седла. 59 Так как ось направляющей штока и ось направляющей клапана развернуты относительно друг друга на угол cL сила г разлагается на продольную силу пр. Ът и боковую силу -fiovi -шт- Продольная сила передается на чувствительный элемент 3, а боковая {... вызывает перекос штока 4 в направляющем отверстий корпуса 1 и создает силы трения, пропорциональные силе Fy Fg- - frPАналогично на втулке 6 клапана возникают силы трения под действием силы реакции штока на клапан R ц - РШТ Силы трения FUJT, и R( , пропорциональные перепаду давлений (Р РН тормозят перемещение подвижных частей, что способствует повышению запаса устойчивости при максимальном входном давлении. Статическая ошибк возникающая от сил сухого трения, компенсируется повышенной точностью регулирования при высоких входных давлениях. Исходя из минимально допустимого запаса устойчивости, можно увеличит коэ4 фициент передачи по контуру, на пример уменьшая жесткость пружины 2 или увеличивая площадь чувствительного элемента 3, Увеличение коэффициента передачи по контуру регу лятора давления способствует повышению точности регулирования в заданном рабочем диапазоне изменения входного давления. Регулятор давления позволяет более полно использовать запасае «11й в баллонах газ без дополнительных настроек и повысить точность регулирования и устойчивость к автоколебаниям при наличии вибрации, что способствует повышению надежности работы пневмоавтомаги :и. Формула изобретения Регулятор давления, содержащий корпус, между входным и выходным патрубками которого в направляющей установлен клапан, связанный через шток с подпружиненным чувствительным элементом, отличающийс я тем, что, с целью повышения устойчивости регулятора к автоколебаниям при максимальных входных давлениях, направлякщая клапана расположена под углом 5-40° к оси штока. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 319789, кл. G 05 D 16/06, 1970. 2.Авторское свидетельство СССР № 338726, кл. G 05 D 16/00, 1970. 3.Авторское свидетельство СССР 444164,.кл. G 05 О 16/06, 1972. 4.. Авторское свидетельство СССР № 393733, кл. G 05 D 16/06, 1971 (прототип).