Газовый редуктор Советский патент 1982 года по МПК G05D16/06 

(5) ГАЗОВЫЙ РЕДУКТОР

Изобретение относится к устройствам снижения давления газов и стабилизации выходного рабочего давлени и может быть применено при высоких уровнях давлений и больших расходах газа. Известны газовые редукторы, содержащие основной редуктор и пусковой редуктор для задания уровня уп равляющего давления 1 . Ввиду того, что управляющее давле ние в подмембранной полости основного редуктора практически постоянно точность стабилизации рабочего давления определяется площадью чувствительного элемента мембраны основного редуктора, при прекращении отбо газа изменение рабочего давления может превышать на порядок величину изменения рабочего давления на расходном режиме. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является га зовый редуктор, содержащий основной редуктор с управляющей камерой и рабочей камерой, соединенной с выходным трубопроводом, пусковой редуктор с пружиной задания, управляющей камерой , рабочей камерой и входной камерой , подключенной к входному трубо проводу, и регулятор, выполненный с соплом питания, соединенным с рабочей камерой пускового редуктора, соплом сброса, камерой обратной связи Г2. К недостаткам этого устройства относится существенная погрешность стабилизации рабочего давления из-за значительной жесткости регулирующей пружины регулятора., Целью изобретения является повышение точности поддержания выходного давления. Указанная цель достигается тем, что в известном газовом редукторе, содержащем основной редуктор с управляющей камерой и рабочей камере, соединенной с выходным трубопроводом,пусковой редуктор с пружиной задания. 3 . g управляющей камерой, рабочей камерой и входной камерой, подключенной к входному трубопроводу, и регулятор, выполненный с соплом питания, соеди- ненным с рабочей камерой пускового редуктора, соплом сброса, камерами обратной связи, соединенными через инерционные звенья с межсопловой камерой редуктора и с управляющей камерой основного редуктора, регулятор снабжен задающей камерой, соединенно с управляющей камерой пускового редуктора, пусковой редуктор снабжен подпружиненными клапанами, один из которых соединен с рабочей и управ1ляющей камерами пускового редуктора, а второй с управляющей камерой пуско вого редуктора и с атмосферой. Кроме того, сопла питания и сброса регулятора расположены соосно, причем сопло сброса соединено с меж сопловой камерой и камерой отрицательной обратной связи. Новым является также выполнение зового редуктора с двумя нормально закрытыми электропневмоклапанами, один из которых установлен между рабо чей и управляющей камерами пускового редуктора, а другой - на выходе из управляющей камеры пускового редуктора в атмосферу.О На чертеже изображена пневматичес кая схема газового редуктора, отражаю щая связи между основными устройствами редуктора. Газовой редуктор включает основной редуктор 1, пусковой редуктор 2 и регулятор 3. Основной редуктор 1 состоит из рабочей и управляющей 5 камер, разделенных мембраной 6. Усилие мембраны 6 передается на клапан 7 через толкател 8. Клапан 7 прижимается к седлу 9 запорной пружиной 10. Газ к редуктору 1 подается через входной трубопровод 11 а через выходной трубопровод 12 посту пает к потребителю. Пусковой редуктор 2 состоит из рабочей 13 и управляющей 1А камер, разделенных мембраной 15.Усилие мембраны 15 передается на клапан 16 через толкатель 17. Клапан 16 прижимается к седлу 18 запорной пружиной 19 и от.жимается от седла пружиной 20 задания , размещенной в управляющей камере 14 и предназначенной для установ ки в рабочей камере 13 начального уровня давления. s Управление клапанами 21 и 22 (т.е. повышение и понижение давления в камере 14)выполняется передаточным механизмом 23. Регулятор 3 состоит из камер отрицательной обратной связи и задающей 25, разделенных мембраной 26, межсопловой камеры 27 и корректирующих камер 28- 29, разделенных мембранным блоком 30. В камере 27 установлены входное сопло (питания } 31 и сопло 32 сброса. Межсопловая камера 27 наполня ется через входное сопло 31 и опоражнивается через сопло 32. Клапан 33f прижимается к соплу 31 запорной пружиной 3. При отсутствии зазора между клапаном 33 и входным соплом 31, зазор между клапаном 35 и соплом 32 максимальный. Усилие мембраны 26 через клапан 35, передаточный механизм Зб передается на клапан 33 и мембранный блок 30. При этом перемещения клапанов 33 и 35 равнозначны, а за зоры, образованные ими между соплами 31 и 32 (соответственно}, обратно пропорциональны друг другу. Трубка 37 коммутирует рабочую камеру 13 пускового редуктора 2 с входным соплом 31 регулятора 3. Трубка 38 коммутирует управляющую камеру 1 пускового редуктора 2 с задающей камерой 25 регулятора 3. Трубка 39 коммутирует рабочую камеру k основного редуктора 1 с камерой отрицательной обратной связи 2k регулятора 3. Трубка 40 коммутирует управляющую камеру 5 основного редуктора 1 с межсрпловой камерой 27 регулятора 3.. Трубки k и +2 коммутируют управляющую камеру 5 и межсопловую камеру 27 с корректирующими камерами 28 и 29. Пневматическая связь между камерами 13 и 1 выполнена через клапан 21 и нормально закрытой электропневмоклапан 43, предназначенные для наполнения камеры U. Подпружиненный клапан 22 и нормально закрытый электропнёвмЬклапан k предназначены для опо рожнения камеры 1 4. Устройство работает, следующим образом. При подаче газа во входной трубопровод 1 1 в рабочую камеру 4 основного редуктора газ не поступает, так как клапан 7 прижат к седлу 9 запорной пружиной 10. В рабочую камеру 13 пускового редуктора газ поступает, так как пружина 20 настроена на начальный уровень давления. В межсопло5вую камеру 27 регулятора газ не поступает, так как клапан 33 прижат к входному соплу 31 запорной пружиной З. В управляющую камеру Т пусковог редуктора газ не поступает, так как клапан 21 и электропневмоклапан . закрыты. Режим установки рабочего давления Для поступления газа в рабочую ка меру основного редуктора 1 и к потребителю необходимо отжать клапан 7 от седла 9 путем подачи газа в управляющую камеру 5- Поэтому для установки заданного уровня рабочего давления редуктора передаточным меха низмом 23 открывают клапан 21 или включают электропневмоклапан и газ из камеры 13 перетекает в камеры 1 и 25. Увеличение давления в камере It приводит к перемещению мембраны 15 и через толкатель 17 кла пана 16. Отжатие клапана 16 от седла 18 открывает доступ газа в рабочую камеру 13 и приводит к росту дав ления в камерах 13,1 и 25. Возраст ние давления в задающей камере 25 регулятора 3 до уровня, обеспечивающего отжатие клапана 33 от входного сопла 31, открывает доступ газа в межсопловую камеру 27 и через трубку tO в управляющую камеру 5 основного редуктора 1. Возрастание давления в камере 5 приводит к перемещению мембраны 6 и через толкатель 8 клапана 7, Отжатие клапана 7 от седла 9 открывает доступ газа в рабочую камеру и к потребителю. В этом режиме до установления тре буемой величины рабочего давления ре дуктора клапан 21 или электропневмоклапан 3 удержинают открытым. При поступлении газа потребителю давление в управляющей камере 5 превышает рабочее давление в камере (на величину силы сжатия пружины 10, в свою очередь зависящей от расхода газа, что обеспечивается соответству ющим распределением расходов газа через сопла 31 и 32, т.е. соответств ющим перемещением клапанов 33 и 35 согласно усилию на мембране 26-, так как мембранный блок 30 в установивше ся режиме уравновешен. Режим стабилизации рабочего давле ния. Например, при увеличении по каким либо причинам рабочего давления происходит перемещение мембран 6 и 2б: мембран 6 - в сторону закрытия седла 56 9, а мембраны 26 - в сторону закрытия сопла 31 и отверстия сопла 32. Перемещение мрмбраны 6 при увеличении рабочего давления приводит к падению давления в рабочей камере , однако большее изменение давления происходит вследствие того, что давление в управляющей камере 5 падает,сообщая дополнительное перемещение мембране 6. Давг ление в управляющей камере 5 падает за смет уменьшения притока газа через входное сопло 31 и увеличения сброса через сопло 32 из межсопловой камеры 27, а следовательно, и из управляющей камеры 5. Изменение давления в управляющей камере продолжается до установки заданного уровня рабочего давления. При уменьшении рабочего давления регулирующие воздействия имеют противоположное описанному направление. Большая эффективность регулирующего воздействия за счет изменения давления в управляющей камере 5 объясняется тем, что чувствительность регулятора 3 к изменению рабочего давления выше чувствительности основного редуктора,. Необходимо отметить, что и изменение давления в рабочей камере 13 пускового редуктора 2 компенсируется регулятором, так как величина давления в задающей камере 25 с которой сравнивается рабочее давление редуктора, остается неизменной. К дополнительным преимуществам предлагаемого устройства относится по вышение чувствительности регулятора при прежней площади чувствительного элемента за счет снижения жесткости упругих элементов. Повышение чувствительности регулятора позволяет существенно уменьшить и площадь мембраны основного редуктора без снижения точности стабилизации рабочего давления. Это особенно выгодно при изготовлении крупногабаритных газовых редукторов на расходы сотни тысяч метров кубических в час. Соосное расположение сопел регулятора упрощает конструкцию, снижает требования к точности установки мембран, повышает надежность за счет исключения уплотнения подвижных частей регулятора, расширяет возможности корректирующего узла. Связь управляющей камеры пуско- . вого редуктора с задающей камерой регулятора и наличие электропнёвмоклапанов для наполнения и опорожнения этих камер позволяет автоматизироват работу редуктора. Формула изобретения 1. Газовый редуктор, содержащий о новной редуктор с управляющей камеро и рабочей камерой, соединенной с выходным трубопроводом, пусковой редуктор с пружиной задания, управляющей камерой, рабочей камерой и входной камерой, подключенной к входному трубопроводу, и регулятор, выполненный с соплом питания, соединенным с рабочей камерой пускового редуктора, соплом сброса, камерами обратной связи, соединенными через инерционные звенья.с межсопловой камерой регулятора и с управляющей кам рой основного редуктора, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью позышения точности поддержания выходного давления, регулятор снабжен задающей камерой с управляющей камерой пусков го редуктора, пусковой редуктор снаб жен подпружиненными клапанами, один из которых соединен с рабочей и управляющей камерами пускового редуктора, а другой - с управляющей камерой пускового редуктора и с атмосферой. 2.Редуктор поп.1,отличающ и и с я тем, что сопла питания и сброса регулятора расположены соосно, причем сопло сброса соедийено с межсопловой камерой и камерой отрицательной обратной связи. 3.Редуктор по п.1,отличающий с я тем, что в нем установлены два нормально закрытых электр пневмоклапана, один из которых размещен между, рабочей и управляющей камерами пускового редуктора, а другой на выходе из управляющей камеры пускового редуктора в атмосферу. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Машины, установки и аппаратура для газоплазменной обработки металлов. Каталог, ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1977, с.70 Редуктор ДКР-бОООУ. 2. Reduxi Compteuers Schlumbergen Division Gas, Каталог, Paris, Nov. 7 г., N° 1, 2202Л (Ьрототип).