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

(5) РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ ГАЗА

I

Изобретение относится к пневмоавтоматике и может найти применение в различных отраслях промышленности и транспорта при понижении давления рабочей среды в пневматических системах .

По основному авт. св. № 752253 « звестен регулятор давления газа, содержащий корпус с входной и выходной полостями, в котором установлен подпружиненный дросселирующий, клапан с толкателем, чувствительный элемент поршневого типа и пружина задания, а также двухступенчатый пох«(й поршень, подпружиненный в сторону большей ступени, торец меньшей ступени которого связан с толкателем подпружиненного дросселирую1чего клапана и расположен в выходной полости, соединенной с подпоршневой полостью двухступенчатого полого поршня каналом с дросселем Lll

В известном регуляторе поршневой чувствительный элемент и двухступенчатый поршень размещены последовательно, один над другим. Это обусловливает заметные габаритные размеры известного устройства.

В известном регуляторе дроссе.11ирующий клапан размещен в поршневом. чувствительном элементе, подвод газа высокого давления организован к кольцевой наружной полости чувствительного элемента между двумя уплот10нительными манжетами. Наличие двух уплотнительных поясков на чувствительном элементе известного регулятора обусловливает понижение точности работы (т.ак как при этом увеличи15вается сила трения в подвик ных част{чх регулятора) и его надежности.

Таким образом, недостатками и-звестного регулятора являются сравнительно большие габаритные размеры,

20 пониженная точность и надежность работы, которые обусловлены тем, что двухступенчатый поршень размещен вне чувствительного элемента (подни. они pacnono xef bt .последовательно, а дросселирующий клапан размещен в чувствительном элементе. Цель изобретения - повышение томности, надежности и уменьшения габа ритных размеров регулятора давления. Указанная цель достигается тем, что в регуляторе давления газа в поршневом чувствительном элементе вы полнена полость, в которой размещен двухступенчатый полый поршень, На фиг. 1 и 2 схематично представ лен регулятор давления газа, продоль ный разрез. Варианты регулятора на фиг. 1 и 2 отличаются друг от друга размещени ем нагружающей двухступенчатый полый поршень пружины. В корпусе 1 регулятора давления с выходной 2, выходной 3 лопастями и седлом размещен нагруженный рабочей пружиной 5 посредством винта 6 и тарели 7 и выполненный в виде поршня чувствительный элемент 8. Чувствитель;ный элемент 8 взаимодействует с толкателем 9 нагруженного пружиной10 дросселирующего клапана 11. Чувствительный элемент взаимодей ствует с толкателем 9 через нагружен ный пружиной 12 двухступенчатый полый поршень 13, размещенный в выполненной внутри чувствительного элемен та В и соосно ему полости 1. Полый поршень подпружинен пружиной 12 в сторону большей ступени и контактирует обращенной к (выходной) полости 15 регулятора торцевой поверхностью 16 меньшей ступени с толкателем 9 дросселирующего клапана 11. Рабочая надпоршневая полость 17 большей ступени поршня 13 сообщена с полостью 15 регулятора каналом 18 с дроссельным устройством 19, которые йогу т быть выполнены как в дополнительном поршне 13, так и в чувствительном элементе 8. Нагружающая поршень 13 пружина 12 может быть раз мещена как в полости 14 между ступенями поршня и чувствительным элементом (фиг.1), так ив выходной полости 15 между неподвижным седлом и торцевой поверхностью 16 меньшей сту пени полого поршня 13 (фиг.2). Неуравновешенная по выходному давлению площадь поршня 13 и жесткость пружины 12 выбираются такими, при которых обеспечивается упругая установка дополнительного поршня во всем эксплуатационном диапазоне настройки выход 9 4 ного давления регулятора. Предварительное сжатие пружины 12 выбирается из расчета обеспечения необходимого минимального давления на выходе, выше которого полый поршень 13 реагирует на скорость изменения пониженного давления. Корпус 1 закрыт стаканом 20. Регулятор давления газа работает следующим образом. В исходном состоянии рабочая пружина 5 сжата винтом 6 через тарель 7Чувствительный элемент 8 под действием пружины 5 максимально опущен вниз и занимает крайнее положение. ПоршенЬ13 12 максимально поднят вверх и прижат к верхнему днищу полости 14 в чувствительном элементе 8. Дросселирующий клапан 11 пружиной 10 приведен в контакт с поверхностью 16 поршня 13 через толкатель 9. Между седлом k и клапаном 11 образована небольшая щель. Газ высокого давления подводится к дросселирующему клапану 11 через входной клапан 2. В щели между клапаном 11 и седлом Ц газ дросселируется и поступает в полость 15, откуда через выходную полость 3 на выход редуктора. Так как между клапаном 11 и седлом 4 образовано минимальное проходное сечение, то давление газа на выходе регулятора повышается плавно. Одновременно газ из полости 15, связанной с выходной полостью, по каналу 18 с дроссельным устройством 19 поступает в надпоршневую полость 17 большей ступени поршня 13. По мере повышения давления в полости 17 поршень 13 под действием давления газа в э;той полости на неуравновешенную площадь поршня медленно и плавно опускается вниз. При этом он, воздействуя на шток 9, плавно перемещает вниз клапан 11. Проходное сечение регулятора плавно увеличивается,что сопровождается также плавным дальнейшим повышением расхода через регулятор и давления в полости 15. При перемещении вниз поршня 13 пружина 12 сжимается. При установлении в полости 17 давления, равного давлению настройки, перемещение поршня 13 вниз прекращается, он находится в состоянии равновесия. Действие на поршень 13 газа в полости 17 уравновешено действием пружины 12 и давления газа на поверхность 16 меньшей ступени поршня. По мере повышения давления в (выходной) полости 15 чувствительный элемент 8 под действием этого давления поднимается вверх. При этом вверх поднимается поршень 13 и взаимодействующий с ним через толкатель 9 клапана 11. В результате проходное сечение редуктора умень шается. Если выход из редуктора закрыт, то при давлении в выходной полости, равном давлению настройки, дросселирующий клапан 11 сядет на седло , перекрыв поступление газа на выход устройства. При, отборе газа в объем за регулятором давления газа в полости 15 и сила его воздействия на чувствительный элемент 8 и поршень 13 (на поверхность 16) уменьшается. Чувствительный элемент 8 и поршень 13 опускаются вниз, увеличивая величину щели между клапаном 11 и седлом i. Приток газа на выход регулятора увеличивается, давление в полости 15 восстанавливается. Так как дроссельное устройство 19 имеет большое гидравлическое сопротивление, то изменение давления в полости 15 в надпориневую полость 17 передается с запозданием, следствием него является перемещение (реакция) поршня 13 в функции скорости измерения выходного давления. При резком уменьшении, например, выходного давления (в полости 15) давление в по лости 17 не успеет выравняться и будет выше. На поршне 13 образуется пе репад давления, под действием которо го он опустится вниз. .Это перемещение происходит относительно чувствительного элемента 8. Перемещения клапана 11 складываются из перемещений чувствительного элемента 8 и пориня 13. Первый из них вследствии инерционности плохо реагирует на быстрые изменения да ления на выходе,он реагирует только на статические (медленные) изменения выхо ного давления. Поршень 13 реагирующий на скорость изменения выходного давления, компенсирует запаздывание реакции чувствительного элемента 8. При резком прекращении отбора газа в объем за регулятором давление в полости 15 и сила его воздействия на поршень 8 и поршень 13 увеличивают ся. Последние перемещаются вверх, уменьшая зазор между клапаном 11 и седлом Ц. Причем подъем вверх поршня 13 происходит более быстро. Это обусловливает более быстрое восстановление величины выходного давления. При установившемся режиме работы регулятора между силами, действующими на порижи 8 и 13, устанавливается динамическое равновесие, соответствующее расходу газа. Если расход газа изменится, то новое равновесие наступает при другой величине дросселирующей щели. Предлагаемый редуктор давления имеет высокие динамические характеристики, В этом устройстве исключены резкие динамические забросы выходного давления при резкой (например, через злектропневмоклапан) подаче входного (высокого) давления газа. Это обусловлено тем, что между клапаном и седлом регулятора при отсутствии давления среды образована минимальная проходная щель. В предложенном регуляторе недостатки известного регулятора исключены, что достигнуто размещением двухступенчатого поршня в чувствительном элементе . Дросселирующий клапан размещен последовательно под чувствительным элементом. При этом подвод газа высокого давления происходит не через чувствительный элемент, что дает возмо чность исключить один уплотнительный поясок, обеспечивающий герметичность в подвижном соединении. В этом случае трение в подвихчных частях уменьшается,точность регулирования повышается. Исключение уплотнительного пояска, уплотняющего подвижный стык высокого давления повысило надежность работы устройства в целом. Кроме того. оставшийся упЛотнительный поясок на чувствительном элементе не подвергается действию высокого входного давления, что также обуславливает повышение точности и надежности работы предложенного регулятора давления. Размещение двухступенчатого поршня внутри чувствительного элемента заметно уменьшает габаритные размеры (высоты) предложенного устройства, так как размеры дросселирующего клапана несоизмеримо меньше размеров вухступенчатого поршня j Формула изобретения Ретул.птор давления газа по авт. в. № 752253, отличающийя тем, что, с целью повышения точности, надежности и уменьшения габаритных размеров регулятора, в в пориневом чувствительном элементе вы ттолнена полость, в которой размещен двухступенматый( полый поршень. 75 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР . № 752253, кл. G 05 D 16/10, 1978 (прототип) .