Двухступенчатый регулятор давления Советский патент 1982 года по МПК G05D16/10 

(5) ДВУХСТУПЕНЧАТЫЙ РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к силовой пневмоавтоматике и может быть йсполь зовано в пневматических системах для понижения давления газа и поддержания с высокой точностью пониженного давления, , По основному авт.св.М° 809099 известен двухступенчатый регулятор давления, содержащий корпус с входным и выходным каналами, последовательно установленные первый и второй дросселирующие клапаны, связанные толкателями с чувствительными элементами и пружиной задания. Чувстви тельные элементы расположены соосно ;и первый чувствительный элемент подпружинен относительно второго чувст вительно о элемента 1}. Трение и инерционность первого чувствительного элемента (первой ст пени редуциррвания)обусловливают за паздывание реакции первой ступени редуцирования (-первого чувствительного элемента) на изменения величин ВЫХОДНОГО давления регулятора. Особенно это проявляется при резких изменениях расхода и давления на выходе. Неодновременная реакция чувствительных элементов на изменения параметров рабочей среды на выходе приводит к снижению точности и чувствительности регулирования. Цель изобретения - повышение точности регулятора давления. Для достижения указанной цели двухступенчат1 1Й регулятор давления содержит закрепленную на втором чувствительном элементе емкость с вязкой средой, в которой расположен поршень, свяаанный штоком с первым чувствительным элементом, причем надпоршневая и подпоршневая полости емкости сообщены каналом с дросселем. При таком исполнении регулятора при перемещении второго чувствительного элемента (второй ступени редуцирования) имеет место.перемещение поршня в емкости с вязкой средой, в результате чего возникают силы, стремящиеся переместить первый .чувствительный элемент в ту же сторону что и второй чувствительный элемент. Эти силы компенсируют действующие на первый чувствительный элемент силы трения и инерционные силы, чем уменьшается (исключается) запаздывание реакции первого чувствительного элемента на изменения выходного давления регулятора, реакция (перемещение) чувствительных элементов .становится более синхронной, точность регулятора давления повышается. На чертеже представлен двухступенчатый регулятор давления, разрез. . Регулятор давления содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 каналами . В корпусе выполнены седло с каналом 5, полость 6, сообщенная каналами 7 и 8 через канал 9 седла 10 с выходной полостью 11 регулятора. Выходная полость 11 регулятора сообщена с полостью выходного канала 3 В корпусе 1 установлен первый дросселирующий клапан 12 с пружиной 13, взаимодействующий посредством толкателя 14 с нагруженным пружиной 15 первым чувстви ельным элементом 16. Второй конец пружины15 взаимодействует с вторым нувствитель нЫм элементом 17 второй ступени редуцирования, нагруженном посредством регулировочного винта 18 через тарель 19 пружиной задания 20. Второй чувствительный элемент 17 взаимодействует через проходящий в канале 9 седла 10 толкатель 21 со вторым дрос селирующим клапаном 22 с пружиной 23 Чувствительные элементы 16 и 17 выполняют как в виде поршней, так и мембранными. На втором чувствительном элементе 17 закреплена .емкость 2k с вязкой средой 25 и поршнем 26, разделяющим внутреннюю полость емкости на две полости - надпоршневую 27 и подпоршневую 28. Поршень 26 штоком 2 связан с чувстёительным элементом 16 первой ступени редуцирования. Надпор невая полость 27 и подпоршневая полость 28 сообщены между собой каналом 30 с дроссельнымчустройством 3. Канал 30 может быть выполнен как в поршне 26 (как показано на чертеже), так :и в стенке емкости 2. Емкость 24 может быть закреплена на чувствитель ном элементе 16,а поршень 26 штоком 29 связан с чувствительным элементом 17.. Регулятор давления работае.т следующим образом. В исходном положении регулировочным винтом 18 пружина 20 задания сжата, под действием которой чувствительный элемент 17 опущен вниз до упора в корпусе 1 о Клапан 22 через толкатель 21 поршнем 17.максимально отжат от седла 10. Чувствительный элемент 16 первой ступени редуцирования под воздействием пружины 15 опущен вниз, клапан 12 первой ступени поршнем 16 через толкатель 14 отжат от седла 4, проходное сечение которого при этом максимально открыто, Входной канал 2 сообщен с выходным налом 3 через канал 5, полость 6, ка-: налы 7, 8 и 9 и полость 11, При подаче рабочей среды во входной канал 2 она поступает по указан- ным выше магистралям в выходной канал 3. Давление газа в полостях 6 и 11 повышается, увеличивается сила давления среды на чувствительные элементы 1б и 17, которые по мере повышения давления поднимаются вверх, сжимая пружины 15 и 20. Дросселирующие клапаны 12 и 22 при этом под воздействием пружин 13 и 23 и давления газа в каналах 2,7 и 8 также поднимаются вверХ) уменьшая величину дросселирующих щеЛей первой и второй ступеней устройства. Если выходной канал 3 регулятора закрыт, то при давлении в выходной полости 11, равном давлению настройки, клапаны 12 и 22 сядут на седла 4 и 20, герметично перекрыв их каналы 5 и 9. При отборе газа в объем за регулятором давление среды в выходной полости 11 снижается, сила его воздействия на чувствительный элемент 17 уменьшается. Поршень 17 под действием пружины 20 опускается вниз. При этом поршень 17 через толкатель 21 опускает вниз клапан 22, образуя между ним и седлом 10 щель, через которую газ дросселируется в выходную полость 11. Одновременно с этим чувствительный элемент 1б под воздействием пружины 15 (так как поршень 17 опускается вниз)опускается также вниз, открывая толкателем 14 клапан 12 бт седла 4. Между клапаном 12 и седлом 4 образуется щель, через которую газ дросселируетсп из выходного канала 2 в полость 6, восполняя расход газа через канал 9 в выходную полость 11 при отборе среды через выходной канал. В результате открыти клапанов 12 и 22 давление в полости сноваПовышается, и при. некотором его значении между силами, действующими на подвижную систему регулятора установится динамическое равновесие, соответствующее определенному расход газа через выходной канал 3. Если расход газа изменяется, то новое равновесие наступает при другой вели чине дросселирующих щелей между клапаном 22 и седлом 10 и между клапаном 12 и седлом 4. При изменении давления газа р выходной полости 11 (при изменении расхода) чувствительный элемент 17 перемещается, соответствующим образом. При этом также перемещается емкость 2, в которой происходит перетекание йязкой среды 25 между полостями 27 и 28 по каналу 30 и дроссельному устройству 31- При передавливании вязкой среды 25 создается си ла сопротивления, которая через толк тель 29 передается чувствительному элементу 16.Эта сила дополнительно к пружине 15 перемещает чувствительный- элемент 16 в ту же сторону, в которую перемещается чувствительный элемент 17. Дополнительная сила от штока 29 компенсирует тормозящее перемещение поршня 1б силы трения и инерционные силы. В результате быстродействие чувствительного элемейта 16 увеличивается, он более быс ро реагирует на изменения давления среды на выходе регулятора, реакция чувствительных элементов 16 и 17 на изменения параметров газа на выходе устройства становится более синхронной, следствием чего является повышение стабильности давления газа на выходе первой ступени редуцирования (в полости 6). Это, в свою очередь, приводит к повышению точности поддержания величины выходного дайления регулятора. С другой стороны, при колебаниях давления газа во входном канале 2 чувствительный элемент 16, реагируя на изменения в первую очередь, соответствующим образом перемещает клапан 12. При этом поршень 26 также перемещается в емкости , вязкая среда 25 перетекает по каналу 30 через дроссель 31- При передавливании вязкой среды 25 возникают силы гидравлического сопротивления, передаваемые через емкость 2 на чувствительный элемент 17. Эти дополнительные силы, действующие на поршень 16, компенсируют инерционные силы и силы трения на этот же поршень, который быстрее изменяет свое положение, предупреждая изменение давления газа в полости 11, обусловленное изменением входного давления газа в канале 2. Стабильность давления в канале 3 повышается в обоих случаях. Повышение быстродействия чувстви тельных элементов регулятора приводит к повышению чувствительности его работы. Более синхронная реакция чувствительных элементов на изменения как входного, так и выходного давления обусловливает значительное повышение точности регулятора давления . Повышение синхронности работы чувствительных элементов снижает возможность возбуждения автоколебаний регулятора, увеличивает устойчивость его работы. Формула изобретения Двухступенчатый регулятор давления по ,авт. св. № 809099, отличающийся TeMJ что, с целью повышения точности регулятора, он содержит закрепленную на втором чувствительном элементе емкость с вязкой средой, в которой расположен поршень, связанный штоком с первым чувствительным элементом, причем надпоршневая и подпоршневая полости емкости сообщены каналом с дросселем. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 809099, кл. G 05 D 16/10, 1978 (прототип).