Регулятор давления Советский патент 1982 года по МПК G05D16/00 

(54) РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ

1

Изобретение относится к пневмоавтоматике и может быть использовано в пневмосистемах.

По основному авт. св. № 773584 известен регулятор давления, содержащий корпус с входной и выходнс полостями, между которыми установлен первый регулирующш орган, связанный с первым чувствительным элементом, выполненным в виде ступенчатого поршня, образующего с корпусом первую управлякяцую полость, второй регулирующий орган, установленный между выходной и первой управляющей полостями, связанный с вторым чувствительным элементом, образующим с корпусом вторую управляющую полость, сообщенную с выходной полостью, третий регулирующий орган, связанный с вторым чувствительным элементом, четвертый регулирующий орган, вход которого соединен с первой управляющей полостью, а выход с атмосферой, связанный с рабочим поршнем, образующим с корпусом рабочую полость, которая сообщена через дроссель с атмосферой и через канал во втором чувствительном элементе с выходом третьего регулирующего органа, вход которого соединен с второй управляющей полостью, причем второй и третий регулирукицке органы механически связаны Г }

10

Известному регулятору давления свойственны, в зависимости от методики настройки, либо пониженная точность настройки, либо пониженная экономичность, объясняемые следуtsющим.

Точность и устойчивость астатических регуляторов давления связаны в основном с наличием силовой линии регулирования - первого регу20лирующего органа и первого чувствительного элемента.

Эта линия обеспечивает быстродействие и достаточный статиэм систе- 3.93 мы в переходных режимах. Точность в установившихся режимах обеспечивается работой второго чувствительного элемента и второго регулирующего органа, питакнцего первую управляющую полость. Точность и устойчивость обусловлены -также мальм уси1шем., достигаемым за счет малой кольцевой площади ступенчатого поршня и малого давления в первой управляю- щей полости. Энергозатраты регулятора, особенно при работе на доро- гостояпщх средах, например гелии, повьппаются. Кроме того, шумы и потоки, сопровождающие сброс среды, затрудняют определять некоторые характеристики регулятора (герметичность уплотнений, плавность перемещения подвижной системы и пр,) . Недостаточная точность настройки силовой линии обуславливает либо недостаточный запас давления в усилителе в сторону его увеличения и соответственно увеличенные и смещенные ампли туды выходного давления в процессе настройки, либо недостаточный запас давления в усилителе в сторону его уменьшения.В последнем случае настройка редуктора может оказаться также нестабильной. Целью изобретения - повьш ьше точности настройки и повышение экономичности регулятора давления, Поставленная цель достигается тем что регулятор давления содержит допол нительный регулирующий орган, связанный с ручным двухпозиционным приводо и с дополнительным подпружиненным поршнем, образующим с корпусом дoпoлниfeльную полость, сообщенную с первой управляющей полостью, причем вход дополни тельного регулирующего органа связан с выходом третьего регулирующего орг на, а выход с рабочей полостью. На чертеже схематично изображен пред лагаемый регулятор давления. Регулятор давления имеет корпус 1 с входной 2 и выходной 3 полостями, первый регулирующий орган-затвор 4 и седло 5, первый чувствительный элемент - ступенчатый поршень 6, образу щий с корпусом первую управляющую по лость 7. Второй чувствительный элемент - поршень 8 - образует с корпусом вторую управляющую полость 9, со общенную с выходной полостью 3 и свя зан с вторым регулирующим органом затвором 10 и седлом 11, обеспечиваю щими, приток рабочей среды в первую управляющую полость 7. Пружины 12 и 3 обеспечивают задающее усилие на поршнях 6 и 8, третий регулирукнций орган - затвор 14 и седло 15 - обеспечивает сброс среды из полостей 9 и 3, сообщенных каналом 16, при избыточном давлении в полостях. Пневмопривод, состоящий из рабочего поршня 17, образующего с корпусом рабочую полость 18 и полость 19 пружины, вза- имодействующе о с ним уплотненного толкателя 20, пружины 21, предназначен для воздействия на четвертый регулирующий орган - затвор 22, и седло 23, разобщающий и сообщающий полость 7 с атмосферой. Каналы 24 и 25 сообщают соответственно выход третьего регулирующего органа с рабочей -полостью 18 и первую управляющую полость 7 с четвертым регулирующим органом. Дроссель 26 определяет реакцию поршня 17 на минимальный пневматический сигнал, поступающий по каналу 24, а также интенсивность и продолжительность сброса давления из полости 7. Канал 27 предназначен для сообщения выхода дросселя 26 и полости II9 пружины через канал 28 с атмосферой. Канал 29 обеспечивает подвод среды от второго регулирующего -органа в полость 7, а дроссель 30 - отток среды из полости 7, создавая переменное давление в ней. Входная полост 2 является непосредственным источником питания для первого регулирующего органа и своей емкостью обеспечивает нормальную работу регулятора в расходном режиме. Дополнительный регулирующий орган, состоящий из затвора 31 и седла 32 предназначен для сообщения - разобщения полостей 9 и 18. Дополнительньй подпружиненный поршень 33, образующий с корпусом дополнительную полость 34 и находящийся под воздействием возвратной прукданы 35, взаимодействует своим концевым элементом с затвором 31 , а также через толкатель 36 с ручным двухпозиционным приводом, включающим в себяэксцентриковый элемент 37. Паз 38 предназначен для фиксации эксцентрикового элемента винтом 39 после поворота элемента по окончании настройки регулятора. Регулятор давления работает следующим образом., В исходном полоя ении, когда регулятор настроен и готов к работе. первый чувствительный, элемент (ступенчатый поршень б) и второй чувствительный элемент (поршень 8) поджаты пружинами 12 и 13 к корпусу 1, затворы 4 и 10 отжаты от седел 5 и 11,а затворы 14 и 22 перекрывают седла 15 и 23, Сила сжатия пружины 13 соответствует усилию выходного давления на площадь поршня 8, а сясатие .пружинь 12 соответствует усилию несколько меньшему, чем усилие выход ного давления на большую ступень поршня 6. Затвор 31 отжат от седла 32 концевым элементом дополнительного поршня 33, а сам.поршень смецен влево толкателем 36. Эксцентриковый элемент 37 зафиксирован по боковым поверхностям паза 38 винтом 39. При подаче входного давления газ из входной полости 2 поступает в выходную полость 3 и по каналу 16 во вторую управляющую полость 9. В установившемся режиме работы с. рас- ходом или без расхода среды ступенчатый поршень 6 уравновешен с одной стороньь выходным давлением на большую ступень и с другой стороны пружиной 12 и некоторьи давлением в первой управлянмдей полости 7 на коль цевую площадь, равную разнице площадей большей и меньшей ступеней 6, Давление в первой управлякяцей полости 7 за зисит от степени нагру- жения пружины 12 и меняется автомати чески по мере изменения усилия на подвижной системе регулятора, например, вследствие изменения хода затвор 4 при колебаниях расхода рабочей сре ды и входного давления. Увеличе1ше давления в полости 7 происходит при уменьшении выходного давления путем реакции поршня 8 на зто уменьшение, его воздействия на затвор 10, отжатия затвора 10 от сед ла П и увеличения протока среда в полость 7, При увеличении выходного давления поршень 8 перемещается в направлении сжатия пружины -13, зазор между затво ром 10 и седлом 11 уменьшается, приток среды в полость 7 также уменьшается, давление в полости 7 за счет оттока среды через дроссель 30 также уменьшается. Таким образом, работой второго чу ствительного элемента (поршня 8), второго регулирующего органа (затвора 10) и седла 11 осуществляется автоматическое изменение давления в первой управляющей полости 7, т.е. автоматическая коррекция выходного давления. При быстром уменьшении расхода среды через И)1ходную полрсть 3 давление в полости 7, а следовательно и выходное давление становятся избыточными. При этом поршень 8 вместе с затвором 14 перемещаются в направлении сжатия пружины 13 до контакта затвора 14 с жестким упором на корпусе 1. При дальнейшем перемещении поршня 8 канал 24 становится открытым и рабочая среда через седло 32 поступает в рабочую полость 18 и к дросселю 26. Вследствие ограниченного расхода среды дроссель .26 давление в рабочей полости 18 возрастает, и поршень 17, сжимая пружину 21, через толкатель 20 отжимает затвор 22 от седла 23. Среда из первой управляющей полости 7 по каналу 25 дренирует в атмосферу. При этом давление в полости 7, а следовательно и в выходной полости 3, быстро уменьшается. В случае избыточного сброеа среды из полости 7 давление в ней достаточно быстро- восстанавливает за счет подпитки по каналу 29. Настройка регулятора на требующееся выходное давление и взаимодействие, элементов регулятора в процессе .настройки следующие. Перед настройкой регулятора пружины 12 и 13 разгружены, эксцентриковый элемент 37 повернут на 180° относительно положения, фиксируемого винтом 39, дополнительный поршень 33 смещен в сторону толкателя 36. Седло 32 пере- . крыто затвором 31 - канал 24 разобщен от. атмосферы и рабочей полости 18. Настройка начинается с нагружения пружины 12. При подведенном входном давлении по мере возрастания выходного давления поршень 8 перемещается в направлении схсатия пружины 13, затвор 14 контактирует с корпусом седло 15 становится открытым. Но поскольку седло 32 перекрыто затвором 31, расхода среды в атмосферу , не происходит. По достижении выходного давления, несколько меньшего требующегося выходного давления, необходимо нагружение пружины 13. По мере нагружения пружины 13 с некоторого момента поршень 8 начинает перемещаться, при этом последовательно седло 15 перекрывается затвором 14 и затвор 10.отходит от седла Н начинается подпитка первой управляющей полости 7 и дополнительное возрастание выходного давления. Давление из полости 7 по каналу 25 передается к седлу 23, перекрытому затвором 22, и в полость 34.

Дополнительный поршень 33, сжимая возвратную пружину 35, отжимает затвор 31 от седла 32. В процессе нагружения пружины 13 до получения требующегося выходного давления возможно избыточное наполнение первой управляющей полости 7 и избыточное увеличение выходного давления, Этн отрицательные проявления процесса настройки особенно заметны в схемах с дросселем в канале 29, когда манщу седлом I1 и указанным дросселем получается аккумулирующая емкость. При избыточном увеличении выходного давления поршень 8 перемещается, седло 15 некоторое время становится открытым, избыточные количества среды из первой и второй управляющих полостей 7 и 9, а следовательно, и из выходной полости 3 сбрасываются.

Таким образом, в процессе натройки канал 24 в основном остается перекрытым - сначала затвором 31, а затем затвором 14, причем пЬсле перекрытия седла 15 затвором 14 седло 32 становится открытым и готовым Для- краткоимпульсного сброса среды з полостей 3, 9 и 7, необходимого для осуществления нормального продесса настройки. Вместе с тем без принудительного отжатия дополнительного поршня 33 толкателем 36 открытие - перекрытие седла 32 затвором 31 зависит от наличия давления в полостях 7 и 34, что снижает надежность регулятора.

Так,-при значительных объемах выходных магистралей и в случае перекрытия запорного элемента на выходе повышенное выходное давление не успевает сброситься за время сброса давления из первой управляющей полости 7. Полости 7 и 34 опоражниваются, затвор 31 перекрывает седло 32, и давление в выходной полости 3 остается завышенном. Поэтому дпя нормального функционирования ре-

гулятора после настройки затвор 31 посредством поршня 33, толкателя 36 и эксцентрикового элемента 37 . отжимается от седла 32 принудительно.

Использование предлагаемого изобретеикя позволяет повысить точность регулирования давления в пневмосистемах и снизить энергозатраты при их эксплуатации. .

Формула изобретения

Регулятор давления по авт. св. № 773584, отличающийся тем, что, с целвю повышения точности настройки и повышения экономичности регулятораj он содержит дополнительньй регулирующий орган, связанный с ручным двухпозиционным приводом и с дополнительным подпружиненным поршнем, образующим с корпусом дополнительную полость, сообщенную с первой управляющей полостью, причем вход дополнительного регулирующего органа связан с выходом третьего регулирующего органа, а выход с рабочей полостью.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 773584, кл. G 05 D 16/00, 1979 (прототип). 31 32 гв}} 3if3S3t :Г.,.., J