Регулятор давления Советский патент 1982 года по МПК G05D16/06 

(5А) РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ

1

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в различных гидравлических, энергетических, химических и прочих системах с целью регулирования давления рабочей среды.

«Известен прямоточный- регулятор давления прямого действия, содержащий цилиндрический корпус с подводящим и отводящим патрубками, регулирующий элемент в виде клапана и привод регулирующего элемента поршневого типа. Срабатывание привода осуществляется за счет перепадов давления рабочей среды, проходящей через регулятор, приложенных к поршево (либо к диафрагме) привода l.

Однако известный регулятор характеризуется сложностью, в частности привода; недостаточно высокой чувствитeльнoctью из-за наличия Рачительных усилий трения в подвижных контактах, что вызывает необходимость значитального увеличения размеров привода .

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является регулятор давления, содержащий два регулирующих элемента, установленных в корпусе на резьбах разного направления, причем оси резьбовых контактов совпадают с осью регулятора; в данном устройстве используется

ш внешний привод вращательного (по виду движения) типа. При этом мощность привода и его размеры могут быть значительно уменьшены 2.

Указанное устройство характеризуг

15 ется сложностью КОНСТРУКЦИИ заключаюшейся в наличии внешнего привода и в невозможности его размещения в едином корпусе регулятора проходного

20 типа; недостаточно высокой чувствительностью и точностью срабатывания из-за большого количества элементов, передающих перестанавливающее усилие

от привода к регулирующим элементам ограниченной надежностью в работе.

Целью изобретения является повышние точности, надежности и упрощени регулятора давления.

Указанная цель достигается тем, что регулятор давления, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, чувствительным элементов и регулирующим органом, связанным с рЗьбовым штоком и установленным с возможностью вращения вокруг своей оси, содержит золотник, связанный штоком с чувствительным элементом, в регулирующем органе выполнена полость, связанная каналами с тангенциальными противоположно направленными соплами, расположенными в выходном патрубке, и каналом, выполненным в резьбовом штоке, - с полостью входного патрубка, а золотник установлен в полости регулирующего органа с возможностью осевого перемещения.

Такое устройство просто по конструкции, так как для перемещения регулирующего элемента используются силы реакции истекающих из сопл струй. Точность регулирования повышается, так как с трением покоя в системе передачи первичного рЛ пульса имеется только одно звено (золотник) .

На фиг.1 изображен-регулятор давления с реактивным приводом с регулированием давления после себя ; на фиг.2 - регулятор давления до на фиг.З - вариант выполнения регулятора с большим радиусом сопл; на фиг. - схема управления регулятором для варианта регулирования перепада давлений.

В корпусе 1, имеющем входной 2 и выходной 3 патрубки, расположено седло , сзади которого по направлению потока и соосно ему установлен регулирующий элемент 5, имеющий а передней части полый резьбовой шток 6, осевое отверстие 7 которого сообщает объем входного патрубка 2 с внутренней полостью регулирующего элемента. Наружная резьба штока 6 сопряжена с резьбовой втулкой 8, установленной соосно устройству на радиальных стойках 9. Регулирующий элемент со стороны выходного патрубка3 имеет цилиндрический полый стержень 10, расположенный в подшипнике скольжения 11, который укреплен соосно корпусу аналогично втулке 8 на радиальных стойках 9. В теле регулирующего элемента 5 выполнена цилиндрическая осевая расточка, в которой установлен с осевой свободной золотник 12, перекрь1вающий в нормальном (до срабатывания) положении каналы 13, связанные с соплами И,

оси выходных отверстий которых расположены тангенциально (по касательной к окружности орбиты их вращения). Каналы 13 выполнены с осевым смещением относительно друг друга в области расположения золотника 12 так, что вход в один канал (на фиг.1 - нижний) расположен вблизи передней кромки золотника 12, а вход в другой - вблизи задней кромки.Золотник 12 имеет осевое перепускное отверстие и посредством внутреннего оребрения Кинематически взаимодействует со штоком 15, упирающимся внешним концом в подвижную часть чувствительного элемента 16, в качестве которого оптимально используется сильфон, каналом 17 сообщающийся с атмосферой. Золотник 12 подпружинен пружиной 18 в сторону чувствительного элемента. Резьба на штоке 6 выполняется самозатормаживающёйся,преимущественно одноходовой с малым шагом. Все сопла И составляют две группы. Количество сопл может быть любым, но не менее одного в каждой группе, причем все сопла одной группы направлены в одном направлении вращения, а направление сопл одной группы противоположно направлению соли другой группы.Входная (лобовая) часть регулирующего элемента 5 может быть спрофилирована по любому закону изменения площади проходного сечения канала седло - элемент 5 в зависимости от осевого перемещения элемента 5, в том числе и по линейному закону, что обеспечивает работу регулятора по типу пропорционального регулирования. Измерительный элемент может быть расположен со стороны

входного патрубка 2 (фиг.2). Шток 15 при этом располагается внутри резьбового штока 6 так, что между ними организуется кольцевой зазор. С целью повышения вращающегося момента при

использовании регулятора для сред с Малой плотностью (например, газы при низких давлениях) корпус 1 в зоне вращения сопл И увеличивается в диаметре; при этом возможна установка сопл на большем радиусе (фиг.З). В виде варианта объем чувствительного элемента 1б может быть соединен импульсной линией 19 с пространством, противоположным его размещению относительно седла 4 (фигЛ) , На линии 19 устанавливается регулируемый дрос сель 20 и дроссель 21 на сливе с общим приводом 22. При регулировании давления после себя устройство работает следующим, образом (фиг.1). В стационарных условиях давление протекающей через клапан среды сжимает сильфон до некоторого положения равновесия подвижной части чувствительного элемента 16. При этом золот ник 12 неподвижен и находится в сред нем положении, закрывая оба канала 13, расхода жидкости через сопла I нет, регулирующий элемент 5 находится в покое. .При изменении давления в зоне выходного патрубка 3 равновесие чувствительного элемента нарушается. Так, например, при увеличении давления сильфон сжимается и занимает, новое положение, обеспечивающее равновесие сил давления среды и упругих сил сильфона в этих новых условиях. Следуя за ним под действием усилия к пружине 18, смещаются влево по оси (в сторону входного патрубка) шток 15 и золотник-12, что приводит к открытию одного из каналов 13 (в данном случае верхнего на фиг.1). Под действием перепада давлений жидкость начинает протекать через канал 7, внутреннюю полость регулирующего элемента 5 и верхний канал 13 в соответствующую группу сопл I (в данном случае верхнее сопло). Истечение жидкости из сопла 1 вызывает реактивный момент, приложенный к регулирующему элементу 5, который начинает вращаться. При этом резьбовой шток 6 ввинчивается в резьбовую втулку 6, перемещая элемент 5 в сторону седла j, проходное сечение в зазоре седла уменьшается, вызывая снижение пропуска жидкости, что в свою очередь предотвращает дальнейший подъем давления за регулятором. Одновременно поступательное перемещение влево регулирующего элемента приводит к тому, что ранее открывшийся верхний канал полностью закрывается, и расход жидкости через сопло 1А прекращается вращение и поступательное движение 9 24 регулирующего элемента прекращается регулятор оказывается в новом положении, обеспечивающем новую, необко- димую по условиям работы потребителя подачу жидкости. При изменении давления в сторону понижения регулятор работает в том же порядке с той лишь разницей, что открывается расход жидкости на противоположно направленные сопла, обеспечивая перемещение регулирующего элемента 5 в сторону от.кры тия. При регулировании давления до себя (фиг.2) регулятор работает аналогичным образом, обеспечивая расход жидкости через регулятор на сброс из объекта регулирования, подключенного со стороны входного патрубка 2. При соединении объема чувствительного элемента 1б с пространством, противоположным его размещению относительно седла k (фиг.), принудительно обеспечивается давление в сильфоне 1б и меняется режим регулирования перепада давлений на данном регуляторе. Изменение соотношений открытия дросселя 20 и дросселя 21 позволяет менять степень открытия регулятора, гчзичем управление приводом 22 вентилей может выполняться дистанционно и с малыми затратами энергии извне. Технология и затратыПри изготовлении регулятора доступны для широкого использования, так как требования к качеству материалов всех элементов не содержит никаких принципиальных ограничений. Выполнение регулятора в серийном производстве требует значительно меньших затрат, чем для любых известных и используемых регуляторов прямого действия. Предложенный регулятор может быть использован во всех отраслях техники, где требуется регулирование давления жидкости (газа) в трубах и каналах. Учитывая то, что данный регулятор более прост по конструкции и компактен, он более эффективен в промышленном использовании. Формула изобретения Регулятор давления содермащий ксч5пус с входным и выходным патрубками, чувствительным элементом и регулирующим органом, связанным с резъбо- , вым штоком и установленным с возможностью вращения вокруг своей оси.

отличающийся тем, что, с целью повышения точности, надежности и упрснцения регулятора, он содержит золотник, связанный с чувствительным элементом, а в регулирующем органе выполнена полость, сообщенная каналами с тангенциальными противоположно направленными соплами, расположенными в выходном патрубке, и каналом, вы- полненным в резьбовом штоке - с полостью входного патрубка, а золотник

установлен в полости регулирующего органа с возможностью осевого перемещения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2, Авторское свидетельство СССР N 619909, кл. G 05 D 16/06, 1976 (прототип) .