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

1

) Изобретение относится к пневмоавтоматике , может быть использовано в различных пневматических системах для понижения давления рабочей среды и поддержания величины пониженного давления с высокой точностью.

По основному авт. св.. № 896598 известен регулятор давления газа, содержащий корпус с установленным в нем первым клапаном, связанным с первым чувствительным элементом, управляющая полость которого сообщена с выходом второго клапана, связанного с вторым чувствительным элементом, и пружину задания с регулировочным винтом. Регулятор содержит дроссельное устройство, вход второго клапана сообщен с выходом-первого клапана, первый чувствительный элемент выполнен в виде двухступенчатого поршня, а полость, образованная торцом большей ступени, связанным с ним вторым чувствительным элементом и корпусом, сообщена через дроссельное устройство с полостью между ступенями двухступенчатого поршня и корпусом, связанной с атмосферой 1 .

Недостатком известного устройства является повышение давления в выходной полости регулятора при повышении давления в управляющей полости. Последнее может быть следствием неисправности (негерметичности) второго клапана, в результате чего нарушает10ся стабильность регулируемого давления и работа питаемой от регулятора пневмосистемы. Все это снижает надежност.ь работы регулятора.

Целью изобретения является повы15шение точности регулятора давления газа.

Поставленная цель достигается тем, что регулятор давления газа содержит подпружиненный третий кла20пан, связанный с вторым чувствитель ным элементом поршневого типа и уста новленный в канале, выполненном в корпусе и сообщающем подпоршневую 395 полость второго чувствительного элемента с атмосферой. При таком исполнении регулятора избыточное давление из управляющей полости сбрасывается в атмосферу, чем обеспечивается высокая стабильность управляющего давления, следствием чего будет высокое постоянство регулируемого давления, точность регулятора повысится. На чертеже показан регулятор давления газа. Регулятор давления состоит из кор пуса 1 с входным 2 и выходным 3 каналами, в котором размещены силовой (основной) и настроечный (вспомогательный) редукторы. Силовой редуктор включает седло k, нагружен ный пружиной 5 первый клапан 6, взаимодейству ющий посредством толкателя 7 с первы чувствительным элементом 8. Настроечный, редуктор включает сед ло 9, второй клапан 10 с пружиной 11, взаимодействующий толкателем 12 с вторым чувствительным элементом 13 поршневого типа, нагруженным посредством регулировочного винта 1 через опорную тарель 15 пружиной 16 задания. Выходная полость (выход первого клапана) 17 силового редукто ра каналами 18 и 19 сообщена с входм ной полостью (входом второго клапана) 20 настроечного редуктора. Первый чувствительный элемент 8 силового редуктора выполнен в виде двухступенчатого поршня, торцовая поверхность меньшей ступени которого обращена к выходной полости 17 силового редуктора и взаимодействует с толкателем 7 первого клапана 6. Торцовая поверхность большей ступени поршня 8 обращена к второму чувствительному элементу 13 настроечного редуктора, взаимодействует с ним посредством толкателя 21 и образует с ним и стаканом 22 корпуса 1 пневмополость 23, сообщенную с выходной подпоршневой полостью 2 наст роечного редуктора проточками 25, ка налами 2б и через зазоры между вторым чувствительным элементом 13 и стаканом 22. Пневмополость 23 сообщена через дроссельное устройство 27 с полостью 28 между ступенями поршня 8.и кор пусом 1. Полость 28 каналом 29 сообщена с атмосферой. Корпус, регулятора давления закрыт стаканом 30. В корпусе 1 со стороны выходной полости 24 настроечного редуктора (управ.пяющей полости) выполнено дополнительное седло 31, канал 22 которого перекрыт третим клапаном 33 подпружиненным пружиной З через толкатель 35 с тарелью Зб и связанным посредством толкателя 37 с вторым чувствительным элементом 13. Толкатель 37 связан с поршнем 13 посредством закрепленного в нем штифта 38, проходящего в продольном вырезе 39 толкателя. Между штифтом 38 и верхней полкой выреза 39 образован зазор а. Канал 32 сообщен с атмосферой через канал 29. Возможен и отдельный выход канала 32 в атмосферу. Регулятор давления газа работает следующим образом. В исходном положении пружина 16 задания сжата винтом Т через тарель 15. Второй чувствительный элемент 13 опущен максимально вниз и упирается в стакан 22. Вторьй клапан 10 через толкатель 12 вторым чувствительным элементом 13 максимально отжат от седла 9. Поршень 8 толкателем 21 опущен вниз и контактирует с толкателем 7 первого клапана 6, который с седлом k образует небольшой зазор, клапан 6 пружиной 5 поджимается вверх (к поршню 8 толкателем 7) . Относительная подвижность толкателя 37 (с третьим клапаном 33) обусловливается вели чиной.зазора а. Третий клапан.33 пружиной З прижат к седлу 31. Газ высокого давления подводится через канал 2 к первому клапану 6. В зазоре между клапаном и седлом k газ дросселируется, его давление понижается. Газ пониженного давления поступает в выходную полость 17 силового редуктора и через канал 3 потребителю. Незначительная величина зазора между первым клапаном 6 и седлом k обусловливает плавность повышения, давленияНа выходе устройства. .Одновременно газ по каналам 18 и 19 из полости 17 поступает во входную полость 20 настроечного редуктора. Из полости 20 газ по зазору между клапаном 10 и седлом 9 поступает в выходную полость настроечного редуктора. Из полости 2 газ по проточкам 25 и каналам 26 поступает в пневмополость 23. Давление в полостях 17, 2+-и 23 повышается, причем повышение давления в полости 23 отстает от повышения давления в полос ти 17. Это.приводит к тому, что в начальный момент повышения давления в полости 17 поршень 8 несколько под нимается вверх, уменьшая щель между клапаном 6 и седлом , Возможна и полная посадка клапана на седло. Однако по мере повышения давления в полостях 2 и 23 поршень 8 будет .плавно опускаться вниз, открывая клапан 6. При этом плавность повышения давления в полости 17 и выходном канале 3 будет еще выше. По мере повышения давления в полостях 24 и 23 второй чувствительный элемент (поршень) 13 будет подниматься вверх, сжимая пружину задания 16, а поршень 8 будет опускат ся вниз, увеличивая проходное сечение между клапаном 6 и седлом 4. Последнее обусловит увеличение притока газа в полость 17 и повышение в ней давления.Повышение давления в полостях 2 и 23 сопровождается подъ емом вверх поршня 13 и уменьшением щели между вторым клапаном 10 и седлом 9. При давлении в полостях 2k и 23, равном давлению настройки вспомогате льного (настроечного) редактора, вто рой чувствительный элемент 13 поднимается настолько, что клапан 10 cai. дится на седло 9, перекрыв его канал.Так как пневмополость 23 дроссел ные устройством 27 сообщена с полостью 28 и дальше с атмосферой через канал 29, то полного перекрытия кана ла седла 9 вторым клапаном 10 не про изойдет, будет иметь место постоянное незначительное дросселирование газа вторым клапаном 10. Давление в полостях 2 и 23 будет поддерживаться постоянным. По мере опускания вниз поршня 8 при повышении давления в полости 23 будет увеличиваться величина щели между первым клапаном 6 и седлом Ц, Давление в полости 17 при этом будет повышаться. Сила воздействия давления в полости 17 на торцовую поверхность меньшей ступени 8 будет увеличиваться. Под действием возрастающего давления в полости 17 пор.шень 8 будет подниматься вверх, сжимая газ в полостях 23 и 2. .Если выход из газового регулятора давления закрыт, при давлении 9 0 В полости 17, равном давлению настройки устройства (силового редуктора) , поршень 8 поднимается вверх настолько, что первый клапан 6 сядет на седло 4, перекрыв его канал, и разобщит входную 2 и выходную 3 полости регулятора. При подъеме вверх поршня 8 (при повышении давления в полости 17) и сжатии газа в полостях 23 и 2 сначала второй клапан 10 перекроет седло 9, и избыточное давление газа сбросится в атмосферу через дроссельное устройство 27, по лость 28 и канал 29. При дальнейнем дренаже газа из полости 23 второй клапан 10 несколько откроется, компенсируя утечки через дроссельное устройство 27. Благодаря этому в полости 23 будет поддерживаться постоянное давление, жесткость нагружающей поршень 8 с стороны полости 23 пневмопружины равна нулю, что обусловливает высокую точность понижения давления газа регулятором. При отборе газа в объем за регулятором через канал 3 давление в по,лости 17 и сила его воздействия на чувствительный элемент 8 снижаются. Это приведет к опусканию вниз поршня 8, открытию первого клапана 6 и дросселированию газа в образовавшейся щели между клапаном и седлом. Давление в полости 17 снова повысится, и при некотором его значении между силами, действующими на подвижную систему регулятора, устанавливается динамическое равновесие, соответствующее определенное расходу газа. Если расход газа изменяется, новое равновесие наступает при другой величине щели между первым клапаном 6 и седлом Ц, При работе регулятора третий клапан 23 дополнительно к пружине 3 давлением в полости 2 прижимается к седлу 31, надежно перекрывая канал 32. Если по какой-либо причине давление в полостях 2 и 23 будет повышаться выше допустимого (что может иметь место при различных неисправностях, например, повреждения уплотнителя клапана 10), поршень 13 поднимет ся вверх настолько, что зазор а выВерется и третий клапан 33 через толкатель 37 оторвется от седла 3, избыточное давление газа по каналам 32 и 29 сбросится из полостей 2 и 23 в атмосферу. При восстановлении необходимого давления в этих полостях пор7-957

шент 13 опустится вниз под действием пружины 16 задания, третий клапан 33 сядет на седло 31, прекратив сброс давления из управляющей полости регулятора. Этим обеспечивается высокое постоянство величины управляющего давления регулятора, что, в свою очередь, предотвращает повышение давления на выходе устройства при неисправностях настроечного редуктора. Точность и надежность работы регулятора давления повысилась.

На вход настроечного редуктора подается стабилизированное силовым редуктором давление газа. Это обусловливает независимость управляющего давления силового редуктора от величины давления на входе, в результате чего точность понижениядавления газа регулятором повышается. Это же обеспечивается также и тем, что жесткость пневмопружины первого чувствительного элемента равна нулю.

Предлагаемый регулятор имеет высокие динамические характеристики. В нем выходное давление повышается плавно, при резкой подаче, давления на . вход отсутствуют динамические забросы

8

выходного давления. Это обусловлено конструкцией регулятора, обеспечивающей минимальное начальное проходное сечение устройства и уменьшение его в начальный период работы. Регулятор давления обеспечивает высокую производительность, что позволит ему заменить многие агрегатные редукторы давления.

Формула изобретения

Регулятор, давления газа . по авт. ев, N 896598, отличающийся тем, что, с целью повышения его точности, он содержит подпружиненный третий клапан, связанный с вторым чувствительным элементом поршневого типа и установленный в канале, выполненном в корпусе и сообщающем подпоршневую полость второго чувствитеТтьного элемента с атмосферой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 896598, кл. G 05 D 16/10, 1980 (прототип).