Регулятор давления Советский патент 1982 года по МПК G05D16/04 

(54) РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к автоматике и предназначено для автоматического подде яшния давления рабочей жидкости, например мазута в системах горения котлоаг- регатов, и может быть, использовано в качестве защитного устройства в гидросистемах. Известен регулятор давления прямого действия, содержащий подпружиненный пор шень, воспринимающий давление рабочей Ж дкости перемещающийся во втулке, снабженной сливными окнами 1} . Недостатком этого регулятора являетс наличие проточек рабочей жидкости и тре ,ния между порщнем и втулкой, что не поз воляет применить его при загрязненных рабочих жидкостях. Известен регулятор давления прямого действия мембранного типа, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, регулирующий орган типа клапан-седло и пружину задания, причем клапан жестко связан с мембраной и подвижным КОНЦОМ пружины задания, а седло сообщено с выходным (сливным) патрубком 2j, Недостатком известного регулятора давления мембранного типа япэляется возрастание уровня напряжений в мембране с увеличением давления рабочей жидкости. При нормальном же уровне напряжений работоспособность мембран ограничена их циклической прочностью. Регуляторы мембранного типа применяются, как правило, только на низкие давления. Кроме того, возможно нарушение устойчивости этих регуляторов с увеличением содержания нерастворенного воздуха в рабочей жидкости. Все это приводит к понижению надежности работы регулятора. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является регулятор давления, содержащий корпус с входным и выходным патрубком и регулирующий орган типа сопло-заслонка, сопло которого связано с входным патрубком, а заслонка расположена на рычаге, шарнирно за- 97 крепленном в корпусе и связанном с пружиной задания ЗТ . Известный регулятор характеризуется недостаточной точностью поддержания давления и возможностью нарушения его устойчивости с увеличением содержания в рабочей жидкости нерастворенного воздуха, что снижает надежность работы ре гулятора. Целью изобретения является повышение точности и надежности регулятора давления. Указанная цель достигается тем, что в регуляторе давления, содергкащем кбрпус с входным и выходным патрубками и регулирующим органом типа сопло-заслонка, сопло которого связано с входным патрубком, а заслонка расположена на ры- чаге, шарнирно закрепленном в корпусе и связанном с пружиной задания, заслонка выполнена в виде установленного соосно соплу козырька с цилиндрической камерой в которой установлен связанный с соплом поршень, надпоршневая полость которого сообщена с полостью входного патрубка, причем часть внутренней поверхности ко зырька выполненатороидальной формы, он содержит ограничительный упор, установленный в корпусе с возможностью контакта с рычагом. На чертеже показан предлагаемый регулятор давления. Регулятор давления содержит корпус 1 с входным 2 и выходным (сливным) 3 патрубками и регулирующий орган типа сопло-заслонка, сопло 4 которого установлено в корпусе 1 и связано с входным патрубком 2, а заслонк.а 5 выполнена в виде козырька, установленного соосно соп лу 4 на рычаге 6, шарнирно закрепленном в корпусе 1 и связанном с пружиной заДания 7, настройка которой осуществляет ся винтом 8,. В козырьке 5 выполнена шшиндрическая камера 9, в которой установлен связанный с соплом 4 поршень Ю, надпоршневая полость 11 которого сообщена с полостью входного патрубка 2 через отверстие 12 в поршне 10. Часть внутренней. поверхности 13 козырька 5 вьшолнена тороидальной формы.. Положение опоры 14 рычага 6 можно изменять посредством прокладок 15, Перемещение рычага 6 ограничено упором 16. Для гер метизации корпуса 1 применена колпачко- вая гайка 17. Регулятор работает следующим образом. Входной патрубок 2 соединяется с магистралью, в которой необходимо поддер- 44 живать давление, а выходной патрубок 3 с линией :слива. Рабочая жидкость через входной патрубок 2, сопло 4 и отверстия 12 поступает к поршню 1О и через радиальный зазор между поверхностями поршня 10 и камеры 9 в надпоршневую полость 11, ограниченную торцом поршня 10. Давление рабочей жидкости в полости 11 воздействует на заслонку 5, являющуюся одновременно измерительным органом. При увеличении давления рабочей жидкости, например вследствие уме ньшения рапхода жидкости в линии потребителя, заслонка 5 перемещается вверх, соответст енно возрастаетслив рабочей жидкости регулятора через патрубок 3. При уменьшении давления рабочей жидкости заслонка перемещается вниз, что приводит к уменьшению слива. Таким образом, осуществляется поддержание регулятором давления рабочей жидкости в пределах неравномерности регулирования, зависящей от жесткости пружины и гидродинамических сил, приложенных к заслонке. При перемещении заслонки появляется демпфирующее усилие, обеспечивающее устойчивую рабйту регулятора. Это усилие, пропорциональное скорости перемещениэ заслонки 5, возрастает с уменьшением радиального зазора между поршнем 1О и камерой 9 и увеличением диаметра поршня 1О. Заслонка 5 свободно расположена от носительно пружины 7, а между заслонкой и пружиной размешен жесткий рычаг 6, перемещение которого ограничено упором 16,Это позволяет, во-первых, исклю-чить воздействие на заеложу 5 несоосной составляющей усилия пружины 7, и во-вторых, обеспечить при работе регулятора наличие радиального зазора между поршнем 10 и заслонкой 5 по всей окружности, т. е, исключить возможность появления сухого трения между поршнем и клапаном. Радиальный зазор между порш ем 1О и заслонкой 5 самоустанавливается и сохраняется при работе регулятора, если осуществить предварительно подъем заслонки до упора посредством гидравлического давления. При этом зазор между рычагом 6 и упором 16 принимается равным cf (1,3 - 1,5) l , где rt рабочий ход заслонки, соответствующий максимальному расходу рабочей жидкости через регулятор. При положении заслонкн на сопле 4 следует обеспечить контакт между соприкасаемыми плоскостями заслонки 5 и рычага 6 путем подгонки прокладок 15. При подъеме клапана струя жидкости за счет заслонки, выполенной в виде козырька 5, поворачивается, вследствие чего создается реактивное усилие, приложенное к заслонке 5 и противодействующее усилию пружины 7. Тородальный профиль внутренней поверхности 13 козырька 5 позволяет осуществить плавный поворот струи на угол cL 180 относительно направления скорости жидкости в сопле. При et 18О° величина реактивной силы приближенно может быть опредепена по формуле N )н /9 вый расход жидкостич через регулятор, Vu - скорость жидкости, покидающей ко- Зырек. Как следует из приведенной формулы, величина реактивной, силы |Ч возрастает с увеличением расхода жидкости и скорости истечения. Скорость истечения увеличивается с повьпдением давления рабочей жидкости.Влияние реактивной силы N приводит к уменьшению неравномерности регулирования, т. е. повышению статической точности поддержания давления регулятором. Таким образом, предлагаемое техничес кое решение позволяет повысить надежность работы регулятора давления прямого действия, повысить его чувствительность и упростить сборку, повысить точность поддержания давления. Предлагаемый регулятор может быть также применен в качест ве регулирующего и защитного устройства в других гидравлических системах регулирования и управления. Экономический эффект от использовани регулятора для поддержания давления мазута в системах горения котлов определяется повьпиением надежности работы системы топливоснабжения котельной и экономией топлива. Проведенный расчет показывает, что при внедрении регулятора годовая экономия топлива на котельную составляет не менее 2ОО т. Экономическая эффективность в денежном выражении от внедрения предлагаемого регулятора может быть определена по мере конкретизации и расширения объема внедрения. Формула изобретения 1. Регулятор давления, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, и регулирующим органом типа соплозаслонка, сопло которого связано с входным патрубком, а заслонка расположена на рычаге, шарнирно закрепленном в корпусе и связанном с пружиной задания, о ъличаю.щийся тем, что, с целью повышения точности и надежности регулятора, заслонка вьшолнена в виде установленного соосно соплу козырька с цилиндрической камерой, в которой установлен связанный с соплом поршень, надпоршневая полость которого сообщена с полостью входного патрубка, причем часть внутренней поверхности козырька имеет тороидальную форму. 2. Регулятор по п. 1, отличающийся тем, что он содержит ограничительный упор, установленный в корпусе с возможностью контакта с рычагом. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Гребень М, А. и др. Регулирование паровых турбин. М., Госэнергонздат, 1959, с. 86. 2.Слуцкин Л. А.и др. Автоматизация котлоагрегатов типов АПВ и АВ, М., НИИЭИНФОРМЭНЕРГОМАШ. 1-77.32, 1977, с. 23. 3.Авторское свидетельство СССР №lS68O8, кл. F15 С 3/14, 1961 (прототип).

17