Регулятор давления газа Советский патент 1983 года по МПК G05D16/10 

(5) РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ ГАчЗА

Изобретение относится к пневмоавто матике и может найти применение в раз личных отраслях промышленности и тран спорта при понижении давления рабочей среды в пневматических системах. По основному авт.св. № 752252 известен регулятор давления газа, содержащий корпус с входной и выходной полостями, в котором установлен подпружиненный дросселирующий клапан с толкателем, чувствительный элемент поршневого типа и пружина задания. В корпусе установлен также двухступенчатый полый поршень, подпружиненный в сторону большей ступени, торец мень шей ступени которого связан с толкателем подпружиненного дросселирующего клапана и расположен в выходной. полости, соединенной с подпоршневой полостью двухступенчатого полого поршня каналом с дросселем Cl J. Недостатком известного регулятора является то, что в нем динамические характеристики улучшены в йебольшом диапазоне изменения выходного давления. Это видно из следущего. Пружина двухступенчатого поршня, реагирующего на резкие изменения параметров выходного потока газа, не регулируемая. Пружина задания регулируемая, изменением ее сжатия регулятор настраивается на необходимое давления на выходе. При этом сжатие пружины двухступенчатого поршня не изменяется. Это приводит к тому, что совместная работа чувствительного элемента и двухступенчатого поршня происходит в узком диапазоне сжатия пружины задания (в узком диапазоне настройки выходного давления регулятора ). Это ухудшает динамические характеристики регулятора при работе его с настройкой на другое выходное давление. Цель изобретения - улучшение динамических характеристик в широком диапазоне настройки регулятора. Указанная цель достигается тем, что регулятор давления газа содержит установленный в выполненном в ко пусе осевом отверстии и в осевом резьбовом отверстии закрепленного на корпусе стакана регулировочный винт с опорной тарелью, связанной с одним концом пружины , размещенной в полост двухступенчатого полого поршня, второй конец которой связан с опорным элементом, закрепленным на торцовой поверхности большей ступени двухступенчатого полого поршня. При таком исполнении представляет ся возможным изменять сжатие пружины двухступенчатого поршня при изменении настройки регулятора, чем обеспечивается параллельная работа двухступенчатого поршня и чуаствителького элемента во всем диаГ1азоне сжатия пружины задания (во всем эксплуатационном диапазоне настройки регулятора). Это обуславливает улучшение динамических характеристик регулятора давления в широком диапазоне его настройки. На чертеже показан регулятор давления газа, разрез. I Регулятор давления газа содержит корпус 1 с входной 2 и выходной 3 полостями. В корпусе размещен нагруженный регулируемой винтом k через тарель 5 пружиной 6 задания чувствительный элемент 7 поршневого типа (поршень), в котором выполнено седло 8 и центральное гнездо 9. сообщенное 10 каналами Ю с выполненной на наружной поверхности элемента между его уплотнительными поясками 11 и 12 кол цевой протрчкой 13, полость которой связана с входной полостью 2. В центральном гнезде 9 чувствительного элемента 7 размещен дросселирующий клапан Ik с пружиной 15 и толкателем 16, проходящим через ка нал 17 седла 8. В корпусе 1 размещен двухступенчатый полый поршень 18, нагруженный в сторону большей ступени пружиной 19 и взаимодействующий обращенным к выходной полости 3 торцом 20 меньшей ступени с толкателем 16 дросселирующего клапана 1. Выходная полость 3 сообщена с подпоршневой полостью 21 каналом 22 с дросселем 23. Канал 22 с дросселем 23 могут быть выполнены как в двуступенчатом поршне 18, так и в корпусе 1. Корпус 1 закрыт стаканом 2. 9 64 Пружина 19 двухступенчатого поршня 18 размещена внутри поршня ( в полости 21 и взаимодействует с одной стороны с опорным элементом 25, жестко связанным с торцовой поверхностью большей ступени поршня 18, ас другой стороны - с опорной тарелью 26, выполненной заодно с.регулировочным винтом 27, выходящим наружу через отверстие 28 в опорном элементе 25 и через отверстие с уплотнителем 29 в корпусе 1 и сопряженным с установленным в осевом резьбовом отверстии 30 стаканом 31, закрепленным на корпусе. Регулятор работает следующим образом. В исходном состоянии пружина 6 сжата через тарель 5 регулировочном винтом k. Поршень 7 пружиной 6 максимально опущен вниз. Пружина 19 сжата при помощи регулировочного винта 27 через тарель 2б. Поршень 18 пружиной 19 прижат к днищу корпуса и занимает крайнее нижнее положение. Дросселирующий клапан И под действием пружины 15 приводится в контакт толкателем 16 с поршнем 18, между клапаном и седлом 8 имеется небольшая щель. Газ высокого давления подается к входной полости 2, откуда через кольцевую проточку 13, каналы 10 поступает к дросселирующему клапану 1. Газ в щели между клапаном и седлом 8 дросселируется и по каналу 17 поступает в выходную полость 3. Незначительная начальная щель между клапаном и седлом 8 обуславливает плавность повышения давления в выходной полости. Газ из выходной полости 3 по каналу 22 через дроссель 23 поступает в подпоршневую полость 21 поршня 18. Дроссель 23 обуславливает еще более плавный рост давления в полости 21. Поршень 18 под действием давления в полости 21 постепенно поднимается вверх, сжимая пружину 19Подъем поршня 18 приводит через толкатель 16 к подъему над седлом 8 дросселирующего клапана . Величина дросселирующей щели увеличивается, что приводит к дальнейшему повышению давления в выходной полости 3. Так как.подъем поршня 18 вверх происходит плавно и медленно, то давление на выходе регулятора увеличивается также плавно. По мере повышения давления в выходной полости 3 чувствительный элемент 7 поднимается вверх, сжимая пружину 6, При этом проходное сечение между клапаном I и седлом 8 уменьшается/Если выход из регулято ра закрыт, то при определенном давлении в выходной полости 3 ( давлении настройки ) клапан перекрывае канал 17 седла 8. Поршень 18 под де ствием давления газа в полости 21 на уравновешенную площадь большей ступени поднят вверх и уравновешен усилием пружины 19. При отборе газа в объем за регулятором давление газа в полости 3 и сила его воздействия на поршень 7 снижается. Последний под действием пружины 6 опускается вниз, увеличивая проходное сечение между клапано 14 и седлом 8. Приток газа на выход регулятора увеличивается, давление газа в полости 3 опять повышается. При резких изменениях расхода газа через регулятор давление в выходной полости изменяется резко. Давление газа в подпоршневой полости 21 из-з дросселя 23 не успевает установитьс равным давлению в полости 3- Это пр водит к дополнительному перемещению клапана Т через толкатель 16 (изменение проходного сечения), ком пенсирующему резкие изменения выход ного давления. Так при резком увеличении расхода газа через регулятор давление в полости 3 уменьшаетс Давление в полости 21 остается преж ним. Под действием этого давления поршень .18 поднимается вверх, подни мая вверх и клапан 1. Величина дро селирующей щели увеличивается за счет перемещения поршня 18, компенсируя обусловленное трением и инерционностью -за поздание в перемещении поршня 7. I . При резком уменьшении расхода через регулятор он работает аналогично, только перемещения поршней 7 и 18 обуславливает резкое уменьшение дросселирующей щели между клапаном 14 и седлом 8. По мере восстановления величины выходного давления в поЛости 3 при изменении расхода газа поршень 18 (за счет выравнивания давления в по лостях 3 и 21) занимает прежнее пол жение. Между силами, действующими на подвижную систему регулятора, ус танавливается динамические равновесие, соответствующее определенному расходу газа через регулятор, При изменении расхода газа динамическое равновесие наступает при другой величине дросселирующей щели. Изменение настройки регулятора осуществляется изменением сжатия пружины 6 винтом 4 через тарель 5. При этом соответствующим образом изменяется сжатие пружины 19 винтом 27 чем достигается одновременная работа чувствительного элемента 7 и двухступенчатого поршня 18 :регулирования выходного давления. Если, например, необходимо уменьшить давление на выходе регулятора (давление настройки то вращают винт 4 таким образом, чтобы пружина 6 расслаблялась. При этом давление настройки уменьшается. Чтобы это давление (его величина будет и в полости 21 ) могло преодолеть со стороны полости 21 силу пружины 19 и тем самым обеспечить участие в регулировании выходного давления двухступенчатого поршня 18, необходимо ослабить эту . пружину. Расслабление пружины 19 достигается соответствующим вращением винта 27 который при этом поднимается вверх вместе с тарелью 26. Пружина 19 расслабляется настолько, что сила уменьшенного давления в полостях 3 И 21 способна преодолеть через огСбрный элемент 25 силу пружины 19. Поршень 18 при этом участвует в работе регулятора. При повышении давления настройки сжимаются пружины 6 и 19 винтами 4 и 27 соответственно. Сжатие пружины 6 обуславливает повышение давления в выходной полости 3. Сжатие пружины 19 обеспечивает участие в работе двухступенчатого поршня 18 при настроечном (. номинальном 7 давлении в выходной полости регулятора. Обеспечение возможности регулирования величины сжатия пружины 19 исключает полное смыкание витков этой пружины и выключение из работы поршня 18 при малом предварительном сжатии пружины и высоком настроечном (выходномадавлении регулятора. Возможностью регулирования пружины 19 исключается также неучастие в работе двухступенчатого поршня 18 при большом предварительном сжатии этой пружины и низком настроечном давлении, при ко-. тором сила этого давления со стороны полости 21 не смогла бы преодолеть силу пружины 19 и поднять поршень 18 вверх. Поршень был бы все время в крайнем нижнем положении и не участвовал бы в работе. Предлагаемый регулятор давления газа исключает резкие забросы выход ного давления при резкой подаче давления газа на вход устройства, обеспечивает высокую плавность повышения давления на выходе при резком, например от электропневмоклапана, поступлении газа на вход. Регулятор име ет два чувствительных элемента - пор шень 7 и поршень 18, первый из которых реагирует на статическое изменение выходного давления, а второй йа скорость изменения низкого давления . Это обуславливает высокую чувствительность регулятора и высокую точность регулирования, причем эти свойства обеспечены во всем диапазоне настройки регулятора. В регуляторе существенно ограничена возможность колебаний давления газа и на выходе, а также повышена устойчивость ero к автоколебаниям. Формула изобретения Регулятор давления газа по авт. св. Н 752253, отличающийс я тем, что, с целью улучшения динамических характеристик регулятора в широком диапазоне его настройки он содержит установленный в выполненном в корпусе осевом отверстии и в осевом резьбовом отверстии закрепленного на корпусе стакана регулировочный винт с опорной тарелью, связанной с одним концом пружины, разме14енной в полости двухступенчатого полого поршня, второй конец которой связан с опорным элементом, закрепленным на торцовой поверхности большей ступени двухступенчастого полого поршня. Источники информа1 ии, принятые во внимание при Экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 752253, кл. G 05 D 16/10, 1978 (прототип).

717

2S

29

J/

30