Регулятор давления Советский патент 1983 года по МПК G05D16/10 

Изобретение относится к пневмоавтоматике и может быть использовано в различных системах для понижения давления рабочей среды.

- Известен регулятор давления, состоящий из корпуса с входным и выходным каналами.и седлом и подпружиненного клапана, взаимодействующего черезтолкатель с чувствительным элементом, нагруженным посредством регулировочного винта рабочей пру- . жиной 1 .

Недостатком этого регулятора является невысокая точность регулирования при больших выходных давлениях и расходах.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является регулятор давления, .содержащий корпус сВХОДНОЙ и выходной полостями, в котором расположены два подпружиненных регулируемыми пружинами поршня, в одном из КОТОРЫХ выполнено седло и установлен подпружиненный клапан , а в другом выполнено седло предохранительногоклапана,установленного на толкателе подпружиненного клапана 112 .

Недостатками регулятора являются недостаточная в ряде случаев точность

и ненадежностьработы. Недостаточная точность обусловлена трудностью обеспечить одинаковую затяжку пружин обоих поршней. В результате, они работают (принимают, участие в регулировании выходного давления ) не синхронно, в разное время, точность поддержания выходного давления при этом определяется только работой од10ного из поршней.Недостаточная надежность регулятора обусловлена возможностью заклинивания поршней и возможностью автоколебательных режимов работы. Заклинивание поршней

15 (одного поршня ) приводит .также к снижению точности регулирования.

Целью изобретения является повышение точности и надежности регулятора.

20

Указанная цель достигается тем/ что в регуляторе давления, содержащем корпус с входной и выходной полостями , в котором расположены два подпружиненных регулируемыми пружи25нами поршня, в одном из которых выполнено седло и установлен подпружиненный клапан, а в другом выполнено седло предохранительного клапана, установленного на толкателе подпру30жиненного клапана, на обоих поршнях

выполнены дополнительные ступени, образующие с корпусом полости, заполненные жидкостью и сообщенные между собой через дроссель, причем . к выходной полости обращена торцовая поверхность большего диаметра одного и торцовая поверхйость меньшего диаметра другого поршня.

Такое конструктивное исполнение регулятора характеризуется синхрон- ; ным перемещением его поршней при различных нагрузках на них. Это создает на заклиненном поршне дополни- тельные силы, выводящие его из этого состояния, что наряду с одновременны движением поршней способствует .повышению точности и надежности регулятора.

При работе регулятора имеет место передавливание жидкости между полост№1 корпуса и дополнительными ступенями поршней через дроссель, что обуславливает повышение устойчивости и надежности работы регулятора, при этом два поршня демпфируются одним элементом.

На представлен регулятор давления, разрез.

Регулятор давления содержит корпус 1 с входной 2 и выходной 3 полостями, первый поршень 4, нагруженный пружиной 5 через тарель б посредство регулировочного винта 7, второй поршень 8, нагруженный в сторону перво о поршня 4, регулируемого посредством винта 9 через тарель 10 пружиной 11. Во втором поршне 8 выполнена полость 12, в которой размещен клапан 13 с пружиной 14, взаимодействующий посредством толкателя 15, предохранительного клапана 16 и седла 17 последнего с первым поршнем 4, в котором выполнен канал 18 для сброса избыточного давления из выходной полости 3 регулятора. На наружной поверхности второго поршня 8 между его уплотнительными манжетами 19 и 20 выполнена кольцевая проточка 21, полость которой с одной стороны сообщена с входной, полостью 2, ас другой стороны каналами 22 с входной полостью 23 седла 8. Полость 23 через канал 24 седла 8 сообщена с выходной полостью 3 регулятора. Корпус 1 закрыт стаканами 25 и26, в последнем выполнены сбросные о верстия 27. На первом поршне 4 и втором поршне 8 выполнены дополнительны ступени соответственно 28 и 29, образующие с корпусом 1 полости 30 и 31, заполненные жидкостью и сообщенные между собой каналом 32 с дросселем 33, Канал 32 может быть выполнен в корпусе 1 или быть отдельным элементом. К выходной полости 3 обращена торцовая поверхность 34 большего диаметра второго поршня 8

и торцовая поверхность 35 меньшего диаметра первого поршня 4.

Ориентирование второго поршня 8 .и первого поршня 4 друг к другу может быть и противоположным.

Регулятор работает следующим об,разом.

В исходном положении пружины 5 и 11 сжаты винтами 7 и 9 через тарели 6 и 10 соответственно. Первый поршень 4 пружиной 5 максимально поднят вверх и прижат поверхностью 35 к ограничителю корпуса. Второй поршень В пружиной 11 опущен вниз и прижимается торцовой поверхностью 34 к ограничителю корпуса. Дросселирующий клапан 13 первым поршнем 4 через клапан 16 и толкатель 15 максимально подрят вверх и образует со своим седлом максимальное проходное ; сечение. Полости 30 и 31 и канал 32 заполнены жидкостью.

Рабочая среда подводится к полости 2, из которой по проточке 21 и каналам 22 газ поступает в полость 23 В за.зоре между клапаном 13 и вторым поршнем 8 газ даосселируется, его давление понижается. Газ пониженного давления по каналу 24 поступает в выходную полость 3. Давление на выходе регулятора повышается, его воздействие на поверхности 34 и 35 второго поршня В и первого поршня 4 соответственно увеличивается. Под действием этого давления второй поршень В поднимается вверх,а первый поршень 4 опускается вниз. При этом величина дросселирующей щели между клапаном 13 и вторым поршнем 8 уменьшается, а жидкость перетекает из полости 31 в полость 30 через дро сель 33. Если выход из регулятора закрыт, то при определенной величине выходного давления (называемой давлением настройки в статике) поршни 8 и 4 расходятся настолько, что клапан 13 садится на свое седло, разобщив входную 2 и выходную 3 полости.

При отборе газа в объеме за регулятором его давление в полости 3 несколько снижается, сила-давления на поршни 8 и 4 также уменьшается. Второй поршень 8 под действием пружины и опускается вниз, а первый поршень 4 под действием пружины 5 поднимается вверх, обуславливая появление проходного сечения между клапаном 13 и вторым поршнем 8. Через образовавшуюся щель увеличивается приток газа на выход регулятора, компенсировав отбор рабочей среды и восстановив настроечное давление в выходной полости Э регулятора. Между подвижными элементами регулятора устанавливается динамическое равновесие, соответствующее определенному расходу гааа. Если расход газа меняется,то новое равновесие наступает при другой величине.щели между клапаном 13 и вторым поршнем При регулировании давления поршн 8 и 4 перемещаются в противоположные направления (или навстречу друг другу, или в разные стороны). При этом жидкость в полостях 30 и 31 перетекает из одной полости в другу и наоборот. Вязкое трение, сопровождающее передавливание жидкости через дроссель 33, дегипфирует колебания двух поршней 8 и 4 (при их возникновении ), исключая автоколебательный режим работы регулятора . давления. Причем это достигнуто вве дением только одного дросселя 33 и двух дополнительных ступеней 29 и 28 (с долостями 31 и 30), второго поршня 8 и первого поршня 4, выполняющих- одновременно и другие фун ции. ЕСЛИ, например, при понижении выходного давления заклинивает второй поршень 8, то первый поршень 4, перемещаясь под действием пружины 5 вверх, выдавливает жидкость из полости 30 в полость 31, создавая в последней давление на ступень 29 второго поршня 8 и тем самым создавая, дополнительную силу, выводящую второй поршень 8 из положения закли нивания. Возможность заклинивания . значительно снижается. Если же при понижении выходного давления увеличивается трение перемещению пер- вого поршня 4 вверх, то второй поршень 8, опускаясь вниз, создает раз режение в полости 31, пружиной 5 выводится из заторможенного состояния и принимает участие в регулировании давления. При повьяоении вьоход ного давления подвижные элементы ре гулятора функционируют аналогично, выводя друг друга иа заклиненного состояния при его возникновении. Если жесжатие пружин 11 и 5 неодинаково, то все равно движение поршней 8 и 4 синхронно, что обусловлено связью поршней посредством канала 32, сообщающегополости 31 .и 30, заполненные жидкостью. Данный регулятор давления характеризуется более высокой надежностью и точностью работы. Первое обусловлено значительным уменьшением возможности автоколебательных режимов работы и заклиниваний его поршней. Точность работы повышена за счет обеспечения синхронной работы поршней 4 и 8 при различной настройке (одинаковую настройку обеспечить трудно пружин 11 и 5 и при различном трении в подвижных элементах регулятора. Регулятор более устойчив в работе при продольной тряске (при уст;ановке его на колеблющемся объекте, например летательном аппарате. При этом колебания его подвижных элемен jOB также демпфируются дросселем 33. Формула изобретения Регулятор давления, содержащий корпус с входной и выходной полостя ми, в котором расположены два подпружиненных регулируемыми пружинами поршня,в одном из которых выполнено седло и установлен подпружиненный клапан, а в другом выполнено седло предохранительного клапана, установленного на толкателе подпружиненного клапана, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности и надежности регулятора, на обоих поршнях выполнены дополнительные ступени, образующие с корпусом полости, заполненные жидкостью и сообщенные между собой через дроссель, причем к выходной полости обращена ; торцовая поверхность большего диаметра одного поршня и торцовая поверхность меньшего диаметра другого поршня. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР I 360648, кл. G 05 D 16/10, 1970. 2.Авторское свидетельство СССР № 748365, кл. G 05 D 16/10, 1978 (прототип).