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

. (54) РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ ГАЗА

Изобретение относится к пневмоав тематике, может найти применение в различных отраслях промьллленности и транспорта для понижения давления газа, стабилизации величины пониженного давления и получения смесей различных газов с различными давлениями. Преимущественной областью применения редуктора является, испытание ракетной и космической техники.

Известен редуктор давления/ содержащий корпус с входным и выходным каналами, подпружиненный клапан и чувствительный элемент с пружиной настройки, связанные между собой через шток Г11Недостатком редуктора является , то, что он имеет ограниченные функциональные возможности. Это следует из невозможности редуктором обеспечить получение смесей различных газов с требуемым давлением.

Йаиболее близким по технической сущности к предлагаемому является редуктор давления газа, содержащий корпус с выходным и двумя входными каналами, с установленным в нем чувствительным элементом, связанным

с первым клапаном, и второй клапан С2 .

Недостатком известного регулятора является его относительно невысокая точность.

Цель изобретения - повышение точности регулятора давления газа.

Указанная цель достигается тем, ЧТО-регулятор давления газа, содер10жащий корпус с выходным и двумя входными каналами, с установленным в нем первым чувствительным элементом, связанным с первым клапаном, и второй клапан, содержит второй чувстви15тельный элемент, выполненный в поршня, связанного с вторым клапаном, а первый чувствительный элемент выполнен в виде ступенчатого- поршня, полость между ступенями которого и

20 корпусом заполнена жидкостью и сообщена с надпоршневой полостью второго чувствительного элемента.

Конструктивные параметры регулятора связаны соотношением

25

F,- h,

где F и р2 - площади большей ступени ступенча;того поршня и поршня соот30ветственно ; h и h2 - величины подъемов над седлами первого второго клапанов соответственно. При таком исполнении редуктора подводилые к его клапанам разные газы дросселируются, их давление no нижаётся. Пониженное давление газа поступает пой поршни редуктора, где раэные газы смешиваются между собой Давление смеси газов на выходе пов шается, под действием которого первый чувствительный элемент и порше поднимаются вверх, уменьшая проходные сечения клапанов. Так как жидкость практически несжимаема,. то поршни перемещаются одновременно, регулируя поступление обоих газов на выход редуктора. Различный начальный подъем клапанов над своими седлами обусловливает и различное соотношение газов на выходе редуктора. Выполнение соотношения Fijh j 3 обеспечивает одновременную посадку клапанов на седла. На чертеже показан газовый редук тор, разрез. Редуктор давления газа состоит из корпуса 1 с первым входным 2 и выходным 3 каналами и седлом 4, пер вого клапана 5 с пружиной 6 и толка телем 7, контактирующим с первым чувствительным элементом 8 (поршнем нагруженным посредством винта 9 через опорную тарель 10 пружиной 11 настройки. Корпус 1 закрыт стака,ном 12, Первый чувствительный элемент 8 выполнен в виде ступенчатого поршня вторая ступень 13 которого образует с корпусом полость, заполненную жид костью 14. В корпусе выполнен второ входной канал 15 и второе седло 16 и размещен второй клапан 17с .пружи ной 18 и толкателем 19, контактирую щим с вторым чувствительным элементом, выполненным в виде поршня 20, подпоршневая полость 21 которого Лвыходная полость второго клапана 1 каналом 22 сообщена с выходной полостью редуктора (полостью выходног канала 3 ). Надпоршневая полость 23 заполнена жидкостью и сообщена каналом 24 с полостью, образованной корпусом 1 и второй ступенью 13 пор ня 8. Клапан 5 поднят над седлом 4 на величину h, клапан 17 образует с седлом 16 зазор hn. Площадь коль ца второй ступени 13 чувствительного элемента 8 составляет F;,, площадь поршня 20 равна и величи ны удовлетворяют соотношение - с к РГ -НЗРедуктор давления газа работает следующим образом. В исходном состоянии пружина 11 настройки сжата винтом 9 через тарель 10. Поршень 8 пружиной 11 опущей максимально вниз, воздействуя своей второй ступенью 13 на жидкость 14, создавая в последней давле.ние, под действием которого поршень 20 также максимально опущен вниз и находится у упора корпуса. Клапаны 5 и 17 максимально отжаты от своих седел 4 и 16. и образуют с последними зазоры h и hg соответственно. Разные газы высокого давления от различных источников по входным каналам 2 и 15 подводятся к клапанам 5 и 17. В зазорах между клапанами и их седлами 4 и 16 газ дросселируется, его давление понижается. Газ пониженного клапаном 5 давления поступает в полость выходного канала 3, а пониженное давление газа после клапана 17 поступает в полость 21, откуда по каналу 22 поступает в полость выходного канала 3. На выходе регулятора газы смешиваются между собой. Давление на выходе редуктора пошдаается, сила давления на поршни 8 и 20 также увеличивается, последние перемещаются вверх, пружина 11 при этом сжимается, а жидкость 14 перетекает по каналу 24 из полости 23 в полость, образованную ступенью 13 поршня 8 и корпусом 1. Бели выход из регулятора закрыт, то при определенном давлении на выходе, называемом давлением настройки в статике, поршни 8 и 20 поднимаются вверх настолько, что клапаны 5 и 17 сядут на свои седла 4 и 16, разобщив входные и выходные каналы. При отборе смеси газов в объем за регулятором его давлениеи сила воздействия на поршни 8 и 20 несколько снижаются. Это приводит к опусканию вниз поршней 8 и 20 под действием пружины 11 и открытию клапанов 5 и 17. В образовавшихся щелях газ дросселируется и поступает на выход регулятора, компенсируя отбор газа и восстанавливая настроечное давление регулятора. Между подвижными частями регулятора устанавливается динамическое равновесие, соответствующее определенному расходу смеси газов. Если расход смеси изменяется, то новое равновесие наступает при другом положении поршней 8 и 20 (при других значениях зазоров между клапанами 5 и 17 и их седла-, ми). Необходимое соотношение газов в смеси обеспечивается выбором необходимого соотношения между величинами h, и h2, что достигается или необходимьш соотношением длин толкателей 7 и.19, или соответствующим размещением в корпусе 1 седел 4 и 16, или другими средствами. Необходимое давление газа на выходе при заданном соотношении компонеитов смеси обеспечивается соотBeTCTBsnomHM сжатием пружины 11 настрОйки. Обратное (различное j подключение входных каналов 2 и 15 к источниксШ различных газов приводит к изменению на обратное соотношение меязду газами на выходе регулятора. ,При выполнении равенства, F. И. г 2 достигается одновременная работа .клапанов 5 и 17 при всех режимах отбора смеси и одновременная, посадка их на седла при безрасходном режиме работы регулятора.

Регулятор обеспечивает одновременное понижение давления двух разны газов, смешение их в заданном соотыосвеини и выдачу потребителю полу{чё|)ной смеем с постоянным давлением. Это свидетельствует о широких функци рнальных возможностях регулятора, заметно расширяет область его возможного применения при сохранении высокой точности поддержания выход ного давления.

Редуктор обеспечит значитель шлиположительный результат при испытаниях ракетных и космических аппаратов на герметичность, при которых эти аппараты надуваются смесью, гелия с другими газами, в этом случае редуктор, обеспечивая непосредственный наддув аппаратов необходимой смесью I под требуе1«лм давлением, позволит весьма ускорить испытания, упростить технологию их проведения, сократить необходимую для этого оснастку. Особенно эффективно использование регулятора при испытаниях на герметичность аппаратов с большими внутренними объемами.

Более широкие воз14ожности обеспечивает редуктор и при регулироваНИИ однокомпонентных газов сред. В этом cjjy4ae регулятор Обеспечит: значительное увеличение расхода .газа Спри подключении его входных каналов 2 и 15 к одному или различны источникам одинакового газа/, обеспечит возможность получения различных расходов через регулятор (подключением соответствующего входного

канала к источнику газа высокого давления и перекрытием другого входного канала .

Редуктор с заметным положительным результатом может заменить многие пружинные и агрегатные газовые редукторы. Редуктор целесообразно использовать в различных технологических комплексах для испытаний ракетных и космических объектов.

Формула изобретения

нем первым чувствительным алементом, связанным с первым клапаном, и второй клапан, отличающийся тем что, с целью повьшения точности регулятора, он содержит второй чувствительный -элемент, выполненный в виде поршня, связанного с вторым клапаном, а первый чувствительный элемент выполнен в виде ступенчатого пориня, полость между ступенями которогчэ и корпусом заполнена жидкостью и cooв щена с надпоршневой полостью второго чувствительного элемента.

hg- 2

Ч,ч

где - площади большей ступени ступенчатого поршня и поршня соответственно; Н;,и h2 - величины подъемов над седлами первого и второго клапанов соответ-. ственно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

{прототип).

Юj xv