Регулятор давления

 

Союз Советсник

Социалистичесник

Республик (11)1001029

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 23.10,81 (21) 3348008/18-24 с присоединением заявки М (23) Приоритет (и)м. Кл.

С 05 0 16/10

Гвс дэрстэвккьй квттнтвт

СССР

Опубликовано 28. 02. 83. Бктллетень № пе авлан кзаврвтвккй и открытий (53) УДК 621.646.

° 3{088.8) Дата опубликования описания 28.02.83 (72) Авторы изобретения

Э.И. Савин и В.А. Ленкевич (7!) Заявитель

{54) РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к пневмоавтоматике и может найти применение в различных отраслях промышленности и транспорта при регулировании давления газа.

Известны двухконтурные регуляторы давления, представляющие собой два ре r уля тора, в ключе н ные посл едо ва т ел ьно (11 . Известный регулятор обеспечивает регулирование только одного параметра.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является регулятор, представляющий собой два регулятора {контура), каждый из которых состоит из корпуса с входным и выходным каналами и седлом, дросселирующего клапана с пружиной и толкателем, взаимодействующим с чувстви- то тельным элементом, нагруженным у одного регул",òîðà регулируемой пружичой, у второго регулятора - выходным давлением первого регулятора (2.1.

Недостатками известного регулятора являются невысокая надежность работы и точность поддержания заданного соотношения давлений на выходе кон-, туров, а также то, что регулятор обеспечивает регулирование только двух параметров потоков газа, 4То сужает его функциональные возможности. Недостаточная надежность известного регулятора обусловлена тем, что при на" рушении герметичности чувствительного элемента создается аварийная ситуация, в результате чего может npo"" изойти нежелательное, а в ряде случаев и взрывоопасное смешение регулируемых газов {если смесь этих га" зов взрывоопасна) . Невысокая точность поддержания требуемого соотношения давлений на выходе контуров обуслов" лена различным трением в подвижных их элементах, неточностью изготовле ния, сборки чувствительных элементов.

О сужении функциональных возможностей известного регулятора свиде25

55

3 100 тельствует невозможность использования его как одноконтурного регулятора, .обеспечивающего большой расход газа.

Цель изобретения - повышение точности и надежности регулятора, а так. же расширение функциональных возможностей регулятора и улучшение его динамических характеристик, Указанная цель достигается тем, что в регуляторе давления, содержа- щем корпус с входными и выходными каналами с установленными в нем первым и вторым чувствительными эле ментами, связанными толкателями с

) первым и вторым клапанами соответственно, причем первый чувствительный элемент связан с пружиной задания, а управляющая полость второго чувствительного элемента связана каналом с полостью, расположенной под первым чувствительным элементом первый и второй чувствительные weменты выполнены в виде двух ступенчатых поршней, торцовая поверхность меньшей ступени первого из них связана с толкателем первого клапана, а торцовая поверхность большей ступени второго — с толкателем второго клапана, причем полости, образованные ступенями двухступенчатых поршней и корпусом, связаны между собой и заполнены жидкостью.

Полости, образованные ступенями двухступенчатых поршней и корпусом, заполнены жидкостью, нейтрализующей утечки регулируемой -среды.

Полость, образованная торцовой поверхностью меньшей ступени первого двухступенчатого поршня и корпусом, сообщена каналом, в кото:-ом установлен запорный элемент, с полостью, образованной торцовой поверхностью большей ступени второго двухступенчатого поршня и корпусом, а в канапе, связывающем управляющую полость второго чувствительного элемента с полостью, расположенной под первым чувствительным элементом, установлен дроссельный элемент.

На чертеже представлен предлагаемый регулятор давления в разрезе.

Регулятор давления состоит из двух контуров регулирования. Первый контур содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 каналами и седлом 4, первый клапан 5 с пружиной 6 и толкателем 7, взаимодействующим с первым чувствительным элементом 8, нвгруженным посредством регулировочного винта 9 и тарели 10 пружино" 11 задания .

Корпус 1 закрыт стаканом 12.

Второй контур регулирования вкгичает в себя корпус 13 с входным 14 и выходным 19 каналами и седлом 16, второй клапан 17 с пружиной 18 и толкателем 19, контактирующим с вторым чувствительным элементом 20. Управляющая полость 21 над чувствительным элементом 20 сообщена каналогл 22 с выходной- полостью 23 первого контура регулирования, расположенной под первым чувствительным элементом U. В канале 22 установлен дроссельный элемент 24, Чувствительные элементы 8 и 20 выполнены в виде первого и второго двухступенчатых поршней образующих с корпусами 1 и 13 соответственно полости 25 и 26, заполненные нейтрапизующей утечки регулируемой среды жидкостью и сообщенные между собой каналом 27. Торцовая поверхность мень шей ступени первого чувствительного элемента 8 обращена к выходной 1олости 23 первого контура, у второго чувствительного элемента 20 к выходной полости 28 второго контура регулирования обращена торцовая поверхность ступени большего диаметра. Воз можно и противоположное ориентирование чувствительных элементов 8 и 20, Выходные полости 23 и 2о контуров сообщены между собой каналом 29 с запорным элементом 30.

Регулятор давления работает следующи л образом.

В исходном положении пружина 11 задания сжата винтом 9 через опорную тарель 10. Чувствительный элемент 8 максимально опущен вниз и находится у упора корпуса 1, Первый клапан 5 через толкатель 7 максимально отжат от седла 4 и образует с последним максимальное проходное сечение, За счет вытеснения иидкос" ти из полости 25 в полость 26 через канал 27 чувствительный элемент 20 также максимально опущен вниз. Второй клапан 17 отжат от седла 16 поршнем 20 и образует максимальное .проходное сечение.Запорный элемент 30 закрыт, Различные газы от двух различных источников подводятся к канал м 2 и 14 обоих контуров регулирования.

В зазорах между клапанами 5 и 17

S 10010 и их седлами 4 и 16 газ дросселируется, его давление понижается. Газ пониженного давления поступает в выходные полости 23 и 28. Из полости 23 по каналу 22 с дроссельным элементом 24 газ поступает в управляющую полость 21 второго контура регулирования. Наличие дроссельного элемента 24 обуславливает запоздание роста давления в полости 21 по срав- 10 нению с полостью 23, в последней давление повышается быстрее. В такой же мере будет повышаться давление и в полости 28, опережая рост давления в полости 21. Это приведет в началь- 15 ный момент к некоторому резкому подьему вверх чувствительного элемента . (поршня) 20 и перекрытию проходного сечения клапана 1 7. Но при этом и з полости 26 жидкость будет перете-, ро кать в полость 25 и чувствительный элемент (поршень 8 также будет подниматься вверх, уменьшая сечение между первым клапаном и седлом 4.

В результате давление газа в выходных полостях 23 и 28 будет повышать-. ся более плавно.

Повышение давления в выходных полостях контуров сопровождаетсл увели,н яением силы возбуждения на чувствительные элементы (поршень) д и 20, которые при этом поднимаются вверх, уменьшая проходное сечение контуров и, следовательно, приток газа на их выходы. Если выходные каналы 3 и 15 закрыты, то при определенном давле3S нии в выходных полостях, называемом давлением настройки в статике, чувст вительные элементы 8 и 20 поднимутся вверх настолько, что клапаны 5 и 17

40 сядут на седла 4 и 16 соответствен-но, разобщив входные и выходные каналы контуров. При отборе газа в обь. екты регулирования его давление и сила воздействия на чув .твительные эле45 менты д и 20 несколько снижаются, чувствительные элементы опускаются

1 вниз, отжимая от седла 4 и 16 клапаны 5 и 17. Через образовавшиеся цели газ от источников давления будет по50 ступать в полости 23 и 28, обуслаоливая повышение в них давления и компенсируя отбор газа через регулятор. Мен<ду подвижными элементами регулятора устанавливается динамическое равновесие, соответствующее определенному расходу газа через контуры регулирования . Если расход газа изменяется, то новое равновесие наступает

29 б при другой величине щели между клапаном и седлом контура регулирования.

Если при работе регулятора на два объекта регулирования давление в выходной полости какого-либо контура изменится, то это приведет к соответствующему перемещению чувствительного элемента этого контура и изменению величины проходного сечения, компенсирующему вызвавшее его изменение выходного давления. Так как чувствительные элементы контуров связаны между собой через жидкость в полостях 25 и 26, то переме" ение чувствительных элементов будет происходить одновременно, необходимое соотноыение выходных давлений контуров будет поддерживаться более точно.

Если, например давление в полос" ти 23 повысится, то это вызовет подь" ем вверх чувствительного элемента 8 и уменьшение проходного сечения клапана . При этом давление в полости 23 восстановится j.óèåíümèòñÿ). Но одно-, 1 временно с перемещением вверх чувствительного элемента 0 переместится вверх и чувствительный элемент 20, уменьшив проходное сечение второго клапана 17, оба контура будут реагировать на изменение выходного давления в одном из них.

Так работает предлагаемый регуля" тор при использовании его в качестве двухконтурного регулятора давления газа, работающего на два независимых объекта регулирования. Одновременное движение чувствительных элементов обеспечивает более высокую точность работы регулятора, в нем меньше оказываются неточность изготовления и сборки устройства.

Заполнение полостей 25 и 26 нейтрализующей утечки регулируемой сре" ды жидкостью повышает надежность и безаварийность работы регулятора, так как в нем исключается -непосредственный контакт регулируемых газов.

При нарушении герметичности уплотне" ния чувствительных элементов газ поступает в жидкость в полости 25 и

26, где нейтрализуется. Если, например регулятор работает на двух газах, образующих между собой пожаровзрывоопасные смеси, то в качест" ве жидкости, заполняющей полости 25 и

26, может использоваться хладон, флегматизирующий смеси регулируемых газов.

Формула изобретения

7 10010 е Г у f18 To,. ç может использоваться к а к одноконтурный при работе на один объект регулирования (гри выдаче газа пониженного давления одному потребителю) . В этом случае входные кана5 лы 2 и 14 подключают к одному или двум независимым источникам одинакового газа. Выходные каналы 3 If 15 подключают к одному объекту регулирования (потребителю),эапорный элемент 30 )o открывается. При подводе к каналам 2 и 14 газа высокого давления он посту. пает, дросселируясь в зазорах между клапанами 5 и 17 и их седлами, в выходные полости 23 и 28. Давление в этих полостях благодаря каналу 2<1 и открытому элементу 30 выравнивается и повышается. Если выходные каналы закрыты, то при настроечном в них давлении поршни 8 и 20 поднимаются вверх -„ настолько, что клапаны 5 и 17 садятся на свои седла, разобщая входные и выходные полости регулятора.

При отборе газа в объект регулирования его давление в полостях 23 и

28 и сила воздействия на поршни 8 и 20 несколько уменьшается . Последние опускаются вниз, открывая клапаны 5 и 17. Приток газа на выход регулятора увеличивается, компенсиЗО руя падение давления и отбор газа no" тр еби т еле и.

В установившемся режиме работы регулятора между силами, действующими на подвижную систему устройства, уст ана или вается ди нами чес кое ра вновесие, соответствующее определенному расходу газа. Если расход гаэ» изменяется, то новое равновесие н»ступает при другой величине щели между

4О клапанами 5 и 17 и их седлами.

В установившемся реха е давление в полости 21 равно давлению в полостях 23 и 28. При резком изменении выходного давления давление в полости 21 благодаря дроссельному элементу 24 не успевает также реэ1<о измениться. На поршне 20 при этом созда. ется дополнительный перепад д»нления. перемещающий его в положение, обеспечивающее необходимую компенсацию изменения давления на выходе.

Если, например, давление и полостях 23 и 28 резко понизится (при резком увеличении отбора газа), то давление.„ в полости 21 не успеет так

55 быстро уменьшиться. На поршне 20 возникнет перепад давления, под действием которого поршень 20 резко

2 8 переместится вниз. При этом передвинется вниз и поршень 8, Клапаны 5 и -17 приоткроются, приток газ» в полости 23 и 28 увеличится, давление в них восстановится. Этим достигается реакция обоих чувствительных элементов .(поршней 8 и 20) не только на абсолютную величину давления на выходе регулятора, но и на скорость изменения этого давления. Причем это обеспечивается одним дроссельным элементом 24. Динамические характеристики регулятора улучшаются. Работа двух клапанов позволяет заметно уве" личить производительность регулятора при работе на один объект регулирования.

Воэможность использования регулятора для регулирования как двух, так и одного параметра газа расширяет его функциональные возможности. Регулятор прост по устройству, надежен и безоцасен в работе, обеспечивает высокую точность поддержания давления газа в выходных каналах контуров и соотношения между ними . Регулятор

/ обеспечивает плановое повышение давления на выходе, позволяет получать большие расходы.

1. Регулятор давления, содержвщий корпус с входными и выходными ка нала ми с ус та но вленными в н ем первым и вторым чувствительными элементами, свяэаннь|ми толкателями с первым и вторым клапаном соответственно, лричем первый чувствительный элемент связан с пружиной задания, а управляющая полость второго чувствительного элемента свяэ»на каналом с полостью, расположенной под первым чувствительным элементом, отличающийся тем, что, с целью повышения точности регулятора, первый и второй чув— ствительные элементы выполнены в виде двух ступенчатых поршней, торцовая поверхность меньшей ступени первого иэ них связана с толкателем первого клапана, а торцовая поверхность большей ступени второго — с толкателем второго клапана„ причем полости, образованные ступенями двухступенчатых поршней и корпусом, связаны между собой и заполнены жидкостью.

9 100

2, Регулятор по п. 1, о т и и ч а. ю шийся .тем, что, с целью повышения надежности регулятора при работе с агрессивными газами, пожарои взрывоопасными смесями, полости, образованные ступенями двухступенчатых поршней и корпусом, заполнены жидкостью, нейтрализующей утечки регулируемой среды.

3. Регулятор по и. 1, о т л ичающий с я тем, что, с цельо расширения функциональных возможностей и улучшения динамических характеристик, в нем полость, образованная торцовой поверхностью меньшей ступени первого двухступенчатого поршня и корпусом, сообщена каналом, в котором установлен запорный эле1029 10 мент с полостью, образованной торцо вой поверхностью большей ступ .ни второго двухступенчатого поршня и

Корпусом, а в канале, связыва я1ем управляющую полость второго чувствительного элемента с полостью, расположенной под первым чувствительным элементом, установлен дроссельный элемент. в

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

У 809099, кл. Q 05 D 1,6/10, 1978.

2. Кармугин Б.В. и др. Современные конструкции малогабаритной пнев" моарматуры. Киев, "Техника", 1980, с. 70, рис. 10 (прототип ).

1001029

Составитель Л. Подыибихин

Редактов Н. Гвишанова ТехоедТ.Фанта 1;оовектооО. Билак

Заказ 1390/52 Тира>< 072 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делан изобретений и открытий

113035> Москва Я-)5z Рауьская наб.< л, <

Филиал ППП "Патент, г. У><город, ул. Проектнвв,