Устройство для регулирования давления газа

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ДАВЛЕНИЯ ГАЗА, содержащее регулятор давления, в корпусе которого размещен чувствительный элемент, связанный с пружиной задания и регулирующим органом, размещенным между входной и выходной полостями, последняя КЗ которых сообщена трубопроводами , в одном из которых установ .лен регулируемый дроссель, с выходом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьишения точности устройства, оно снабжено пневматическим клапаном, содержащим подпружиненный регулирующий орган, разделяющий полость за регулируемым дросселем и полость, соединенную трубопроводом с пневмоприводом регулятора давления, и связанный с чувствительнь1м элементом клапана и поршнем, подключенным к полостям до и после регулируемого дросселя, причем в трубопроводе , соединяющем выходную полость регулятора давления с регулируемым дросселем, и на выходе полости пневмопривода установлены дроссели .. 2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что его конструктивные параметры связаны зависимостью FngnP. ДР, РП площадь поршня клапана; где прплощадь поршня пневмопривода; клплощадь чувствительного элемента клапана; Fe площадь чувствительного элемента регулятора; ЛР. перепад давлений на чувствительном элементе регулятора; ДР-,. перепад давлений на регули4 руемом дросселе. 00 о:

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(51) G 05 D 16 10 (ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3441244/18-24 (22) 14 ° 05.82 .(46) 23.09.83. Бюл. Р 35 (72) Н.Н. Расчетнов (53) 621 ° 646. 3 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 175754, кл..G 05 D 16/06, 1962.

2. Патент Великобритании

9 L059L809, кл. F-2 V, 1974 (прото,тип). (54) (57) 1 ° УСТРОЯС 1В0,1(ЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ДАВЛЕНИЯ ГАЗА, содержащее регулятор давления, в корпусе которого размещен чувствительный элемент, связанный с пружиной задания и регулирующим органом, размещенным между входной и выходной полостями, последняя из которых сообщена трубопроводами, в одном иэ которых установ.лен регулируемый дроссель, с выходом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, оно снабжено пневматическим клапаном, содержащим подпружиненный регулирующий орган, разделяющий полость за регулируемым дросселем и полость, соединенную трубо„.Я0„„1043607 А проводом с пневмоприводом регулятора давления, и связанный с чувствительным элементом клапана и поршнем, подключенным к полостям до и после регулируемого дросселя, причем в тру. бопроводе, соединяющем выходную полость регулятора давления с регулируемым дросселем, и на выходе полости пневмопривода установлены дроссе, ли.

2. Устройство по п ° 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что его конструктивные параме ры связаны зависимостью яр Р

Е „ РР hp где F„ — площадь поршня клапана; 3

Р— площадь поршня пневмопривода;

F — площадь чувствительного кл элемента клапана;

F< — площадь чувствительного элемента регулятора;

hP„ — перепад давлений на чувствительном элементе регуля- тораз

ЬР— перепад давлений на регулируемом дросселе. г

1043607

Изобретение относится к,пневмоавтоматике и может быть использовано в качестве автоматической системы регулирования давления перед потребителем газовой среды.

Известен регулятор давления газа, содержащий корпус с входной и выходной полостями, разделенными регулирующим органом, связанным штоком с чувствительным элементом, образующим с корпусом полость, связанную трубчатым элементом с выходным пат,рубком расширяющегося профиля, Формой выходного,патрубка и связью этого патрубка с полостью чувствительного элемента достигается некоторое повышение точности регулирования давления газа при изменении расхода рабочей среды (1 ).

Однако при этом невозможно регулировать компенсацию потерь давления применительно к различным условиям нагрузки.

Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности и достигаемому результату является газовый регулятор давления, содержащий корпус с входной и выходной полостями, разделенными регулирующим органом, связанным штоком с чувствительным элементом, образующим с корпусом полость, связанную с участком выходной магистрали уменьшенного сечения и через сменный дроссель с расширенным участком этой магистрали, что позволяет компенсировать потери давления в выходной магистрали и регулировать сменой дросселя компенсацию потерь применительно к различным схемам и параметрам среды (2 ).

Однако для компенсации больших потерь давления требуется значительное уменьшение критического сечения выходной магистрали, что ограничивает расход регулируемой среды. Кроме того, изменение давления в узком сечении квадратично зависит От расхода среды (скорости потока), зависимость давления в полости чувствительного элемента от расхода среды становится жесткой, что ухудШает динамические характеристики регулятора. Это не позволяет получить полной компенсации изменения выходного давления при больших расходах среды, что ухудаает,точность устройства.

Цель изобретения — повышение точности устройства.

Укаэанная цель достигается тем, . что в устройстве для регулирования давления газа, содержащем регулятор давления, в корпусе которого размещен чувствительный элемент, связанный с пружиной задания и регулирующим органом, размещенным между входной и выходной полостями, последняя из которых сообщена трубопроводами, в одном из которых установлен регу5

15 лируемый дроссель, с выходом устройства, выполнен пневматический клапан, содержащий подпружиненный регулирующий орган, разделяющий полость за регулируемым дросселем и полость, соединенную трубопроводом с пневмоприводом регулятора давления, и связанный с чувствительным элементом клапана и поршнем, подключенным к полостям до и после регулируемого дросселя, причем в трубопроводе, соединяющем выходную полость регулятора давления с регулируемым дросселем, и на выходе полости пневмопривода установлены дроссели.

При этом конструктивные параметры устройства связаны зависимостью

Fn Гпа APE

7<

Fy. Р 5Р2 где F. — площадь поРшня клапана;

F †. площадь поршня пневмоприпр вода

F — площадь чувствительного элемента клапана;

F — площадь чувствительного

P элемента регулятора;

ЬР— перепад давлений на чувст-, /

1 вительном элементе регулятора;

ВР— перепад давлений на регу30 лируемом дросселе.

На чертеже изображена конструктивная схема устройства.

Устройство состоит из регулятора

Ф

1 давления и пневматического клапаÇ5 на 2, предназначенного для автоматического измерения гидравлических потерь на выходе и выдачи пневматического сигнала на регулятор 1 давления, который состоит из корпуса 3

40 с входной 4 и выходной 5 полостями, между которыми установлен регулирующий орган — седло 6 и затвор 7. На чувствительном элементе 8 сравнивают. ся увилия от выходного давления

45 с ОднОЙ стОРОны и От пружины 9 и давления в рабочей полости 10 на кольцевую площадь A с другой. Дроссель 11 обеспечивает сообщение рабочей полости 10 с атмосферой и воэможность получения в этой полости переменного давления. Пневматический клапан 2 состоит из корпуса 12.с входной 13 и выходной 14 полостями, седла 15, затвора 16 и пружины 17, способствующей перекрытию седла 15 затвором 16. Поршень 18 является чувствительным элементом, на котором сравниваются усилия от давления в полости 14 и со стороны поршня 19, который образует в корпусе пневмати60 ческого клапана 2 первую 20 и вторую

21 полости и воспринимает перепад давлений в зоне Б выходной магистрали в канале 22, имеющем входной .23 и выходной регулируемый 24 дроссели, позволяющие изменять давление в ка, :,-:.1:"043607 нале 22 применительно к потерям дав - от зоны В до зоны Б моделируются ления в выходной магистрали. Канал,, потери на всей выходной магистрали.

25 сообщаЕт выходную 14 и рабочую „: Перепад давлений в зонах В и Б, 10 полости, а канал 26 обеспечивает:: пропорциональный гидравлическим посообщение первой полости 20 с зоной . : терям всей магистрали и уменьшенный

Б и питание пневматического клапана . 5 дросселями 23 и 24 применительно к

2. Из зоны В выходной полости 5 дав-" конкретной конструкции устройства ление подается на вход дросселя 23:. (длине выходной магистрали, количест

Выходной трубопровод 27, с установ-, ву местных сопротивлений и т.д.), ленным на нем в числе прочих эле-::., воздействует, вследствие связи канаментов запорным элементом 28,-обес-, 10 ла 22 с второй полостью 21 и связи печивают подвод рабочей среды к . зоны Б с первой полостью 20, на порпотребителю и вместе с выходной по-.-": шень 19. Усилие поршня 19, эффеклостью 5 составляют объект регули- . .Тивная площадь которого больше эф. рования устройства. фективной площади чувствительного

Устройство для регулирования дав- 15 элемента 18 клапана, передается на ления газа работает следующим обра --: этот чувствительный элемент 18, козом. торый перемещает затвор 16. РабОчая

В исходном положении устройства, среда из входной полости 13 клапана

:когда регулятор 1 настроен на тре-: поступает через отверстие в седле 15 бующееся выходное давление и запор- - 20 в выходную полость 14 клапана, в ный элемент 28 перекрываеъ Выходн1зо которой создается давление, уравномагистраль, поршень усилием пружинЫ вешивающее чувствительный элемент

9 поджат к корпусу 3, затвор 7 отжат 18 клапана. Давление иэ выходной поот седла 6, поршни 18 и 19 пневматй. — .лости 14 клапана передается по каначеского клапана 2 отжаты пружиной.,17 25 лу 25 в рабочую полость привода и, седло 15 перекрыто затвором 16. При- . воздействуя на кольцевую площадь А, подаче входного давления среда-иэ .. создает дополнительное усилие на входной полости 4 поступает в выход- . чувствительном элементе 8 и, следоную полость 5, а также в первую по-- вательно, обеспечивает повышенное .лость 20 и вторую полость 21,. В по.-., на величину полных гидравлических лостях устанавливается выходное дав- потерь давление i выходной полости 5

30 ление в беэрасходном режиме. Выход- . При уменьшении расхода рабочей ное давление передается также во среды потребителем полные гидравливходную полость 13 пневматического. ческие потери и пропорциональный им клапана 2, ио так как давления в iio.-. перепад давлений в зонах В и Б .лостях 20 и 21 разны, седло 15 ос-;.,35 уменьшаются. Пневматический Клапан тается перекрытым затвором 16, и:: . 2,. в связи с. Уменьшенным перепадом давление в рабочей полости 10 равно. давлений на поршне 19, начинает атмосферному. .отрабатывать пониженное выходное

При открытии запорного элемента, . давление. Давление в рабочей полости

28 и осуществлении расхода среды;:" 40 привода эа счет утечки среды через давление в зоне Б канала 27 и в пФр-" дроссель, ll. уменьшается, .в связи с вой полости 20 вследствие гидравЛй-;- чем уменьшается также до необходимой. ческих потерь становится меньше, .; величины и давление в выходной полос чем:в выходной полости 5 и ее зоне:В, ти 5 °

Из выходной полости 5 через постоян- .45 При увеличении расхода среды по-. ный дроссель 23, регулируемый дРОс=: требителем пневматический клапан 2 сель 24 и канал 26 среда перетекает., отрабатывает повышенное выходное иа выход устройства. Канал 22 между::;. давление. Посредством работы поршня дросселями 23 и .24 становится про- .,:, пневмопривода давление в выходной точной полостью, давление в котоРфй:: 0 полости 5 возрастает на величину, регулировкой дросселя 24 может баб :. компенсирующую увеличившиеся гидравизменено. При полностью перекрЫт и - .;::;.:.: лические потери. дросселе 24 давление в канале,22, ", .- В случае конструктивных изменеравно давлению в выходной полости,1Ъ ний выходной магистрали, вызывающих а при полностью открытом дросселе- „ - изменение ее сопротивления, или в

24, при сравнительно малом сеченая ".:. >> случае установки регулятора 1 совдросселя 23, давление в канале. 22- ;:. ::. -" .местно с пневматическим клапаном;2 равно давлению в зоне Б канала 21 -,". в другую магистраль следует регулиИз канала 22 давленйе передается Эо, ровкой дросселя 24 увеличить (при. вторую полость 21. .:,. ;:::,::, увеличении сопротивления магистрали)

Так как местные гидравлические .". М или уменьшить давление в .проточном потери давления, как и потери по::;:дик, канале. 22, добиваясь компенсации т б проводов пропорциональны .: магистральных гидравлических потерь.

У конст кквадрату скорости, а при неиэмеи®рм, Зависимость некоторых ру— давлении - квадрату расхода средй,, тивных параметров устройства от пе-:. то на участке объекта регулироэа@ия репада давлений на чувствительном

1043607 (2) Р2 Fï Кл кл i

ВНИИПИ Заказ 7336/50 Тираж 874 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул, Проектная, 4 элементе регулятора 1 давления hP и замеряемоЯ потери давлений ДР2 между зонами B.ê Б определяется из условия необходимости повышения давления в выходной полости регулятора не менее, чем на величину гидравлических потерь

Р Р 7g gЛР Fр, кл пр

Вместе с тем при работе пневматичес кого клапана 2 {пренебрегая воздействием затвора 16 на чувствительный элемент клапана 2 или компенсируя это воздействие дополнительной пружиной, установленной во второй полости 21) имеет место равенство р аЕЛ (3)

Кл F

Подставив .равенство (3) в выражение (1) получим

5 Р F F п и Fn Fnp р ih F илИ Ъ вЂ” ". (4) кл Кл Р 2

Зависимость (4) показывает, что в предлагаемом устройстве возможна ,компенсация практически любых максимальных потерь давления в выходной магистрали.

Использование изобретения позволит компенсировать потери в выходной . магистрали и, следовательно, повысить точность устройства.