Регулятор давления газа

 

РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ ГАЗА, содержащий корпус с входной и выходной полостями, между которыми установлен первый регулирующий орган, связанный с толкателем, первый и второй чувствительные элементы, парвый из которых выполнен в виде установленного в выходной полости дифференциального поршня, а второй - в виде цилиндрического поршня, соосно установленного внутри дифференциального и образующего в нем первую и вторую полости, второй регулирующий орган, установленный между управляющей полостью и второй полостью и связанный с цилиндрическим поршнем, а полость, образованная ступенями дифференциального поршня, сообщена с атмосферой, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и динамической устойчивости, в нем цилиндрический поршень связан с толкателем, первая полость сообщена с атмосферой, вторая полос;ть с полостью, образованной ступенями дифференциального поршня, в котором во второй полости выполнена опорная g поверхность для ограничения перемещения цилиндрического поршня, причем площадь цилиндрического поршня равна разности площадей большей и меньшей ступеней дифференциального поршня.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИМИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 3(50 G 05 D 16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ::

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬТИЙ (21) 3477934/18-24 (22) 03,08 ° 82 (4á) 07.03.84. Бюл, Р 9 (72) Н.Н.Расчетнов (53) 621.646.4(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 504038, кл, 0 05 0 16/10, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 610074, кл. G 05 D 16/06, 1976.

3. Авторское свидетельство СССР

9 553599, кл ° G 05 D 16/10, 1974 (прототип) . (54)(57) РкгулятоР дАвлкния гАзА, содержащий корпус с входной и выходной полостями, между которыми установлен первый регулирующий орган, связанный с толкателем, первый и второй чувствительные элементы, первый из которых выполнен в виде установленного в выходной полости дифференциального поршня, а второй — в виде цилиндрического поршня, соосно установленного внутри дифференциального и образующего в нем первую и вторую полости, второй регулирующий орган, установленный между управляющей полостью и второй полостью и свя занный с цилиндрическим поршнем, а полость, образованная ступенями дифференциального поршня, сообщена с атмосферой, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и динамической устойчивости, в нем цилиндрический поршень связан с толкателем, первая полость сообщена с атмосферой, вторая полочть с полостью, образованной ступенями дифференциального поршня, в котором во второй полости выполнена опорная поверхность для ограничения перемещения цилиндрического поршня, причем площадь цилиндрического поршня равна разности площадей большей и меньшей ступеней дифференциального поршня, 10784 11

10

Изобретение относится к пневмоавтоматике и может быть использовано н системах регулирования давления.

Известен регулятор давления газа, содержащий корпус с входной и выходной полостями, между которыми установлен регулирующий орган, связанный через толкатель с чувстви-.тельным элементом, выполненным в виде дифференциального поршня, связанного меньшей ступенью с задатчиком усилия. Для создания корректирующего воздействия на чувствительный элемент за регулирующим органом на пути газового потока установлен заборник, н котором поток тормозится. Повышенное давление из заборника передается в полость, образованную ступенями поршня (1 3.

Б связи с тем, что корректирующее воздействие изменяется только по мере перемещения затвора в расходом режиме и нелинейно зависит от этого перемещения, а также от входного давления, необходимая точность регулятора не обеспечивается, Известен также регулятор давления, содержащий корпус с входной и выходной полостями, первый и второй чувствительные элементы, связанные с первым и вторым регулирующими органами соответственно.Перный чувствительиый элемент выполнен в виде ступенчатого поршня и связан меньшей ступенью с задатчиком усилия. Полость между ступенями поршня, сообщенная с атмосферой, соединена через второй регулирующий орган с ныходной полостью (2 ).

Повышение точности этого регулятора в системах газоснабжения достигается за счет подключения к нему интегрирующего звена. Однако часто интегрирующее звено нызынает автоколебательный процесс недопустимой интенсивности, при котором регулятор и вся система становится полностью неработоспособными.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является ре гулятор давления газа, содержащий корпус с входной и выходной полостями, между которыми установлен первый регулирующий орган, связанный с толкателем, первый и второй чувствительные элементы, первый из которых выполнен в виде установленного н выходной полости дифференциального поршня, а нторои — н виде цилиндрического поршня, соосно установленного внутри дифференциального и образующего в нем первую и нторую полости, второй регулирующий орган, установленныи между управляющей полостью и второй полостью и связанный с цилиндрическим поршнем, а полость, образованная ступенями диф15

65 ференциального поршня через второй регулирующий орган сообщена с атмосферой, причем между первой и выходной полостями установлена мембрана, связанная с цилиндрическим поршнем, который установлен на упругом элементе (3 ).

Недостатком известного устройства является то, что для повышения его точности, т.е. уменьшения остаточной неравномерности, необходимо подключать к нему интегрирующее звено, которое на многих системах газоснабжения вызывает антоколебательный процесс, приводящий к потере устойчивости регулятора.

Цель изобретения — повышение точности и динамической устойчивости регулятора °

Поставленная цель достигается тем, что в регуляторе давления, содержащем корпус с нходной и выходной полостями, между которыми установлен первый регулирующий орган, связанный с толкателем, первый и второй чувствительные элементы, первый из которых выполнен в виде установленного в выходной полости дифференциального поршня, а второй н виде цилиндрического поршня, соосно установленного внутри дифференциального и образующего в нем первую и вторую полости, второй регулирующий орган, установленный между управляющей полостью и второй полостью и связанный с цилиндрическим поршнем, а полость, образованная ступенями дифференциального поршня, сообщена с атмосферой, цилиндрический поршень связан с толкателем, первая полость сообщена с атмосферой, вторая полость †-с полостью, обраэонанной ступенями дифференциального поршня, н котором во второй полости выполнена опорная поверхность для ограничения перемещения цилиндрического поршня, причем площадь цилиндрического поршня равна разности площадей большей и меньшей ступеней дифференциального поршня.

На чертеже изображен регулятор давления газа.

Регулятор состоит из корпуса 1 с входной 2 и выходной 3 полостями, первого регулирующего органа затвора 4 и седла 5, Толкатель 6 связынает затвор 4 с цилиндрическим поршнем 7, размещенным в дифференциальном поршне 8 и образующим в нем первую 9 и вторую 10 полости.

Перегородка 11 герметично разобщает первую полость 9 от рабочей среды, а канал 12 сообщает эту полость с атмосферой. Второй регулирующий орган-затвор 13 и седло 14 изменяют приток среды из управляющей полости 15 во вторую полость 10, связанную через канал 16 с полос1078411

25 тью 17 между ступенями дифференциального поршня 8. Дроссель 18 обеспечивает отток среды из полости 17 в атмосферу. Опорная поверхность А ограничивает перемещение поршня 7, обеспечивая при этом жест- 5 кую связь затвора 4 через толкатель б, цилиндрический поршень 7 с дифференциальным поршнем 8. Управляющая полость 15, заполненная газом с давлением Р „р, является эа- 10 датчиком усилия на меньшую ступень дифференциального поршня 8. Пружины 19 и 20 поджимают затворы 4 и

13 к своим седлам 5 и 14. Шток 21 обеспечивает связь затвора 13 с 15 поршнем 7.

Регулятор давления газа работает следующим образом.

B исходном положении регулятора затворы 4 и 13 поджаты к своим седлам и толкатель б осевым усилием не нагружен.

При подаче давления Р рв управляющую полость 15 и входного давления во входную полость 2 дифференциальный поршень 8 начинает перемещаться. Но так как усилие пружины 19 значительно превышает усилие пружины 20, толкатель б и поршень 7 остаются неподвижными до тех пор, пока поршень 7 не войдет в контакт с опорной поверхностью А, после чего начнет действовать жесткая связь затвора 4 с дифференциальным поршнем 8, Затвор 4 отжимается от седла 5 и газ из входной полости 2 35 перетекает в выходную полость 3.

B это же время среда из управляющей полости 15 через кольцевой зазор между затвором 13 и седлом 14 перетекает во вторую полость 10 и по 40 каналу 16 в полость 17. Давление во второй полости 10 будет возрастать до тех пор, пока усилие от его воздействия на поршень 7 не сравняется с усилием со стороны затвора 4, 45 передающимся толкателем б, и с усйлием давления в выходной полости 3 на толкатель. По достижении такого давления в полости 10 поршень 7 переместится вниз, затвор 13 в достаточной мере перекроет седло 14, и жесткая механическая связь поршней 7, и 8 заменится пневматической, которая будет существовать на весь процесс регулирования, Давление в полости 17, равное давлению в полости 10, будет воздействовать на кольцевую площадь Д F и при равенстве площади поршня 7, полностью компенсировать усилие со стороны затвора 4 и толкателя 6. В процессе регулиро- бО вания всякому изменению усилия со стороны затвора 4, связанному с герметизацией седла, деформацией пружины 19, изменением входного давления, реактивной силой и силой трения, будет соответствовать изменение давления в полостях 10 и 17 и компенсация изменяющихся усилий на подвижную систему регулятора.

При этом уменьшение давления в этих полостях обусловлено оттоком среды через дроссель 18, а увеличение - притоком через седло 14 .

Канал 12 обеспечивает отток среды из первой полости 9, натекающей по неплотностям материалов и герметизирующих элементов.

Суть изобретения состоит во введении в систему автоматического регулирования давления дополнительного контура — следяющей подсистемы, входом для которой является усилие на толкателе, а выходом — усилие на дифференциальном поршне. При этом коэффициент усиления подсистейF мы К = — = 1, где Л F — разность

Fn площадей большей. и меньшей ступеней дифференциального поршня, F — площадь цилиндрического поршня.

8F

Соотношение — = 1 отражает

"н трудности реализации абсолютного равенства площадей АР и Рп с учетом посадок и номинальных диаметров деталей, что необходимо учитывать при изготовлении регулятора. При К (1 будет недостаточность компенсации, а при К > 1 — избыточность. Чем ближе

aF отйошение к 1, тем будет выше п точность регулятора.

Таким образом, в регуляторе при стабильном управляющем давлении все изменения усилий на подвижной системе со стороны клапана компенсируются. Вследствие непосредственной реакции поршня 7 на давление в полостях 10 и 17 перенасыщение этих полостей и связанное с ним перерегулирование исключаются, т.е. точность регулятора повышается.

Замена интегрирующего звена на следящую систему, не допускающую черезмерное опораживание и наполнение полости 17, способствует повышению динамической устойчивости регулятора, особенно при малых выходных объемах систем H малых расходах.

Использование изобретения позволяет повысить точность регулирования давления в системах газоснабжения, уменьшить вероятность автоколебаний систем.

1078411

Составитель E.Äoëãèé

Техред И.Мeтeлeва Корректор О.Тигор

Редактор П.Макаревич

"Патент", г.ужгород, ул,Проектная, 4

<филиал ПП 1

Закаэ 963/42 Тираж 842 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета C"=CP по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5