Устройство для регулирования давления газа

 

Изобретение относится к области автоматического регулирювания и может использоваться в системах пневмоавтоматики различного назначения. Цель изобретения - повьппение динамической устойчивости устройства и рас ширение диапазона регулирования. Устройство для регулирования давления газа содержит первый 1 и второй 2 36 35 J7 П регуляторы с параллельно соединенными входными 3 и 4 и выходными 5 и 6 каналами, регулирующие органы в виде затворов 11 и 12 с седлами 9 и 10, чувствительные элементы в виде поршня 13 и ступенчатого поршня 14, выходные полости 19 и 20 первого и второго регуляторов, установленный в корпусе второго регулятора эаборник 21, полость которого сообщена через дополнительный дроссель 38 и дроссель 27 с полостью 24 между корпусом и ступенями поршня 14, клапанное устройство 28 с цилиндрическим затвором 33, седлом 34 и низкофрикционным уплотнительньм элементом, установленным между торцом затвора 33 и нагружающей его пружиной, причем отверстие седла 34 соединено с каналом, сообщающим дроссель 27 с полостью 24 ю (Л 78 К N) .l

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СООИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1453 А2 (10) (11) (я 4 С 5 D 6 10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

64(ь

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 991381 (2I) 4122922/24-24 (22) 24.09.86 (46) 15.03.88. Бюл. Ф IO (72) Н.Н.Расчетнов (53) 62!.646.4(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 991381, кл. G 05 D 16/1О, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ

ДАВЛЕНИЯ ГАЗА (57) Изобретение относится к области автоматического регулирования и может использоваться в системах пневмоавтоматики различного назначения.

Цель изобретения — повышение динамической устойчивости устройства и расширение диапазона регулирования. Устройство для регулирования давления газа содержит первый I и второй 2

М регуляторы с параллельно соединенными входными 3 и 4 и выходными 5 и б каналами, регулирующие органы в виде затворов 11 и 12 с седлами 9 и 10, чувствительные элементы в виде поршня 13 и ступенчатого поршня 14, выходные полости 19 и 20 первого и второго регуляторов, установленный в корпусе второго регулятора эаборник

2l, полость которого сообщена через дополнительный дроссель 38 и дроссель 27 с полостью 24 между корпусом и ступенями поршня 14, клапанное устройство 28 е цилиндрическим затвором

33, седлом 34 и низкофрикционным уплотнительным элементом, установленным между торцом затвора 33 и нагружающей его пружиной, причем отверстие седла 34 соединено с каналом, сообщающим дроссель 27 с полостью 24

1381453

Цель из намической раcширениp

На фиг. устройство ния газа; на фиг.3 сверху.

t верхности Д и по торцовой поверхности Б.

40 первого регулятора, первая полость

36 клапанного у< тройстна 28 соединена с ка lалом сообщающим дроссели 27 и 38, а вторая полость 37 клапанного устройства 28 соединена с общим выхоИзобретение относится к устройствам для автоматического регулирования и может быть использовано в системах пневмоавтоматики различного назначения. обретения — повышение диустойчивости устройства, диапазона ре гулирования.

1 схематично изображено для регулирования давлена фиг. 2 — узел I на фиг. I разрезное кольцо, вид

Устройство для регулирования давления газа состоит из первого (большерасходного) 1 и второго (малорасходного) 2 регуляторов с параллельно подсоединенными входными 3 и 4 и выходными 5 и 6 каналами. В корпусах

7 и 8 раэмещены седла 9 и 10 и регулирующие органы (затворы) 1! и 12.

Поршень 13 и ступенчатый поршень 14 являются чувствительными элементами с задающими усилиями от пружин 15 и

l6, сжимаемых винтами 17 и 18. Полости 19 и 20 являются соответственно выходными полостями второго и первого регуляторов. Заборник 21 обеспечивает торможение газового потока через седло 9, а каналы 22 и 23 передают давление в полость 24. Шток 25 связывает поршень 13 с затвором 11.

Каналом 26 ус тройс тво подсоединяется к выходной магистрали системъ1. Дроссель 27 увеличивает время заполнения полости 24, что способствует динамической устойчивости устройства. Клапанное устройство 28 обеспечивает быстрое опорожнение полости 24 через каналы 29 и 31 в выходной канал 6.

Каналами 29 и 32 клапанное устройство 28 связано соответственно с выходом и входом дросселя 27. Цилиндрический затвор 33 перекрывает седло

1О

20 дом первого и второго регуляторов.

3 атвор 10 связан толкателем с двухступенчатым поршнем 14, а затвор I I связан штоком 25 с поршнем 13. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

34 и образует в корпусе 35 первую 36 и вторую 37 полости. Дополнительный дроссель 38 вместе с дросселем 27 ограничивает суммарный объем V первой полости 36 с подводящими каналами и обеспечивает уменьшение амплитуды колебаний давления в этом объеме при увеличении их частоты.

Ниэкофрикционный уплотнительный элемент цилиндрического затвора 33 ограничивает массовый отток среды иэ первой полости 36 и состоит из разрезного (разрез А) кольца 39, установленного между торцами Б цилиндрического затвора 33 и поджимающей его пружины 40. Разрез А и вырезы В (фиг.3) обеспечивают радиальную податливость разрезного кольца 39 под начальным воздействием пружины 40, установленной на внутренней поверхности кольца 39, имеющей форму конуса Г, осуществляя достаточное уплотнение по наружной цилиндрической поУстройство для регулирования давления газа работает следующим образом.

В исходном положении ступенчатый поршень 14 и поршень 13 поджаты к корпусам 8 и 7, а затворы ll и 12 отжаты от седел 9 и 10. Пружины 15 и

16 сжаты винтами 17 и 18 до усилий, обеспечивающих настройку регуляторов

1 и 2 в беэрасходном режиме на номинальное равное выходное давление.

При подаче входного давления по каналам 3 и 4 при перекрытой выходной магистрали полости 19 и 20 выходного давления заполняются raзом, в них устанавливается требующееся давление, затворы 11 и 12 перекрывают седла 9 и 10 °

3 ) 381

При включении малого расхода работает (малорасходный) регулятор 2 как более чувствительный к изменению расхода. Это объясняется в первую очередь меньшим усилием герметизации 5 седла 9 затвором 10 по сравнению с парой затвор — седло первого (большерасходного) регулятора I. По мере увеличения расхода плотность, скорость и, следовательно, динамическая

10 составляющая давления потока перед заборником 21 увеличиваются. В заборнике газовый поток тормозится.

Повышенное давление по каналам 22

15 и 23 передается на вход дросселя 27 и в полость 24. Повышающееся давление в полости 24 способствует перемещению поршня 14 в направлении отжатия затвора 12 от седла IО. Таким обра20 зом, уже при малом общем отборе газа через канал 26 газовый поток эа седлом 9 малого диаметра имеет достаточную скорость и плотность и способствуе т включ ению в работу перво го многорасходного регулятора 1 . .Дальнейшее увеличение отбора газа вызывает некоторое понижение давления в полостях 19 и 20. Второй регулятор 2,как более чувствительный и точный,начинает реагировать на уменьшение давле30 ния в полости 19, поршень 13 через шток 25 дополнительно отжимает затвор 11 от седла 9, давление в эаборнике и в полости 24 увеличивается. В первом регуляторе 1, кроме реакции 35 ступенчатого поршня 14 на уменьшение давления в полости 2 О, имеет место еще и реакция этого поршня на увеличение давления в полости 24. Затвор

12 также дополнительно отжимается от седла 10, увеличивая приток газа в полости 19 и 20. Давление в этих полостях увеличивается и остается близким к требующемуся выходному давле45 нию при параллельных расходах через каналы 5 и 6.

В установившихся расходных режи" мах давление в заборнике 21, первой полости 36 клапанного устройства 28 и в полости 24 равны. Давление во второй полости 37 ниже указанного давления и равно давлению в канале

26, При уменьшении отбора газа через канал 26 давление в полостях 19 и 20 несколько увеличивается. Поршень 13, реагируя на увеличенное давление в полости 19, перемещается, расход газа через седло 9, давление в эаборни453 ке 21 и в первой полости 36 уменьшаются. Так как усилие пружины 40 мало, то затвор 33 под действием создавшегося перепада давлений в канале

30 и первой полости 36 отжимается от седла 34. Поскольку перепад давлений в канале 30 и во второй полости 37 еще более значительный, полость 24 опорожняется с достаточной скоростью.

Этим обеспечивается требуемая реакция всеro устройства на уменьшение расхода газа ° "Забросы" выходного давления, особенно при уменьшении расхода газа от максимума до нуля, значительно уменьшаются.

Сечение дросселя 27 выбрано оптимальным из условия быстродействия и динамической устойчивости в некоторых диапазонах выходных давлений и расходов среды.

При сечении дополнительного дросf м селя — "-3 быстродействие устройства

f)Ä заметно не снижается. Наличие дополнительного дросселя 38 уменьшает амплитуду пульсации передающегося по каналу 23 давления в объеме между дросселями и это уменьшение тем значительнее, чем выше частота пульсации. Особенно полезно для устойчивости устройства уменьшение амплитуды в отрицательных фазах пульсации.

Это связано с тем, что цилиндрический затвор 33, имеющий хорошую реакцию на уменьшение давления в первой полости 36, может начиная с некоторых амплитуд отслеживать пульсирующее уменьшение давления и генерировать оттоки среды из полости 24 и колебание давления в ней.

Неопределенный по величине массовый переток среды (полная герметизация не требуется) из первой полости

36 при ограниченном ее притоке через дополнительный дроссель 38 исключен за счет уплотнительного средства.

Требуемая реакция цилиндрического затвора 33 на уменьшение давления в первой полости 36 сохраняется эа счет хороших антифрикционных свойств уплотнительного элемента, обусловленных выбором материала, надежным прилеганием уплотнительных поверхностей

Б и Д (кольцо 39 разрезное и имеются вырезы В) при малом усилии прилегания (малом усилии пружины 40). Упрощение конструкции уплотнительного средства достигнуто за счет исполь1381453

Составитель А.Габрильянц

Редактор Л.Пчолинская Техред Л.Сердюкова Корректор A ° Зимокосов

Заказ 1183/42 Тираж 866 Подл ис но е

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие,r.Ужгород,ул.Проектная,- эования в качестве упругого элемента имеющейся для поджатия цилиндрического затвора 33 пружины 40 и установки ее на поверхность внутреннего корпу5 са 7 на разрезном кольце 39. Использовано также условие необходимости ограничения перетока среды только в одном направлении — из первой полости 36. 10

Установка в определенном месте дополнительного дросселя при выбранном соотношении его сечения и ограниченного им объема и,введение ниэкофрикционного уплотнительного элемента обеспечивает повышенную динамичесФ кую устойчивость устройства и, как следствие, расширение диапазона регулирования.

20 формула изобретения

1 . Ус тройс тво для регулирования давления газа по авт.св. Ф 991381, отличающееся тем,что,25 с целью расширения диапазона регулирования, оно снабжено дополнительным дросселем и низкофрикционньии уплотнительным элементом, причем первая полость и дроссель соединены с полостью заборника через дополнительный дроссель, а радиальный зазор между цилиндрическим затвором и корпусом уплотнен со стороны первой полости низкофрикционным уплотнительным элементом.

2. Устройство по и,1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью упрощения, низкофрикционный уплотнительный элемент содержит разрезное кольцо, наружный диаметр которого равен диаметру цилиндрического затвора, а внутренная поверхность имеет форму конуса с вырезами, выполненными с обеспечением радиальной податливости разрезного кольца; и сопряжена с торцом нагружающей цилиндрический затвор пружины, 3. Устройство по и. 1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, суммарный объем V полостей и каналов между основным и дополнительным дросселями определяется по формуле V=Kf>, где

К = 150-250 см f — сечение допол1 ннтельного дросселя, см