Регулятор давления газа

 

Изобретение относится к пневмоавтоматике и может быть использовано в системах газоснабжения. Цель изобретения - уменьшение габаритов и упрощение конструкции. Регулятор давления газа содержит крпус 1, в котором установлен первый регулирующий орган, клапан 5 которого связан штоком 6 с первым чувствительным элементом 8, в котором расположен второй чувствительный элемент 12 и который связан меньшей ступенью с задатчиком усилия 10. Второй чувствительный элемент связан с пружиной задания 15 и вторым регулирующим органом. На пути газового потока за первым регулирующим органом установлен заборник 7, связанный с дросселем каналом 16 с первой 9 и второй 11 полостями, между которыми в канале 16 расположен дроссель 17. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 05 D 16/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

17

Вьипд (21) 4493268/24-24 (22) 05.09.88 (46) 23.О7.90. Бюл. М 27 (72) Н.H. Расчетнов (53) 624.646.4(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 881696, кл. G 05 0 16/00, 1979.

Авторское свидетельство СССР

М 1140101, кл. G 05 0 16/00, 1983. (54) РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ ГАЗА (57) Изобретение относится к пневмоавтоматике и может быть использовано в системах газоснабжения. Цель иэобретения— уменьшение габаритов и упрощение конст„„5U„„1580330 А1 рукции. Регулятор давления газа содержит корпус 1, в котором установлен первый регулирующий орган, клапан 5 которого связан штоком 6 с первым чувствительным элементом 8, в котором расположен второй чувствительный элемент 12 и который связан меньшей ступенью с задатчиком усилия

10. Второй чувствительный элемент связан с пружиной задания 15 и вторым регулирующим органом. На пути газового потока за первым регулирующим органом установлен заборник 7, связанный с дросселем каналом

16 с первой 9 и второй 11 полостями, между которыми в канале 16 расположен дроссель

17. 2 ил.

1580330

20

35

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

Цель изобретения — уменьшение габаритов и упрощение конструкции регулятора, На фиг. 1 показан регулятор в положении, соответствующем перекрытию первого регулирующего органа, общий вид; на фиг. 2 — график выходного давления Р ых=1

=()

Регулятор давления газа имеет корпус 1 с входной 2 и выходной 3 полостями, седло

4 с клапаном 5, составляющими первый регулирующий орган. Клапан 5 связан штоком

6, образующим заборник 7, с первым чувствительным элементом — ступенчатым поршнем 8, образующим первую полость 9 и связанным меньшей ступенью с задатчиком усилия — регулировочной пружиной 10. В ступенчатом поршне 8 образована вторая полость 11 и размещен второй чувствительный элемент 12, связанный с вторым регулирующим органом-седлом 13 и заслонкой

14, выполненной заодно со ступенчатым поршнем 8, и пружиной 15 задания, связанной с корпусом 1. Канал 16, связывающий вместе с дросселем 17 заборник 7 с первой полостью 9, сообщен с второй полостью 11, которая может быть сообщена с выходной полостью 3 через седло 13, Пружина 18 поджимает клапан 5 к седлу 4.

Расположением второго чувствительного элемента 12 и второй полости 11 в первом чувствительном элементе, установкой второго чувствительного элемента 12 между второй 11 и выходной 3 полостями и связью пружины 15 задания с корпусом 1 обеспечивается автоматическая регулировка пружины 15 задания в зависимости от перемещения подвижной системы регуляК1 F тора, Зависимость = 1 позволяет исКг Ю ключить ошибку регулирования, связанную с этим перемещением, Предварительной деформацией пружи,ны задания, определяемой формулой

Tr F

А = - -„-, компенсируется, начиная с некоторого расхода газа, ошибка регулирования, связанная с разгерметизацией первого регулирующего органа, Ограничение второй полости 11 вторым чувствительным элементом 12 и сообщение этой полости с каналом 16 позволяют сформировать давление перед первой полостью

9 от избыточного в заборнике 7 до требующегося в первой полости 9, Дроссель 17 перед первой полостью 9 способствует динамической стабилизации давления в первой полости 9. а подводом давления во вторую полость 11 от участка канала 16, расположенного до дросселя 17, обеспечивается работа второго регулирующего органа при значительном расходе газа через него, Этим исключаются погрешности регулирования, связанные с процессом герметизации, которые имели бы место при сообщении второй полости 11 с участком канала 16 за дросселем 17, т.е, при малых расходах газа, ограничиваемых дросселем.

Сообщением второй полости 11 с определенным участком канала 16, связью пружины 15 задания с корпусом 1 и расположением второго чувствительного элемента 12 в поршне 8 точность регулирования выходного давления по сравнению с известным регулятором практически сохраняется, Исключением второго чувствительного элемента, второго регулирующего органа, пружины (без регулировочного винта) и второй полости и переносом его с новыми связями в первый чувствительный элемент достигнут эффект уменьшения габаритов и упрощения конструкции, с чем связано и упрощение эксплуатации, так как регулированию подлежит только один задатчик усилия.

Вывод соотношения К -.- = 1 следуюКг ьЕ щий.

При изменении расхода газа и входного давления подвижная система регулятора перемещается, Усилия связанных с ней упругих элементов, в данном случае пружин, на первом и втором чувствительных элементах и на первом регулирующем органе изменяются, При единичном перемещении, например, в направлении открытия первого регулирующего органа, усилие на первом чувствительном элементе уменьшится на абсолютную сумму К1 жесткостей всех трех пружин.

Для компенсации усилия К1 давление в первой полости должно увеличиться на Л Р, удовлетворяющее равенству

Ki= ЬР A F. (1) где Л Е вЂ” разность площадей большей и меньшей ступеней первого чувствительного элемента, Вместе с тем добавка Л P обеспечивается работой второго чувствительного элемента при увеличении усилия задающей

1580330 пружины на нем на величину ее жесткости

К2, т.е.

ЛР = —,, где F — эффективная площадь второго чувствительного элемента.

Заменив Л Р в выражении (1), получают

К К2 hF

К1 =

F или

Kl F к Г

Данное соотношение позволяет при проектировании комбинировать параметрами, выбирая оптимальный вариант.

Рационально вначале задаться параметрами F u hF и жесткостями двух пружин регулировочной Кр и клапанной Кк и с учетОМ, ЧтО К1=Кр+Кк+К2, а ЗатЕМ ОПРЕДЕЛИТЬ

М =+ —.

К +Кк л

Т F

Формула А — К - обосновывается

К2 Р следующим образом.

Когда от регулятора, настроенного в безрасходном режиме на давление Рн (фиг. 2), начинается малый отбор газа, выходное давление уменьшается. Первый чувствительный элемент при этом развивает усилие, способное разгерметизировать первый регулирующий орган, При некотором расходе газа давление в заборнике увеличивается, но второй чувствительный элемент, предварительно поджатый пружиной задания, не перемещается и не открывает второй регулирующий орган. Повышенное давление из заборника передается в первую полость. Увеличивающееся давление, воздействуя на площадь AF, создает дополнительное к регулировочной пружине усилие на первом чувствительном элементе и выходное давление, уменьшившееся на величину Л Р х, возрастает.

Переход криволинейного участка Б в прямолинейный В при некотором расходе газа 6мин соответствует полному использованию усилия предварительно сдеформированной пружины задания на величину А.

Этому моменту соответствует увеличение давления в заборнике и первой полости на величину r и полному снятию усилия герметизации Tr, т.е. когда

Тг=ЛРг hF. (2)

К2

Вместе с тем ЛЄ— .. Подстановкой в (2) получают или

Т г F г

Усилие Тг рассчитывается или принимается по опытным данным с учетом типоразмеров регулирующих органов.

Регулятор работает следующим образом.

Когда регулировочная пружина 10 нагружена в соответствии с требующимся выходным давлением, на вход регулятора подано входное давление, эапорный элемент на выходной магистрали перекрыт, клапан 5 поджат к седлу 4 с усилием герме тизации и второй чувствительный элемент

12 своим седлом 13 поджат к заслонке 14 с усилием пружины 15 задания, имеющей ве20 личину предварительной деформации А.

При малых отборах газа в пределах 6«> (фиг. 2) выходное давление вследствие перераспределения реакции усилия герметизации с седла 4 на чувствительный элемент 8 сначала уменьшается. При некотором расходе газа давление заторможенного потока в заборнике 7 возрастает и, передаваясь в первую полость 9 по каналу 16 и дросселю

17, оказывает корректирующее воздействие

30 на ступенчатый поршень 8. Это корректирующее воздействие возрастает по мере разгерметизации седла 4 по мере увеличения расхода до GM н.

При расходе 6 и ход клапана 5 очень

35 мал и усилия пружин 10, 15 и 18 останутся практически неизменны, но давление в полости 9 увеличится настолько, что второй чувствительный элемент 12, преодолевая усилие предварительной деформации А пру40 жины 15, определяемой формулой, отходит от заслонки 14 и избыток притока газа через заборник 7 сбрасывается в выходную полость 3. Таким образом, пониженное на величину АР>ы> выходное давление, 45 происходящее вследствие преодоления усилия герметизации Тг первого регулирующего органа, при расходе 6 компенсируется повышением давления в первой полости на величину АР< и выходное давление принимает значение Рн, установленное при настройке регулятора.

При дальнейшем увеличении расхода газа, когда перемещение ступенчатого поршня 8 и деформации пружин регулятора становятся существенными, коррекция выходного давления выполняется теми же элементами регулятора, что и в малорасходном режиме, но с использованием изменения усилия пружины 15 задания, Так при

1580330 дополнительной деформации последней ее усилие увеличивается, давление во второй и первой полостях, отжимающее второй чувствительный элемент 12 с седлом 13, также увеличивается.

При выполнении соотношения параметров

K< F кж

TI. F

А=

Кг йР где Tr — усилие герметизации первого регулирующего органа.

6 над

Фиг.2

Составитель И.Музыченко

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор А.Обручар

Редактор Н. Рогулич

Заказ 2011 Тираж 652 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

=1

Кг Жкорректирующее воздействие давления в первой полости 9 обеспечивает неизменное выходное давление регулятора и участок В графика (фиг. 2) будет горизонтальным.

Площадь меньшей ступени ступенчатого поршня 8 является эффективной площадью первого чувствительного элемента, обеспечивающей его реакцию на изменение выходного давления и автоматическое перемещение клапана 5, изменяющее приток газа в выходную полость 3.

Свойственные статическим регуляторам ошибки работой корректирующих звеньев исключаются в режиме расходов, превышающих G g, и ограничиваются (ЛР х) по оси расходов диапазоном от нуля до Омин.

Использование предлагаемого регулятора позволит проектировать системы регулирования давления более компактными при упрощенной технологии их обслуживания. . Формула изобретен ия

Регулятор давления газа, содержащий корпус, между входной и выходной полостями которого установлен первый регулирующий орган, клапан которого связан штоком с первым чувствительным элементом — ступенчатым поршнем, меньшей ступенью связанным с задатчиком усилия и образующим с корпусом первую полость, связанную каналом с зэборником, установленным на пути газового потока за первым регулирующим органом, второй чувстви5 тельный элемент, связанный с пружиной задания и вторым регулирующим органом, расположенным во второй полости и сообщенным с выхоДной полостью, о т л и ч э юшийся тем, что, с целью уменьшения

10 габаритов и упрощения конструкции, вторая полость и второй чувствительный элемент размещены в ступенчатом поршне, второй чувствительный элемент установлен между второй и выходной полостями, пру15 жина задания связана с корпусом, а вторая полость соединена с каналом, в котором между второй и первой полостями расположен дроссель, причем имеет место соотношение

20 где К1 — суммарная жесткость подвижной системы регулятора;

25 Кг — жесткость пружины задания;

F эффективная площадь второго чувствительного элемента;

Л F — разность площадей большей и

30 меньшей ступеней ступенчатого поршня, и пружина задания в положении регулятора, соответствующем перекрытию первого регулирующего органа, установлена с предва-; рительной деформацией А, определяемой

35 по формуле