Регулятор давления газа

 

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в системах пневмоавтоматики,где требуется точное регулирование давления газа, а также в хроматографах и газоанализаторах для регулирования давления газов-носителей и анализируемых газов при особо малых расходах . Целью изобретения является повышение точности и быстродействия регулятора . Регулятор давления содержит корпус с входным и выходными каналами , крышку с установленной в ней пружиной поджатия и регулировочный винт, мембранный чувствительный элемент, элемент положительной обратной связи и установленный во входной камере фильтр механических частиц. Новое в регуляторе - введение элемента по-. ложительной обратной связи, выполненного в виде дополнительной мембраны с установленным на ней стаканом сх соплом, введение входной камеры, образованной дополнительной мембраной и стенкой корпуса и соединенной с соплом и входным каналом, а также установка фильтра механических частиц во входной камере. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

- РЕСПУБЛИК (19) (и) f51)5 G 05 D 16/06 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И (ЛНРЫТИЯМ

ПРИ fHHT СССР

1 (21) 4790703/24 (22) 13-02 ° 90 (46) 29.02.92 Бюл. 11 8 (7l) Завод "Севкавэлектроприбор" .(72) В.П.Коломыйцев

1 (53) 621.646.4(088.8) (56) Авторское .свидетельство СССР

И 981953, кл. G 05 D 16/06, 1982.

Авторское свидетельство СССР

N 1290275, кл. G 05 D 16/06, 1987. (54) РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ ГАЗА (57) Изобретение относится к прибо " ростроению и может быть использовано в системах пневмоавтоматики,где требуется точное регулирование давления газа, а также в хроматографах и газоанализаторах для регулирования давления газов-носителей и анализируемых газов при особо малых расхоr

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в системах пневмоавтоматики для точного регулирования давления газа, а также в хроматографических и газоаналитических приборах для регулирова- . ния давления газов-носителей и анализируемых газов при особо малых расходах.

Известен регулятор давления газа, содержащий корпус с входным и выходным каналами, крышку с установленной в ней пружиной поджатия, мембранный чувствительный элемент с жестким центром, сопло, соединенное гибкой трубкой с входным каналом и жестко при-

2 дах. Целью изобретения является повышение точности и быстродействия регулятора. Регулятор давления содержит корпус с входным и выходными каналами, крышку с установленной в ней пру" жиной поджатия и регуЪировочный винт, мембранный чувствительный элемент, элемент положительной обратной связи и установленный во входной камере фильтр механических частиц. Новое в регуляторе - введение элемента по-. ложительной обратной связи, выполненного в виде дополнительной мембраны с установленным на ней стаканом с соплом, введение входной камеры, образованной дополнительной мембраной

/ и стенкой корпуса и соединенной с

l соплом и входным каналом, а также установка фильтра механических частиц во входной камере. 1 и1. крепленное тягами к чувствительному элементу, заслонку, выполненную в ви де дополнительной вялой мембраны.

Чувствительный элемент, корпус и заслонка образуют три газовых камеры " входную, сообщенную с входным каналом, выходную, сообщенную с выходным каналом и регулирующую сообщенную .отверстиями в корпусе с входной камерой (1 J .

Недостатками этого регулятора являются большая масса деталей, установленных на чувствительном элементе, что приводит к понижению тонности регулирования и зависимости выходного давления от изменения пространст1716493 венного положения регулятора, боль" шой объем газовых камер, большое вре мя установления давления. при переходе от одного к другому задаваемому ,значению особенно при малых расходах, 5 большая трудоемкость настройки, связанная с многократной подстройкой зазора между соплом и заслонкой, сборкой, разборкой и проверкой регулятора.

Прототипом предложенного изобретения является регулятор давления газа, содержащий корпус с входным и выходным каналами, установленный в нем чувствительный элемент в виде вялой мембраны, регулирующий орган типа сопло-заслонка, сопло которого выполнено в торце стакана, а заслонкой является центральная часть вялой мемб- 0 раны, контактирующая с регулируемым упором, в торцовой части которого выполнено углубление, пружину поджатия, расположенную в крышке и связанную с вялой мембраной через толкатели и 25 опорное кольцо. Стакан с соплом соединен гибкой трубкой с входным канарам и,подпружннен к мембране (2).

Недостатком этого регулятора является то, что жесткость гибкой труб- З0 ки влияет на точность регулирования, а также необходимость достаточно боль» шого объема для ее размещения в регулирующей камере регулятора, что ухуд" шает его быстродействие.

Целью изобретения является повышение точности и быстродействия регулятора.

Сущность изобретения заключается в том, что в РегулятоР давления га- 40 за, содержащий корпус с входным и выходным каналами, установленный в нем чувствительный элемент в виде вялой мембраны, регулирующий орган типа сопло-заслонка, сопло которого выпол- 45 нено в торце стакана, а заслонкой является центральная часть вялой мембраны, контактирующая с регулируемым упором, в торцовой части которого вы- . йолнено углубление„ пружину поджатия, расположенную в крышке и связанную с вялой мембраной через толкатели и опорное кольцо, введен элемент положительной обратной связи, выполненный в виде дополнительной мембраны, связанной со стаканом и образующей с корпу- 5 сом входную камеру, сообщенную с соплом и входным каналом, а с корпусом и вялой мембраной " расходную камеру. сообщенную с соплом и выходным каналом.

Кроме того, во входной камере установлен фильтр механических частиц.

На чертеже показана схема предла" гаемого регулятора давления газа.

Регулятор давления содержит корпус

1 с входным 2 и выходным 3 каналами, крышку 4, в которой:установлена пружина поджатия 5 и регулировочный винт

6, Между корпусом 1 и крышкой 4 установлен мембранный чувствительный элемент 7 в виде вялой мембраны. С верхней стороны мембраны 7 в перегородке крышки 4 установлен регулируемый упор 14, упирающийся нижним торцом в мембрану 7 и имеющий полость

15. К мембране 7 с верхней стороны прижато опорное кольцо 16, между которым и пружиной 5 в отверстиях перегородки установлены толкатели 17. C нижней стороны к мембране 7 прижат стакан 8 с соплом 9, .установленный с помощью ввертной полой гайки ll на дополнительной мембране ЕО, установленной в .корпусе 1.

Дополнительная мембрана 10 с установленным на ней стаканом 8 с соплом

9 образуют элемент положительной обратной связи.

Расходная камера 12 расположена в корпусе 1 между мембранами 7 и 10 и сообщена с выходным каналом 3. Дополнительная мембрана 10 и стенки корпуса 1 образуют входную камеру 13, сообщенную с входным каналом 2 и соплом 9. Во входной камере 13 установлен фильтр 18 механических частиц.

Регулятор работает следующим образом. Газ высокого давления через входной канал 2, фильтр 18 и гайку

l1 поступает на сопло 9. В регулируемом зазоре между выходным отверстием сопла 9 и центральной частью мембраны 7 давление газа понижается, газ поступает в расходную камеру 12 и воздействует на нижнюю часть мембраны 7, прогибая ее в сторону опорного кольца 16 и регулируемого упора

14. Прогибаясь, мембрана 7 охватывает торец регулируемого упора 14 и натягивается на нем, создавая идеальную поверхность заслонки. Из расходной камеры t2 газ пониженного давления поступает в выходной канал 3.

Поступая во входную камеру 13, газ высокого давления прогибает дополнительную мембрану 10 в сторону мембраны 7 и надежно прижимает к

5 17164 мембране 7 стакан 8, исключая необходимость использования пружины поджатия.

На чувствительном элементе - мембра-. не 7 уравновешиваются усилия, соз-. даваемые по обе стороны мембраны. На нижнюю сторону мембраны 7 действует усилие, создаваемое давлением газа в расходной камере 12, и усилие, соз- 10 даваемое разностью давлений газа во входной камере 13 и расходной камере

12 на дополнительную мембрану 10, которое через стакан 8 передается на

,мембрану 7.

На верхнюю сторону мембраны 7 действует усилие, создаваемое пружиной поджатия 5, передаваемое на мембрану

7 через толкатели 17 и опорное кольцо

16. При уравновешивании мембрана 7 прогибается и перемещает стакан 8, прогибая дополнительную мембрану 10 и изменяя зазор между выходным отверстием сопла 9 и центральной частью мембраны 7, натянутой на торце регули-2g руемого упора 14, и обеспечивая ста.билизацию перепада давления на исполнительном органе. Выходное давление регулятора зависит от усилия предварительного поджатия пружины 5 регули-. ровочным винтом 6. С помощью регулируемого упора 14 производится настройка зазора между соплом и заслонкой, причем его расположение за пределами газовой полости регулятора позволяет производить настройку без разборки

35 регулятора и в процессе его работы.

В зависимости от необходимого расхода газа регулируемым упором 14 устанавливают зазор между соплом и заслонкой,4О при малых расходах устанавливают минимальный зазор.

Полость l5 на торце регулируемого упора предохраняет поверхность мембраны от продавливания канавок при уплотнении соплом и улучшает натяжение мембраны.

Элемент положительной обратной связи, выполненный в виде дополнительной мембраны 10 со стаканом 8 и соплом, 9 абеспечивает снижение пульсаций дав-: ления на выходе при скачкообразных кратковременных изменениях входного давления, т.к. мембрана 10 воспринимает эти изменения и, прогибаясь,- изменяет зазор между соплом и заслонкой.

При медленных изменениях входного давления за счет прогиба мембраны 10 и передачи изменений усилия на мембрану 7 быстрее устанавливается уравновешивание чувствительного элемента.

Поскольку при уравновешивании чувствительного элемента прогиб мембраны

7 составляет доли миллиметра, объем расходной камеры может быть минимальным и определяется в основном элементами крепления дополнительной мембраны 10.

Для повышения надежности работы регулятора и точности регулирования во входной камере 13 установлен фильтр механических частиц, который может быть выполнен .в виде сетки, ткани, металлокерамики или фильтрующего волокна.

Предложенный регулятор давления газа реализован в виде макета и испы" тан в сравнении с базовым объектом и макетом прототипа по авт.св. N 1290275„

В качестве базового объекта может быть использован стабилизатор давления газа СДГ-101 ДБГ5.123.008 по авт. св. М 981953, применяемый в хроматографических анализаторах АХП-001»

Проведенные испытания показали, что предложенный регулятор имеет в

2 раза меньшую погрешность регулирования, более чем в 1,5 раза меньшее время установления заданного давления.

Испытания проведены на водороде при расходах 50 и 100 смз/мин и входном давлении 5 кг/см2.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Предлагаемый регулятор планируется использовать, в газоаналитических приборах и хроматографах, выпускаемых заводом "Севкавэлектроприбор"„

Формула изобретения

1. Регулятор давления газа, co" держащий корпус с входным и выходным каналами и установленные в нем чувствительный элемент в виде вялой мембраны, регулирующий орган типа соплозаслонка, сопло которого выполнено в торце стакана, а заслонкой является центральная часть вялой мембраны, контактирующая с регулируемым упором, в торцевой части которого выполнено углубление, а также пружину поджатия, связанную с вялой мембраной через толкатели, и опорное кольцо, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия

1716493

Макет регулятора по авт.св.

М 1290275

СДГ-101 по авт. св.

М 981953

Макет предлагаемого регулятора

0,6

0,2

0,2

1,0

Q,5

0,2

2,5

2,0

1,5

3,8

2,5

2,0

0,3

0,2

0,2

1,0

0,4

0,2

3,5

14.05

1,5

0,5

1,1 регулятора, в него введен элемент положительной обратной связи, выполненный в виде дополнительной мембраны, связанной со стаканом и образующей с корпусом входную камеру, сообщенную с соплом и входным каналом, и с корпусом и вялой мембраной расходную

Характеристика регулятора давления .газа

Погрешность регулирования, 3 при расходе 100 смз/мин и Р ы,ь кг/см

2

0,5

Погрешность регулирования, 3 при расходе 50 смз/мин и Рщ,„, кг/cH

4, 2

0,5

Время, мин, установления давления на .выходе при изменении г.

Р,„„=2 кг/

Р ых=0 5 при .расходах, смз/мин

50 камеру, сообщенную с соплом и с выходным каналом.

2. Регулятор по и. 1, о т л и ч аю шийся тем, что во вХодной ка" мере установлен фильтр для механичес- ких частиц.