Регулятор абсолютного давления

 

Изобретение относится к области автоматического регулирования и может использоваться в системах газового анализа, газового контроля и газоподготовки в различных отраслях промышленности. Цель изобретения - повышение точности и уменьшение габаритов и массы регулятора. Регулятор содержит корпус 1 с входным и выходным штуцерами, блок вакуумированных сильфонов, рабочий дросселирующий орган сопло-заслонка, преобразователь V 7 гбШ5 М I////У / //// ////.. ДИ & о,13 tfkd---.. 12 Л, У/, У//У/А //////У///////т перемещений и пружинно-винтовой узел настройки. В регуляторе корпус 1 выполнен в виде рамы, блок вакуумированных сильфонов содержит два соосных измерительных сильфона 6 и 7 с равными эффективными площадями. Неподвижные торцы сильфонов закреплены на общем основании 5 симметрично рамы корпуса, а подвижные торцы соединены с противоположными концами ленточных пружин преобразователя перемещений 11. Узел настройки выполнен в виде двух пружин оппозитно установленных со стороны подвижных торцов измерительных сильфонов 6 и 7 и снабженных регулировочными винтами 18 и 19. Один конец каждой пружины связан с соответствующим регулировочным винтом, а другой конец каждой пружины закреплен на подвижном торце соответствующего измерительного сильфона. Сумма жесткостей одной из пружин и связанного с ней измерительного сильфона равна сумме жесткостей второй пружины и связанного с ней измерительного сильфона. Сопло дросселирующего органа установлено на корпусе соосно с входным или выходным штуцерами. 3 ил, 31 ////.. & к к V,8 (Л с М СО Ю Ь СО ел 12

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (s1)s G 05 D 16/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (Л

t ъ.

Риг.! (21) 4809360/24 (22) 02.04.90 (4.6) 07.05.92. Бюл. М 17 (71) Воронежское опытно-конструкторское бюро автоматики Научно-производственного объединения "Химавтоматика" (72) Е.Ф.Шполянский, М.И.Пырин и И.Л,Морозова (53) 621.646.4(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 355435, кл, F 16 К 18/00, 1972.

Авторское свидетельство СССР

М 1532904, кл. G 05 О 16/06, 1988. (54) РЕГУЛЯТОР АБСОЛЮТНОГО ДАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к области автоматического регулирования и может использоваться в системах газового анализа, газового контроля и газоподготовки в различных отраслях промышленности. Цель изобретения — повышение точности и уменьшение габаритов и массы регулятора.

Регулятор содержит корпус 1 с входным и выходным штуцерами, блок вакуумированных сильфонов, рабочий дросселирующий орган "сопло-заслонка", преобразователь перемещений и пружинно-винтовой узел настройки, В регуляторе корпус 1 выполнен в виде рамы, блок вакуумированных сильфонов содержит два соосных измерительных сильфона 6 и 7 с равными эффективными площадями. Неподвижные торцы сильфонов закреплены на общем основании 5 симметрично рамы корпуса, а подвижные торцы соединены с противоположными концами ленточных пружин преобразователя перемещений 11. Узел настройки выполнен в виде двух пружин оппозитно установленных со стороны подвижных торцов измерительных сильфонов 6 и 7 и снабженных регулировочными винтами 18 и 19, Один конец каждой пружины связан с соответствующим регулировочным винтом, а другой конец каждой пружины закреплен на подвижном торце соответствующего измерительного сильфона. Сумма жесткостей одной из пружин и связанного с ней измерительного сильфона равна сумме жесткостей второй пружины и связанного с ней измерительного сильфона. Сопло дросселирующего органа установлено на корпусе соосно с входным или выходным штуцерами. 3 ил, 1732335

Изобретение относится к автоматическому регулированию и может использоваться в системах газового анализа, газового контроля и газоподготовки в различных отраслях промышленности.

Известен регулятор абсолютного давления, содержащий вакуумированный сильфон, настроечную пружину, дросселирующий рабочий орган "сопло — заслонка" и рычажный преобразователь перемещений. Сопло дросселирующего органа закреплено на корпусе регулятора, а заслонка дросселирующего органа закреплена на торце рычага преобразователя перемещений, Принцип действия этого регулятора заключается в управлении положением регулирующего органа — заслонки относительно сопла и поддержании заданного значения абсолютного давления газа.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является регулятор абсолютного давления, содержащий корпус, вакуумированный блок с измерительным и разделительным сильфонами и регулировочной пружиной, рабочий орган регулятора "сопла-заслонка" и узел настройки, снабженный двуплечей плоской пружиной, охватывающей измерительный сильфон, закрепленной на корпусе и подвижном торце измерительного сильфона, а заслонка рабочего органа регулятора закреплена на боковой поверхности плоской пружины.

Принцип работы этого регулятора аналогичен, т.е. он управляет положением регулирующего органа и поддерживает заданное значение абсолютного давления рабочего газа.

Недостатками этого регулятора являются относительно большие габариты и масса регулятора, недостаточно высокая точность регулирования, обусловленная нерациональным использованием вакуумированных сильфонов и относительно непараллельным перемещением заслонки относительно сопла.

Цель изобретения — повышение точности и уменьшение габаритов и массы регулятора, Поставленная цель достигается тем, что в регуляторе, содержащем корпус с входным и выходным штуцерами, блок вакуумированных сильфонов, дросселирующий орган "сопло-заслонка", преобразователь перемещений в виде ленточных пружин, на боковой поверхности одной из которых установлена заслонка сопла дросселирующего органа, и пружинно-винтовой узел настройки, корпус выполнен в виде рамы, блок вакуумированных сильфонов содер5

55 жит два соосных измерительных сильфона с равными эффективными площадями, неподвижные торцы которых закреплены на общем основании симметрично рам корпуса, а подвижные торцы соединены с противоположными концами ленточных пружин преобразователя перемещений, узел настройки выполнен в виде двух пружин, оппозитно установленных со стороны подвижных торцов измерительных сильфонов и снабженных регулировочными винтами, один конец каждой пружины закреплен на подвижном торце соответствующего измерительного сильфона, а другой конец каждой пружины связан с соответствующим регулировочным винтом, при этом сумма жесткостей одной из пружин и связанного с ней измерительного сильфона равна сумме жесткостей второй пружины и связанного с ней измерительного сильфона, а сопло дросселирующего органа установлено на раме соосно входному штуцеру.

В предлагаемом регуляторе оба вакуумированных сильфона являются измерительными, т,е. на ленточный механизм преобразования перемещений передается удвоенное по сравнению с известным перемещение подвижных торцов измерительных сильфонов, что повышает чувствительность регулятора и вдвое повышает его точность регулирования, Кроме того, точность регулирования повышается за счет абсолютного параллельного перемещения заслонки относительно рабочего торца сопла. Габариты и масса предлагаемого регулятора значительно уменьшены по сравнению с известным за счет расположения блока вакуумированных сильфонов внутри корпуса (рамной конструкции) и установки сопла на одной из боковых стенок корпуса.

На фиг.1 представлена конструкция регулятора, стабилизирующего давление в линии "после себя"; на фиг,2 — регулятор, поперечный разрез; на фиг.3 — регулятор, стабилизирующий давление в линии "до себя", продольный разрез, Регулятор содержит корпус в виде рамы

1 с входным 2 и выходным 3 штуцерами. На раме 1 закреплены кронштейны 4, к которым прикреплено основание 5, К последнему с противоположных сторон приварены неподвижные торцы измерительных сильфонов 6 и 7, подвижные торцы которых герметизированы донышками .8 и 9, приваренными к сильфонам. К донышкам 8 и 9 прикреплены противоположные концы ленточных пружин 10 и 11. На боковой поверхности пружины 11 закреплена заслонка

12 сопла 13 дросселирующего органа, кото1732335

20

30

40

55 рый установлен на раме 1 соосно входному штуцеру 2. Донышки 8 и 9 измерительных сильфонов 6 и 7 соединены с пружинами 14 и 15 узла настройки. Противоположные торцы этих пружин закреплены на оправках 16 и 17, соединенных с настроечными винтами

18 и 19, закрепленными на корпусе 1. Закрепленные в корпусе 1 направляющие штифты 20 и 21 предохраняют оправки 16 и

17 от проворачивания. Настроечные винты

18 и 19 законтрены на корпусе1 накладками

22 и 23. Внутри сильфонов 6 и 7 размещены ограничители перемещений 24 и 25, закрепленные на основании 5. Внутренние полости измерительных сильфонов сообщены между собой и вакуумированы через капилляр 26, герметизированный (после вакуумирования) сваркой. Рабочая полость регулятора закрыта кожухами 27 и 28, закрепленными с двух сторон корпуса 1 винтами 29. Герметизация рабочей полости регулятора обеспечивается уплотнительными прокладками 30. На месте эксплуатации регулятор монтируется с помощью монтажных резьбовых отверстий 31 в корпусе 1.

Работа регулятора основана на дросселировании потока газа при помощи управляющего (рабочего) органа — узла

"сопло-заслонка".

Пример, Автоматическое регулирование (стабилизация) заданной величины абсолютного давления основано на уравновешивании усилия, развиваемого регулировочными пружинами 14 и 15 усилием, развиваемым измерительными сильфонами

6 и 7 под воздействием перепада давлений, между давлением Рс под кожухами 27 и 28 и остаточным давлением Ро в вакуумированном блоке измерительных сильфонов 6 и 7. Рабочий газ через штуцер 2 попадает в полость под кожухами 27 и 28 и через штуцер 3 выходит в линию выхода, На входе регулятора устанавливается какое-то постоянное значение давления Р х при заданном расходе газа через регулятор.

При таком изменении расхода газа в линии регулятора происходит резкое изменение давления Рс в полости под кожухами

27 и 28. При увеличении расхода газа через регулятор происходит уменьшение давления Рс, при уменьшении расхода газа происходит увеличение давления Рс, При уменьшении стабилизированного давления

Рс измерительные сильфоны 6 и 7 расширяются и для исполнения регулятора, представленного на фиг.1 (стабилизация давления в линии "после себя" ) заслонка 12 отойдет от сопла 13, зазор между соплом и заслонкой увеличится, через сопло 13 пройдет большее количество газа и давление в линии выхода (в линии "после регулятора ) восстановится на заданном уровне. Для исполнения же, представленного на фиг.3 (стабилизация давления в линии "до себя" ) расширение измерительных сильфонов 6 и

7 приблизит заслонку 12 к соплу 13, зазор между соплом и заслонкой уменьшится, сопротивление расходу газа увеличится и в линии "до регулятора" восстановится абсолютное давление газа на заданном уровне.

Таким образом, в первом случае давление газа в линии выхода Рвах. будет равно стабилизируемому давлению Рс, а во втором случае стабилизируемому давлению Рс будет равно давление в линии входа Р„. Beличину стабилизируемого давления Рс устанавливают изменением деформации настроечных пружин 14 и 15 путем вращения настроечных винтов 18 и 19..Подвижные донышки 8 и 9 сильфонов 6 и 7 перемещаются одновременно с деформацией этих сильфонов.

Перемещение донышек сильфонов 6 и 7 преобразуется ленточным преобразователем перемещения — ленточными пружинами

10 и 11, причем продольное перемещение донышек сильфонов преобразуется в поперечное перемещение пружин 10 и 11 и заслонки 12 и усиливается в 4 — 5 раз. При этом происходит удвоенное перемещение (по сравнению с известным регулятором) заслонки 12 относительно сопла 13, что резко повышает точность регулирования (стабилизации) абсолютного давления предложенным регулятором.

Высокая точность регулирования обеспечивается также параллельным перемещением заслонки 12 относительно рабочего торца сопла 13 за счет симметричного перемещения донышек 8 и 9 сильфонов 6 и 7 (вследствие равенства суммарных жесткостей сильфонов и пружин при равенстве эффективных площадей сильфонов 6 и 7 между собой).

Таким образом, за счет наличия в предлагаемом регуляторе двух измерительных сильфонов, расположенных соосно и соединенных с ленточным упругим преобразователем перемещения, и за счет равенства суммарных жесткостей измерительных сильфонов и настроечных пружин достигается значительное повышение точности регулирования по сравнению с известными регуляторами, а за счет выполнения корпуса в виде рамы обеспечивается уменьшение габаритов и массы регулятора, Формула изобретения

Регулятор абсолютного давления, содержащий корпус с входным и выходным штуцерами, блок вакуумированных сильфо1732335

25

Рб

55 нов, дросселирующий орган типа сопло-заслонка, сопло которого соединено с входным штуцером, преобразователь перемещений в виде ленточных пружин, на боковой поверхности одной из которых установлена заслонка сопла дросселирующего органа, и пружинно-винтовой узел настройки, отл и ч а ю щи йс ятем, что, с целью повышения точности регулирования и уменьшения габаритов и массы, корпус выполнен в виде рамы, блок вакуумированных сильфонов содержит два соосных измерительных сил ьфона с равными эффективными площадями, неподвижные торцы которых закреплены на общем основании симметрично раме, а подвижные торцы соединены с противоположными концами ленточных пружин, пружинно-винтовой узел настройки выполнен в виде двух пружин, оппозитно установленных со стороны подвижных торцов измерительных

5 сильфонов и снабженных регулировочными винтами, причем один конец каждой пружины закреплен на подвижном торце соответствующего измерительного сильфона, а другой конец каждой пружины связан с со10 ответствующим регулировочным винтом, при этом сумма жесткостей одной из пружин и связанного с ней измерительного сильфона равна сумме жесткостей второй пружины и связанного с ней измерительно15 го сильфона, а сопло дросселирующего органа установлено на раме соосно с входным штуце ром.

1732335

17

° f3 f2

40

50

Редактор Н.Яцола

Заказ 1583 Тираж 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

21, 9

g p д g ф 5 6 Лф 8 з

Составитель Е.Шполянский

Техред М.Моргентал Корректор О,Кравцова