Система для регулирования давления транспортируемой по трубопроводу жидкой или газообразной среды

 

Изобретение относится к автоматическому регулированию и может использоваться в гидро- и пневмосистемах различного назначения. Цель изобретения - повышение точности системы для регулирования давления транспортируемой по трубопроводу жидкой или газообразной среды. Система содержит установленный на трубопроводе регулятор давления 2, регулирующий клапан 3 которого связан через шток 8 с мембранным приводом 4, надмембранная полость которого соединена с трубопроводом за регулятором расхода. На штоке 8 закреплена зубчатая рейка 7, связанная через зубчатое колесо 10 с грузовой зубчатой рейкой 11, которая соединена через пружину 20 со штоком 16 поршня 14, расположенного в цилиндре 13, заполненном жидкой средой. Цилиндр 13 с поршнем 14 выполняют функцию гидравлического демпфера-катаракта, который образует с пружиной 20 изобром. 2 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть использовано в гидравлических и пневматических системах различного назначения.

Известны системы для регулирования давления транспортируемой по трубопроводу среды с регуляторами, регулирующие органы которых связаны с мембранным приводом, а надмембранная полость сообщена с трубопроводом после регулятора.

Недостатком таких систем при их простоте и надежности является низкая точность, обусловленная неизбежной статической ошибкой регулирования давления.

Наиболее близкой по технической сущности к предложенной является система регулирования давления в трубопроводе с регулятором давления, шток клапана которого связан с узлом грузового нагружения и с мембранным приводом, надмембранная полость которого сообщена с трубопроводом после регулятора. Система также обладает пониженной точностью из-за колебаний и значительной длительности переходных процессов.

Цель изобретения - повышение точности системы за счет уменьшения колебаний и сокращения длительности переходных процессов.

Цель достигается тем, что в системе для регулирования давления транспортируемой по трубопроводу жидкой или газообразной среды, содержащей установленный на трубопроводе регулятор давления, в корпусе которого между входным и выходным патрубками размещен регулирующий орган, вертикально расположенный шток которого связан с узлом грузового нагружения и с мембранным приводом, надмембранная полость которого сообщена с трубопроводом за выходным патрубком, узел грузового нагружения выполнен в виде вертикально расположенной грузовой зубчатой рейки, которая связана через облегченное зубчатое колесо с облегченной зубчатой рейкой, закрепленной на облегченном штоке регулирующего клапана, и соединена через пружину с облегченным штоком поршня, размещенного в цилиндре, заполненном вязкой жидкостью. Кроме того, поршень может быть выполнен с герметичной полостью, объем которой выбирается из условия обеспечения нулевой плавучести поршня, либо поршень выполняется облегченным, а на его штоке закреплена дополнительная облегченная зубчатая рейка, которая связана с инерционным зубчатым колесом.

На фиг. 1 показан общий вид системы с грузовой зубчатой рейкой и поршнем; на фиг. 2 - общий вид системы, дополненной инерционным зубчатым колесом и дополнительной облегченной зубчатой рейкой.

Система смонтирована на панели 1 и содержит регулятор давления 2, установленный на трубопроводе, регулирующий двухседельный клапан 3, размещенный в корпусе регулятора между его входным и выходным патрубками и связанный с мембранным приводом 4, неупругая мембрана 5 которого изготовлена, например, из резины. Надмембранная полость сообщена через трубку 6 с трубопроводом за выходным патрубком регулятора, а жесткий центр мембраны соединен с облегченным штоком клапана 3. Облегченная зубчатая рейка 7, закрепленная на этом штоке 8 и связанная через облегченное зубчатое колесо 9, установленное на оси 10, с грузовой зубчатой рейкой 11, вертикально установленной на боковой опоре 12. Система содержит также цилиндр 13, заполненный вязкой жидкостью, например, минеральным маслом, расположенный в цилиндре 13 поршень 14. Дополнительная облегченная зубчатая рейка 15 (фиг. 2) закреплена на облегченном штоке 16 поршня 14 и связана с установленным на оси 17 инерционным зубчатым колесом 18. Рейка 15 установлена на боковой опоре 19, а шток 16 связан через пружину 20 с грузовой рейкой 11. Поршень 14 может быть снабжен герметичной полостью 21 с обеспечением нулевой плавучести (сила тяжести поршня полностью уравновешена выталкивающей силой жидкости, в которую он погружен), либо выполнен облегченным (фиг. 2). Цилиндр 13 с поршнем 14 выполняют функцию гидравлического демпфера (катаракта) и образуют с пружиной 20 изодром.

Система работает следующим образом. В установившемся режиме усилие на мембране 5 от контролируемого давления среды уравновешено силой тяжести грузовой рейки 11. При отклонении давления от заданной величины, например, вследствие мгновенного увеличения расхода на выходе регулятора, понизится давление в трубопроводе за выходным патрубком и соответственно в надмембранной полости, что приведет к перемещению вверх штока 8 с рейкой 7, и связанных с ними мембраны 5 и клапана 3. Увеличится проходное сечение кольцевой щели между клапаном и его седлом, увеличится расход среды через регулятор и возрастет давление среды на его выходе, при этом за счет корректирующего воздействия изодрома обеспечивается быстрое восстановление величины давления до заданного значения. Система реализует совокупность свойств как пропорционального (статического) регулирования (по отклонению давления), так и астатического (по интегралу от величины отклонения давления), а также дифференцирующего - с предварением регулирования по производной от этого отклонения.

(56) Д. Ф. Гуревич. Расчет и конструирование трубопроводной арматуры. Машиностроение. Л. , 1969, с. 85, 86, рис. 58.

Д. Ф. Гуревич. Расчет и конструирование трубопроводной арматуры. Машиностроение, Л. , 1969, с. 80, 81, рис. 53а (прототип).

Формула изобретения

1. СИСТЕМА ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ДАВЛЕНИЯ ТРАНСПОРТИРУЕМОЙ ПО ТРУБОПРОВОДУ ЖИДКОЙ ИЛИ ГАЗООБРАЗНОЙ СРЕДЫ, содержащая установленный на трубопроводе регулятор давления, в корпусе которого между входным и выходным патрубками размещен регулирующий клапан, вертикально расположенный шток которого связан с узлом грузового нагружения и с мембранным приводом, надмембранная полость которого сообщена с трубопроводом за выходным патрубком, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности системы за счет уменьшения колебаний и сокращения длительности переходных процессов, узел грузового нагружения выполнен в виде вертикально расположенной грузовой зубчатой рейки, которая связана через облегченное зубчатое колесо с облегченной зубчатой рейкой, закрепленной на облегченном штоке регулирующего клапана и соединена через пружину с облегченным штоком поршня, размещенного в цилиндре, заполненном вязкой жидкостью.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что поршень снабжен герметичной полостью и имеет нулевую плавучесть.

3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что поршень выполнен облегченным, а на его облегченном штоке закреплена дополнительная облегченная зубчатая рейка, связанная с инерционным зубчатым колесом.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2