Регулятор давления газа

 

Изобретение относится к технике автоматического регулирования и может быть использовано в системах газоснабжения котельных и других промышленных и коммунальных объектов. Достигаемым техническим результатом является повышение точности поддержания выходного давления при изменении входного путем компенсации усилия на штоке. Регулятор давления газа содержит корпус с входной полостью, соединенной через седло отсечного и регулирующего клапанов с промежуточной полостью, которая сообщена с выходной полостью и отделена перегородкой от управляющей полости, чувствительный элемент в виде мембраны с жестким центром, закрепленной в корпусе между управляющей и задающей полостями и нагруженной пружиной, расположенной в задающей полости и связанной с органом настройки, причем жесткий центр мембраны связан через рычаг со штоком регулирующего клапана. В промежуточной полости расположена разгрузочная камера с сильфонным компенсационным чувствительным элементом, торцы которого прикреплены к нижнему и верхнему основаниям камеры, причем верхнее основание соединено с регулирующим клапаном и штоком и с защитным мембранным чувствительным элементом, прикрепленным к нижнему основанию и штоку, между нижним основанием и перегородкой имеется зазор, а промежуточная полость соединена с полостью разгрузочной камеры через осевой канал, выполненный в регулирующем клапане. 1 ил.

Изобретение относится к технике автоматического регулирования и может быть использовано в системах газоснабжения котельных и других промышленных и коммунальных объектов.

Известны регуляторы давления газа с компенсацией изменения выходного давления от изменения входного [1] Недостатком таких регуляторов является то, что они не охватывают диапазон низкого выходного давления (до 0,01 МПа).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является регулятор давления [2] Устройство содержит корпус с входной полостью, соединенной через седло отсечного и регулирующего клапанов с промежуточной полостью, которая сообщена с выходной полостью и отделена перегородкой от управляющей полости, чувствительный элемент в виде мембраны с жестким центром, закрепленной в корпусе между управляющей и задающей полостями и нагруженной пружиной, расположенной в задающей полости и связанной с органом настройки, причем жесткий центр мембраны связан через рычаг со штоком регулирующего клапана.

Недостатком этой конструкции является изменение выходного давления от изменения входного, что обусловлено воздействием на мембрану через рычажный механизм усилия на регулирующем клапане от входного давления.

Целью изобретения является повышение точности поддержания выходного давления при изменении входного путем компенсации усилия на штоке регулирующего клапана.

Поставленная цель достигается тем, что регулятор содержит расположенную в промежуточной полости разгрузочную камеру, между верхним и нижним основаниями которой расположен компенсационный чувствительный элемент в виде сильфона, торцы которого прикреплены к соответствующим основаниям разгрузочной камеры, причем верхнее основание этой камеры соединено с регулирующим клапаном и штоком, а нижнее основание связано с защитным чувствительным элементом, выполненным в виде кольцевой мембраны, прикрепленной по внешнему и внутреннему контуру соответственно к нижнему основанию разгрузочной камеры и к штоку регулирующего клапана, между нижним основанием разгрузочной камеры и перегородкой имеется зазор, а промежуточная полость соединена с полостью разгрузочной камеры через осевой канал, выполненный в регулирующем клапане.

Практика эксплуатации регуляторов давления газа свидетельствует о том, что предлагаемое решение обладает промышленной полезностью.

На чертеже представлен регулятор давления газа.

Регулятор давления газа содержит корпус 1 с входной 2, промежуточной 3, выходной 4, управляющей 5 и задающей 6 полостями, в промежуточной полости 3 размещен управляющий клапан 7 со штоком 8, а промежуточная 3 и управляющая 5 полости разделены жесткой перегородкой 9, через которую проходит шток 8 клапана 7, а между управляющей 5 и задающей 6 полостями размещен мембранный чувствительный элемент 10, между входной 2 и промежуточной 3 полостями имеется седло 11, а в промежуточной полости 3 размещена разгрузочная камера 12, состоящая из нижнего основания 13, защитного чувствительного элемента 14, выполненного в виде кольцевой мембраны и закрепленного между нижним основанием 13 и штоком 8, и компенсационного чувствительного элемента 15 в виде сильфона, закрепленного между нижним 13 и верхним 22 основаниями, причем между нижним основанием 13 разгрузочной камеры 12 и перегородкой 9 имеется зазор 16. Верхнее основание 22 имеет жесткую связь с управляющим клапаном 7 и штоком 8. Кроме того, шток 8 клапана 7 в управляющей полости 5 через рычаг 17 связан с центром чувствительного элемента 10, а в задающей полости 6 расположена задающая пружина 18 и орган управления 19. Управляющая полость 5 соединена с нагрузкой за регулятором импульсной трубкой (не показана), а во входной полости 2 расположен отсечной клапан 20.

В клапане 7 выполнен осевой канал 21, связывающий промежуточную полость 3 с разгрузочной камерой 12.

Регулятор давления газа работает следующим образом.

В исходном состоянии отсечной клапан 20 запорного устройства (не показано) установлен в открытом положении. При наличии расхода, газ из полости входного давления 2 поступает в промежуточную полость 3 и далее в выходную полость 4 и в нагрузку. При этом между седлом 11 и клапаном 7 имеется зазор, через который происходит истечение газа. Давление в нагрузке через импульсную трубку (не показана) и отверстие 23 поступает в управляющую полость 5 и формирует усилие на чувствительном элементе 10, которое сравнивается с усилием задающей пружины 18. Разностное усилие на чувствительном элементе 10 через рычаг 17 и шток 8 управляет зазором, изменяя расход, а следовательно, и давление в нагрузке, чтобы уменьшить это усилие. При равенстве усилий на чувствительном элементе 10 от давления в нагрузке и задающей пружины 18 перемещение его отсутствует и регулятор обеспечивает установившийся расход. Так как входное давление Р₁ воздействует на управляющий клапан в области, ограниченной диаметром сопла, то оно одновременно поступает через канал 21 в разгрузочную камеру 12 и воздействует также на компенсационный 15 и защитный 14 чувствительные элементы.

Суммарное усилие на шток 8 с клапаном 7 от воздействия изменяемых в процессе работы давлений Р₁ и Р₂ определяется зависимостью F_Σ (F_к F_с F_з)Р₁ (F_к F_з F_с + F_ш)Р_з(1) где Р_з давление в промежуточной полости 3; F_к, F_з, F_с, F_ш эффективные площади компенсационного и защитного чувствительного элемента, седла и штока соответственно.

Оптимальное соотношение эффективных площадей, минимизирующее изменение суммарного усилия на штоке при изменении входного давления и расхода, имеет вид F_к-F_c-F_з= , (2) гдеΔ Р_{1 мах} модуль максимального отклонения входного давления относительно установившегося значения; Р_{3 мах} значение максимального давления в промежуточной полости.

При F_ш -> 0 будет осуществляться полная компенсация воздействия входного давления на клапан во всем диапазоне независимо от расхода.

Таким образом, при выполнении соотношения (2) будет минимизироваться изменение суммарного усилия на штоке от воздействия входного давления во всем диапазоне изменения расхода, а следовательно, повысится точность поддержания выходного давления.

Формула изобретения

РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ ГАЗА, содержащий корпус с входной полостью, соединенной через седло отсечного и регулирующего клапанов с промежуточной полостью, которая сообщена с выходной полостью и отделена перегородкой от управляющей полости, чувствительный элемент в виде мембраны с жестким центром, закрепленной в корпусе между управляющей и задающей полостями, и нагруженной пружиной, расположенной в задающей полости и связанной с органом настройки, причем жесткий центр мембраны связан через рычаг со штоком регулируюшего клапана, отличающийся тем, что он содержит расположенную в промежуточной полости разгрузочную камеру, между верхним и нижним основаниями которой расположен компенсационный чувствительный элемент в виде сильфона, торцы которого прикреплены к соответствующим основаниям разгрузочной камеры, причем верхнее основание этой камеры соединено с регулирующим клапаном и штоком, а нижнее основание связано с защитным чувствительным элементом, выполненным в виде кольцевой мембраны, прикрепленной по внешнему и внутреннему контурам соответственно к нижнему основанию разгрузочной камеры и штоку регулирующего клапана, между нижним основанием разгрузочной камеры и перегородкой имеется зазор, а промежуточная полость соединена с полостью разгрузочной камеры через осевой канал, выполненный в регулирующем клапане.

РИСУНКИ

Рисунок 1