Регулятор давления

 

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 в широком диапазоне изменения расхода газа за счет компенсации изменений усилия задающей пружины сервопривода при различных расходах. Регулятор содержит корпус 1 с входной 2 и выходной 3 камерами, седло 4, регулирующий клапан 5, сервопривод, включающий основание 6, подпружиненную мембрану 9 со штоком 7, компенсационную разделительную мембрану 11 между входной камерой 2 и подмембранной полостью 8, в которой размещен рычаг 12, взаимодействующий со штоком 7 и компенсационной пружиной растяжения 13. 2 ил.

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

Известны пружинно-мембранные регуляторы давления газа [1] Недостатком таких регуляторов является изменение выходного давления с изменением расхода газа, обусловленное перемещением центра подпружиненной мембраны при изменении зазора клапана.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является регулятор давления РДСК-50 [2] Регулятор содержит корпус с входной и выходной камерами, седло, регулирующий клапан, сервопривод, включающий основание, регулирующий орган в виде подпружиненной мембраны, закрепленной на основании и взаимодействующей со штоком регулирующего клапана; входная камера корпуса и подмембранная камера сервопривода разделены между собой компенсационной мембраной, центр которой жестко связан со штоком регулирующего клапана, проходящим через подмембранную полость.

Недостатком конструкции является изменение выходного давления с изменением расхода, что обусловлено изменением усилия задающей пружины при перемещении центра мембраны от изменения зазора клапана.

Целью изобретения является повышение точности выходного давления в широком диапазоне изменения расхода газа за счет компенсации изменения усилия задающей пружины сервопривода при изменении расхода.

Поставленная цель достигается тем, что в подмембранную полость сервопривода введены рычаг, взаимодействующий со штоком и подвижно закрепленный одним концом на основании, и компенсационная пружина растяжения, соединенная с одной стороны с рычагом, а с другой с основанием за осью вращения рычага.

Анализ патентных, инфоpмационных и Каталожных материалов по регуляторам давления газа и жидкости по фондам областной научно-технической библиотеки г. Саратова позволяет сделать вывод, что предлагаемое изобретения не известно в технике, т.е. оно является новым.

Кроме того, предлагаемый регулятор давления газа не следует явным образом из уровня техники, т.е. имеет изобретательский уровень.

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

На фиг.1 изображена схема регулятора; на фиг.2 представлены зависимости задающих усилий от изменения расхода.

Регулятор давления (фиг. 1) содержит корпус 1 с входной 2 и выходной 3 камерами, седло 4, регулирующий клапан 5, сервопривод, состоящий из основания 6, регулирующего органа в виде мембраны 9, закрепленной на основании 6 и подпружиненной пружиной 10. К жесткому центру мембраны 9 прикреплен шток 7, перемещающий клапан 5, Подмембранная камера 8 сервопривода и входная камера 2 корпуса разделены между собой компенсационной мембраной 11, центр которой связан со штоком 7. В подмембранной полости 8 размещены рычаг 12, проходящий через отверстие в штоке 7 и закрепленный подвижно с одной стороны на основании 6; и компенсационная пружина 13, прикрепленная с одной стороны к рычагу 12, а с другой к основанию 6. Подмембранная полость 8 связана через отверстие 14 с нагрузкой регулятора импульсной трубкой (не показана).

График 16 (фиг.2) характерен для пружинных регуляторов давления и состоит из двух участков: первый участок зона малых расходов, когда регулирующий клапан 5 прижат к седлу и жесткость уплотнения регулирующего клапана 5 формирует усилие на мембране 9, второй участок зона рабочих расходов, когда усилие на мембране 9 формируется жесткостями пружины 10 и мембраны 9.

График 15 образован компенсационной пружиной растяжения 13 и определяется сжимающим усилием этой пружины и ее взаимным расположением относительно оси вращения рычага 12.

График 17 характеризует суммарное усилие на мембране 9 от изменения расхода.

Регулятор давления работает следующим образом. В исходном состоянии при отсутствии расхода выходное давление в камере 3 поступает в нагрузку и по импульсной трубке (не показана) через отверстие 14 в подмембранную полость 8, где оно воздействует на мембрану 9.

Усилия от задающей 10 и компенсационной 13 пружин суммируются с усилием уплотнения седла 4 и уравновешиваются усилием мембраны 9 от выходного давления. Давление в управляющей подмембранной полости 8, а следовательно, и в нагрузке определяется суммарным усилием и эффективной площадью мембраны 9. Так как входное давление воздействует одновременно на клапан 5 и компенсационную мембрану 11, эффективные площади которых одинаковые, то его изменение не вызывает отклонения выходного давления.

При изменении расхода клапан 5 перемещается вместе с мембраной 9 и усилие от задающей пружины изменяется в соответствии с графиком 16. Усилие компенсационной пружины 13, формирующее вращающий момент рычага относительно оси вращения, создает усилие на штоке в соответствии с графиком 15.

Необходимым условием постоянства задающего усилия в соответствии с графиком 17 является компенсация суммарной жесткости пружины 10 и мембраны 9 воздействием пружины 13.

C_пр+C_м= F_o где F_о усилие компенсационной пружины 13; С_пр, С_м жесткости задающей пружины 10 и мембраны 9 соответственно; l₁ расстояние между осью вращения рычага и тягой; l₂, l₃ длины рычага 12 и компенсационной пружины 13 соответственно.

При отклонении управляющего давления в полости 8 от установленного значения мембрана 9 будет перемещаться и через шток 7 воздействовать на клапан 5. Направление перемещения зависит от знака отклонения управляющего давления.

Таким образом, в рабочем диапазоне изменения расходов суммарное усилие будет стабилизировано, а следовательно, будет стабилизировано и выходное давление.

Формула изобретения

РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ, содержащий корпус с входной и выходной камерами, седло, регулирующий клапан, сервопривод, включающий основание, регулирующий орган в виде подпружиненной мембраны, закрепленной на основании и взаимодействующей со штоком регулирующего клапана, причем входная камера корпуса и подмембранная камера сервопривода разделены компенсационной мембраной, центр которой связан со штоком регулирующего клапана, проходящим через подмембранную полость, отличающийся тем, что в подмембранную полость сервопривода введены рычаг, взаимодействующий со штоком и подвижно закрепленный одним концом на основании, и компенсационная пружина растяжения, соединенная с одной стороны с рычагом, а с другой с основанием за осью вращения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2