Регулятор давления

 

Изобретение относится к технике автоматического регулирования и может быть использовано в системах газоснабжения котельных и других промышленных объектов. Достигаемым техническим результатом является увеличение диапазона регулирования и повышение точности поддержания выходного давления в широком диапазоне изменения расхода за счет компенсации усилия от воздействия входного давления, а также изменения усилия пружины задания от изменения расхода. Регулятор содержит корпус 1, седло 2, управляющий клапан 4, размещенный в выходной полости 3 и закрепленный на штоке 9, взаимодействующем с первым плечом двуплечего рычага 10, второе плечо которого связано с мембраной 5, подпружиненной пружиной задания 6. Мембрана 5 и корпус 1 образуют управляющую полость 8, в которой на оси 12 установлен двуплечий рычаг 10. Компенсационные пружины растяжения 13 закреплены между вторым плечом рычага 10 и корпусом 1 с противоположной стороны за осью вращения 12 между штоком и мембраной. 3 ил.

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

Известны пружинные регуляторы давления [1] Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является устройство для регулирования давления газа [2] Устройство содержит корпус, седло и размещенный в выходной полости регулирующий клапан, шток которого связан с первым плечом двуплечего рычага, второе плечо которого связано с мембраной, нагруженной пружиной задания и образующей с корпусом управляющую полость, которая сообщена через импульсную трубку с выходной полостью, причем ось двуплечего рычага размещена между штоком и корпусом.

Недостатком этой конструкции является влияние входного давления на минимальное значение выходного давления, что обусловлено воздействием усилия, возникающего на клапане через двуплечий рычаг на мембрану. Кроме того, недостатком является также изменение выходного давления с изменением расхода газа, обусловленное перемещением центра подпружиненной мембраны при изменении зазора.

Целью изобретения является увеличение диапазона регулирования и повышение точности поддержания выходного давления в шиpоком диапазоне изменения расхода за счет компенсации усилия от воздействия входного давления, а также от изменения усилия пружины задания при изменении расхода.

Поставленная цель достигается тем, что регулятор содержит компенсационные пружины растяжения, закрепленные симметрично относительно штока регулирующего клапана одними концами за второе плечо двуплечего рычага, а вторые концы соединены с корпусом с противоположной стороны за осью вращения двуплечего рычага между штоком регулирующего клапана и мембраной, причем второе плечо выполнено Т-образным с поводками, перпендикулярными плоскости этого плеча.

Анализ патентных, информационных и каталожных материалов по регуляторам давления газа по фондам областной научно-технической библиотеки г.Саратова позволяет сделать вывод, что предлагаемое изобретение 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 газа свидетельствует о том, что предлагаемое решение обладает промышленной полезностью.

На фиг. 1 изображена схема регулятора; на фиг.2 схема узла компенсации; на фиг.3 представлены зависимости задающих усилий от изменения расхода.

Регулятор содержит корпус 1, седло 2 и размещенный в выходной полости 3 управляющий клапан 4, который закреплен на штоке 9. Шток 9 связан с первым плечом двуплечего рычага 10, второе плечо которого связано с мембраной 5, закрепленной к корпусу 1 крышкой 7, на которую воздействует пружина задания 6. Между мембраной 5 и корпусом 1 образована управляющая полость 8, которая сообщена с выходной полостью 3 импульсной трубкой (не показана). В управляющей полости 8 компенсационные пружины 13 одними концами соединены с вторым плечом двуплечего рычага 10, а другими с корпусом 1 за осью вращения рычага 12 между штоком 10 и мембраной 5.

Компенсационные пружины 13 расположены симметрично относительно штока 10, а двуплечий рычаг 10 вращается на оси 12, закрепленной в корпусе 1. Второе плечо двуплечего рычага 10 выполнено Т-образным с двумя поводками 11 для крепления компенсационных пружин 13, отформованными перпендикулярно плоскости плеча.

График 14 характерен для пружинных регуляторов давления и состоит из двух участков: первый участок зона малых расходов (зона герметизации), когда регулирующий клапан 4 прижат к седлу 2, зазоры отрицательны и жесткость уплотнения клапана формирует усилие на мембране 5, второй участок зона рабочих расходов при положительных зазорах, когда усилие на мембране 5 формируется жесткостями пружины задания 6 и самой мембраны 5. График 15 формируется компенсационными пружинами растяжения 13 и определяется усилием растяжения этих пружин и взаимным расположением пружин относительно оси вращения 12 рычага 10. Усилие компенсационных пружин 13 формирует вращающий момент рычага 10 по часовой стрелке, так как линия действия сил пружин проходит сверху оси вращения 12.

График 16 показывает воздействие входного давления на клапан 4, это усилие создает вращающий момент рычага 10 против часовой стрелки и оно не зависит от расхода Q регулятора. При равенстве усилия компенсационных пружин 13 при отсутствии расхода усилию от входного давления, они взаимно компенсируются и регулировкой пружины задания 6 можно установить любое минимальное выходное давление, превышающее давление уплотнения клапана 4.

График 17 характеризует суммарное усилие по мембране 5 от изменения расхода.

Регулятор давления работает следующим образом. При отсутствии расхода на мембрану 5 воздействует усилие пружины задания 6, которое компенсируется только усилием от давления в управляющей полости 8, так как усилия от входного давления и компенсационных пружин 13 взаимно компенсируются.

При наличии расхода усилие от пружины задания 6 и мембраны 5 изменяется в соответствии с графиком 14, а компенсационные пружины 13 формируют изменение усилия по графику 15 таким образом, чтобы суммарное изменение усилий в рабочем диапазоне расходов было равно нулю, что отражено графиком 17. Формирование характеристики 15 производится выбором усилия растяжения пружин 13, расстояния от оси вращения 12 до линии действия сил пружины и радиусом вращения от оси 12 до точки крепления пружины 13 на плече рычага 10.

Таким образом, в рабочем диапазоне изменения расходов суммарное усилие будет стабилизировано, следовательно, будет стабилизировано и выходное давление, а динамический диапазон регулирования выходного давления пружиной задания увеличится за счет компенсации усилия на клапане от воздействия входного давления.

Формула изобретения

РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ, содержащий корпус, седло и размещенный в выходной полости регулирующий клапан, шток которого связан с первым плечом двуплечего рычага, второе плечо которого связано с мембраной, нагруженной пружиной задания и образующей с корпусом управляющую полость, которая сообщена через импульсную трубку с выходной полостью, причем ось двуплечего рычага размещена между штоком и корпусом, отличающийся тем, что он содержит компенсационные пружины растяжения, закрепленные симметрично относительно штока регулирующего клапана одними концами за второе плечо двуплечего рычага, а вторыми концами за корпус с противоположной стороны за осью вращения двуплечего рычага между штоком регулирующего клапана и мембраной, причем второе плечо выполнено Т-образным с поводками, перпендикулярными плоскости этого плеча.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3