Регулятор давления

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Социелистическик

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено14.02.79 (21) 2726590/18-24 с присоединением заявки Н9— (23) Приоритет

Опубликовано 23,10.80, Бюллетень ¹ З9

Дата опубликования описания 27. 10. 80 (51)М. Кл.>

Q 05 0 16/10

Государствеииый комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (53) УДК 621.646.. 4 (088. 8} (72) Автор . изобретения

Н. Н. Расчетнов (71) Заявитель (54}РЕГУЛЯТОР ДЛВЛКНИЯ

Изобретение относится к пневмоавтоматике и может быть использовано в. пневмосистемах.

Известен широкопредельный регулятор давления, состоящий из корпуса, одной дросселирующей пары, одного чувствительного элемента и связанной с ним дренажной пары затвор-седло $1).

Однако дренажная пара в этом регуляторе срабатывает только после полного перекрытия дросселирующего седла затвором с полным усилием герметизации дросселирующЕго седла. При этом значительное изменение усилия регулировочной пружины и усилие герметизации 15 компенсируются значительным. возрастанием выходного давления что ведет к увеличению статической ошибки регулирования.

Такое использование дренажной пары2р позволяет ограничить выходное давление в аварийной ситуации, например при разрушении затвора дросселирующей пары, но в этом случае она не дает повышения точности регулирования25 давления.

Известен также автоматический саморазгружающийся регулятор давления, представляющий собой сочетание двух самостоятельных редукторов — основно-3р го и управляющего и имеющего дренажную пару (21.

Поскольку чувствительный элемент управляющего редуктора в этом регуляторе не реагирует непосредственно на выходное давление основного редуктора, то работой дренажной пары также не обеспечивается в полной мере повышение точности регулирования выходного давления..

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является регулятор давления, содержащий корпус с входной и выходной полостями, между которыми установлен первый регулирующий орган, связанный с первым чувствительным элементом, выполненным в виде ступенчатого поршня, образующего с корпусом первую управляющую полость, второй регулирующий орган, установленный между выходной н первой управляющей полостями, связанный со вторым чувствительным элементом, образующим с корпусом вторую управляющую полость, сообщенную с выходной полостью, третий регулирующий орган, связанный со вторым чувствительным элементом (3).

Регулятор имеет достаточную точность регулирования и установившихся

773584 режимах, но в переходных режимах при уменьшении, прекраи:ении расхода среды — дает завышенное выходное давление, которое может сохраняться или медленно уменьшаться. Для некоторых систем такое завышенное давление, в том числе и самоустраняющееся в течение некоторого времени недопустимо, т.е. регулятор применительно к таким системам следует считать недостаточно точным.

Цель изобретения — повышение точности регулирования выходного давления.

Цель достигается тем, что регулятор содержит четвертый регулирующий орган, вход которого соединен с пер- 1$ вой управляющей полостью, а выход— с атмосферой, связанной с рабочим поршнем, образующим с корпусом рабочую полость, которая сообщена через дроссель с атмосферой и через канал yg во втором чувствительном элементе с выходом третьего регулирующего органа, вход которого соединен со второй управляющей полостью, причем второй и третий регулирующие органы механически связаны.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема регулятора; на фиг. 2 графики качественного изменения выходного давления Рф . во времени для различных величин изменения 30 (уменьшения) расхода среды 4 6 через выходной канал устройства; на фиг.3графики изменения выходного давления для предложенного регулятора.

Регулятор давления имеет корпус 1, 35 с входной 2 и выходной 3 полостями, первый регулирующий орган — затвор

4 и седло 5, первый чувствительный элемент — ступенчатый поршень 6, образующий с корпусом первую управляю- 40 щую полость 7. Второй чувствительный элемент — поршень 8 образует с корпусом вторую управляющую полость 9, сообщенную с выходной полостью 3, и связан со вторым регулирующим органом - затвором. 10 и седлом 11, обеспечивающими требующийся приток рабочей среды в первую управляющую полость 7. Пружины 12 и 13 обеспечивают задающее усилие на поршнях б и 8.

Третий регулирующий орган — затвор 50

14 и седло 15 обеспечивают сброс среды иэ полостей 9 и 3, сообщенных каналом 16, при избыточном давлении в полостях. Пневмопривод, состоящий из рабочего поршня 17 образующего с 55 корпусом рабочую полость 18 и полость пружины 19, взаимодействующего с ним уплотненного толкателя 20 и пружины

21, предназначен для воздействия на четвертый регулирующий орган — затвор

22 и седло 23, разобщающий или сообщающий полость 7 с атмосферой. Каналы 24 и 25 сообщают соответственно выход третьего регулирующего органа

r. рабочей полостью 18 и первую управляющую полость 7 с четвертым регулирующим органом. Дроссель 26 определяет реакцию поршня 17 на минимальный пневматический сигнал, поступающий по каналу 24, а также интенсивность и продолжительность сброса давления из полости 7. Канал 27 предназначен для сообщения выхода дросселя 26 и полости пружины 19 через канал 28 с атмосферой. Канал 29 обеспечивает подвод среды от второго регулирующего органа в полость 7, а дроссель 30отток среды из полости 7, создавая в ней переменное давление. Входная полость 2 является непосредственным источником питания для первого регулирующего органа и своей емкостью обеспечивает нормальную работу регулятора в расходном режиме.

Регулятор давления работает следующим образом.

В исходном положении первый чувствительный элемент — ступенчатый поршень б и второй чувствительный элемент — поршень 8 поджаты пружинами

12 и 13 к корпусу 1, затворы 4 и 10 отжаты от седел 5 и 11, а затворы 14. и 22 перекрывают седла 15 и 23. Сжатие пружины 13 соответствует усилию выходного давления на площадь поршня

8, а сжатие пружины 12 соответствует усилию несколько меньшему, чем усилие выходного давления на большую ступень поршня б. При подаче входного давления газ из выходной полости 2 поступает в выходную полость 3 и по каналу 16 в полость 18 ° В установившемся режиме регулирования с расходом или беэ расхода среды, ступенчатый поршень б уравновешен.с одной стороны выходным давлением на большую ступень и с другой стороны пружиной 12 и некоторым давлением s первой управляющей полости 7 на кольцевую площадь, равную разнице площадей большей и меньшей ступеней поршня 6 ° Давление в первой управляющей полости 7 зависит от степени нагружения пружины 12 и меняется автоматически по мере изменения усилий на подвижной системе регулятора, например вследствие изменения хода затвора 4 при колебаниях расхода рабочей среды и входного давления. увеличение давления в полости 7 происходит при уменьшении выходного давления путем реакции поршня

8 на это уменьшение, его воздействия на затвор 10,отжатия затвора 10 от седла 11 и увеличения притока среды в полость 7. При увеличении выходного давления поршень 8 перемещается в направлении сжатия пружины 13, зазор между затвором 10 и седлом 11 уменьшается, приток среды в полость 7 также уменьшается, давление в полости 7 за счет оттока среды через дроссель

30 также уменьшается. Таким образом, работой второго чувствительного элемента — поршня 8, второго регулирую773584 щего органа — затвора 10 и седла 11 осуществляется автоматическое изменение давления в первой управляющей полости 7, т.е.автоматическая коррекция выходного давления. указанной коррекцией ошибка регулирования сводится к минимуму только для установившихся процессов. В общем случае время выхода регулятора на установившийся режим зависит от скорости изменения давления в первой управляющей полости 7, определяемой притоком среды в полость 7 и оттоком среды через дроссель 30. При быстром уменьшении расхода среды через выходную полость

3 давление в полости 7, а, следовательно, и выходное давление становятся избыточными. При этом поршень 8 вместе с затвором 14 перемещаются в направлении сжатия пружины 13 до контакта затвора 14 с жестким упором на корпусе 1. При дальнейшем перемещении поршня 8 канал 24 становится открытым и рабочая среда поступает в рабочую полость 18 и к дросселю 26.

Вследствие ограниченного расхода среды через дроссель 26, давление в рабочей полости 18 возрастает и поршень

17, сжимая пружину, через толкатель

20 отжимает затвор 22 от седла 23.

Среда из первой управляющей полости

7 через канал 25 дренируется в атмосферу. При этом давление в полости

7, а, следовательно, и в выходной полости 3 быстро уменьшается. В случае избыточного сброса среды из полости 7, давление в ней достаточно быстро восстанавливается за счет подпитки по каналу 29.

Таким. образом, предложенное техническое решение позволяет ограничить возрастание выходного давления и уменьшить время выхода регулятора на установившийся режим.

На фиг. 2 и 3 верхний график соответствует уменьшению. расхода среды от максимального значения до нуля.

Продолжительность изменения расхода принята для различных величин расхода одинаковой. Из сопоставления

Ъ графиков фиг. 2 видно, что продолжительность переходного процесса Т и отклонение выходного давления аР> зависят от величины изменения расхода среды. При увеличении отклонеииеьР уменьшается. Из сопоставления

Х графиков на Фиг. 2 и фиг. 3 видно, что величины +ьР max и Т max на фиг.

3 для предложенного регулятора меньше, чем величины +ьР max и Т max на фиг. 2 для известного "регулятора.

Имеющие место кратковременные понижения -6P max,êàê правило, не влияют существенно на работу потребителя газа.

В отличие от этого, величины ьР и Т составляют значительный процейт от выходного давления и продолжительности рабочего цикла регулятора.Поэтому, применительно к некоторым потребителям, такие отклонения. могут рассматриваться как недопустимые,а сам регулятор давления как низкоточный.

Преимуществом изобретения является то, что управляющий сигнал íà поршне 17 Формируется за счет оттока рабочей среды из выходной полости 3

Ъ (через канал 16), чем обеспечивается быстрый предварительный сброс возрастающего выходного давления, а при

® малых возрастаниях выходного давления его ограничение возможно только за счет выхода среды через третий регулирующий орган{затвор 13 и седло 14).

Таким образом, с введением связи

15 третьего регулирующего органа со вторым чувствительным элементом, с введением четвертого регулирующего органа, пневмопривода и соответствующих коммутирующих каналов точность регулятора давления повыаается.

Использование изобретения позволит повысить точность регулирования давления в пневмосистемах, исключить установку в системы специальных устройств для ограничения "Забросов" регулирующего давления.

Формула изобретения

Регулятор давления, содержащий корпус с входной и выходной полостями, между которыми установлен первый регулиружций орган, связанный с первым чувствительным элементом, выполненным в виде ступенчатого поршня, образующего с корпусом первую управляющую полость, второй регулирующий орган, установленный между выходной и первой управляющей полостями,связанный со вторым чувствительным элементом, образующим с корпусом вторую управляющую полость, сообщенную с выходной полостью, третий регулирующий орган, связанный со вторым чувствительным элементом, о т л и ч аю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности регулятора, он содержит четвертый регулирующий орган, вход которого соединен с первой управляющей полостью, а выход — с атмосферой, связанный с рабочим поршнем, образующим с корпусом рабочую полость, которая сообщена через дроссель с атмосферой и через канал во втором чувствительном элементе с выходом третьего регулирующего органа, вход которого соединен со вто-. рой управляющей полостью, причем второй и третий регулирующие органы механически связаны.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 351038, кп G 05 0 16/10 1967 °

2. Авторское свидетельство СССР

9 225598, кл. G 05 0 16/06, 1966.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 610074, кл. G 05 D 16/10, 1978

lпрототип).