Регулятор давления

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН Ия

К АВТОРСКОМУ, СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 932472

Союз Советских

- Социапистичвских

Рестту блик (61) Дополнительное к авт. саид-ву N 773584 (51)М. Кл.

G 05 0 16, 00 (22)Заявлено 16.07.80 (21) 2961634/18-24 с присоединением заявки М (23) Приоритет

1еаударстеань»х квинтет

СССР ив делам изобретение в открытий

Опубликовано 30. 05. 82. Бюллетень М 20

Дата опубликования описания 30,05 ° 82 (53) УДК 621.646 .4(088.8) (72) Автор изобретения

Н.Н.Расчетнов (71) Заявитель (54 ) РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к пневмо= автоматике и может быть испольэовано в пневмосистемах.

По основному авт. св. 1т 7?3584 известен регулятор давления, содержащий корпус с входной и выходной полостями, мвкду 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 и первой управляющей полостями, связанный с вторым чувствительным элементом, образующим с корпусом вторую управляющую полость, сообщенную с выходной полостью, третий регулирующий орган, связанньп» с вторым чувствительным элементом, четвертый регулирующий орган, вход которого соединен с первой управляющей полостью, а выход с атмосферой, свя- занный 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 с второй управляющей полостью, причем второй и третий регулирующие органы механически связаны 13.

Известному регулятору давления свойственны, в зависимости от методики настройки, либо пониженная точность настройки, либо пониженная экономичность, объясняемые следу15 ющим.

Точность и устойчивость астатических регуляторов давления связаны в основном с наличием силовой

20 линии регулирования — первого регулирующего органа и первого чувстви- т ель ного элемент а.

Эта линия обеспечивает быстродействие и достаточный статиэм систе932472 мы в переходных режимах. Точность в установившихся режимах обеспечивается работой второго чувствительного элемента и второго регулирующего органа, питающего первую управляющую полость. Точность и устойчивость обусловлены также малым усилием, достигаемым за счет малой кольцевой площади ступенчатого поршня и малого давления в первой управляю- 10 щей полости. Энергозатраты регулятора, особенно при работе на дорогостоящих средах, например гелии, I повышаются. Кроме того, шумы и потоки, сопрОвождающие сброс среды, 15 затрудняют определять некоторые характеристики регулятора (герметичность уплотнений, плавность перемещения подвижной системы и пр.) . Не достаточная точность настройки силовой линии обуславливает либо недостаточный запас давления в усилителе в сторону его увеличения и соответственно увеличенные и смещенные амплитуды выходного давления в процессе настройки, либо недостаточный запас давления в усилителе в сторону его уменьшения. В последнем случае настрой-. ка редуктора может оказаться также нестабильной.

ЭО

Целью изобретения — повышение точности настройки и повышение экономичности регулятора давления. . Поставленная цель достигается тем, 1 что регулятор давления содержит допол35 нительный регулирующий орган, связанный с ручным д>зухпозиционным приводом и с дополнительным подпружиненным поршнем, образующим с корпусом дополнительную полость сообщенную с первой управ-., У

40 ляющей полостью, причем вход дополнительного регулирующего органа связан с выходом третьего регулирующего органа, а выход с рабочей полостью.

На чертеже схематично изображен пред.45 лагаемый регулятор. давления.

Регулятор давления имеет корпус I с входной 2 и выходной 3 полостями, первый регулирующий орган-затвор 4 и седло 5, первый чувствительный эле50 мент — ступенчатый поршень 6, образую- . ций с корпусом первую управляющую полость 7. Второй чувствительный элемент — поршень 8 — образует с корпусом вторую управляющую полость 9, сообценную с выходной полостью 3 и свя— 55 зан с вторым регулирующим органом— затвором 10 и седлом 11, обеспечивающими приток рабочей среды в первую управляющую полость 7. Пружины 12 и

l3 обеспечивают задающее усилие на поршнях 6 и 8, третий регулирующий орган — затвор 14 и седло 15 — обеспечивает сброс среды из полостей 9 и 3, сообщенных каналом 16, при избыточном давлении в полостях. Пневмопривод, состоящий из рабочего поршня

17, образующего с корпусом рабочую полость 18 и полость 19 пружины, взаимодействующего с ним уплотненного толкателя 20, пружины 21, предназначен для воздействия на четвертый регулирующий орган — затвор 22, и седло 23, разобщаюций и сообщаюций полость 7 с атмосферой. Каналы 24 и 25 сообщают соответственно выход третьего регулирующего органа с рабочей .полостью 18 и первую управляющую полость 7 с четвертым регулирующим органом. Дроссель

26 определяет реакцию поршня 17 на минимальньш 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 I19 пружины через канал 28 с атмосферой. Канал

29 обеспечивает подвод среды от второго регулирующего органа в полость 7, а дроссель 30 — отток среды из полости 7, создавая переменное давление в ней. Входная полость

2 является непосредственным источником питания для первого регулируюmего органа и своей емкостью обеспечивает нормальную работу регулятора в расходном режиме. Дополнительный регулирующий орган, состоящий из затвора 31 и седла 32 предназначен для сообщения — разобщения полостей 9. и 18. Дополнительный подпружиненный поршень 33, образующий с корпусом дополнительную полость

34 и находяцийся под воздействием возвратной пружины 35, взаимодействует своим концевым элементом с затвором 31 а также через толкатель

36 с ручным двухпозиционным приводом, включаюцим в себя эксцентриковый элемент 37. Паз 38 предназначен для фиксации эксцентрикового элемента винтом 39 после поворота элемента по окончании настройки регулятора.

Регулятор давления работает следующим образом,.

В исходном положении, когда регулятор настроен и готов к работе, 5 9324 первый чувствительный- элемент (ступенчатый поршень 6) и второй чувствительный элемент (поршень 8) поджаты пружинами 12 и 13 к корпусу 1, затворы 4 и 10 отжаты от седел 5 и

1!,а затворы 14 и 22 перекрывают седла 15 и 23. Сила сжатия пружины

13 соответствует усилию выходного давления на площадь поршня 8, а сжатие . пружинь1 12 соответствует усилию 10 несколько меньшему, чем усилие выходного давления на большую ступень поршня 6. Затвор 31 отжат от седла

32 концевым элементом дополнительного поршня 33, а сам поршень смецен 15 влево толкателем 36. Эксцентриковый элемент 37 зафиксирован по боковым поверхностям паза 38 винтом 39.

При подаче входного давления газ из входной полости 2 поступает в

20 выходную полость 3 и по каналу 16 во вторую управляющую полость 9. В установившемся режиме работы с рас- . ходом ипи без расхода среды ступенчатый поршень 6 уравновешен с одной стороны, выходным давлением на большую ступень и с другой стороны пружиной 12 .и некоторым давлением в первой управляющей полости 7 на кольцевую площадь, равную разнице плоцадей большей и меньшей ступеней порш ня 6. Давление в первой управляюцей полости 7 зависит от степени нагружения пружины 12 и меняется автоматически по мере изменения усилия на подвижной системе регулятора, например, вследствие изменения хода затвора

4 при колебаниях расхода рабочей среды и входного давления.

Увеличение давления в полости 7

40 происходит при уменьшении выходного давления путем реакции поршня 8 на это уменьшение, его воздействия иа затвор 10 отжатия затвора 10 от седла 11 и увеличения протока среды в

45 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 чувФ

55 ствительного элемента (поршНя 8), второго регулирующего органа (затвора 10) и седла 11 осуществляется автоматическое изменение давления в

72 б первой управляющей полости 7, т.е. автоматическая коррекция выходного давления. 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 перемецаются в направлении сжатия пружины 13 до контакта затвора 14 с жестким упором на корпусе 1. При дальнейшем перемецении поршня 8 канал 24 становится открытым и рабочая среда через седло 32 пбступает в рабочую полость

18 и к .дросселю 26. Вследствие ограниченного расхода среды дроссель

26 давление в рабочей полости 18 возрастает, и поршень 17, сжимая пружину 21, через толкатель 20 отжимает затвор 22 от седла 23.

Среда из первой управляющей поло сти 7 по каналу 25 дренирует 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. восстанавливает за счет подпитки по каналу 29.

Настройка регулятора на требуюцееся выходное давление и взаимодействие. элементов регулятора в процессе,настройки следуюцие.

Перед настройкой регулятора пружины 12 и 13 разгружены, эксцентриковый элемент 37 повернут на 180 относительо но полохсения, фиксируемого винтом

39, дополнительный поршень 33 смещен сторону толкателя 36. Седло 32 пере- ., крыто затвором 31 — канал 24 разобщен от атмосферы и рабочей полости

18. Настройка начинается с нагружения пружины 12. При подведенном входном давлении по мере возрастания выходного давления поршень 8 перемещается в направлении схсатия пружины 13, затI вор 14 контактирует с корпусом— седло 15 становится открытым. Но поскольку седло 32 перекрыто затвором 31, расхода среды в атмосферу не происходит. По достижении выходного давления, несколько меньшего требующегося выходного давления, необходимо нагружение пружины 13, По мере нагружения пружины 13 с некоторого момента поршень 8 начинает перемецаться, при этом последовательно седло 15 перекрывается затвором 14 и затвор 10.отходит от сед2472

Формула изобретения

7 93 ла 1 — начинается подпитка первой управляющей полости 7 и дополнительное возрастание выходного давления.

Давление из полости 7 по каналу 25 передается к седлу 23, перекрытому затвором 22, и в полость 34.

Дополнительный поршень 33, сжимая возвратную пружину 35, отжимает затвор 31 от седла 32. В процессе нагружения пружины 13 до получения требующегося выходного давления возможно избыточное наполнение первой управляющей полости 7 и избыточное увеличение выходного давления, Эти отрицательные проявления процесса настройки особенно заметны в схемах с дросселем в канале 29, когда между седлом !1 и указанным дроссе- лем получается аккумулирующая емкость. При избыточном увеличении выходного давления поршень 8 перемещается, седло !5 некоторое время становится открытым, избыточные количества среды из первой и второй управляющих полостей 7 и 9, а следовательно, и из выходной полости

3 сбрасываются.

Таким образом, в процессе настройки канал 24 в основном остается перекрытым — сначала затвором 31 а затем затвором 14, причем после перекрытия седла 15 затвором 14 седло 32 становится открытым и готовым для краткоимпульсного сброса среды из полостей 3, 9 и 7, необходимого для осуществления нормального процесса настройки. Вместе с тем без принудительного отжатия дополнительного поршня 33 толкателем 36 открытие — перекрытие седла 32 затвором

31 зависит от наличия давления в полостях 7 и 34, что снижает надежность регулятора.

Так, при значительных объемах выходных магистралей и в случае пе1 рекрытия запорного элемента на выходе повышенное выходное давление не успевает сброситься за время сброса давления из первой управляющей поз лости 7. Полости 7 и 34 опоражниваются, затвор 31 перекрывает седло 32, и давление в выходной полости 3 остается завышенным. Поэтому для нормального функционирования ре-!

0 гулятора после настройки затвор 31 посредством поршня 33, толкателя

36 и эксцентрикового элемента 37 отжимается от седла 32 принудительно.

15 Использование предлагаемого изобретения позволяет повысить точность регулирования давления в пневмосистемах и снизить энергозатраты при их эксплуатации..

Регулятор давления по авт. св.

25 "- 773584, отличающийся тем, что, с целвю повышения точности настройки и повышения экономичности регулятора, он содержит дополнительный регулирующий орган, связанный с

3Q ручным двухпозиционным приводом и с дополнительным подпружиненным поршнем, образующим с корпусом дополнительную полость, сообщенную с первой управляющей полостью, причем вход дополнительного регулирующего органа связан с выходом третьего регулирующего органа, а выход с рабочей полостью.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 773584» кл. G 05 D 16100» 9 79 (прототип).

9 32472

12

Ж

Ю

Я

14 жУ

Составитель Н. Гроздов

Редактор Е. Папп Техред М. Надь Корректор И.Муска

Заказ 3783/68 Тираж 908 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по дедам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проект ан,