Регулятор давления газа

 

О П И С А Н И Е ()974347

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополннтельное к авт. санд-ву % 896598 (22) Заявлено 10.04.81 (21) 3273793/1 8-24 (51) N. Кл.

G 052 16/10 с присоединением заявки М

Гасударственный комитет

СССР до делам изебретеинй. и открытий (23)Приоритет

Опубликовано 15.11.82. Бюллетень Рй 42 (53) УДК 621.646 ° .3 (088.8) Дата опубликования описания 17.11.82 (72) Автор изобретения

З. И. Савин

" 1ЕЗИЮЕ

" нтно. "-" 1 11т И:Н q 11 Б41т Лянь (7,1 ) Заявитель (54) РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ ГАЗА

Изобретение относится к силовой пйФВ= моавтоматике и может быть использовано в различных пневматических системах для понижения давления газа и поддержания величины пониженного давления с высокой точностью.

По основному авт. св. ¹ 896598 известен регулятор давления газа, содержащий корпус с установленным на нем первым клапаном, связанным с первым чувствительным элементом, управляющая полость которого сообщена с выходом второго клапана, связанного со вторым чувствительным элементом, и пружину зада ння с регулировочным винтом. Регулятор содержит также дроссельное устройство, аход его второго клапана сообщен с выходом первого клапана, первый чувствительный элемент выполнен в виде двухступенчатого поршня, а полость, образованная торцом большей ступени, связанным с ним вторым чувствительным элементом и корпусом, сообщена через дроо сельное устройство с полостью между ступенями двухступенчатого поршня и корпусом, связанной с атмосферой (1).

Недостатком известного регулятора является черезмерное повышение давления в выходной полости устройства при негерметичности первого клапана, что может иметь место, например, при разрушении

его уплотнителя. В результате точность

10 и надежность регулятора сняжаются.

Целью изобретения является повышение точности регулятора давления.

Указанная цель достигается тем, что регулятор давления газа содержит подпружиненный третий клапан, расположенный в осевой расточке, выполненной в двухступенчатом поршне, и связанный со вторым чувствительным элементом пор шневого типа и с первым клапаном, при

20 .чем канал седла третьего клапана связан через радиальные отверстия, выполненные ,в двухступенчатом поршне, с полостью, образованной его ступенями и корпусом.

3 97434

2$

При таком исполнении регулятора повышение выходного давления газа сверх допустимой величины вызывает подъем вверх первого чувствительного элемента, в результате чего толкатель третьего клапана доходит до второго чувствительного элемента.и упирается в него. Даль нейшее повышение выходного давления вызывает перемещение двухступенчатого поршня дальше вверх. При этом дополнительный запорный орган толкателем отрывается от седла, избыточное давление сбрасывается в атмосферу.

На чертеже представлен регулятор давления газа, разрез. 15

Регулятор давления состоит из корпуса

1 с входным 2 и выходным 3 каналами,, в котором размещены силовой (основной) и настроечный (вспомогатель|пай) редукторы. Силовой редуктор включает в себя седло 4, нагруженный пружиной 5 первый клапан 6, взаимодействующий aocpeg«« ством толкателя 7 с первым чувствитель ным элементом 8.

Настроечный редуктор включает в себя седло 9, второй клапан10 с пружиной 11, взаимодействующий толкателем 12 со в вторым чувствительным элементом поршневого типа 13, нагруженным посредством регулировочного винта 14 через опорную тарель 15 пружиной задания 16.

Выходная полость (выход первого клапана),17 силового редуктора каналами 18 и 19 сообщена со входной полостью (входом второго клапана) 20 настроечного редуктора, Первый чувствительный элемент 8 силового редуктора выполнен в виде двухступенчатого поршня, торцовая поверх-. ность меньшей ступени которого обраще4О на к выходной полости 17 силового редуктора. Торцовая поверхность большей ступени поршня 8 обращена ко второму чувствительному элементу 13 настроечного редуктора с толкателем 21 и образует с ним и стаканом 22 корпуса 1

45 пневмополость 23, сообщенную с выход ной полостью 24 настроечного редуктора проточками 25, каналами 26 и через зазоры между вторым чувствительным элементом 13 и стаканам 22.

Пневмополость 23 сообщена через дроссельное устройство 27 с полостью

28 между ступенями поршня 8 и корпусом 1. Полость 28 каналом 29 сообщена с атмосферой. Корпус регулятора закрыт стаканом 30.

В двухступенчатом поршне 8 выполнено седло 31, канал 32 которого сооЬ»

7 4 щен с полостью 28 через радиальные отверстия 33 и перекрыт со стороны выходной полости 17 регулятора нагружен ным пружиной 34 третьим клапаном.

Третий клапан 35 толкателя 36 связан с толкателем 21 второго чувствительного клапана элемента 13, а толкателем 37с толкателем 7 первого клапана. Пружина 34 может быть также установлена в полости 23 между чувствительными эле» ментами 8 и 13. В поршне 8 со стороны меньшей его ступени выполнена осевая ракеточка 38, полость которой служит входной полостью для третьего клапана

35 и соединенная с выходной полостью

17 регулятора каналами 39 и 40.

Регулятор давления газа работает слелующим образом.

Н исходном положении пружина зада8KB 16 сжата, винтом 14 через тарель

15. Второй чувствительный элемент 13 максимально опущен вниз и упирается в стакан 22. Второй клапан 10 через толкатель 12 вторым чувствительным элементом 13 максимально отжат от сед-, ла 9. Первый чувствительный элемент 8 толкателем 21 через толкатель 36, запорный орган 35 и пружину 34 отжат вниз, седло 31 перекрыта третьим клапаном 35, толкатель 37 которого контактирует с толкателем 7 первого клапана 6, образующего с седлом 4 небольшой зазор.

Газ высокого давления подводится через канал 2 к первому клапану 6. В зазоре между клапаном и седлом 4 газ дросселируется, его давление понижается.

Газ пониженного давления поступает в выходную полость 1 7. силового редуктора и через канал 3 потребителю. Незначительная величина зазора между первым клапаном 6 и седлом 4 обуславливает.:. плавность повышения давления на выходе устройства.

Одновременно газ по каналам 18 и 19 из полости 17 поступает во входную полость 20 настроечного редуктора. Из полости 20 газ по зазору между клапаном 10 и седлом 9 поступает в выходную полость 24 настроечного редуктора.

Из полости 24 газ по проточкам 25 и каналам 26 поступает в пневмополость 23.

По мере повышения давления в полос . тях 24 и 23 второй чувствительный алеме;;т 13 поднимается вверх, сжимая пружину задания 16, а поршень 8 опускается вниз, увеличивая проходное сечение между клапаном 6 и седлом 4, Это обуславливает увеличение притока газа в

При такам превышении давления вел ь. чины настроечного давления на выходе регулятора за счет подъема вверх поршня

8 (после контакта толкателей 21 и 36) происходит отрыв третьего клапана 35 от своего седла 31. При этом избыточное давление из полости 17 по каналам

40 и 39, полость 38, канал 32, радиаль ные отверстия 33, полость 28 и канал

29 сбрасывается в атмосферу. При воь

5 9743 полость 17 и повышение в ней давления.

Повышение давления в полостях 24 и 23 сопровождается подъемом вверх второго чувствительного элемента 13 и уменьшением щели между вторым клапаном 10 3

\ и седлом 9. При давлении в полостях 24 и 23, равном давлению настройки вспомогательного (.настроечного) редуктора, второй чувствительный элемент 1 3 поднимается вверх настолько, что клапан 10 садится на седло 9, перекрыв его канал.

Г

Так как пневмополость 23 сообщена с дроссельным устройством 27 через полость 28 канал 29 с атмосферой, то полного перекрытия канала седла 9 вторым 1 клапаном 10 не происходит, имеет место постоянное незначительное дроссепирование газа вторым клапаном. Давление в полостях 24 и 23 поддерживается постоянным 20

По мере опускания вниз поршня 8 при повышении давления в полости 23 увели чивается величина щели между первым клапаном 6 и седлом 4. Давление газа в полости 17 при этом повышается. Сила 25 воздействия давления в полости 17 на торцовую поверхность меньшей ступени поршня 8 увеличивается. Под действием возрастающего давления в полости 17 поршень 8 поднимается вверх, сжимая щ газ в полостях 23 и 24.

Если выход из регулятора давления газа закрыт, то при давлении в полости

17, равном давлению настройки устройства (силового редуктора),.поршень 8 поднимется вверх настолько, что первый клалан 6 садится на седло 4, перекрыв его канал и разобщив входную 2 и выходную 3 полости регулятора. При подъ-" еме вверх поршня 8 и сжатии газа в полостях 23 и 24 сначала второй клвпан 10 перекрывает седло 9 и избыточное давление газа из полостей 23 и 24 сбрасывается в атмосферу через дроссель

27, полость 28 и канал 29. При дальнейшем дренаже газа из полости 23 второй клапан

10 несколько открывается, компенсируя утечки через дроссель27 и обеспечивая прежнее (настроечное) значение давления в управляющей полости 23 регулятора. За счет этого коэффипиент жесткости, нагружаюшей поршень 8 со стороны полости

23 газовой пружины, равен нулю, что обу славливает высокую точность понижения давления газа регулятором и значительную его производитель ность.

При отборе газа в объем за регулято,ром через канал 3 давление в полости 17 и сила его воздействия на чувствитепь47 6 ный элемент 8 снижаются, Это приводит к опусканию вниз поршня 8, открытию первого клапана 6 и дросселированню газа в образовавшейся полости щели между клапаном и седлом. Давление в полости

17 снова повышается и при некотором его значении между силами, действующими на подвижную систему регулятора, устанав ливается динамическое равновесие, соответствующее определенному расходу газа.

Если расход газа изменяется, то новое равновесие наступает при другой величине щели между первым клапаном 6 и седлом 4.

Если давление газа в выходной полости 17 повышается сверх давления настрой ки регулятора, то чувствительный элемент

8 под действием этого давления поднимается вверх настолько, что толкатель 36 касается топкателя 21. При этом толкатель 37 отходит от толкателя 7 первого клапана 6, который садится на седло 4, . разобщив входную 2 и выходную 3 полоо" ти.

Дальнейший подъем поршня 8 возможен при скачкообразном повышении выходного давления. Ступень давления, на которую должно повыситься давление в полости 17, чтобы поршень 8 продолжал подниматься вверх, определяется предварительным сжатием пружины 34 и величиной, неуравновешенной по давлению в полости, 1 7 плошади третьего клапана 35. Именно, выходное давление (в полости 1 7) должно повыситься на такую величину, которая обес йечит дальнейший подъем вверх поршня

8 при уменьшении его эффективной площади со стороны полости 17 (после контакта толкателей 21 и 36 эта площадь уменьшается на величину плошади седла

31 (и при преодолении усилия пружины

34 параметры пружины 34 и размеры седла 31, помимо выполнения прочих условий, выбираются таким образом, чтобы превышение давления (скачок давления) в полости 17, необходимое для открытия третьего клапана 35, было равно минимально допустимому превышению выходного давления регулятора.