Регулятор давления газа

(19) (11) 3(51) 0 0516 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬТИЙ(56) 1. Авторское свидетельство СССРР 504038, кл, С 05 1) 16/10, 1974.2. Авторское свидетельство СССРР 610074, кл. 0 0516/06, 1976.3. Авторское свидетельство СССРР 553599, кл. 0 05 1) 16/10, 1974(54)(57) РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ ГАЗА,содержащий корпус с входной и выходной полостями, между которыми установлен первый регулирующий орган,связанный с толкателем, первый ивторой чувствительные элементы, первый из которых выполнен в виде установленного в выходной полости дифференциального поршня, а второй - ввиде цилиндрического поршня, соосно установленного внутри дифференциального и образующего в нем первую ивторую полости, второй регулирующийорган, установленный между управляющей полостью и второй полостью и связанный с цилиндрическим поршнем, аполость, образованная ступенями дифференциального поршня, сообщена сатмосферой, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения точности и динамической устойчивости, внем цилиндрический поршень связанс толкателем, первая полость сообщена с атмосферой, вторая полочтьс полостью, образованной ступенямидифференциального поршня, в которомво второй полости выполнена опорнаяповерхность для ограничения перемещения цилиндрического поршня, причем площадь цилиндрического поршняравна разности площадей большейи меньшей ступеней дифференциального поршня,510 Изобретение относится к пневмоавтоматике и может быть использовано н системах регулирования давления.Известен регулятор давления газа, содержащий корпус с входной и выходной полостями, между которыми установлен регулирующий орган, связанный через толкатель с чувстви-.- тельным элементом, выполненным в виде дифференциального поршня, свя,занного меньшей ступенью с задатчиком усилия. для создания корректирующего воздействия на чувствительный элемент за регулирующим органомна пути газового потока установлен заборник, н котором поток тормозится, Повышенное давление из заборника передается в полость, образованную ступенями поршня 1 3.Б связи с тем, что корректирующее воздействие изменяется толькопо мере перемещения затвора в расходом режиме и нелинейно зависитот этого перемещения, а также отвходного давления, необходимая точность регулятора не обеспечивается,Известен также регулятор давления, содержащий корпус с входнойи выходной полостями, первый и второй чувствительные элементы, связанные с первым и вторым регулирующими органами соответственно.Перныйчувствительиый элемент выполнен ввиде ступенчатого поршня и связанменьшей ступенью с задатчиком усилия. Полость между ступенями поршня, сообщенная с атмосферой, соединена через второй регулирующий орган с ныходной полостью 2 ,Повышение точности этого регулятора в системах газоснабжения достигается за счет подключения к немуинтегрирующего звена. Однако частоинтегрирующее звено нызынает автоколебательный процесс недопустимой интенсивности, при котором регулятор и вся система становится полностью неработоспособными.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является регулятор давления газа, содержащий корпус с входной и выходной полостями, между которыми установлен первый регулируюций орган, связанный с толкателем, первый и второй чувствительные элементы, первый из которых выполнен в виде установленногон выходной полости дифференциального поршня, а нторои - н виде цилиндрического поршня, соосно установленного внутри дифференциальногои образующего в нем первую и нторуюполости, второй регулирующий орган,установленныи между управляющей полостью и второй полостью и связанный с цилиндрическим поршнем, а полость, образованная ступенями диф 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 ференциального поршня через второй регулирующий орган сообщена с атмосферой, причем между первой и выходной полостями установлена мембрана, связанная с цилиндрическим поршнем, который установлен на упругом элементе 3 3,Недостатком известного устройства является то, что для повышения его точности, т.е. уменьшения остаточной неравномерности, необходимо подключать к нему интегрирующее звено, которое на многих системах газоснабжения вызывает антоколебательный процесс, приводящий к потере устойчивости регулятора.Цель изобретения - повышение точности и динамической устойчивости регулятораПоставленная цель достигается тем, что в регуляторе давления, содержащем корпус с нходной и выходной полостями, между которыми установлен первый регулирующий орган, связанный с толкателем, первый и второй чувствительные элементы, первый из которых выполнен в виде установленного в выходной полости дифференциального поршня, а второй н виде цилиндрического поршня, соосно установленного внутри дифференциального и образующего в нем первую и вторую полости, второй регулирующий орган, установленный между управляющей полостью и второй полостью и связанный с цилиндрическим поршнем, а полость, образованная ступенями дифференциального поршня, сообщена с атмосферой, цилиндрический поршень связан с толкателем, первая полость сообщена с атмосферой, вторая полость - с полостью, обраэонанной ступенями дифференциального поршня, н котором во второй полости выполнена опорная поверхность для ограничения перемещения цилиндрического поршня, причем площадь цилиндрического поршня равна разности площадей большей и меньшей ступеней дифференциального поршня.На чертеже изображен регулятор давления газа.Регулятор состоит из корпуса 1 с входной 2 и выходной 3 полостями, первого регулирующего органа затвора 4 и седла 5, Толкатель б связынает затвор 4 с цилиндрическим поршнем 7, размещенным в дифференциальном поршне 8 и образующим в нем первую 9 и вторую 10 полости, Перегородка 11 герметично разобщает первую полость 9 от рабочей среды, а канал 12 сообщает эту полость с атмосферой. Второй регулирующий орган-затвор 13 и седло 14 изменяют приток среды из управляющей полости 15 во вторую полость 10, связанную через канал 16 с полос25 тью 17 между ступенями дифференциального поршня 8. Дроссель 18обеспечивает отток среды из полости 17 в атмосферу. Опорная поверхность А ограничивает перемещениепоршня 7, обеспечивая при этом жесткую связь затвора 4 через толкатель б, цилиндрический поршень 7с дифференциальным поршнем 8. Управляющая полость 15, заполненная газом с давлением Р р, является эадатчиком усилия на меньшую ступеньдифФеренциального поршня 8, Пружины 19 и 20 поджимают затворы 4 и13 к своим седлам 5 и 14. Шток 21обеспечивает связь затвора 13 с 15поршнем 7,Регулятор давления газа работает следующим образом.В исходном положении регуляторазатворы 4 и 13 поджаты к своим седлам и толкатель .б осевым усилиемне нагружен.При подаче давления Ррв управляющую полость 15 и входного давления во входную полость 2 дифференциальный поршень 8 начинает перемещаться. Но так как усилие пружины 19 значительно превышает усилие пружины 20, толкатель б и поршень 7 остаются неподвижными до техпор, пока поршень 7 не войдет в контакт с опорной поверхностью А, после чего начнет действовать жесткаясвязь затвора 4 с дифференциальнымпоршнем 8. Затвор 4 отжимается отседла 5 и газ из входной полости 2 35перетекает в выходную полость 3.В это же время среда из управляющейполости 15 через кольцевой зазормежду затвором 13 и седлом 14 перетекает во вторую полость 10 и по 40каналу 16 в полость 17. Давлениево второй полости 10 будет возрастать до тех пор, пока усилие от еговоздействия на поршень 7 не сравняется с усилием со стороны затвора 4, 45передающимся толкателем б, и с усйлием давления в выходной полости 3на толкатель. По достижении такогодавления в полости 10 поршень 7 переместится вниз, затвор 13 в достаточной мере перекроет седло 14, ижесткая механическая связь поршней 7,и 8 заменится пневматической, которая будет существовать на весь процесс регулирования, Давление в полости 17, равное давлению в полости 10,будет воздействовать на кольцевуюплощадь Д Р и при равенстве площади поршня 7, полностью компенсировать усилие со стороны затвора 4и толкателя 6. В процессе регулиро- бОвания всякому изменению усилия со стороны затвора 4, связанному с герметизацией седла, деформацией пружины 19, изменением входного давления, реактивной силой и силой трения, будет соответствовать изменение давления в полостях 10 и 17 и компенсация изменяющихся усилий на подвижную систему регулятора.При этом уменьшение давления в этих полостях обусловлено оттоком среды через дроссель 18, а увеличение - притоком через седло 14 . Канал 12 обеспечивает отток среды из первой полости 9, натекающей по неплотностям материалов и герметизирующих элементов.Суть изобретения состоит во введении в систему автоматического регулирования давления дополнительного контура - следяющей подсистемы, входом для которой является усилие на толкателе, а выходом - усилие на дифференциальном поршне, При этом коэффициент усиления подсистейгмы К = -ф- - = 1, где Л У - разность площадей большей и меньшей ступеней дифференциального поршня, у - площадь цилиндрического поршня.ЮГСоотношение - = 1 отражает трудности реализации абсолютного равенства площадей АР и Рп с учетом посадок и номинальных диаметров деталей, что необходимо учитывать при изготовлении регулятора, При К ( 1 будет недостаточность компенсации, а при К1 - избыточность, Чем ближеДЕотйошение к 1, тем будет вышепточность регулятора.Таким образом, в регуляторе при стабильном управляющем давлении все изменения усилий на подвижной системе со стороны клапана компенсируются, Вследствие непосредственной реакции поршня 7 на давление в полостях 10 и 17 перенасыщение этих полостей и связанное с ним перерегулирование исключаются, т,е. точность регулятора повышается. Замена интегрирующего звена наследящую систему, не допускающуючрезмерное опораживание и наполнение полости 17, способствует повышению динамической устойчивости регулятора, особенно при малых выходньхобъемах систем и малых расходах.Использование изобретения позволяет повысить точность регулированиядавления в системах газоснабжения,уменьшить вероятность автоколебаний систем,1078411 Составитель Е.ДолгийТехред И,Метелева Корректор О.Тигор Редактор П.Макаревич Закаэ 963/42 Тираж 842 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам иэобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5