Регулятор перепада давлений

(19) (11) Р 16/10 НИЕ ИЗО Н АВТОРСКОМ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР 1 (21) 4718733/24 (22) 23.05.89 (46) 15.08.92. Бюл. й 30 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт компрессорного машиностроения и Опытно-конструкторское бюро "Теплоавтомат" Харьковского научно-производственного объединения "Теплоавтомат" (72) К.В.Киселев, Е,П.Протопопов, .В.Р.Пшик и Г.А.Бондаренко (56) Вышегородцев У.С, и др, Система уплотнений центробежных нагнетателей типа 280. ВНИИЭГазпром, 1.Ь 7, с. 45 - 47, рис. 1 Ьб,Заринский О.Н, Регуляторы давления прямого действия. ЦИНТИМ, 19 Ь 1, М., с. 51Авторское свидетельство СССР 11 855625, кл. С 05 0 1 Ь/10, 1976(прототип),(54) РЕГУЛЯТОР ПЕРЕПАДА ДАВЛЕНИЙ (57) Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в системах подачи затворной среды в концевых уплотнениях центробежных компрессоров и насосов, в которых не допускается утечка уплотняемой среды, Цель изобретения - упрощение, повышение надежности и точности регулятора. Регулятор содержит корпус, в расточках которого по скользящей посадке установлен чувствительный элемент, выполненный в виде полого цилиндра, снабженного перегородками, в центральных окнах которых установлен золотник, прикрепленный с определенной жесткостью упругим элементом к корпусу, причем жесткость крепления может регулироваться натяжным устройством. Внут- ренняя поверхность чувствительного 63 1 элемента , перегородки и золотник образуют камеры регулируемого и задающего давлений, а также сливную и демпфирующую камеры. Демпфирующая камера соединена дроссельным 755260отверстием с камерой регулируемогодавления. От вращения золотник ичувствительный элемент удерживается:штифтами. Перепад давления задается:пружиной, 1 ил.М.Изобретение относится к автоматике и может быть использованов системах подацй затворной средыв концевых уплотнениях центробежных компрессоров и насосов, в которых не допускается утечка уплот"няемой среды,Известны регуляторы давленияпрямого действия с мембранным приводом клапана, перекрывающего проходное сечение маслопровода, вкотором требуется поддерживать заданное давление. В таких регуляторах управляющий орган выполнен ввиде мембраны, жестко связанный срегулирующим элементом (клапаномили золотником), частично или полностью перекрывающим канал междукамерой регулируемого давленияи сливной камерой, Камера регулируемого перепада обычно расположенапод мембраной, а над нею выполняетсякамера управляющего давления, вкоторую подается жидкость, или пазс заданным давлением. В зависимостиот величины этого давления и регуллируемого давления под мембраной,последняя перегибается в ту илидругую сторону, приводя в движениерегулирующий элемент, который увеличивает или уменьшает вплоть до0 переходное сечение канала из камеры регулируемого давления в сливную камеру, приводя таким образомрегулируемое давление в соответствие с управляющим давлением,Недостатками таких регуляторовявляются узкий диапазон регулирования, обусловленный малым ходом мембраны, а следовательно, регулирующего элемента, динамическая неустойчивость последнего, вызываемая резкими изменениями проходного сечениясливного канала при незначительныхперемещениях элемента, а такженеспособность регуляторов обеспечитьопределенную, заранее заданную разницу (перепад) между управляющими регулируемым давлениями, необходимость в чем возникает при запираниижидкостью щелевых концевых уплотнений валов центробежных компрессорови насосов.Наиболее близким по техническойсущности и достигаемвму результатуявляется поршневой регулятор перепада давлений, предназначенный дляподдержания заданного перепада давлений жидкости над пазом в системахконцевых уплотнений валов центробежных компрессоров. Указанный регуляторсодержит чувствительный элемент ввиде поршня, выполненного за одноцелое с регулирующим элементом,установленным с возможностью осевого перемещения в расточках буксы,причем последняя жестко закрепленав корпусе. Полость над поршнемнаходится под давлением газа вмаслосборной камере, расположеннойЗ 5 перед узлом уплотнения, и являетсякамерой управляющего давления. Задатчиком перепада давлений являетсяпружина растяжения, начальное натя 40жение которой устанавливается предварительно. Таким образом, на поршень сверху действует управляющеедавление, а снизу регулируемое давление линии высокого давления системы уплотнения минус сила натяже 455 ния пружины, которая и определяеттребуемый перепад регулируемогодавления над управляющим.Недостатками известного регулятора перепада давлений являются узкий50 диапазон регулирования, повышеннаястатическая неравномерность идинамическая неустойчивость регулирующего элемента при повышенныхрабочих давлениях, что в общем оп 55 ределяет низкую точность регулирования,Цель изобретения - упрощение, повышение надежности и точности регулятора.5 17Для достижения поставленной цели в регуляторе перепада давлений, содержащем корпус с установленным в нем чувствительным элементом, выпол" ненным в виде полого поршня, внутри которого расположен чувствительный элемент, а сам поршень образует с корпусом управляющую, регулируемую и сливную полости, полость поршня разделена на входные и выходные камеры перегородками, в которых выполнены седла, а регулирующий элемент выполнен в виде штока с затворами на нем, первый торец штока установ" лен в демпфирующей камере, выполнен- ной в поршне, а второй торец штока выведен из поршня и закреплен к корпусу посредством упругого элемента с возможностью радиального перемещения, причем между поршнем и корпусом, штоком и поршнем установлены фиксаторы от относительного поворота, а входные и выходные камеры соединены соответственно с регулируемой и сливной полостями.На чертеже изображен регуляторперепада давлений. Регулятор состоит из корпуса 1, в котором по скользящей посадке установлен чувствительный элемент 2, выполненный в виде полого поршня,: снабженного радиальными перегородками 3, имеющими седла 4, в которых установлен регулирующий элемент 5, выполненный в виде штока с затворами Ь на нем, причем регулирующий элемент 5 прикреплен упругим элементом 7 к корпусу 1, а крепление выполнено таким образом, что регулирующий элемент 5 имеет возможность свободно перемещаться только в радиальном направлении.Растоцки чувствительного элемента 2 и регулирующий элемент 5 образуют входные 8 и 9. и выходную .10 камеры, отделенные друг от друга перегородками 3. Демпфирующая камера 11, образованная торцом регулирующего элемента 5 и проточкой чувствительного элемента 2, соединена дроссельным каналом 12 с входной камерой 9. Регулирующий элемент 5 удерживается от вращения относи- тельно чувствительного элемента 2, а последний относительно корпуса 1 с помощью штифтов 13. Перепад давле 55260 бйий задается пружиной 14. Камерывходная 8, 9 и выходная 10 соединенысоответственно с регулируемой 15и сливной 16 полостями,Камера 17 управляющего давленияобразуется крышкой 18 корпуса 1и чувствительным элементом 2.Регулятор работает следующим10 образом.Под действием пружины 14 чувствительный элемент 2 смещается в своекрайнее положение, при котором онупирается в корпуС 1, а седла 4 пе 15 рекрываются перегородками Ь регулирующего элемента 5.В регулируемую полость 15, аиз нее в входные камеры 8 и 9 подает 20ся жидкость под давлением церез1зазор между перегородками 6 регулирующего элемента 5 и седлами 4 перегородок 3 чувствительного элемента2 в выходную камеру 10. Из послед 25ней в сливную полость 16 начинаетсятечение жидкости с минимальным расходом, Одновременно жидкость изкамеры 9 по каналу 12 поступаетв демпфирующую камеру 11.По мере роста давления жидкости30 в камерах 8 входной и соединеннойс ней демпфирующей камере 11 силавоздействия жидкости на цувствительный элемент 2 повышается и. при достижении регулируемым давле 35нием некоторого значения Р превыРсит силу давления Р в камере 9,силу прижатия пружийы 14 и начнетсмещать элемент 2 от его крайнегоположения, приоткрывая седла 4.При этом регулирующий элемент 5 засчет свободы в радиальном направлении концентрицно установится вседлах 4 элемента 2, цто исключаетего перекосы, а следовательно; зае. дания. При этом регулирующий элементс поМощью упругого элемента 14и натяжного устройства 7 прижат сопределенным усилием к корпусу 1.По мере смещения элемента 2 расходжидкости через седла 4 из камер8 в выходную камеру 10 увеличится,а рост давления соответственно замедлится, пока не наступит равновесное состояние, при котором регулируемое давление жидкости в камерах8 и 11 будет уравновешено давлениемв камере 9 и силой сжатия пружины14, т.е. давление Р будет больше17 Я 260 устойчивости регулятора при высокихрабочих давлениях-.Выполнение чувствительного эле.мента в виде полого поршня с расточками, которые образуют совместно срегулирующим элементом входную ивыходную камеры, способствует болееполному использованию динамическогонапора потока рабочей среды, таккак, в основном, изменение направления потока происходит именно в этихкамерах и его реакции воздействуютна стенки полого цилиндра. Симметричное выполнение входной относительновыходной камер . способствует ихвзаимной компенсации.Таким образом, по сравнению с прототипом в предлагаемом регуля" торезначительно расширена областьприменения, повышена надежностьи точность регулирования. 20 СоставительТехред М.Моргентал Корректор О.Густи Редактор И.КасардаевММтеваввеиееее веееве тфЗаказ 2893 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 давления Р на определенную вели чину соо 1 ветствующую усилию сжатия пружины, Если регулируемое давление Рр начнет расти, жидкость отожмет элемент 2 вверх, увеличив проходное сечение седел 1. При этом расход жидкости в выходную камеру 10 увеличится и рост давления Р прекра"Р титсяГсли регулируемое давление Рг начнет падать, элемент 2 переместится, уменьшив проходное сечение седел, что вызовет уменьшение расхода жидкости в выходную камеру 10 и как следствие прекращение падения регулируемого давления РРСимметричное выполнение элемента 5 позволяет уравновесить действующие на него гидравлические силы потока жидкости и как следствие значительно улучшить статические характеристики регулятора за счет уменьшения его статической неравно- . мерности.Динамическая устойчивость регулятора при перемещениях чувствительного элемента обеспечивается с помощью гидравлического демпфера за счет перетока жидкости из демпфирующей камеры 11 в входную камеру 8 через канал 12. При этом гидравлическое сопротивление канала 12 зависит от скорости перетекания. жидкости через него, а следовательно,скорости перемещения элемента 2в любую сторону, предупреждая ееколебания и повышая тем самым точность регулированияКроме того, выполнение чувствительного элемента в виде цилиндрапозволяет по сравнению с прототипомувеличить его осевые перемещения,чем совместно со специальным профи"лированием расходных отверстий идроссельных кромок регулирующегоэлемента обеспечивается малая интенсивность нарастания расхода на единицу хода полого поршня. Это способствует повышению динамической 25 30 35 40 45 50 Формула изобретенияРегулятор перепада давлений, содержащий корпус с установленным в нем чувствительным элементом, выполненным в виде поршня, образующего с корпусом управляющую, регулируемую и сливную полости, регулирующий элемент, расположенный в полости поршня, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения, повышения надежности и точности регулятора, полость поршня разделена на входные и выходные камеры перегородками, в которых выполнены седла, регулирующий элемент выполнен в виде штока с затворами на нем, первый торец штока установлен в демпфирующей камере, выполненной в поршне, второй торец выведен из поршня и закреплен к корпусу посредством упругого элемента с возможностью радиального перемещения, причем между поршнем и корпусом и штоком и поршнем установлены фиксаторы от относительного поворота, входные камеры соединены с регулируемой полостью, а выходныесо сливной полостью.