Регулятор давления

ив ть, ке.14 щд ьМ 1 ч с . -.;, т ., а 4 у, д,., ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Соеетскик Социелистическик Республик(23) ПриоритетОпубликовано 231080, Бюллетень йф 39Дата опубликования описания 27.10. 80 51)М, Кл,З й 05 0 16/10 ГосударствеииыИ комитет СССР ло делам изобретениИ и открытиИ(51)РЕГУЛЯТОР ДАВЛКНИЯ Изобретение относится к пневмоав.томатике и может быть использовано в.пневмосистемах.Известен широкопредельный регулятор давления, состоящий из корпуса,одной дросселирующей пары, одногочувствительного элемента и связаннойс ним дренажной пары затвор-седло 11.Однако дренажная пара в этом регуляторе срабатывает только после полного перекрытия дросселирующего седла затвором с полным усилием герметизации дросселирующЕго седла. При этомзначительное изменение усилия регулировочной пружины и усилие герметизации 15компенсируются значительным. возрастанием выходного давления что ведетк увеличению статической ошибки регулирования.Такое использование дренажной пары 20позволяет ограничить выходное давление в аварийной ситуации, напримерпри разрушении затвора дросселирующей пары, но в этом случае она недает повышения точности регулирования 25 давленияИзвестен также автоматический саморазгружающийся регулятор давления,представляющий собой сочетание двухсамостоятельных редукторов - основного 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 давленияНаиболее 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 установившихсярежимах, но в переходных режимах при уменьшении, прекращении 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 точ ф ности регулирования выходного давления.Цель достигается тем, что регулятор содержит четвертый регулирующий орган, вход которого соединен с пер 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 2 О 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 Р. во времени с для различных величин изменения 30 (уменьшения) расхода среды 4 6 через выходной канал устройства: на фиг.3- графики 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 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, обес печивающими 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 с рабочей полостью 18 и первую управляющую полость 7 с четвертым регулирующим органом. Дроссель 26 определяет реакцию поршня 17 на минимальныйпневматический сигнал, поступающийпо каналу 24, а также интенсивностьи продолжительность сброса давленияиз полости 7. Канал 27 предназначендля сообщения выхода дросселя 26 иполости пружины 19 через канал 28 сатмосферой. Канал 29 обеспечиваетподвод среды от второго регулирующего органа в полость 7, а дроссель 30 отток среды из полости 7, создаваяв ней переменное давление. Входнаяполость 2 является непосредственнымисточником питания для первого регулирующего органа и своей емкостьюобеспечивает 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 пружинами12 и 13 к корпусу 1, затворы 4 и 10отжаты от седел 5 и 11, а затворы 14,и 22 перекрывают седла 15 и 23. Сжатие пружины 13 соответствует усилиювыходного давления на площадь поршня8, а сжатие пружины 12 соответствуетусилию несколько меньшему, чем усилиевыходного давления на большую ступеньпоршня б, При подаче входного давления газ из выходной полости 2 поступает в выходную полость 3 и по каналу 16 в полость 18В установившемсярежиме регулирования с расходом илибеэ расхода среды, ступенчатый поршень б уравновешен.с одной сторонывыходным давлением на большую ступень и с другой стороны пружиной 12и некоторым давлением в первой управляющей полости 7 на кольцевую площадь, равную разнице площадей большейи меньшей ступеней поршня 6Давлениев первой управляющей полости 7 зависит от степени нагружения пружины 12и меняется автоматически по мере изменения усилий на подвижной системерегулятора, например вследствие изменения хода затвора 4 при колебаниях расхода рабочей среды и входногодавления. Увеличение давления в полости 7 происходит при уменьшении выходного давления путем реакции поршня8 на это уменьшение, его воздействияна затвор 10,отжатия затвора 10 отседла 11 и увеличения притока среды вполость 7. При увеличении выходногодавления поршень 8 перемещается в направлении сжатия пружины 13, зазормежду затвором 10 и седлом 11 уменьшается, приток среды в полость 7 также уменьшается, давление в полости 7за счет оттока среды через дроссель30 также уменьшается. Таким образом,работой второго чувствительного элемента - поршня 8, второго регулирую 773584щего органа - затвора 10 и седла 11осуществляется автоматическое изменение давления в первой управляющейполости 7, т.е.автоматическая коррекция выходного давления, указаннойкоррекцией ошибка регулирования сводится к минимуму только для установившихся процессов. В общем случаевремя выхода регулятора на установившийся режим зависит от скорости изменения давления в первой управляющейполости 7, определяемой притоком среды в полость 7 и оттоком среды черездроссель 30. При быстром уменьшениирасхода среды через выходную полость3 давление в полости 7, а, следовательно, и выходное давление становятся избыточными. При этом поршень 8вместе с затвором 14 перемещаются внаправлении сжатия пружины 13 до контакта затвора 14 с жестким упором накорпусе 1. При дальнейшем перемещении поршня 8 канал 24 становится открытым и рабочая среда поступает врабочую полость 18 и к дросселю 26,Вследствие ограниченного расхода среды через дроссель 26, давление в рабочей полости 18 возрастает и поршень17, сжимая пружину, через толкатель20 отжимает затвор 22 от седла 23.Среда из первой управляющей полости7 через канал 25 дренируется в атмосферу. При этом давление в полости7, а, следовательно, и в выходкойполости 3 быстро уменьшается, В случае избыточного сброса среды из полости 7, давление в ней достаточнобыстро восстанавливается за счетподпитки по каналу 29.Таким. образом, предложенное техническое решение позволяет ограничитьвозрастание выходного давления иуменьшить время выхода регулятора наустановившийся режим,На Фиг. 2 и 3 верхний график соответствует уменьшению. расхода среды от максимального значения до нуля.Продолжительность изменения расходас принята для различных величинрасхода одинаковой, Из сопоставленияЪграфиков Фиг. 2 видно, что продолжительность переходного процесса Т иотклонение выходного давления аРзависят от величины изменения расхода среды, При увеличении й отклонеииедР уменьшается. Из сопоставленияХграфиков на Фиг. 2 и фиг. 3 видно,что величины +ьР аах и Т гпах на фиг.3 для предложенного регулятора меньше, чем величины +ьР щах и Тувах наФиг, 2 для известного "регулятора.Имеющие место кратковременные понижения -ЬР вах,какправило, не влияют существенно на работу потребителягаза.В отличие от этого, величины дРи Т составляют значительный процейтот выходного давления и продолжительности рабочего цикла регулятора.Поэтому, применительно к некоторым потребителям, такие отклонения. могутрассматриваться как недопустимые,асам регулятор давления как низкоточный.Преимуществом изобретения является то, что управляющий сигнал на поршне 17 формируется за счет оттока рабочей среды из выходной полости 3Ъ(через канал 16), чем обеспечиваетсябыстрый предварительный сброс возрастающего выходного давления, а прио малых возрастаниях выходного давленийего ограничение возможно только засчет выхода среды через третий регулирующий орган(затвор 13 и седло 14).Таким образом, с введением связи15 третьего регулирующего органа совторым чувствительным элементом, свведением четвертого регулирующегооргана, пвевмопривода и соответствующих коммутирующих каналов точностьрегулятора давления повышается.Использование изобретения позволит повысить точность регулированиядавления в пневмосистемах, исключитьустановку в системы специальных устройств для ограничения "Забросовфрегулирующего давления.Формула изобретенияРегулятор давления, содержащийкорпус с входной и выходкой полостями, между которыми установлен первыйрегулиружций орган, связанный с первым чувствительным элементом, выполненным в вийе ступенчатого поршня,образующего с корпусом первую управляющую полость, второй регулирующийМ орган, установленный между выходнойи первой управляющей полостями,связанный со вторым чувствительным элементом, образующим с корпусом вторуюуправляющую полость, сообщенную свыходной 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 - сатмосферой, связанный с рабочимпоршнем, образующим с корпусом рабочую полость, которая сообщена черездроссель с атмосферой и через каналво втором чувствительном элементес выходом третьего регулирующего органа, вход которого соединен со вто-.рой управляющей полостью, причем вто 55 рой и третий регулирующие органы механически связаны.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 351038, кл.б 05 О 16110 19672. Авторское свидетельство СССРР 225598, кл. 0 05 О 16/06, 1966.3. Авторское свидетельство СССРУ 610074, кл. 0 05 О 16/10, 1978прототип)