Регулятор давления газа

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИН 11704 4 С 05016/1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ Н АВ ГОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬС(56) Авторское свидетельство СССР У 426099, кл. С 05 В 16/10, 1974.Авторское свидетельство СССР У 112735, кл. С 05 Э 16/10, 1956. (54)(57) 1,.РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ ГАЗА, содержащий корпус с входным и выходным каналами и седлом между ними, в котором установлены клапан с.пружиной и толкателем и контактирующий с ним чувствительный элемент, нагруженный управляющим давлением, полость которого сообщена через дроссель с дренажнбй магистралью и через регулируемый дроссель с входным каналом, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности регулирования, регулируемый дроссель выполнен в виде цилиндра с установленным в нем полым поршнем, подпружиненным навстречу входному давлению, внутри которого размещен дросселирующии элемент, жестко связанный с регулировочным элементом, причем на .наружной поверхности поршня между его уплотнительными манжетами выполнена кольцевая проточка, сообщенная с полостью поршня и через отверстие в цилиндре с управляющей полостью.2. Регулятор по и. 1, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения экономичности и безопасности работы, он снабжен дренажным резервуаром, подключенным к дренажной магистрали, а на полом поршне регулируемого дросселя со стороны его входного канала выполнена дополнительная ступень, образующая с цилиндром дополнительную полость, сообщенную с дренажным резервуаром.3. Регулятор по пп,1 и 2, о т л ич а ю щ и,й с я тем, что, с целью повышения надежности регулятора, в полом поршне регулируемого дросселя на его входе выполнено дополнительное седло,. образующее с дроссельным элементом нормально открытую клапанную пару.37 1 11704Изобретение относится к устройствам пневмоавтоматики и может найти широкое применение в различных отраслях промышленности и транспорта при понижении давления газа и автоматическом Поддержании с высокой точностью требуемой величины пониженного давления при изменениях входного давления и расхода.Целью изобретения является повышение точности, экономичности, безопасности работы и надежности регу, лятора.На чертеже показан регулятор давления газа.15Регулятор давлениягаза содержит корпус 1 с входным 2, выходным 3 каналами .и седлом 4 между ними, клапан5 с пружиной б и толкателем 7 и контактирующий с ним чувствительный элемент 8, образующий с корпусом 1 управляющую полость 9Управляющая полость 9 сообщена че. рез дроссель 10 с дренажной магистралью 11 и через регулируемый дроссель 12 с входным каналом 2.Регулирующий дроссель 12 представляет собой цилиндр 13 с установленным в нем полым поршнем 14, подпоршневая полость 15 которого магистралью 16 сообщена с полостью входно, го канала 2. В противоположной полос. ти 17 цилиндра 13 размещена пружина 18, нагружающая полый поршень 14 навстречу действию входного давления. В поршне 14 выполнена полость 19, в35 которой размещен дросселлирующий элемент 20, жестко связанный с ввернутым в крышку 21 цилиндра 13 регулировочным элементом 22. Дросселирующий эле 40 мент 20 выполнен в виде золотника (поршня) с винтовой канавкой 23 на его наружной поверхности,Полость 19 полого поршня 14 каналами 24 сообщена с кольцевой проточ 45 кой 25 на наружной поверхности его между уплотнительными манжетами 26 и 27. Полость кольцевой проточки 25через отверстие 28 в цилиндре 13 и каналом 29 сообщена с управляющей по 50лостью 9. Регулятор снабжен дренажным резер; вуаром 30, подключенным к дренажной магистралй 11. На полом поршне 14 регулируемога дросселя 12 со стороны 55 его входного канала 31 выполнена до- . полнительная ступень 32, образующая с цилиндром 13 дополнительную полость 33, сообщенную магистралью 34 с дре нажным резервуаром 30.На полом поршне 14 регулируемого дросселя 2 со стороны его входного канала 31 выполнено дополнительное , седло 35, образующее с дросселирующим элементом 20 (его торцовой поверхностью) нормально открытую клапанную пару.Регулятор давления газа работает следующим образом.В исходном положении клапан 5 пружиной 6 поднят максимально вверх, прижат к седлу 4 и разобщает полости входного 2 и выходного 3 каналов. Чувствительный элемент 8 клапаном 5 через толкатель 7 также поднят вверх. Регулируемый дроссель 12 настроен на требуемое давление в полости выходного канала 3 регулятора регулировочным эпементом 22, Крышка 21 навернута на цилиндр 13 настолько, что пружина 18 может воспринять воздействие входного давления со стороны полости 15 и сброспого давления со стороны дополнительной полости ЗЗ во всем допустимом рабочем диапазоне их изменения. Полый поршень 14 под действием пружины 18 опущен вниз, сопротивление дросселирующего элемента 20 минимально. Избыточное давление газа в дренажном резервуаре 30 отсутствует. Газ высокого давления подводится к входному каналу 2, откуда поступает к клапану 5 и в магистраль 16, В начальный момент входное давление еще больше прижмет клапан 5 к седлу 4. Одновременно газ высокого давления по магистрали 16 поступает в полость 15 под полый поршень 14. Последний под действием входного давления поднимается вверх, сжимая пружину 18. Подъем вверх полого поршня 14 происходит до тех пор, пока сила давления на него со стороны полости 15 не уравновесится пружиной 18. При этом дросселирующий элемент (золотник) 20 перекроется цилиндрической поверхностью полого поршня 14 на величину требуемого (настроечного) гидравлического сопротивления, соответствующего необходимому давлению настройки регулятора. Газ проходит по винтовой канавке 23 и поступает в полость 19; откуда по каналам 24 поступает в полость кольцевой проточки 25. Из полости 25 через отверстие 28 и канал437 3 117029 газ поступает в управляющую полость 9. Газ на дросселирующем эле-.менте 20 росселируется, его давлениепонижается, и в управляющую полость9 газ поступает с пониженным давлением,Давление в управляющей полости 9плавно повышается, по мере чего чувствительный элемент 8 опускаетсявниз, отрывает через толкатель 7 кла-Опан 5 от седла 4. В образовавшийсямежду клапаном 5 и седлом 4 щели газдросселируется и поступает в полостьвыходного канала 3, Давление подчувствительным элементом 8 повышается, Если выход из регулятора закрыт,то при определенном давлении на выходе чувствительный элемент 8 поднимется вверх (под действием выходногодавления) настолько, что клапан 5 ся дет на седло 4 и разобщит входную 2и выходную 3 полости регулятора.В установившемся режиме приток газа в управляющую полость 9 через ре-,:гулируемый дроссель 12 и расход из 25него через дроссель 10 выравниваются,давление в управляющей полости 9 будет постоянным и меньшим входногодавления.При отборе газа в объем за регуля тором давление под чувствительнымэлементом 8 несколько уменьшится, чтоприведет к опусканию его вниз, открытию клапана 5 и поступлению газана выход регулятора. Давление подчувствительным элементом 8 восстановится, между клапаном 5 и седлом 4установится щель, соответствующаяданному отбору газа через регулятор.Если расход газа изменится, то подвижцая система регулятора перейдет вдругое положение динамического равновесия, соответствующее другому расходу. 45Еслинапример, расход газа уменьшится, то при этом давление под чув.ствительным элементом 8 несколько повысится, что обусловит подъем его и клапана 5 вверх, уменьшение притока 50 . газа на выход регулятора, восстановление выходного давления и перевод подвижной системы в другое положение динамического равновесия.При прекращении отбора газа через .5 регулятор давление под чувствительным элементом 8 поднимет последний настолько, что клапан 5 сядет ца седло 4 и разобщит входную 2 и выходную 3полости,При постоянном входном давлениивзаимное положение дросселирующего .элемента 20 и полого поршня 14 регулируемого дросселя 12 не изменится приработе регулятора, проводимость дросселирующего элемента 20 постоянна иотрегулирована регулцровочным элементом 22 так, что давление в управляющейполости 9 соответствует настроечномудавлению ца выходе регулятора.Изменение выходного давления регулятора (его перенастройка) производится регулировочным элементом 22. Если,например, необходимо повысить выходное давление регулятора, то вращаютего так, чтобы цросселирующий элемент20 полцялся вверх, При этом длина винтовой канавки 23, через которую про-,ходит газ, уменьшится, сопротивлениедросселирующего элемента 20 такжеуменьшится, приток газа в управляющуюполость 9 через регулируемый дроссель12 увеличится, давление в управляющейполости 9 повысится. Это обусловит от;крытие клапана 5 и повышение давления газа ца выходе регулятора.Если необходимо перенастроить регулятор на более низкое выходноедавление, регулировочным элементом22 перемещают дросселирующий элемент20 относительно полого поршня 14 вдругую сторону, При этом сопротивление регулируемого дросселя 12 уве-личится, приток газа в управляющуюполость 9 уменьшится, давление в последней понизится, что приведет кперемещению вверх чувствительногоэлемента 8 и уменьшению щели междуклапаном 5 и седлом 4. Если же величина входного давления изменяется, то это приведет к измецецшо положения полого поршня 14 относительно дросселирующего элемента 20. При этом сопротивление дросселирующего элемента 20 изменится так, что давление в управляющей полости 9 останется неизменным.Если, например, входное давление понизится (что будет иметьместо при питании регулятора от баллона), то при неизменном сопротивлении дросселирующего элемента 20 давление в управляющей полости 9 должно также уменьшиться, следствием чего явилось бы и понижение выходного давления.регулятора. Однако этого цепроизойдет, так как полый поршень 14 при этом под действием прулатны 18 несколько опустится вниз, Дросселирующйй элемент 20 останется при этом5 неподвижным, Сопротивление дросселирующего элемента 20 уменьшится, чем будет обеспечено прежнее (неизменное) давление в управляющей полости 9 и, следовательно, давление на выходе регулятора,При повышении входного давления сопротивление регулируемого дросселя 12 увеличится, приток газа в управляющую полость 9 останется неизменным, благодаря чему будет обеспечена высокая точность и стабильностьвыходного давления регулятора,Сброс газа из управляющей полости9 регулятора происходит через дроссель 10 и магистраль 11 в дренажныйрезервуар 30. Этим исключается неоправданный Сброс рабочей среды, обеспечивается ее Сбор для последующегоиспользования, что повышает экономич ность регулятора за счет исключенияпотерь дефицитных газовых сред прииспользовании их в качестве рабочеготела. С другой стороны, сбор сбрасываемой из управляющей полости 9 рабочей среды в резервуар 30 исключаетвозможность загазованпости помещения, в котором установлен регулятор,инертными и агрессивными газовымисредами при использлвании их в ка 35честве рабочей, среды регулятора,чтоповышает безопасность его работы,При длительной работе регуляторадавление в дренажном резервуаре 30повысится, что должно привести к изменению давления в управляющей полости 9 и, следовательно, к изменениювь 1 ходнога давления регулятора. Одна-,ко этого не произойдет, так как при.этом повысится давление в дополнитель.ной полости 33, следствием чего явится увеличение силы давления, газа наполый поршень 14 со стороны дополнительной полости 33. Полый поршень 14под действием возросшего давления газа в резервуаре 30 (и в полости 33)будет подниматься вверх, сжимая пружину 18. При этом сопротивление дросселирующего элемента 20 будет увели-.чиваться, приток газа в управляющуюполость 9 будет уменьшаться по мереуменьшения расхода газа из этой жеполости через дроссель 10, обусловленного повышением давления в резервуаре 30. Давление в управляющей полости 9 будет постоянным и не будетзависеть от допустимого (эксплуатационного) диапазона повышения давления в дренажном резервуаре 30. При максимальном наполнении дренажного резервуара 30 давление в нем повысится до такой величины, что полый поршень 14 силой давления в дополнительной полости 33 будет поднят настолько, что дополнительное седло 35 сядет на нижнюю торцовую поверхность дросселирующего элемента 20 и разобщит входную полость 15 от управляющей полости 9. Давление в последней за счет перетока газа из нее в дренажный резервуар 30 еще больше понизится, чувствительный элемент 8 поднимется вверх, клапан 5 сядет на седло 4, разобщит входную 2 и выходную 3 полости регулятора. Регулятор давления выключится из работы, давление на его выхоце не сможет быть выше настроечного, Это будет сигналом для отключения наполненного дренажного резервуара 30 и необходимости подключения регулятора к незаполненному сосуду,К этому же результату приведет ичрезмерное повышение входного давления, При этом полый поршень 14 также поднимется под действием силы входного давления со стороны полости 15 вверх до посадки дополнительного седла 35 на дросселирующий элемент 20, что приведет к разобщению полостей 9 и 15 и невозможности чрезмерного повышения давления в чувствительной полости 9 и, следовательно, на выходе регулятора.1170437 14 27 Составитель Е.Латухин рректор М,Розмари актор М.Кел ехред С,Иовжии Заказ 470 дписноР 4/ ППП "Патент", г,ужгород, ул. Проектная и 4/45 Тираж 863 ВНИИПИ Государственногпо делам изобретений 113035, Москва, Ж, Р Пмптета ССткрытийкая наб,; ГФ 21 78 77 25 О ЯФ Ж 20 Ж