Регулятор давления

(71) Заявите 54) РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИ ятора нагружены ха" флинейянным я иоэффиою оче ы посто и. Эт чносодает снижен ри низких в воэможность спо Цель иэобрет тойчивости ре ниям, повышен сширение диап и ается тем дост ения ванная ит поркойятор дав кнутую е что регулшень, эасредой,закрепледвухступ Высокая стат гулятора обусло устойчивости ег автоколебания р го, седло и цув с вя ющийступ кост ь ее и охватыв большей такжный н на шня ста ато Изобретение относится к силовой пневмоавтоматике, и может быть использовано в различных пневматичес" ких системах для понижения давления рабочей среды.По основному авт,св, 1741243. известен регулятор давления, содержащий корпус с входной и выходной полостями и установленным в нем под" пружиненным дросселирующим клапаном, соединенным через толкатель с чувствительным элементом поршневого типа, связанным с регулируемой пружиной. Седло клапана выполнено в виде под" пружиненного в сторону чувствительного элемента двухступенчатого поршня, меньшая ступень которого обращена к входной, а большая. - к выход ной полостям 1 1. ческая точность реливает снижение работы и вызывает гупятора. Кроме тотвительный элемент известного регу линдрическими и рактеристика ко характеризуется циентом жесткос редь, обусловлити регулировани ных давлениях изования всего д жин чувствитель 10ла дпя регулиро пения. Последне луатационный ди апазона сжатия пру" ого элемента и седания выходного давограничивает эксппазон настройки, ния - повышение улятора к автоколее его точности и зона рабочих давле-.9266 3внутренней поверхности которого расположена втулка из ферромагнитного материала, причем в замкнутой емкости, закрепленной на чувствительном элементе поршневого типа, 5 установлен поршень, выполненный в виде цилиндрического постоянного магнита с каналом, связывающим его торцовые полости, в котором расположен дроссель. 10Кроме того, регулятор содержит дополнительные пружины, установленные концентрицно пружинам, связанным с чувствительным элементом поршневого типа и двухступенчатым порш нем соответственно, и имеющие длину, ,меньшую чем указанные пружины.При колебаниях чувствительного элемента и двухступенчатого поршня (седла) в противофазе (при автоколебательном режиме работы регулятора), имеют место относительные перемещения замкнутой емкости и охватывающего ее стакана, Поршень и втулка, связанные между собой магнитными свя зями; не перемещаются относительно друг друга. Это вызывает перемещение поршня в емкости, при котором вязкая среда передавливается через канал с дросселем из одной торцовой полости емкости в другую и наоборот. На этом передавливание расходуется энер-гия источника колебаний, колебания подвижных частей регулятора демпфируются. При синхронных колебаниях чувствительного элемента и седла35 поршень в замкнутой емкости перемещается под действием. сил инерции и рассеивание энергии колебаний имеет место и в этом случае.40При сжатии пружинных устройств (при повышении выходного давления) пружины включаются поочередно в параллельную работу. По мере увеличения, настроечного давления увеличивается жесткость пружинных устройств, При этом абсолютная погрешность регулятора увеличивается. Однако относительная погрешность (отношение абсолютной погрешности к настроечному давлению) или остается неизменной50 или даже уменьшается, что позволяет обеспечить требуемую точность регулирования при повышении давления настройки вплоть до максимального, соответствующего полному сжатию пружинных устройств, При уменьшении выходного давления (уменьшением сжатия пружянных устройств) пооцередно вы 30 1ключаются из работы пружины, жесткость пружинных устройств уменьшается, абсолютная погрешность регулирования также уменьшается, относительная погрешность или уменьшается,или остается неизменной, но не превышающей .требуемую величину. Это позволяет использовать при эксплуатациидля изменения давления настройки весьдиапазон сжатия пружинных устройств,следствием чего является значительное расширение диапазона рабочих давлений регулятора,На чертеже схематично представлен регулятор давления, разрез,Регулятор давления состоит из корпуса 1 с входной 2 и выходной 3 полостями, двухступенчатого поршня(седла) 4, с каналами 5 и 6, нагруженного пружинойдросселирующегоклапана 8, взаимодействующего черезтолкатель 9 с чувствительным. элементом поршневого типа 10. Поршень 10нагружен пружиной 11, второй конецкоторой через тарель 12 взаимодействует с регулировочным винтом 13,Между Ступенями седла и корпусаобразована полость 14, в которойразмещена пружина 15, поднимающаяседло 4 вверх. Торцовая поверхностьменьшей ступени седла 4 обращена квходной полости 2, а торцовая поверхность большей ступени - к выходной полости 3. Чувствительный эле-,мент может быть мембранным,На чувствительном элементе 1 Осо стороны выходной полости 3 закреплена замкнутая емкость 16 с вязкойсредой 17 и поршнем 18, выполненнымв виде цилиндрического постоянногомагнита и разделяющим внутреннююполость емкости на две торцовыеполости 19 и 20, сообщенные междусобой каналом 21 с дросселем 22,которые могут быть выполнены как впоршне 18 (как показано на чертеже),так и в стенке емкости 16. На седле4 неподвижно установлен охватывающий замкнутую емкость 16 стакан 23,на котором закреплена втулка 24иэ ферромагнитного материала, связанная магнитными связями с поршнем18, что может быть осуществлено также и выйолнением втулки 24 в видепостоянного магнита, а цилиндра 18 -,из ферромагнитного материала. 8 обоих случаях поршень 18 подвешен вемкости 16 и занимает среднее положение,Концентрично пружинам 11 и 15 установлены соответственно пружины.25 и 26 (по крайней мере две), выполненные меньшей длины, чем пружины 11 и 15, что обеспечивает поочередное включение пружин 11 и 25, 15 и 26 в параллельную работу по мере вворачивания регулировочного винта 13. Последнее может быть обеспечено и выполнением опорных поверхностей для пружин ступенчатыми. При небольшом сжатии пружин (при вворачивании винта 13 на небольшую величину) чувствительный элемент 10 и седло 4 на" гружены соответственно пружинами 11 и 15. При повышении давления настройки винтом 13 пружины 25 и 26 приходят в контакт соответственно с поршнем 10 и седлом 4 и включаются в работу.Предлагаемый регулятор давления работает следующим образом.В исходном положении винт 13 ввернут на небольшую величину. Пружина 11 сжата, поршень 10 опущен вниз и упирается в верхнюю кромку стакана 23, через который усилие пружины 11 через поршень 10 и седло 4 передается пружине 15, усилие сжатия которой равно усилию сжатия пружи. ны 11. Седло 4 также опущено вниз, а пружина 15 сжата. Сжатие пружины 11 и 15 невелико, и пружины 25 и 26 в работу не включены; Дросселирующий клапан 8 поршнем 10 через емкость 16 и толкатель 9 отжат от седла 4 и образует с последним дросселирующую щель, Поршень 18, притягиваясь ко втулке 24, занимает в емкости 16 среднее положение. 5 10 15 35 45 55 Газ высокого давления подается через входную полость 2 к клапану 8. В зазоре между клапаном 8 и сед- лом 4 гаэ дросселируется и его давление понижается. Газ пониженного давления по каналам 5 и 6 поступает в выходную полость 3 регулятора. Давление в выходной полости и сила его воздействия на чувствительный элемент 10 и седло 4 увеличиваются. Поршень 10 поднимается вверх, сжимая пружину 11, а седло 4 опускает" ся вниз, сжимая пружину 15. Это при" водит к уменьшению проходного сечения между седлом 4 и клапаном 8, Если выход иэ регулятора закрыт, то при определенном давлении в полости 3, называемом давлением настройки 25 30 40 50 в статике, клапан 8 перекрывает сед по 4, разобщив входную и выходную полостиПри отборе газа в объем за регулятором выходное давление и сила его воздействия на поршень 10 и седло 4 снижаются. Это приводит к опусканию первого вниз и подъему второ" го вверх и, следовательно, к открытию клапана 8 и дросселированию газа в образовавшейся щели между клапаном и седлом. Давление в полос" ти 3 снова повышается и при некотором его значении между силами, действующими на подвижную систему регулятора, устанавливается динамическое равновесие, соответствующее определенному расходу газа, Если расходгаза изменяется, то новое равновесиенаступает при другой величине дросселирующей щели.При неустойчивой работе регулятора его чувствительные элементы (поршень 10 и седло 4) колеблются, вызывая колебания давления на выходе.Наиболее опасным режимом работы регулятора является тот,когда поршень 10 и седло 4 колеблются в противофазе, т.е. когда поршень 10 поднимается при колебаниях вверх, а седло 4 при этом опускается вниз, При таком режиме колебаний подвижных частей регулятора стакан 23 с втулкой 24 перемещаются относительно емкости 16, Причем это относительное перемещение складывается иэ перемещений поршня 10 и седла 4. Так как поршень 18 связан магнитными связями со втулкой 24, то при колебаниях поршня 10 и седла 4 имеют место колебания.(перемещения) поршня 18 относительно емкости 16, в результате чего вязкая среда 17 перетекает по каналу 21.с дросселем 22 из полости 19 в полость 20 емкости 16 и наоборот. На это перетекание вязкой среды расходуется (превращением в тепло) энергия источника колебаний. Возникающие колебания подвижных частей быстро демпфируются.Демпфирующее устройство в предлагаемом регуляторе обеспечивает .значительно (практически в два раза) более высокую демпфирующую способность, так как практически одинаковым с известными решениями весом демпфирующего устройства гасятся колебания двух чувствительных эле" ментов. С другой стороны, в предла. 25 50 35 40 45 50 55 7 9гаемом регуляторе поршень 18 колеб-лется в вязкой среде с амплитудой,в два раза превышающей амплитудуколебаний инерционного тепла (поршня) известного устройства. При колебаниях поршня 10 и седла в противофазе, обусловливающие колебаниявеличины дросселирующей щели, поршень 18 перемещается в вязкой среде17 (относительно емкости 16) нетолько под действием магнитных сил,но и под действием сил инерции.,Обаэтих воздействия складываются,обуславлиеая большую амплитуду перемещений.поршня 18. Если, например,поршень 10 и седло 4 расходятся, товтулка 24, притягивая к себе поршень18, тянет последний вниз. В эту жесторону направлена и сила инерциии наоборот.При синхронных колебаниях поршня10 и седла 4 (когда направления ихдвижения при колебаниях совпадают)поршень 18 перемещается относительноемкости 16 под действием сил инерцииДемпФирование в таких колебанийтакае имеет место в предлагаемом регуляторе давления.Пеи повышении давления настройки(вео 1 зачиванием винта 13) пружины 25и 26 вступает в контакт соответственно с йоршнем 10 и седлом 4, включаясь в работу. При этом жесткостьпружинных устройств увеличивается,они могут уравновесить более высокоевыходное давление. Верхний пределнастроечного давления увеличивается.Абсолютная погрешность. регуляторапри этом также увеличивается, отно-сительная же погрешность или не изменяется или даже уменьшается,При уменьшении выходного давления расслаблением пружинных устройствсоставляющие их пружины поочередновыключаются из работы, коэффициентыжесткости их уменьшаются, что обусгкццщрает уменьшение абсолютной погращыости работы регулятора и обесщвчание неизменной (или даже уменьшенйрй) относительной погрешностирегулятора, удовлетворяющей предъявляемым требованиям при любом уменьШемии выходного давления. Уменьшение нижнего и увеличение верхнегопределов регулирования предлагаемо-го регулятора давления обусловлива 26630 8 ют значительное расширение диапазона рабочих давлений регулятора.Предлагаемый регулятор давления газа характеризуется высокой точностью и устойчивостью работы, что достигнуто без заметного усложнения конструкции и без ощутимого увеличения веса, Устойчивость регулятора к автоклебаниям позволяет обеспечить более высокую надежность газоснабжения и повышение надежности работы всей пневмосистемы, подключенной к регулятору.Расширение диапазона рабочих давлений регулятора создает благоприятные условия для широкой унификации и стандартизации регуляторов, расширяет область их возможного использования. Формула изобретения . 1. Регулятор давления по авт.св.1741243, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения устойчивости регулятора к автоколебаниям,он содержит поршень, замкнутую емкость с вязкой средой, а также охватывающий ее и закрепленный на большей ступени двухступенчатого поршнястакан,на внутренней поверхностикоторого расположена втулка из ферромагнитного материала, причем в замкнутой емкости, закрепленной на чувствительном элементе поршневого типа,установлен поршень, выполненный ввиде цилиндрического постоянного магнита с каналом, связывающим его тор,цовые полости, в котором расположендроссель.2. Регулятор по п.1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения точности и расширения диапазона рабочих, давлений регулятора,он содержит дополнительные пружины,установленные.концентрично пружинам,связанным с чувствительным элементомпоршневого типа и двухступенчатымпоршнем соответственно, и имеющиедлину меньшую, чем укаэанные пружины.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе,1. Авторское свидетельство СССРй 741243, кл. С 05 Р 16/10, 1977(прототип).