Регулятор давления газа

по делам нзнбретеннй и атнрытнй.3 (088,8) Дата опубликования описания 23,05.82(72) Автор изобретения Н, Н. Расчетнов Заявитель ГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ ГАЗА ений приводит су регчлировахмме, заключаюделение к нежен онтактных ательному проц алорасходном р в следующем. расходньщ режи вляется не при пневмосистема я в щемус Малегулиров ания стоянном маес Изобретение относится к пневмоав.томатике и может быть использовано в Известен регулятор давления, состоящий из корпуса с входной и выходной полостями, дросселирующей металлической пары затвор-седло с парал-. лельными уплотняющими поверхностями, причем затвор связан через толкатель с чувствительным элементом 111.Регулятор имеет тот недостаток, что седло может деформироваться прогибаться) как при закреплении, так и под воздействием рабочей среды. Вслед ствие прогиба седла получается незначительное искажение плоскостности его уплотняющей поверхности, Причем отклонение от плоскости от воздействия, например, входного давления таково, что контактные давления на уплотняющнх поверхностях седла и затвора получаются увеличенными .с стороны входной полости и уменьшенными с стороны полости выходной. Такое распрелом зазор атвором и седлом, а при пери д м открытии-закрытии седла, из-за сил трения подвижной системы, газодинамических силоовых добавок, запаздывания подвижной системы и связанного с ним перенаполнения выходной полости, т. е. в мало- расходном режиме, особенно для многорасходных регуляторов с увеличенными силами трения и диаметрами седел, непрерывное регулирование заменяется импульсным. Важным фактором, усили вающим импульсный характер регулирова ния и амплитуду колебаний выходного давления, является переменность усилия на затворе в процессе герметизации-разгерметизации седла, В первую очередь переменность усилия на зат3 930290воре обусловлена переменностью давления рабочей среды на уплотняющихповерхностях при загерметизированноми разгерметизнрованном седле. Еслиеедло прогнуто таким образом, чтоимеет место уменьшение контактныхдавлений затвора на седло в сторонувыходной полости, то .герметичностьконтакта определяется давлениями поуплотняющей кольцевой поверхности с 10стороны входной полости, По остальнойширине уплотняющей поверхности седлаимеют место уменьшенные контактныедавления. В этой зоне, кроме реакцииседла, на затвор будет воздействовать 15среда с выходным давлением, так какуменьшенные контактные давления неспособны обеспечить полной герметич-,цасти и выходное давление и давлениесреды в микро- макрозонах уплотняющих ррповерхностей выравниваются, Послеразгерметизации седла входная и выходная полость сообщены, По всей ширинеуплотняющей поверхности седла начинает действовать давление среды, среднее дзначение которого промежуточное между. входным и выходным давлениями. Послегерметизации седла (по наружной кольцевой зоне) на большей части уплотняющей поверхности вновь устанавливается И 1давление среды, равное выходному давлению.Таким образом, процесс герметизации и разгерметизации седла сопровождается появлением и снятием газодинамической силовой добавки на затворерегулятора и колебаниями выходногодавления, Процесс колебаний усугубляется, тем, что воздействие силовыхдобавок нелинейно, не пропорционально расходу газа через седло.Наиболее близким по техническойсущности к данному изобретению является газовый редуктор прямого дейст-вия, состоящий из корпуса с входнойи выходной полостями, чувствительногоэлемента, связанного с металлическойдросселирующей парой "затвор-седло"с номинально параллельными уплотняющими поверхностями, На корпусе имеет 50ся торцовая поверхность, по которойбазируется седло 1 2,Н -Т Этому газовому редуктору присущи те же недостатки, что и описанному вы ше клапану. В малорасходном режиме 55 он работает в автоколебательном режиме, так как имеют место прогибы седла, связанные е неплоскостностью и деформацией базирующих элементов, которые приводят к нежелательному распределению контактных давлений на седлои затворе, При теоретически возможной полной параллельности уплотняющихповерхностей, существенная нелинейность характеристики "затвор-седло"хотя и уменьшается, но будет оставаться, отрицательно сказываясь на процессрегулирования, Точность регулированиярассмотренных известных устройств иособенно регуляторов с усилителями,вмалорасходном режиме не высока и восновном определяется разницей максимального и минимального значений выходного давления в процессе авто- колебаний.Цель изобретения - повьпйение точности регулятора давления путем устранения автоколебаний в малорасходном режиме.Указанная цель достигается тем, что регулятор давления газа, содержащий корпус с входной и выходной полостями, с установленным в нем чувствительным элементом, связанным толкателем с расположенным в входной полости клапаном, содержит шайбу, в центральном отверстии которой расположен толкатель, причем на одном торце шайбы выполнено седло клапана, а на другом - кольцевой выступ, торцовая поверхность которого вместе с периферийным участком. торцовой поверхности шайбы связаны с торцовой поверхностью корпуса, при этом высота кольцевого выступа равна где Н - высота кольцевого выступа,мм;К - 1,2 10 -8,5 10 коэффициентпропорциональности;1.1 - наружный диаметр шайбы, мм;Й - диаметр центрального отверстия, мм;Б - ширина уплотняющей поверхности седла, мм.На фиг, 1 изображен предлагаемый регулятор; на фиг. 2 - узел 1 на фиг, 1.Регулятор давления газа состоит из корпуса 1 с входной 2 и выходной 3 полостями и торцовой поверхностью 4, чувствительного элемента - поршня 5, нагруженного пружиной 6 и передающего через толкатель 7 воздействиена клапан 8, перекрывающий 1 открывающий ) седло 9, выполненного на однойторцовой поверхности шайбы О, имеющей кольцевой выступ 11 на другойторцовой поверхности 12, преднааначенный для создания осевого принуди 1тельного прогиба шайбы и обеспечениярасхождения уплотняющей поверхностиседла относительно уплотняющей поверхности клапана. Крышка 13, образующая с корпусом входную полость,поджимает периферийную зону базирующей поверхности седла к торцовой поверхности 4 при подтягивании резьбового соединения крьппки с корпусом 1, 15Регулятор давления газа работаетследующим образом,В исходном положении поршень 5под воздействием пружины 6 поджат ккорпусу 1. Клапан 8 при этом отжат 20от седла 9 толкателем 7,При подводе рабочей среды во входную полость 2, среда через кольцевойзазор между клапаном 8 и седлом 9 поступает в выходную полость 3. По мере возрастания давления в полости 3поршень 5 начнет перемещаться в направлении сжатия пружины 6, а клапан8 будет приближаться к седлу 9, Зазор между клапаном и седлом и приток ЗОсреды в выходную полость 3 будетуменьшаться. При соответствующих притоке и оттоке среды давления в выходной полости 3 стабилизируется, а еговеличина определяется степенью.нагружения регулировочной пружины 6,В малорасходном режиме, т. е. припериодических малом открытии и перекрытии седла, связанных с нелинейностями звеньев регулятора, регулирование осуществляется следующим образом.При посадке клапана 8 на седло 9контактные давления по уплотняющей,поверхности седла, вследствие ее расхож-.дения из-за принудительного прогибашайбы с седлами, распределяются неравномерно. Увеличенные, давления возникают с стороны выходной полости, ауменьшенные со стороны полости входной. Герметичное разобщение входнойи выходной полости осуществляется зо"ной. Герметичное разобщение входной ивыходной полости осуществляется зоноймаксимальных контактных давлений, а состороны входной полости, вследствие55уменьшенных и возможно нулевых контактных давлений, на клапан действует еще исреда под входным давлением; По мере отбора среды и уменьшения давления в выходной полости поршень 5 черезтолкатель 7 воздействует на клапан8, сначала уменьшая контактные давления на клапане и седле, затем отжимаяклапан от седла до появления малогокольцевого зазора и расхода среды,Процесс разгерметизации седла сопровождается нарастанием скорости потокапо уплотняющим поверхностям и уменьшением давления среды до некоторогопромежуточного значения. Усилие наклапане в направлении его отжатия отседла уменьшается, Это потребует дополнительного усилия на клапане состороны поршня 5, медленно развиваемого поршнем по мере опоражнивания выходной полости, Аналогичный процесс,но с противоположным изменением усилий на клапане 8 и поршне 5, осущест-вляется при уменьшении .;ольцевого зазора между клапаном и седлом.При выбранном прогибе шайбы с седлом, когда уплотняющая поверхностьседла относительно уплотняющей поверхности клапана имеет расхождение с стороны входной полости, неуправляемыеотжатие и поджатие клапана к седлуи автоколебания регулятора исключаются, точность регулятора повышается,Иными словами. в предлагаемом регуляторе существует отрицательная обратная связь на клапане по его перемещению. Наибольший положительныйэффект получается при испдльэованиипредлагаемого решения в астатическихрегуляторах, когда имеется достаточный запас по коэффициенту усиления,но регулятор весьма чувствителен кразличного рода нелинейностям и положительным связям.1Дополнительным эффектом в рассмотренном устройстве является повышениеточности регулирования за счет благоприятного условия самоустановленияклапана по мере его подхода к седлу.Этот эффект обусловлен получающейсяразницей промежуточных давлений иусилий на клапане в двух диаметрально противоположных зонах ( зоны меньшего и большего зазора между клапаном и седлом). При этом происходитпредварительное, автоматическое самовыравнивание клапана относительноседла в пределах радиальных зазоровв направлениях,Расхождение уплотняющей поверхности седла не может быть принято зна-чительным, приближающим профиль седла к ножевому типу с узкой перена930290 фиг иг.2 оставитель Л. Подшибихинехред Т.Матдчка Корректор И, Муска Редактор А. Ша каз 347 ного к ений и тв елам изобре сква, Ж5 аушс Патент , г Тираж 9 ВНИИПИ Гос по д 13035, Мо