Регулятор давления

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советски ксоциалистическиеРеспубпнк(23)приоритетОпубликовано 30,09,82, Бюллетень36Дата опубликования описания 30 . 09 . 82 3 Ьеудэрстеенный комнтет СССР де делам нэабретеннй и открытий(54) РЕГУЛЯТОР ДА 8 ЛЕНИЯ 2личин сжатия последних. Соотношение этих параметров для каждого поршня может быть таким, чтоотдельные поршни будут работать (реагировать на изменения выходного давления) не во всем эксплуатационном диапазоне настройки регулятора. Это снизит чувстви" тельность и точность работы регулятора и является его недостатком.Цель изобретения - повышение точности работы регулятора давления.Указанная цель достигается тем, что в регуляторе давления конструктивные параметры чувствительного элемента связаны между собой соотноше- нием 1 Ь 3и т.дЭ ,К иЕ3.где Р, РЭ 2 1Изобретение относится к пневмоавтоматике, может быть использованодпя понижения давления рабочей средыв различных пневматических системахи предохранения их от чрезмерногоповышения давления,По основному авт. св. Ю 842321 известен регулятор давления, содержа-,щий нагруженный основной пружинойчувствительный элемент, связанный сюрегулирующим элементом, Чувствительный элемент выполнен из нескольких,по крайней мере двух, размещенныхсоосно друг в друге, поршней, причемосновной пружиной нагружен наибольшийпоршень, с регулирующим элементомсвязан наименьший поршень, а из каждых двух соседних поршней меньшийнагружен дополнительной пружиной относительно большего поршня 1 1.20Параллельная работа составляющихчувствительный элемент поршней зависит от соотношения их размеров, характеристик нагружающих их пружин и веР - эффективйые пло-аъщади поршней чувст.вительного элемен-.та;.бой соотношением Ъгде гЭ И К Ь 4 Ои т,д.(1)э. Э- эффективные площади поршней 8-10( площади, ограниченные уплотнительными поясками этихпоршней) соответственно;К, К - коэффициенты жесткости пружин 14, 15и 11 соот ветственкоэффициенты жесткости пружин, нагружающих поршничувствительногоэлемента; 5величины сжатияпружин, нагружающихпоршни чувствительного элемента.параметры чувствисвязаны между соК К К1 31 э.1 ),На чертеже представлен регулятор давления, разрез.В корпусе 1 регулятора выполнены входной 2 и выходной 3 каналы и седло 4. Регулирующий элемент 5 нагружен в сторону седла пружиной 6 и взаимодействует посредством толкателяс чувствительным элементом. Последний выполнен из трех (не менее .двух) размещенных друг в друге поршней 8-10. Наибольший поршень 10 нагружен основной пружиной 11, усилие которой регулируется винтом 12 через тарель 13. Наименьший поЯдень 8 нагружен дополнительной пружиной 14 относительно большего соседнего поршня 9, -подпружиненного относительно наибольшего поршня 10 при помощи пружины 15 Наименьший поршень 8 контактирует с толкателем 7.Конструктивные параметры чувствительного элемента удовлетворяютравен ству но;61, Ь, Ь - величины сжатияпружин 14,. 15 и 11 55соответственно.Дополнительным условием на конструктивные параметры чувствительного Корпус закрыт стаканом 16. Аналогичным образом регулятор давления может быть выполнен по схеме регулятора "до себя".Регулятор работает следующим образом.В исходном состоянии поршень 1 Озанимает крайнее верхнее положение(у упора стакана 16), пружина 11 расслаблена, Пружины 14 и 15 также расслаблены, поршни 8 и 9 пружиной 6через элемент 5 и толкательподняты вверх, седло 4, перекрыто клапаном. 5.Газ высокого давления подаетсячерез входной канал 2 к регулирующему элементу 5, который дополнительнок его пружине 6 прижимается входнымдавлением среды к седлу 4, и не пропускает газ в полости низкого давления за седлом.При настройке регулятора (поворотом винта 12) пружина 11 сжимается ичерез поршень 10, пружину 15, средний поршень 9, пружину 14, наименьший поршень 8 и толкатель 7 стремится открыть клапан, Герметичность уплотнения клапана нарушается, и газпроникает в полость выходного канала3 (в полость за седлом 4), где егодавление на чувствительный элементуравновешивает усилие основной пружины 11. Это же выходное давлениесреды действует на внутренние поршни8 и 9 перемещая их вверх и сжимаяпружины 14 и 15, Выполнение условия(1) обусловливает то, что поршни 8-10при повышении выходного давления перемещаются вверх относительно внешнихпоршней и корпуса (поршень 10) одновременно. Дополнительное же выполнение условия (2) обеспечивает равенство между собой относительныхперемещений поршней. Кроме того,выполнение условия (1) обеспечиваетпараллельное участие в работе регулятора всех поршней во всем эксплуатационном диапазоне сжатия пружины 11(во всем диапазоне настройке регулятора),Если выход из регулятора закрыт,то при определенном давлении (давле5 96288 нии настройки) за седлом 4 клапан снова герметично перекроет седло, разобщив входную и выходную полости.При отборе газа в объем за регулятором выходное давление и сила его воздействия на чувствительный элемент снижаются, Это приводит к опусканию вниз поршней 8-10, что в свою очередь приводит к открытию регулирующего элемента 5 и дросселированию газа в о образовавшейся щели между ним и седлом 4, Давление в выходной полости снова повышается, и при некотором его значении между силами, действующими на подвижную систему регулятора, 15 устанавливается динамическое равновесие, соответствующее определенному расходу газа, Если расход газа изменяется, то новое равновесие наступает при другой величине дросселирующей .щели, которая определяется суммой относительных перемещений поршней чувствительного элемента и наружного поршня относительно корпуса, Увеличение величины выходного давления приводит к уменьшению величины дросселирующей щели как за счет подьема поршня 10, так и за счет подьема поршней 9 и 8 относительно внешних поршней, Причем все поршни участвуют щ в работе (благодаря .условию (1 и относительные перемещения поршней при одинаковом изменении выходного давления равны между собой (вследствие выполнения условия (2. Это при- З 5 водит к уменьшению поступления газа на выход регулятора и, следовательно, к восстановлению величины низкого давления регулятора.Если по какой-либо причине выходное давление понизится, то поршень 10 под действием основной пружины 11 опустится вниз, Под действием пружины 15 поршень 9 также опустится вниз относительно поршня 10. Наименьший поршень 8 пружиной 14 переместится вниз относительно поршня 9. Регулирующий элемент 5 толкателем 7 опустится вниз на суммарную (устроенную величину относительного хода одного50 поршня) величину перемещений поршней 8-10, Величина дросселирующей щели между элементом 5 и седлом 4 увеличивается, что приведет к увеличению притока газа в полость за седлом и к восстановлению прежнего выходного55 давления, В обоих случаях изменений величины давления на выходе регулятора степень его воздействия на ве 0 6личину дросселирующей щели определяется суммой относительных перемещений поршней чувствительного элемента.Так как в предлагаемом регуляторе обеспечивается одновременная работа всех поршней чувствительного элемента во всем эксплуатационном диапазоне настройки, то это обусловливает заметное повышение точности и чувствительности регулирования. Равенствомежду собой отношения К ( РЗ для всех поршней чувствительного элемента обусловливает одинаковуо их реакцию на изменения выходноГо давления. Эта реакция не зависит от диаметра поршня. И наименьший, и наибольший поршни при изменении выходного давления перемещаются (первый относительно корпуса, а второй относительно среднего поршня) на одинаковую глубину. Поршень 9 при этом превышается на ту же величину и в ту же сторону относительно поршня 10, Следствием этого является то, что одинаковое с известными регуляторами (с одним поршнем в качестве чувствительного элемента) перемещение регулирующего элемента в предлагаемом регуляторе достигается при в три раза меньшем изменении выходного давления, т. е.обеспечивает повышение точности работы в три раза во всем диапазоне егонастройки,Отношение эффективной площади поршня к коэффициенту жесткости нагружающей его пружины является чувствительностью поршня к реагированию на действующее на него давление, Равенство этих отношений (что следует из условия(2 для всех поршней чувствительного элемента обусловливает трехкратное увеличение чувствительности регулятора давления в целом.Следует заметить также, что эффективная площадь наименьшего поршня есть подвергнутая воздействию выходного давления его торцовая поверхность (площадь круга, образованного его уплотнительнцм пояском). Для остальных (охватывающих) поршней эффективной площадью является не подвергнутая воздействию выходного давления . торцовая, поверхность кольца, ограниченная уплотнительными поясками данного поршня и охватываемого им внутреннего поршня. Эффективные площадиохватывающих поршней чувствительного элемента есть площадь кругов, образованные их внешними (большими) уппот 7 96288нительными поясками, Это видно изследующего. Выходное давление действует на наименьший поршень 8, вызывая его перемещение вверх (относительно поршня 9) и сжатие пружины 14.Пружина 14 своим верхним концом стаким же усилием (равным силе давления на поршень 8) и в том же направлении действует на поршень 9, что эквивалентно действию на этот поршень вы,;ходного давления по площади поршня 8,Кроме того, на поршень 9 (на его торцовую поверхность кольца между егоуплотнительным пояском и пояскомпоршня 8) действует также выходное идавление регулятора. Таким образом,,суммарная эффективная площадь поршня есть площадь круга, образованногоего внешним уплотнительным пояском(манжетой). Аналогично можно сказать, рвчто эффективная площадь поршня 10есть площадь круга, ограниченнаяего уплотнительной манжетой с корпусом,При выполнении предлагаемого ре,гулятора с одинаковой с известнымиустройствами точностью и чувствительностью он обеспечит значительное увеличение расхода газа.Использование изобретения позво- Звлит значительно повысить техническиехарактеристики и найти широкое применение.формула изобретения1. Регулятор давления по авт. св.У 842321, отличающийся35 тем, что, с целью повышения точности регулятора, конструктивные параметры чувствительного элемента связаны между собой соотношениемь1 1- итд,гРэ, РЭ 1 Эъ где Рэ Р Р - эффективные площди поршней чувствительного элемента;К, К, К - коэФфициенты жесткости пружин, нагрувающих поршничувствительногоэлемента;Ь 1. Ь 1. ЬЪ - величины сжатияпружин, нагружащихпоршни чувствительного элемента.2, Регулятор по и. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, конструктивные параметры чувствительного элемента связаны между собой соотношениемК К Ки т.дЭ. 3 Ъ1 ф 1.ЬИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРИ 842321, кл. С 05 0 16/10, .1978962880 Составитель Л, ПодщибихинПилипенко Техред С.Мигунова Коррект Шекма дакт аказ. 7510 4/5 Филиал ППП ."Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ТиРаж 914 НИИПИ,Государственпо делам изобрет 035, Москва, КЖого ний Рау Подписноомитета С открытиикая наб.