Регулятор давления

(23) ПриоритетОпубликовано 28,02,83. Бктллетень1)М. Кл. С 05 0 16/10 Госуд врстевкый коеютвтСССРлат кэоорвтвн открытий.3(088.8) Дата опубликования описания 28.02,83(72) Авторы изобретения. Савин и В,А. Ленке) Заявитель РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ Изобретение относится к пневмоавтоматике и может найти применение в разлицных отраслях промышленности и транспорта при регулировании давления газа,Известны двухконтурные регуляторы давления, представляющие собой два регулятора, включенные последовательно 11. Известный регулятор обеспечивает регулирование только одного параметра,Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является регулятор, представляющий собой два регулятора контура), каждый из которых состоит из корпуса с входным и выходным каналами и седлом, дросселирующего клапана с пружиной и толкателем, взаимодействующим с чувстви- то тельным элементом, нагруженным у одного регулятора регулируемой пружичой у второго регулятора - выходным давлением первого регулятора 12.1. Недостатками известного регулято" ра являются невысокая надежность работы и точность поддержания заданного соотношения давлений на выходе кон-, туров, а также то, цто регулятор обеспечивает регулирование только двух параметров потоков газа, цто сужает его функциональные возможности. Недостаточная надежность известного регу" лятора обусловлена.тем, цто при на" рушении герметичности чувствительного элемента создается аварийная ситуация, в результате чего может про" изойти нежелательное, а в ряде случаев и взрывоопасное смешение регулируемых газов (если смесь этих га" зов взрывоопасна . Невысокая точность поддержания требуемого соотношения давлений на выходе контуров о 6 услов" лена различным трением в подвижных их элементах, неточностью изготовле. ния, сборки чувствительных элементов.О сужении функциональных возможностей известного регулятора свиде25 30 35 50 55 3 100тельствует невозможность использования его как одноконтурного регулятора, .обеспечивающего большой расходгаза.Цель изобретения - повышение точности и надежности регулятора, а также расширение Функциональных возможностей регулятора и улуцшение егодинамицеских характеристик,Указанная цель достигается тем,цто в регуляторе давления, содержа-щем корпус с входными и выходнымиканалами с установленными в немпервым и вторым чувствительными элементами, связанными толкателями с)первым и вторым клапанами соответственно, причем первый чувствительный элемент связан с пружиной задания, а управляющая полость второгочувствительного элемента связанаканалом с полостью, расположеннойпод первым цувствительным элементомпервый и второй чувствительные элементы выполнены в виде двух ступенчатых поршней, торцовая поверхностьменьшей ступени первого из них связана с толкателем первого клапана,а торцовая поверхность большей ступени второго - с толкателем второгоклапана, причем полости, образованныеступенями двухступенчатых поршней икорпусом, связаны между собой и заполнены жидкостью,Полости, образованные ступенямидвухступенчатых поршней и корпусом,заполнены жидкостью, нейтрализующейутечки регулируемой среды.Полость, образованная торцовойповерхностью меньшей ступени первогодвухступенчатого поршня и корпусом,сообщена каналом, в кото:-ом установлен запорный элемент, с полостью, образованной торцовой поверхностьюбольшей ступени второго двухступенчатого поршня и корпусом, а в канапе,связывающем управляющую полость второго цувствительного элемента с полостью, расположенной под первымчувствительным элементом, установлендроссельный элемент,На чертеже представлен предлагаемый регулятор давления в разрезе,Регулятор давления состоит из двухконтуров регулирования, Первый контур содержит корпус 1 с входным 2 ивыходным 3 каналами и седлом 4, первый клапан 5 с пружиной 6 и толкателем 7, взаимодействующим с первымчувствительным элементом 8, и груженным посредством регулировочного винта 9 и тарели 10 пружиной 11 задания . Корпус 1 закрыт стаканом 12.Второй контур регулирования вкгичает в себя корпус 13 с входным 14 ивыходным 15 каналами и седлом 16,второй клапан 17 с пружиной 18 и толкателем 19, контактирующим с вторымчувствительным элементом 20. Управляющая полость 21 над чувствительнымэлементом 20 сообщена каналогл 22 свыходной полостью 23 первого контурарегулирования, расположенной под первым чувствительным элементом 0. В канале 22 установлен дроссельный элемент 24;Чувствительные элементы 8 и 20 выполнены в виде первого и второго двухступенчатых поршней, образующих с корпусами 1 и 13 соответственно полости 25 и 26, заполненные нейтрализующей утецки регулируемой средыжидкостью и сообщенные между собой каналом 27, Торцовая поверхность мень шей ступени первого чувствительного элемента 8 обращена к выходной полости 23 первого контура, у второго чувствительного элемента 20 к выходной полости 28 второго контура регулирования обращена торцовая поверхность ступени большего диаметра. Воз можно и противоположное ориентирование чувствительных элементов 8 и 20, Выходные полости 23 и 2 о контуров сообщены между собой каналом 29 с запорным элементом 30. Регулятор давления работает следующим образом.В исходном положении пружина 11 задания сжата винтом 9 через опорную тарель 10. Чувствительный элемент 8 максимально опущен вниз и находится у упора корпуса 1, Первый клапан 5 через толкатель 7 максимально отжат от седла 4 и образуетс последним максимальное проходное сечение, За счет вытеснения иидкос" ти из полости 25 в полость 26 черезканал 27 чувствительный элемент 20также максимально опущен вниз. Второй клапан 17 отжат от седла 16поршнем 20 и образует максимальное,проходное сечение.Запорный элемент 30закрыт, Различные газы от двух различныхисточников подводятся к каналам 2и 14 обоих контуров регулирования.В зазорах между клапанами 5 и 175 10010 и их седлами 4 и 16 газ дросселируется, его давление понижается. Газ пониженного давления поступает в выходные полости 23 и 28. Из полости 23 по каналу 22 с дроссельным эле. ментом 24 газ поступает в управляющую полость 21 второго контура регулирования . Наличие дроссельного элемента 24 обуславливает запоздание роста давления в полости 21 по срав О нению с полостью 23, в последней давление повышается быстрее, В такой же мере будет повышаться давление и в полости 28, опережая рост давления в полости 21. Это приведет в началь ный момент к некоторому резкому подьему вверх чувствительного элемента .поршня 20 и перекрытию проходного сечения клапана 17. Но при этом из полости 26 жидкость будет перете-, 20 кать в полость 25 и чувствительный элемент поршень 8 также будет под. ниматься вверх, уменьшая сечение между первым клапаном 5 и седлом 4, В результате давление газа в выход ных полостях 23 и 28 будет повышаться более плавно.Повцшение давления в выходных полостях контуров сопровождаетсл увели,н цением силы возбуждения на чувствительные элементы (поршень) д и 20, ко. торые при этом поднимаются вверх, уменьшая проходное сечение контуров и, следовательно, приток газа на их выходы. Если выходные каналы 3 и 15 закрыты, то при определенном давле 55 нии в выходных полостях, называемом давлением настройки в статике, чувст вительные элементы 8 и 20 поднимутся вверх настолько, что клапаны 5 и 1740 сядут на седла 4 и 16 соответствен-. но, разобщив входные и выходные каналы контуров. При отборе газа в объ екты регулирования его давление и си. ла воздействия на чув.твительные эле 45 менты д и 20 несколько снижаются, чувствительные элементы опускаются вниз, отжимая от седла 4 и 16 клапаны 5 и 17. Через образовавшиеся цели газ от источников давления будет по 50 ступать в полости 23 и 28, обуслаоливая повышение в них давления и компенсируя отбор газа через регулятор. Между подвижными элементами регулятора устанавливается динамическое равновесие, соответствующее определен. ному расходу газа через контуры регулирования . Если расход газа изменяется, то новое равновесие наступает 29 бпри другой величине щели между клапаном и седлом контура регулирования.Если при работе регулятора на два объекта регулирования давление в выходной полости какого-либо контура изменится, то это приведет к соответствующему перемещению чувствительного элемента этого контура и изменению величины проходного сечения, компенсирующему вызвавшее его изменение выходного давления. Так как чувствительные элементы контуров связаны между собой через жидкость в полостях 25 и 26, то перемо"ение чувствительных элементов будет происходить одновременно, необходимое соотноыение выходных давлений контуров будет поддерживаться более точно.Если, например давление в полос" ти 23 повысится, то это вызовет подь" ем вверх чувствительного элемента 8 и уменьшение проходного сечения клапана 5. При этом давление в полости 23 восстановится .уменьшится). Но одно-, 1временно с перемещением вверх чувствительного элемента 8 переместится вверх и чувствительный элемент 20, уменьшив проходное сечение второго клапана 17, оба контура будут реагировать на изменение выходного давления в одном из них. Так работает предлагаемый регуля" тор при использовании его в качестве двухконтурного регулятора давления газа, работающего на два независимых объекта регулирования. Одновременное движение чувствительных элементов обеспечивает более высокую точность работы регулятора, в нем меньше оказываются неточность изготовления и сборки устройства.Заполнение полостей 25 и 26 нейтрализующей утечки регулируемой сре" ды жидкостью повышает надежность и безаварийность работы регулятора, так как в нем исключается непосредственный контакт регулируемых газов. При нарушении герметичности уплотне" ния чувствительных элементов газ поступает в жидкость в полости 25 и 26, где нейтрализуется. Если, например регулятор работает на двух газах, образующих между собой пожаровзрывоопасные смеси, то в качест" ве жидкости, заполняющей полости 25 и 26, может использоваться хладон, флегматизирующий смеси регулируемых газов.7 10010егулятор может использоваться как одноконтурный при работе на один объект регулирования 1,гри выдаче газа пониженного давления одному потребителю), В этом случае входные кана 5 лы 2 и 14 подключают к одному или двум независимым источникам одинакового газа. Выходные каналы 3 и 15 под. ключают к одному объекту регулированияпотребителю),эапорный элемент 30 О открывается. При подводе к каналам 2 и 14 газа высокого давления он поступает, дросселируясь в зазорах между клапанами 5 и 17 и их седлами, в выходные полости 23 и 28. Давление в этих полостях благодаря каналу 29 и открытому элементу 30 выравнивается и повышается. Если выходные каналы закрыты, то при настроечном в них давлении поршни 8 и 20 поднимаются вверх настолько, что клапаны 5 и 17 садятся на свои седла, разобщая входные и выходные полости регулятора.При отборе газа в объект регулирования его давление в полостях 23 и 28 и сила воздействия на поршни 8 и 20 несколько уменьшается . Последние опускаются вниз, открывая клапаны 5 и 17. Приток газа на выход регулятора увеличивается, компенсиЗО руя падение давления и отбор газа по" тр еби т елен.В установившемся режиме работы регулятора между силами, действующими на подвижную систему устройства, устанавливается динамическое равновесие, соответствующее определенному расходу газа, Если расход гаэ изменяется, то новое равновесие наступает при другой величине щели между4 О клапанами 5 и 17 и их седлами.В установившемся рем е давление в полости 21 равно давлению в полостях 23 и 28. При резком изменении выходного давления давление в полости 21 благодаря дроссельному элементу 24 не успевает также реэ 1(о измениться. На поршне 20 при этом созда ется дополнительный перепад давления, перемещающий его в положение, обеспечивающее необходимую компенсацию изменения давления на выходе,Если, например, давление в полостях 23 и 28 резко понизится (при резком увеличении отбора газа), то давление. в полости 21 не успеет так55 быстро уменьшиться. На поршне 20 возникнет перепад давления, под дей- ствием которого поршень 20 резко 2 8переместится вниз. При этом передвинется вниз и поршень 8, Клапаны 5 и 17 приоткроются, приток газа в полости 23 и 28 увеличится, давление в них восстановится. Этим достигается реакция обоих чувствительных элементов .(поршней 8 и 20 не только на абсолютную величину давления на выходе регулятора, но и на скорость изменения этого давления. Причем это обеспечивается одним дроссельным эле. ментом 24, Динамические характеристики регулятора улучшаются. Работа двух клапанов позволяет заметно уве" личить производительность регулятора при работе на один объект регулирования.Воэможность использования регулятора для регулирования как двух, так и одного параметра газа расширяет его Функциональные возможности. Регулятор прост по устройству, надежен и безоцасен в работе, обеспечивает высокую точность поддержания давления газа в выходных каналах контуров и соотношения между ними . Регулятор обеспечивает плановое повышение давления на выходе, позволяет получать большие расходы,Формула изобретения 1, Регулятор давления, содержвщий корпус с входными и выходными каналами с установленными в нем первым и вторым чувствительными элементами, свяэанньми толкателями с первым и вторым клапаном соответственно, лричем первый чувствительный элемент связан с пружиной задания, а управляющая полость второго чувствительного элемента связана каналом с полостью, расположенной под первым чувствительным элементом, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности регулятора, первый и второй чувствительные элементы выполнены в виде двух ступенчатых поршней, торцовая поверхность меньшей ступени первого иэ них связана с толкателем первого клапана, а торцовая поверхность большей ступени второго - с толкателем второго клапана причем полости, образованные ступенями двухступенчатых поршней и корпусом, связаны между собой и заполнены жидкостью.9 1002, Регулятор по и. 1, о т и и ч а. ю щ и й с я,тем, что, с целью повышения надежности регулятора при работе с агрессивными газами, пожаро- и взрывоопасными смесями, полости, образованные ступенями двухступенчатых поршней и корпусом, заполнены жидкостью, нейтрализующей утечки регулируемой среды.3 Регулятор по и. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельо расширения функциональных возможностей и улучшения динамических характеристик, в нем полость, образованная торцовой поверхностью меньшей ступени первого двухступенчатого поршня и корпусом, сообщена каналом, в котором установлен запорный эле 1029 10мент с полостью, образованной торцовой поверхностью большей ступенивторого двухступенчатого поршня иКорпусом, а в канале, связывах 1 емуправляющую полость второго чувствительного элемента с полостью, расположенной под первым чувствительнымэлементом, установлен дроссельныйэлемент.1 вИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРУ 809099, кл. Д 05 Э 1,6/10, 1978.2. Кармугин Б,В. и др, Современные конструкции малогабаритной пнев"моарматуры. Киев, "Техника", 1980,с, 70, рис. 10 (прототип ), 100 1029Составитель Л, ПодыибихинРебактоо Н. Гоишанова ТехреТ,Фанта 1;оооектооО, БилакЗаказ 1390/52 Тира( 072 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делан изобретений и открытий11035 Москва ЯРауь;ская наб, л, 1/Филиал ППП "Патент, г, Уигород, ул. Проектная,