Регулятор давления газа непрямого действия
Полезная модель относится к области пневмогидроавтоматики и, в частности, может быть использована в автоматических газораспределительных станциях. Регулятор давления газа непрямого действия содержит корпус с коаксиально расположенными каналами входа и выхода газа, седло клапана и поршневой клапан, расположенный между каналом входа и седлом. Поршневой клапан имеет центральный канал диаметром, равным диаметру канала входа, и является его продолжением, а диаметр уплотняющей кромки поршневого клапана в месте контакта с седлом равен наружному диаметру поршневого клапана. Равенство площадей входного и выходного торцев по нормальному к оси клапана сечению определяют равенство осевых сил давления, т.е. полную разгрузку клапана. Полость обратной связи усилителя регулятора давления и полость обратной связи регулятора давления сообщены с выходом из канала выхода регулятора единым каналом, что обеспечивает одновременное поступление сигнала обратной связи и на усилитель и на поршневой клапан, что увеличивает быстродействие регулятора. Баланс усилий на поршне поршневого клапана от величин давления в командной полости и в полости обратной связи регулятора давления определяет положение поршневого клапана относительно седла и уровень заданного давления на выходе регулятора. В свою очередь, уровень командного давления определяется положением поршня усилителя регулятора, которое задается усилием пружины усилителя. Совокупность признаков обеспечивает точность и качество регулирования.
Полезная модель относится к области гидропневмоавтоматики и, в частности, к регулированию давления газа в газораспределительных станциях.
Известен регулятор давления газа непрямого действия, содержащий поршневой клапан, седло клапана, корпус, образующий с поршневым клапаном две полости - командную и полость обратной связи, сообщенные соответственно с пилотным клапаном и полостью на выходе из регулятора (см. Патент US 
6006780, МПК G05D 16/16, 28.12.1999 г.).
Недостатком изобретения является то, что клапан не разгружен от большой разницы давлений на входе и выходе.
Известен регулятор давления газа непрямого действия, включающий в себя поршневой клапан, седло, возвратную пружину, поджимающую его к седлу, которое снабжено неметаллическим уплотнительным кольцом (см. Патент RU 73744, МПК G05D 16/10, опубл.27.05.2008 г.)
Недостатком известной полезной модели, отличающейся от прототипа, только введением в конструкцию возвратной пружины поршневого клапана и неметаллического уплотнительного кольца в седле, является отсутствие указаний по разгрузке клапана от перепада давлений на нем. Причем вопрос точности настройки решается только увеличением диаметра поршня клапана, как следует из описания.
Известен регулятор давления газа непрямого действия, содержащий поршневой клапан, седло, расположенное перед клапаном, разгрузочную полость клапана, связанную центральным каналом клапана с каналом входа газа в регулятор давления, а также дополнительную разгрузочную полость (см. Патент RU 74494, МПК G05D 16/10, опубл.27.06.2008 г.).
Недостатком является наличие в конструкции разгрузочного устройства рассматриваемого регулятора давления нескольких контактных поверхностей скольжения (поршни, штоки), что вызывает к необходимости установки значительного количества уплотнительных колец на подвижных элементах, увеличивает сухое трение, соответственно требует больших усилий страгивания, что снижает чувствительность регулятора.
Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является регулятор давления газа непрямого действия, содержащий корпус с коаксиально расположенными каналами входа и выхода, поршневой клапан с центральным каналом, образующий со стенками корпуса две полости - командную и полость обратной связи, седло клапана и усилитель с полостью обратной связи, сообщенной с каналом выхода регулятора (см. Патент RU 2399083, МПК G05D 16/10, опубл. 10.09.2010 г.).
Недостатком этого регулятора давления газа непрямого действия является сложность конструкции узла разгрузки поршневого клапана, направленное на повышение чувствительности регулятора, которая в конечном счете не решает задачи полной разгрузки клапана в обеспечение его точности.
Основной задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является полная разгрузка поршневого клапана и повышение его чувствительности, точности и устойчивости регулирования.
Указанная задача в конструкции регулятора давления газа непрямого действия, содержащая корпус с коаксиально расположенными каналами входа и выхода, поршневой клапан с центральным каналом, образующий со стенками корпуса две полости - командную и полость обратной связи, седло клапана и усилитель с полостью обратной связи, сообщенной с каналом выхода, достигается тем, что поршневой клапан размещен коаксиально между седлом и каналом входа, имеет центральный канал диаметром, равным диаметру канала входа и является его продолжением, а наружный диаметр поршневого клапана равен диаметру уплотняющей кромки в месте ее контакта с седлом.
Кроме того, полости обратной связи регулятора и усилителя сообщены с каналом выхода единым каналом.
На фигуре показан регулятор давления газа непрямого действия.
Регулятор давления газа состоит из регулятора 1 и усилителя 2. В состав регулятора 1 входит корпус 3 с коаксиально расположенными каналами входа 4 и выхода 5, поршневой клапан 6, расположенный перед седлом 7. Поршень 8 поршневого клапана 6 и стенки 9 и 10 корпуса 3 образуют две полости - командную полость и полость обратной связи 12 с пружиной 13. Командная полость 11 сообщена с командной полостью 14 усилителя 2, а полость обратной связи 12 регулятора 1 и полость обратной связи 15 усилителя 2 сообщены каналом 16 с каналом выхода 5.
Для полной разгрузки поршневого клапана 6 он размещен в корпусе 3 между каналом входа 4 и седлом 7 коаксиально каналу входа 4, при этом его центральный канал 17 имея одинаковый диаметр с каналом входа 4, является его продолжением, а наружный диаметр «Д» поршневого клапана 6 выполнен равным диаметру уплотняющей кромки 18, в месте ее контакта с седлом 7. Усилитель 2 формирует командное давление для регулятора 1 и снабжен поршнем 19 с пружиной 20, который является чувствительным элементом и предназначен для сравнения усилия, создаваемого пружиной 20 и усилия от воздействия обратной связи в виде давления в канале выхода 5 из регулятора 1. Поршень 19 имеет седло 21 и его взаимное расположение с клапаном 22, определяет величину командного давления в полости 14, сообщенной каналом 23 с командной полостью 11 регулятора 1. Канал обратной связи 16 для полостей обратной связи 15 усилителями 2 и 12 регулятора 1 может быть единым с разводкой на указанные полости через тройник 24. Это позволит увеличить быстродействие регулятора давления газа. Подвод газа к усилителю 2 осуществлен из канала входа 4 через клапан 25 по каналу 26.
Регулятор давления газа работает следующим образом.
При включении клапана 25, газ через усилитель 2 и канал 23 попадает в командную полость 11 регулятора 1, который сдвигаясь влево открывает поршневой клапан 6. Одновременно из канала выхода 5 газ попадает через канал 16 в полости обратной связи 12 регулятора 1 и 15 усилителя 2, поршень 19 который является чувствительным элементом и определяет взаимное положение седла 21 и клапана 22, что в свою очередь определяет величину командного давления в полостях 14 усилителя 2 и 11 регулятора 1. Баланс давлений в полостях 11 и 12 регулятора 1 определяет положение поршневого клапана 6 и соответственно, уровень заданного давления газа в канале выхода 5. Простая конструкция практически полной разгрузки поршневого клапана 6 от входного давления в канале входа 4 путем выравнивания торцевых площадей на входе в клапан и выходе из него за счет равенства диаметра «Д» поршневого клапана 6 и его кромки 18 в месте контакта с седлом 7, а также выполнения центрального канала 17 равным по диаметру каналу входа 4, позволяет уменьшить усилия страгивания клапана и повысить чувствительность регулятора. Возможности повышения чувствительности заложены также в увеличении диаметра поршня 8 поршневого клапана 6.
Использование предлагаемого регулятора давления газа непрямого действия позволит разгрузить поршневой клапан и повысить точность регулирования.
1. Регулятор давления непрямого действия, содержащий корпус с коаксиально расположенными каналами входа и выхода, поршневой клапан с центральным каналом, образующий со стенками корпуса две полости - командную и полость обратной связи, седло клапана и усилитель с полостью обратной связи, сообщенной с каналом выхода, отличающийся тем, что поршневой клапан размещен коаксиально между седлом и каналом входа, имеет центральный канал диаметром, равным диаметру канала входа, и является его продолжением, а наружный диаметр поршневого клапана равен диаметру уплотняющей кромки в месте ее контакта с седлом.
2. Регулятор давления непрямого действия по п. 1, отличающийся тем, что полости обратной связи регулятора и усилителя сообщены с каналом выхода единым каналом.
