Регулятор давления

Союз Советских

Социалистических

Республик

OH MCAN MEl

ИЗОБРЕТЕНИЯ (61) Дополнительное н авт. свид-ву Р 741243 (22) Заявлено 18."-1. 77 (21) 2545190/18-24 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Опубликовано 300881 Бюллетень ¹ 32

Дата опубликования описания 300881

G 05 D 16 10

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (5З) УД 621. 555. 6 (088.8) (72) Автор изобретения

Э.И.Савин (71) Заявитель (54 ) РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к пневмоавтоматике и может быть использовано в различных пневматических системах для понижения давления рабочеи среды.

По основному авт.св. ti 741243 из— вестен регулятор давления, содержащий корпус с входной и выходной полостями и с установленным в нем подпружиненным дросселирующим клапаном, соединенным серез толкатель = чувствительным элементом поршневого типа, связанным с регулируемой пружиной, причем седло клапана выполнено в виде подпружиненного в сторону чувствительного элемента двухступенчатого поршня, меньшая ступень которого обращена к входной, а большая — к выходной полостям (1).

Недостатком известного регулятора является то, что в нем не предусмотрена воэможность сброса рабочей среды при черезмерном повышении выходного давления.

Цель изобретения — повышение надежности за счет исключения повышения давления на выходе редуктора сверх допус имой величины.

Указанная цель достигается тем, что в чувствительном элементе выполнен канал с седлом, а в выходной полости ус:ановлен: предохранительный клапан, связанный с толкателем дросселирующего клапана.

На фиг.1 представлен предлагаемый регулятор давления, разрез; на Фиг.2вариант соединения предохранительно го клапана с толкателем дросселируюшего .клапана.

Регулятор давления состоит из корпуса 1 с входной 2 и вь.ходной 3 полостями, выполненного в виде двухступенчатого поршня. седла 4 с канапами

5 и 6, нагруженного пружиной 7 дросселирующего клапана 8 с толкателем

9, на другом конце которого закреплен предохранительный клапан 10,перекрывающий канал 11 дополнительного седла 12, выполненного в поршневом чувствительном элементе 13. Чувствительный элемент 13 может быть мембранным и нагружен рабочей пружиной

14. второй конец которой через та25 рель 15 вз аимодействует с регулировочным винтом 1=. Между ступенями седла 4 и корпусом 1 образована полость 17, в которой размещена пружина 18, поднимающая седло вверх. Торцовая поверхность меньшей ступени седла 4 обращена к входной полости 2, 86001 8 а TopiioB2!< поверхнОСTB боль! )ей сту— геки — к выход:.)ой полости 3 . Чувствительный элемент 1 3 з акрыT стаканом

19 . )1е>(<ду стаканом H f(0pjj,rcO < paB)IIBщена )роставка.20., Чув.-.твительный элемент ".3 имеет упор 21 отверстиями

22, ограничиваю„ий Ого сближс.нис седлом 4, В стакане 19 гыпoJII)E!)Ir Jlpc-нажные отверстия 23 д.)я выхода в а 1 — мосферу газа при срабат JB af) HH .)0едохранительного кла:(àH-. 10.

Предохранительный к>)апстн 0 в варианте устройства, изображенном .)а

Фиг.1, жестко скре(лс:.» C толкате;(ем

9 дросселируюцего клапана 8. !1а фиг.2 показано крепление предохранительного клапана 10 к толкателю 9 с возМо>lсеdol О )тср —:— мещен )я. !<>)а:)аfi : 0:;и.т::л1:! .„:".-Не<.ким

BeP!У бУ; T!If«>r! 2 ) .. и :: : .Рс((— ганом 0 : сс(3!i(>j,! -I жина 26.

ГСГуЛН;O r; аб.> а (- ..;СД,"Ю(т,.(Л: (бVa:)OÌ. ! CHñ.. -Исм 1:>: »011)1,; 8 llr> f:((:; l)l;(!.>K 0 -с j>clf I»-г-:-!С 1;:(, Ij.„> "I ЧК,I 2 Г

JIHpOi3ÎH (Ы .. !!! 1 I Ь: ° . : I.:(r . > -.... (>Чая и;зу;-",ин, 14 1>::,,1б сн». ) Он >.;(:. н-НОМ Я: О)! 3<>Э;(11!: l Н! . Г л! 11 .>

НстЛ 1 . . . 1(: .. - В !((" :::T(..!lr

ЭЛЕМС:)тС . с Пi Or;<:.-.-, ньlм к!! апаном 1 0 I (з; 13!J !!(;fr ::,1,".!

)(ру>К))нь) 2 .; !0, ж.1НЫ f(0(с:) ."331-- -— тель 9 .. чере.; в;OJ(!)» и поло(: ",. 2 к тч;>л!

;i к i

К Е1 О .!рузи 1, p r!! . (. I> r1 О за <(:,>o i 4

О vl НИ fl .. ci !> p:!ОО (-> я; р,;:():с:.

;.-„pC,„1H„"< ° Н 0).) <>1,)1-, Kr i(.Н 8

T и ч н О .. Г ь у 1! I O !! и < . н н = 1< 1) а 11 ci! r 8 f i (> У— (licIЕPТСЯ И i c!;!PCÍ!":К ЗСТ i 0 Лана. 3 (13 П JIOC: .7.* и.: )<О)ГO 34é1)."(. r r !) .I0ì 1); 131 сi 0,7ав )0!i; (.: н: . чувст

BH Tp J1ь1)Ьт; -, >,„.: fi — 1 > (-аз(;0(сч.,)>с -(С

Усилие r7(ч(и ПР> к, IIB. I 4. 3 тс жс

ВЫХОДНОЕ даВЛ< НИС <", rBJ,::,: ..-и -тнует

НИ Ссдпа 4, !)c рЕМC!!I rTH H(rOC!!- дн - =-. В Ни З

H ripe)B11ОВ Иная yC!(JЛИ<. :!>: с жИ!)Ы 1 б сЧСЛИ ВЫХО,Ч 1 >сI у.(Я ГО)За; 3Kpi., ТО

П(ЗИ О.IP(! . .i. f)1! ОМ Jl I:.Jl: kl И)1 (I,IВ;!Е liHH н:.. тройк, за седлом 4 клапан б сноB;а 1герметично перекрывает седло.

)1(зи отборе га-. à = зб,ем за регуляТ:>Р;М f)f-:;::.ОДНОЕ ДНBJ)el)IrЕ И СИЛа ВОЗдсис TBHя !а чуьствительный элемент ссдт(0 4, co c! т01зо()ы jjOJIocTH 3

B Iхоl!ного канаJ)а, снижается 3TQ при вот ит к подъему ввсрх седла 4 и

Опусканик. вниз пop;if! QBoi чувстви—

cльн<>B0 элемента 13, что в свою ,"ч<)рель приведет к открытию клапана

8 и,f!po сслированию -аз а B образо— ь. »шейся щели между:<лапаном и сед3((ЗМ 4 . Пс<ВЛЕНИЕ В ВЫХОДНОЙ ПОЛОСТИ -НОВс; ПО..-ЬЫаЕТСЯ И !РН НЕКОТОРОМ ЕГО зна(.енин между cHJ:à. и, действующими

1)а )(сдвижную систему рсг:лятора, ус—

11 lie!i>>HHB 1 òc Я ДИ 1;-„.(Л(-< СКОЕ РаВНОВЕ—

J0"веTOTBóëç::;(:-:= опредс;!енному гав а. "C. H Р=C>угой вели )и: с дросселирую-!.,с лп! 13с ". чина дрос Осли оующей

:.,;. ()деJ fjñ тся взаимным положени— .:;".: и(вогз ч>:вствитс>тьного элемени >едт)а 4. ) : )мс!)ение выходного

);,;:) .,::1)И Я ?I I>c) f)OJ(i! T К И 3 МЕНЕ Н ИЮ B P JIHCJH— .Нр - ю((сл(шс)ли как за счет

:;=;.;..;::;::. Ия ..0!öri) 4, -. ак и B a чет и;-. ;увствительно-и элемента 13. 1. : !. .(И И дс>ВЛrB HH я 13 ВЫХОДНОЙ выхсдс-, авном

) )» I а ". «>(: I< к H . . л!:3 ° 1кpL! тОM Вы гри .:. 0)rт твин расход: о("::,:»ую)()и)1 клапан .; .и; .;,::, С< дто —,;;(>рскрывая его

:>,: ..; б)=(ая вход:;;ю;:-.ь)ходнVю (И, i< J!И,<С Г К cI:

l с >1 K Iа!!с fl.а 8 ) дстBJ)с.(!ие на> ь 6)хОде

;; .;! ".:. i 0i f>B l:: С C Л). ТО = » > 1«И-.ОДИТ ...!л--.::: и):к.м. J-.BH+e»Hю вниз седла 4 .:. < . Х Г i(> РШ H С В О i" 0 .(У i3 С Т В И Т P Л Ь Н О ГО 3. Сба движения приводят .; "p:.)ну ) рсдохоани!PJ!b!:ого клапана се;;;1д ".? . И -ыточ:3ое дав— (() ЛН И >)Ы>, 0! fr >И . с ЛОС Т И ПО КаНаЛаМ др -.13 T есу. .:,;(рс сб:=;;: избы)0 -(ного давления .-)-з:.о )0037-: низ:

НОД дг:и .т В ИC>1 Пр,:-::Hf)Ы 14 ПЕрЕМЕ;:,т:т.я впи:, а седло 4 под действием

;:..;жи )ы .8 вверх. 11ри давлении в

:::х::-.: >л. !)(з>:<)с IH рав);ом давлению

:,>От ОО!)К(-, С. у.— ят(>ра, КЛаиаН 1 0 CHO с,>в(- . - я .;; Седло " 2, перекрывая

К с> Н а>. И Раз 06rr J ". ВЬ ХОД НУ Ю ПОЛОСТЬ .;, с ОЛ!

, о: н< (TI» Iзабо "1> ()редох)занл(ельнов предлагасмол. регуляторе

Обы и f Jc «, едохрани;<.ЛЬН()Х !(3:адаcrOB, ЧтО ОбЕСПЕЧИВаатСя у.-с>.И! С .:л ЕМ Эф4>ЕК ТИВ:.Ой ПЛО(" аГИ ЧуВ;. г и!)т(. -.;;.:oãо = лсмe): 1 а (."1од ьсм 7редо— храни -<,1ьного ;<лапана над его седлом

860016 определяется как перемещениями поРшневого чувствительного элемента 13, так и движением седла 4 под воздействием выходного давления среды) без увеличения жесткости рабочей ??ру>кины.

Эффективная площадь чувствительного элемента предохранительного клапана (как регулятора) увеличена на вели— чину неуравновешенной по выходному давлению площади торцовой поверхности большей ступени седла 4 (поверхности седла, обращенной к выходному каналу). При этом жесткость рабочих пружин не увеличена. Следствием этого является повышение точности не только Регулирования давления. но и точности Работы предохоанительного 15 клапана. Чем больше неуравновешенная по выходному давлению площадь седла

4 превышает площадь этого же седла, неуравновешенную по входному (высокому) давлению, тем большим будет gQ эффект повышения точности работы предохранительного клапана. В данном устройстве для предохранительного клапана 10 и для редуцирующего клапана 8 чувствительным эдеме IToM служат одни и те же узлы, а именно пор— шень 13 и седло 4.

Требуемое давление срабатывания предохранительного клапана 10 (давление начала его откРытия Р р) обеспечивается при Разработке регулятора соответствующим вь:бооом соотношения между эфФективной плошадью редуктоРа

Г и плошадью Р, ограниченной уплотняющей кромкой допогнительного седла 12 (Фиг.1) ??J??? соответствующим

ВЫбоРОм свободного хода пРЕдсхраиительного клапана 10 относительно толкателя 9 (фиг.2).

F F1+ F2 где à — площадь, ограничен.-:ая уплот- )O

1 нительной манжетой поршня

13;

F — эфФективная по выходному

2 давлению площадь седла 4 .

В первом случае (фиг. 11 при посадке дросселирующего клапана 8 на седло 4 (при настроечном давлении в вы— ходной полости) дальнейшее движение вверх поршневого чувствительного элемента 13 и вниз седла 4 для отрыва предохранительного клапана 10 от седла 12 возможно пРи ступенчатом повышении давления на выходе Регулятора.

Эта ступень повышения давления на выходе для открытия предохранительного клапана 10 обусловлена ступенчатым уменьшением (на величину Fo ) эфФективной площади F ч увствительных элементов (поршневого чувствительного элемента 13 и седла 4 регулятора при отрыве клапана 10 от седла 12). При открытии предохранитегьного клапана эффективная площадь регулятоРа составляет разность (F — F ). Давление начала открытия клапа ?а 10 Р можно определить из условия раве??ства сил выходного давления на чувствительный элемент (поршень 13 и седло

4) до отрыва клапана 10 от седла 12

P F и сил выходного давления на чувствительный элемент регулятоРа после отрыва клапана 10 от седла 12

Рот„р(F — F ) . Отсюда Рм Р = Р о.гкр (F — Г ) . Если, например, необходимо обеспечить, чтобы предохранительный клапан 10 срабатывал при превышении давления на выходе Редуктора на 20% давление настройки Р, т.е.

Роткр 12 Рн. то (что вытекает из предь?дущего Равенства) необходимо, чтобы площадь F превосходила площадь

Fo седла 12 в 6 Раз, т.е. F = 6 Г„

Отсюда видно, что пРи данном соотношении площадей F u F независиО мо от давления настройки регулятора

Р„ предохранительный клапан всегда будет открываться при давлении в выходной полости, превышающем на 20% давление настройки. Если же необходимо обеспечить другое соотношение между давлением начала открытия пре— дохранительногo клапана и давлением настройки регулятора, то необходимо взять и другое соотношение площадей

Fî

Обеспечение треб емого повышения давления открытия предохранительного клапана под давлением настРойки ре— гулятора может быть достигнуто дополнительно к рассмотРен??ом соотношению площадей F u Fp соответствующим свободным продольным ходом клапана

10 относительно толкателя 9 (фиг.2).

Это может быть достигнуто, напРимер, выполнением на толкателе 9 б ртика

24 и установкой на клапане 10 ограничителя 25 с зазором (свободным ходом) между ограничителем и бурт??ком. При этом верхняя часть толкателя 9 свободно установлена в цилин— дрическую выемку клапана 10. В этом случае после перекрытия канала 5 седла 4 дросселируюшим клапаном 8 при повышении выходного давления среды чувствительный элемент 13 перемешается вверх совместно с клаганом 10.

Седло 4 опускается вниз. После выбора зазора межд буртиком 24 и нижним внутренним днищем ограничителя 28 движение поршневого чувствительного элемента 13 и седла 4 прекращается.

Последующий отрыв клапана 10 от седла

12 происходит при увеличении выходного давления на огределенную величину (ступень).

В этом случае давление открытия клапана 10 определяется не только соотношением плошадей F и Гд, но и величиной свободного хода клапана 10 относительно толкателя 9. Последнее обстоятельство позволяет обеспечить постоянную величину прироста давления на выходе регулятора (над давлением настройки), при котором предо860016 хранительный клапан начиет открываться.

Свободный ход клапана 10 относительно толкателя 9 пои низких выходных з;в ениях регулятора может иметь преобладающее значение при определении (задании) давления открытия предохранительного клапана, так как зто обстоятельство более полно отвечает нормативным требованиям к сосудам, работающим под давлением (при невысоких давлениях среды давления открытия предохранительных клапанов рекомендуется назначить выше рабочего давления на вполне конкретную постоянную величину).

Предлагаемый регулятор давления исключает черезмерное повышение выходного давления рабочей среды,обес— печивает поддержание величины выходного давления в заданных пределах с высокой точностью, не содержит в себе отдельных чувствительного элемента с пружиной и узлом настройки для предохранительного клапана, обеспечивает автоматическую настройку предохранительного клапана при изменении настройки регулятора. Кроме того. он существенно помоще агрегатных ре5 гуляторов, т.е. более надежен в работе и менее металлоемок.

Формула изобретения

1О

Регулятор давления по авт. св.

741243,отличающийся тем, что, с целью повышения надежности регулятора, в чувствительном элементе выполнен кана; с седлом, а в выходной полости установлен предохранительный клапан, связанный с толкателем дросселирующего клапана.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2О 1. Авторское свидетельство СССР

9 741243, кл.G 05 0 16/10, 06.05.77 (прототип;.

860016

Фиг.

Заказ 7546/71 Тираж 940

ВНИИПИ Государственного комитета СССР ло делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, РаУшская наб., д.4, 5

Подиис ное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Н . Гондаксазова

Редактор A.Ëåæíèíà ТехредМ. Рейвес Корректор M.Øàðîøè