регулятор давления с предохранительным устройством

Формула изобретения

Регулятор давления с предохранительным устройством, содержащий элемент настройки на заданное низкое давление, газоподводящий канал, полость высокого давления с расположенными в ней впускным седлом и основным отсечным затвором, снабженным вспомогательной пружиной, цилиндрическую камеру с подвижным элементом, снабженным основным толкателем и разделяющим камеру на сообщенную с атмосферой вспомогательную полость с расположенной в ней регулировочной пружиной и рабочую полость низкого давления с отводящим каналом, отделенную от полости высокого давления впускным седлом и основным отсечным затвором, а от атмосферы - подвижным выпускным седлом и дополнительным отсечным затвором, соединенным штоком с основным затвором, отличающийся тем, что впускное седло выполнено в торце основного толкателя, расположенного во вспомогательной полости, и сообщено с полостью низкого давления каналом в основном толкателе и подвижном элементе, при этом введен соединенный кинематически с элементом настройки дополнительный толкатель, в торце которого выполнено выпускное седло, сообщенное с атмосферой каналом в этом дополнительном толкателе.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области систем газоснабжения и промышленной пневмоавтоматики, а более конкретно к устройствам газовой автоматики, обеспечивающим регулирование давления газа.

Известна система газоснабжения газореактивных микродвигателей, содержащая баллон со сжатым газом, заправочно-дренажный клапан, пускоотсечной электропневмоклапан, регулятор давления и сбросовый предохранительный клапан (см. Реактивные системы управления космических летательных аппаратов. / Н.М.Беляев, Н.П.Белик, Е.И.Уваров. - М.: Машиностроение, 1979. - С.45, рис.2.5).

Применение однофункциональных устройств, осуществляющих регулирование давления и сброс утечки газа в безрасходном режиме, увеличивает габариты и массу системы газоснабжения.

Известен регулятор давления, содержащий элемент настройки на заданное низкое давление, газоподводящий канал, полость высокого давления с расположенными в ней впускным седлом и отсечным затвором, цилиндрическую камеру с подвижным элементом, снабженным толкателем и разделяющим камеру на сообщенную с атмосферой вспомогательную полость с расположенной в ней регулировочной пружиной и рабочую полость низкого давления с отводящим каналом, отделенную от полости высокого давления впускным седлом и отсечным затвором (см. Редукторы давления газа. / А.И.Эдельман. - М.: Машиностроение, 1980. - С.58, рис.3.40, б). Впускное седло выполнено в торце толкателя, расположенного во вспомогательной полости, и сообщено с полостью низкого давления каналом в толкателе и подвижном элементе.

К недостатку данного регулятора давления следует отнести ограниченные функциональные возможности вследствие неспособности выполнять функции предохранительного устройства в безрасходном режиме.

Известен регулятор давления со встроенным предохранительным устройством, содержащий элемент настройки на заданное низкое давление, газоподводящий канал, полость высокого давления с расположенными в ней впускным седлом и основным отсечным затвором, снабженным вспомогательной пружиной, цилиндрическую камеру с подвижным элементом, снабженным толкателем и разделяющим камеру на сообщенную с атмосферой вспомогательную полость с расположенной в ней регулировочной пружиной и рабочую полость низкого давления с отводящим каналом, отделенную от полости высокого давления впускным седлом и основным отсечным затвором, а от атмосферы подвижным выпускным седлом и дополнительным отсечным затвором, соединенным штоком с основным затвором (см. Редукторы давления газа. / А.И.Эдельман. - М.: Машиностроение, 1980. - С.34, рис.3.11). Впускное седло сообщено каналом с полостью низкого давления, а выпускное седло сообщено с атмосферой каналом.

Недостатком данного регулятора давления с предохранительным устройством являются большие габариты и масса, обусловленные большой силовой нагрузкой на привод элемента настройки вследствие совместного воздействия сил давления на чувствительный подвижный элемент газового двигателя и затворы газораспределителя.

Задачей настоящего изобретения является уменьшение габаритов и массы регулятора давления с предохранительным устройством за счет снижения силовой нагрузки на элемент настройки посредством исключения газодинамического воздействия со стороны чувствительного подвижного элемента.

Решение данной задачи достигается тем, что в известном регуляторе давления с предохранительным устройством, содержащем элемент настройки на заданное низкое давление, газоподводящий канал, полость высокого давления с расположенными в ней впускным седлом и основным отсечным затвором, снабженным вспомогательной пружиной, цилиндрическую камеру с подвижным элементом, снабженным основным толкателем и разделяющим камеру на сообщенную с атмосферой вспомогательную полость с расположенной в ней регулировочной пружиной и рабочую полость низкого давления с отводящим каналом, отделенную от полости высокого давления впускным седлом и основным отсечным затвором, а от атмосферы подвижным выпускным седлом и дополнительным отсечным затвором, соединенным штоком с основным затвором, впускное седло выполнено в торце основного толкателя, расположенного во вспомогательной полости, и сообщено с полостью низкого давления каналом в толкателе и подвижном элементе, при этом введен соединенный кинематически с элементом настройки дополнительный толкатель, в торце которого выполнено выпускное седло, сообщенное с атмосферой каналом в этом дополнительном толкателе.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

На чертеже показана схема регулятора давления с предохранительным устройством.

Регулятор давления с предохранительным устройством содержит элемент настройки на заданное низкое давление 1, газоподводящий канал 2, полость высокого давления 3 с расположенными в ней впускным седлом 4 и основным отсечным затвором 5, снабженным вспомогательной пружиной 6, цилиндрическую камеру 7 с подвижным элементом 8, снабженным основным толкателем 9 и разделяющим камеру на сообщающуюся с атмосферой вспомогательную полость 10 с расположенной в ней регулировочной пружиной 11 и рабочую полость низкого давления 12 с отводящим каналом 13, отделенную от полости высокого давления 3 впускным седлом 4 и основным отсечным затвором 5, а от атмосферы подвижным выпускным седлом 14 и дополнительным отсечным затвором 15, соединенным штоком 16 с основным затвором 5. Впускное седло 4 выполнено в торце основного толкателя 9, расположенного во вспомогательной полости 10, и сообщено с полостью низкого давления каналом 17 в основном толкателе 9 и подвижном элементе 8, при этом введен соединенный кинематически с элементом настройки 1 дополнительный толкатель 18, в торце которого выполнено выпускное седло 14, сообщенное с атмосферой каналом 19 в этом дополнительном толкателе.

Устройство работает следующим образом. В исходном закрытом состоянии перед настройкой на заданное низкое давление подвижный элемент 8, основной затвор 5 и дополнительный затвор 15 находятся в крайних нижних положениях под действием регулировочной пружины 11, вспомогательной пружины 6 и сил газодинамического воздействия, обеспечивая отсечку полости низкого давления 12 от полости высокого давления 3. Выпускное седло 14 с помощью элемента настройки 1 прижато к затвору 15, обеспечивая отсечку полости низкого давления 12 от окружающей среды. В этом состоянии регулировочная пружина благодаря воздействию высокого давления Р_В на торцевую стенку основного толкателя 9 может быть полностью разгружена.

При настройке устройства на заданное низкое давление Р_Н элемент настройки 1 перемещает вверх выпускное седло 14, дополнительный отсечной затвор 15 и основной затвор 5, сжимающий вспомогательную пружину 6. При этом низкое давление Р_Н в полости 12 возрастает и подвижный элемент 8, сжимая регулировочную пружину 11, перемещается вслед за основным затвором 5 на определенное расстояние, соответствующее равенству силы пружины и силы газодинамического воздействия. В данном случае устройство, как и описанные выше аналог и прототип, работает в режиме регулятора давления, обеспечивая подачу газа в потребитель с постоянным низким давлением при отсутствии выпуска газа в окружающую среду через седло 14. Однако в отличие от аналога устройство, как и прототип, способно выполнять и функции предохранительного клапана, обеспечивающего при закрытии всех потребителей и работе в безрасходном режиме сброс через седло 14 утечки газа, появляющейся при неплотном прилегании седла 4 к затвору 5 в этом режиме. В самом деле, указанная утечка вызовет повышение давления Р _Н в полости низкого давления 12 больше настроечного значения, смещение вверх подвижного элемента 8, затворов 5, 15 и сброс избыточного давления из полости 12 в окружающую среду через открывшееся седло 14.

Таким образом, благодаря использованию экономичного газораспределителя с тремя подвижными механическими деталями (двумя седлами и жестко связанными затворами), обеспечивающими впуск газа в полость низкого давления при отсутствии выпуска, а выпуск при отсутствии впуска, устройство выполняет в расходном режиме работы функции регулятора давления, а в безрасходном режиме функции предохранительного клапана. При этом исключается газодинамическое силовое воздействие на привод элемента настройки со стороны чувствительного подвижного элемента, что позволяет существенно уменьшить габариты и массу регулятора давления со встроенным предохранительным устройством.