[发明专利]补偿压力控制器

说明书

本发明涉及一种具有自补偿功能的用于供应高气压的气压控制器。

调节在供应源的高气压和被调节的低气压环境之间的气流的气动压力控制器是人们公知的。这样的控制器监控节流阀下游的被调节压力、并将其与环境压力作比较以产生一个调制的传动控制压力信号。该传动信号驱动一个气动执行机构以确定控制阀的位置，这样对于供应源而把控制阀进行节流。

一种常见的取得调制传动压力信号的方法是利用一个具有可变气流节流板的控制喷嘴，该节流板被一个连接到压差膜片上的机械连接构件所驱动。该膜片把节流板或控制阀下游压力与环境或其它参考压力相比较，它能改变控制喷嘴的排放面积，因而能改变上游喷嘴压力。

一个传动控制导管把上游喷嘴压力传输到一个气动执行机构上，该执行机构依次确定用来调节下游压力的节流阀位置。这样的控制器通常利用来用高压供应源的气体来供应控制喷嘴并确定气动执行机构的位置，因而当供应源压力增加时，这样的控制器容易出现差错。

这样一种差错可以产生在其中气动执行机构是“半区”型的一种控制器机构中。这些执行机构包括两个连接的、不同面积的活塞，它们分别被施加以气体供应源压力和调制上游喷嘴压力。因而调制的压力随着供应压力的增加而增加。

当所需的调制压力增加时，在喷嘴节流板上的压力增加，当连接构件被在节流板上的静态压力向后驱动时这使得阀门下游的实际被调节压力减小。由于需要增加控制喷嘴和控制导管的大小和流通能力以            允许在气动执行机构中可能增加的渗漏，该渗漏可能由增加的压力所引起，这样该差错进一步被混合。一个较大的控制喷嘴当然需要一个较大的节流板，因而进一步提高了在偏转板上的向后压力。

已有技术对这一问题的一种解决方案是增加压力偏转膜片的面积，然而人们知道使用较大的因而较重的部件改变了控制器的动态响应，由于部件质量的增加有可能降低初始响应时间，同时也改变了连接构件和膜片的缓冲特性，因而在某些操作状态下会出现不希望的压力波动现象。

所需要的是一种压力控制器，它能补偿所增加的供应压力并且在不改变压力比较器的喷嘴气流节流板连接构件的机械结构和大小的情况下控制喷嘴流率。

因而本发明的一个目的是提供一种气压控制器，它能把来自一个变化的供应压力保持在一个被调节的恒定气压下。

根据本发明，一种提供调制的传动压力信号的压力控制器包括一个接受来自高压气体供应源气流的控制体积。该控制器还包括一个将控制气流排放到控制体积中的控制喷嘴以及一个可变的喷嘴气流节流板，该节流板响应于在控制体积内部和当前被调节气压之间的静态压差。该喷嘴节流板的作用是调制排放控制喷嘴上游的控制气压，通过一个传动导管把上游压力传送到一个用来确定节流控制阀位置的气动执行机构上，该节流阀安置在高压气体供应源和被调节的气体压力体积之间。

本发明避免了已有技术中在较高的供应压力下出现的被调节压力的下降，这通过提供一个节流孔来完成，通过该孔将被排放的控制气流从控制体积排到周围环境中。该节流孔在较高的控制气流速率下在控制体积中产生了一个对应于升高的气体供应压力的升高静态气压。在控制体积中较高的气体压力对喷嘴节流板提供了一个校正力，通过膜片和机械连接构件可以补偿所增加的喷嘴静态排放压力。

根据本发明的控制器能对所增加的气体供应压力进行自补偿，因而能适应升高的压力以及增加的控制气流速率而无需对控制器机械结构或动态特性进行任何不利的改变。

对于本领域的普通专业技术人员来说通过下面的详细说明以及权利要求和附图，根据本发明的压力控制器的这些及其它目的和优点将是明显的。

图1图示了根据本发明的一个压力控制器、执行机构和节流阀的图解安排。

图2详细地图示了控制喷嘴和压力节流板。

图3比较了根据本发明的压力控制器的特性曲线与一个已有技术的压力控制器的特性曲线。

参看附图，尤其是图1，将详细地披露按照本发明的压力控制器。图1表示载有加压气体10的一个通路，气体10流经节流阀12进入低压区14，在低压区14中按预定的大小调节静态气压R_REG。主气流10的一部分从节流阀12上游的导管8处被转移到第一控制导管16中。在控制导管16中的控制气流18以声速通过一个流速调节孔20，因而在通常所期望的供应压力Psup和下游压力P_M下通过喷嘴而达到节流。