HU187590B

HU187590B - Gas-pressure regulator of high stability

Info

Publication number: HU187590B
Application number: HU169383A
Authority: HU
Inventors: Janos Denes; Istvan Ertekes; Ferenc Mohacsi; Geza Szakonyi; Marton Bagdi; Janos Molnar
Original assignee: Koezepdunantuli Gazszolgaltato Vallalat,Hu; Gaz- Es Olajszallito Vallalat,Hu
Priority date: 1983-05-16
Filing date: 1983-05-16
Publication date: 1986-01-28

Abstract

A találmány tárgya fokozott stabilitású gáznyomásszabályozó berendezés szeleppel, rugóval és membránnal kialakított végrehajtó szervvel, továbbá vezérlőszabályozóval, amely a primer nyomás változásától függetlenül a teljes működési tartományban állandó szabályozást biztosít tápnyomásszabályozó kiküszöbölésével. A találmány lényege abban van, hogy belépő csonkhoz (1) csatlakozó fúvókája (7) és membránja (12) közötti térben elrendezett tengelyen (8) elforduló karja (9) van, amelynek a fúvóka (7) felé eső karhossza nagyobb, mint a másik karhossza, továbbá'a szár (11) által mereven és gáztömören összefogott két membránja (12), (13), van, ahol a karhoz (9) közelebb eső membrán (12) felülete kisebb, mint a másik membrán (13) felülete, melyek csuklósán kapcsolódnak a kar (9) fúvókával (7) ellentétes oldalához; a szabályozó csavarja (14) és membránja (13) között rugóval (15) van ellátva, továbbá a membránok (12), (13) közötti teret a kilépő csonkkal (3) összekötő, valamint a membrán (12) és a fúvóka (7) közötti teret a kilépő csonkkal (3) fojtáson (16) keresztül összekötő csővezetékekkel van elrendezve. (ábra -1-Field of the Invention The present invention relates to an improved stability gas pressure regulating device with a valve, spring and diaphragm actuator, and to a control regulator which, regardless of the change in primary pressure, provides constant control over the entire operating range by eliminating the supply pressure regulator. The essence of the invention is that there is a rotating arm (9) in the spatial arrangement (8) between the nozzle (7) and the diaphragm (12) connected to the inlet nozzle (1), which has a larger arm length towards the nozzle (7) than the other. a pair of membranes (12), (13), rigidly and gas-tightly connected by a shaft (11), wherein the surface of the membrane (12) closer to the arm (9) is smaller than the surface of the other membrane (13), hingedly connected to the side opposite to the nozzle (7) of the lever (9); with the spring (15) between the screw (14) and the diaphragm (13) of the controller, the space between the membranes (12), (13), the outlet (3), and the diaphragm (12) and the nozzle (7). ) is provided with piping connecting the outlet port (3) through a throttle (16). (Figure -1-

Description

A találmány tárgya fokozott stabilitású gáznyomásszabályozó berendezés, melynek szelepe, rugóval és membránnal kialakított végrehajtó szerve, továbbá vezérlő-szabályozója van.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a gas pressure regulator of improved stability having a valve, a spring and diaphragm actuator, and a control regulator.

Ismeretesek különböző vezérlő-szabályozó nélküli berendezések, amelyek kevéssé igényes szabályozási feladatok ellátására alkalmasak. Ismeretesek továbbá a vezérlő-szabályozóval működő gáznyomás-szabályozók (a gáziparban használt berendezések jelentős hányada ebbe a kategóriába sorolható, amelyek főleg a nagyobb teljesítmény és primer nyomástartományban használatosak. Ezen megoldások közös jellemzője, hogy a nyomásszabályozó előtti csőszakaszból vett „nagynyomású” gázt, mint segédenergiát hasznosítva valósítják meg a szabályozási feladatot. Az általános gyakorlatnak megfelelően a vezérlő-szabályozó elnevezés alatt konkrét esetben a szabályozástechnikai értelemben vett érzékelőt, alapjelképzőt, különbségképzőt, jelváltót és a fúvókás jelátalakítót egyesítő szerkezeti egységet nevezik. A jelátalakító fúvókáit rendszerint úgy választják ki, hogy az a teljesítményerősítő szerepét is betöltse. Ezeket a szabályozókat általában nagyobb teljesítmény-kategóriában és igényesebb feladatok ellátására készítik. Ezzel összhangban áruk is magasabb az egyszerű erősítő nélküli berendezésekénél. Ilyen megoldású vezérlő-szabályozóval működő berendezést gyártanak például: a GASELAN (NDK), a ROMBACH (NSZK), PINTSCH-BAMAG (NSZK), valamint más vállalatok. Azonos a hazai KÖGÁZ és BKG szabályozók működési elve is. A fentiekben említett szabályozók működési elve olyan, hogy a vezérlő-szabályozó a beállított és a tényleges kilépő nyomás különbségét az erősítésének megfelelően többszörösére növeli, és ez a nyomáskülönbség működteti a szabályozó végrehajtó szervén keresztül a szelepet.Various devices without a controller-controller are known which are capable of performing less demanding control tasks. There are also known gas pressure controllers with control controllers (a significant proportion of the equipment used in the gas industry, which is mainly used in the higher power and primary pressure ranges. A common feature of these solutions is the use of "high pressure" gas as auxiliary energy In accordance with common practice, under the designation of the controller-controller, in a particular case, a structural unit combining a sensor, set point, differential, signal transducer and nozzle transducer in the sense of control is called. These controllers are usually made for a higher power class and for more demanding tasks. According to the company, the goods are higher than those of a simple amplifier without equipment, such as GASELAN (GDR), ROMBACH (GDR), PINTSCH-BAMAG (GDR) and other companies. The operating principles of the domestic KÖGÁZ and BKG regulators are the same. The operating principle of the above-mentioned controllers is that the controller-controller multiplies the difference between the set and the actual outlet pressure according to its amplification, and this pressure difference actuates the valve via the regulator's actuator.

Az ismertetett megoldások hátránya, hogy a vezérlő-szabályozó a működési tartomány két szélén jelentős nonlinearitással rendelkezik, ami a szabályozási pontosságra és a stabilitásra is hátrányos befolyást gyakorol. Ennek következtében kis nyomásértékek esetén á szabályozó pontatlanul működik, nagy nyomásértékek esetén az erősítés növekedésével a pontosság növekszik ugyan, de ezáltal a szabályozó stabilitása romlik. Ez annak a következménye, hogy a segédenergia (a primer oldali gáz) nyomásszintje a folyamat jellegéből adódóan, nem szabályosan változó. Az ismert konstrukcióknál olyan megoldást dolgoztak ki, hogy a vezérlőszabályozó elé egy külön gáznyomás-szabályozót építenek be, amelynek az a feladata, hogy a segédenergia nyomásszintjét állandó értéken tartsa. Ez a megoldás sok esetben eredményes, de igényesebb szabályozási feladatoknál már problémát jelent a tápnyomás stabilizátor által szolgáltatott gáz nyomásának változása. A túlzottan bonyolult tápnyomás-stabilizátor szerkezetek alkalmazását költséges jellegük behatárolja.A disadvantage of the described solutions is that the controller-controller has significant non-linearity at both ends of the operating range, which also adversely affects the control accuracy and stability. As a result, at low pressures, the controller operates inaccurately, while at high pressures, as the gain increases, the accuracy increases, however, the stability of the controller is impaired. This is due to the fact that the pressure level of the auxiliary energy (primary gas) is not regular due to the nature of the process. In prior art designs, a solution has been developed to integrate a separate gas pressure regulator in front of the controller, the function of which is to keep the auxiliary energy pressure level constant. In many cases, this solution is effective, but for more demanding control tasks, the change in the pressure of the gas supplied by the feed pressure stabilizer is already a problem. The use of overly complicated feed pressure stabilizer structures is limited by their costly nature.

Az ismert megoldásoknál további problémák merülnek fel a vezérlő-szabályozó konstrukciójából. A döntő probléma abból adódik, hogy az érzékelő membránja alatti teret el kell választani a jelátalakító fúvókái közötti tértől, ahol a vezérlő nyomás észlelhető. Az elválasztást úgy oldják meg, hogy az érzékelő membránja a hozzá kapcsolódó karáttételen keresztül a fúvókák közötti záróelemet oly módon mozgassa, hogy közben az érzékelő membránra ne vigyen át olyan erőt, amely az erőmérést - ezáltal a szabályozás pontosságát - hátrányosan befolyásolná. A PINTSCH-BAMAG szabályozók konstrukcióinál használatos szilfonmembrán jellegzetesen ilyen térelválasztó elem.Further problems with the known solutions arise from the design of the controller-controller. The decisive problem is that the space under the sensor membrane must be separated from the space between the transducer nozzles where the control pressure can be detected. The separation is accomplished by moving the sensor diaphragm, through its associated carat gear, between the nozzle closures so that no force is applied to the sensor diaphragm that adversely affects the accuracy of the control. The bellows membrane used in the construction of the PINTSCH-BAMAG controllers is typically such a partitioning element.

A találmánnyal célunk a fenti hiányosságok kiküszöbölése, azaz a fokozott stabilitású gáznyomásszabályozó tökéletesítése, amely lényegesen jobb hatásfokkal működik, mint az ismert megoldások.It is an object of the present invention to overcome the above shortcomings, that is, to improve the gas pressure regulator with increased stability, which operates with much better efficiency than the known solutions.

A találmánnyal feladatunk olyan konstrukció kialakítása, amely a primer nyomás változásától függetlenül a teljes működési tartományban állandó erősítést, fokozott stabilitást és pontosságot biztosit.It is an object of the present invention to provide a construction which, regardless of the change in primary pressure, provides constant reinforcement, increased stability and accuracy throughout the operating range.

A találmány alapja az a felismerés, hogy a kitűzött feladat megoldódik, ha a gáznyomás-szabályozót a tápnyomás-stabilizátort kiküszöbölve; az érzékelő membránra ható erőt pedig a konstrukciós kialakítással meghatározva alakítjuk ki.The invention is based on the discovery that the object is solved by eliminating the gas pressure regulator by the feed pressure stabilizer; and the force acting on the sensor membrane is determined by the design.

A kitűzött feladatot a bevezetőben leírt típusú gáznyomás-szabályozónál úgy oldottuk meg a találmány szerint, hogy a belépő csonkhoz csatlakozó fúvókája és membránja közötti térben elrendezett tengelyen elforduló karja van, amelynek a fúvóka felé eső karhossza nagyobb, mint a másik karhossza, továbbá a szár által mereven és gáztömören összefogott két membránja van, ahol a karhoz közelebb eső membrán felülete kisebb, mint a másik membrán felülete, melyek csuklósán kapcsolódnak a kar fúvókával ellentétes oldalához; a szabályozó csavarja és membránja közötti teret a kilépő csonkkal összekötő, valamint a membrán és a fúvóka közötti teret a kilépő csonkkal fojtáson keresztül összekötő csővezetékekkel van elrendezve.The object of the present invention has been solved by the gas pressure regulator of the type described in the preamble having a pivoting arm on an axis disposed in the space between the inlet nozzle and the diaphragm having a greater arm length towards the nozzle than the other arm. it has two diaphragms rigidly and gas tightly joined, wherein the surface of the membrane closer to the arm is smaller than the surface of the other membrane, hinged to the nozzle side of the arm; the space between the screw and the diaphragm of the regulator being connected to the outlet by the outlet and the space between the diaphragm and the nozzle by means of a throttle connecting the outlet to the outlet.

A találmány szerinti berendezést részletesebben rajz alapján kiviteli példa segítségével ismertetjük. A rajzon az 1. ábra a találmány szerinti berendezés elvi működési vázlata előlnézetben, részben metszve.The apparatus according to the invention will now be described in more detail by way of an exemplary embodiment. Figure 1 is a front elevational view, partly in section, of the apparatus according to the invention.

Az érkező gáz az 1 belépő csonkon jut a gáznyomás-szabályozó önmagában ismert megoldású szelepéhez, melyen áthaladva fojtást szenved és a 3 kilépő csonkon keresztül csökkent nyomással távozik a berendezésből. A 2 szelep mozgatását önmagában ismert megoldású végrehajtó szerv biztosítja, mely a 4 rugóból és az 5 membránból áll. Az 5 membrán alatti térben a szabályozott nyomás, az 5 membrán fölötti 6 térben a vezérlő-szabályozó által biztosított vezérlő nyomás uralkodik. E két nyomás különbsége a 4 rugó ellenében nyitja a szelepet.The incoming gas enters the inlet nozzle 1 into a gas pressure regulator valve known in the art, passing through it suffocating and exiting the device through the outlet nozzle under reduced pressure. The actuation of the valve 2 is provided by an actuator known in the art, consisting of a spring 4 and a diaphragm 5. In the space below the diaphragm 5 there is the controlled pressure and in the space 6 above the diaphragm 5 the control pressure provided by the controller. The difference between these two pressures opens the valve against the spring 4.

A szabályozó működéséhez az szükséges, hogy a fogyasztó által megkívánt gázmennyiség és az érkező gáz nyomásának mindenkori értékéhez a 6 térbe olyan vezérlő nyomást vezessünk, mely a 4 rugó ellenében annyira nyitja a szelepet, hogy a 3 kilépő csonkon a gáz mindig állandó nyomáson távozik. A megfelelő vezérlő nyomást azáltal biztosítjuk, hogy az 1 belépő csonkról megfelelő vezetéken a vezérlő-szabályozó célszerűen megválasztott 7 fú-21In order for the regulator to function, it is necessary to supply to the space 6 a control pressure, which opens the valve against the spring 4 so that the gas at the outlet 3 is always discharged at a constant pressure to the respective quantity of gas required by the consumer and the incoming gas. The proper control pressure is ensured by a suitably selected blade 7 from the inlet 1 on a suitable line.

187 590 vókájához vezetjük a gázt. A 7 fúvókát a 8 tengelyen elforduló 9 kar végére szerelt 10 záróelem fojtja. A 9 kar másik végéhez csuklósán kapcsolódó 11 szár a 12 és 13 membránokat mereven és gáztörnören összefogja, ezáltal egy együttmozgó, kettős membránrendszert képez. A két membrán közötti tér 3 kilépő csonkkal megfelelő csővezetéken van összekötve.We deliver the gas to 187,590 vouchers. The nozzle 7 is suppressed by a locking element 10 mounted on the end 9 of a pivoting arm 9 on the shaft. The stem 11 hinged to the other end of the arm 9 holds the membranes 12 and 13 rigidly and gas-tight, thereby forming a co-movable dual membrane system. The space between the two diaphragms is connected to the outlet pipe 3 by a suitable pipe.

A 13 membránt a 14 szabályozó csavarral megfelelően feszíthető 15 rugó terheli. Ez a rugó szolgál a szabályozó kilépő nyomásának beállítására.The diaphragm 13 is loaded with a spring 15 which can be properly tensioned by the adjusting screw 14. This spring serves to adjust the regulator outlet pressure.

A 7 fúvóka és a 12 membrán közötti térben alakul ki a megfelelő vezérlő nyomás, melyet a 6 térbe csővezetéken és a 16 célszerűen választott fojtáson keresztül a szabályozó 3 kilépő oldalára csatlakoztatunk. A szabályozott nyomás csökkenésekor a 12 és 13 membránok közötti térben csökken a nyomás. A 12 membrán hatásos felülete kisebb, mint a 13 membráné, ezáltal a 15 rugó a kettős membránrendszert a 11 szárral együtt lefelé mozdítja. A 11 szár a 8 tengely forgáspontja körül elmozdítja a 9 kart úgy, hogy a 10 záróelem a 7 fúvókát nyitja. Ennek hatására a 12 membrán alatti térben növekszik a nyomás. Ez a növekvő nyomás a 6 térbe jut, és az 5 membránt a 4 rugó ellenében lefelé mozdítja, nyitja a 2 szelepet. Ennek hatására több gáz áramlik át a 2 szelepen, és az 1 kilépő csonkon növekszik a nyomás. A kilépő oldali nyomásnövekedés esetén a folyamat ellentétesen játszódik le. A szabályozás stabilitásának fokozása azáltal biztosított, hogy az előző példánál maradva - a szabályozott nyomás csökkenésekor a vezérlő nyomás nem tud szabadon változni, mert a 12 membránra a vezérlő nyomás növekedésekor növekvő erő hat, mely a már ismertetett módon a 7 fúvókát zárni igyekszik. Ez a folyamat a 7 fúvóka a 16 fojtás a 12 membrán az alatta lévő tér, valamint a 9 kar méreteinek célszerű megválasztásával elérhető, hogy ez a folyamat a stabilitást kellően hatásos módon növelje.In the space between the nozzle 7 and the diaphragm 12, a suitable control pressure is created, which is connected to the space 6 via a conduit 16 and a suitably selected throttle 16 on the outlet 3 of the controller. As the controlled pressure decreases, the pressure in the space between the membranes 12 and 13 decreases. The effective surface of the diaphragm 12 is smaller than that of the diaphragm 13, so that the spring 15 moves the dual diaphragm system together with the stem 11 downwards. The stem 11 moves the lever 9 around the pivot point of the shaft 8 so that the closure 10 opens the nozzle 7. As a result, the pressure in the space below the membrane 12 increases. This increasing pressure enters the space 6 and moves the diaphragm 5 downwardly against the spring 4, opening the valve 2. As a result, more gas flows through the valve 2 and the pressure at the outlet 1 increases. In the case of outlet pressure increase, the process is reversed. Increasing the stability of the control is ensured by keeping the control pressure unchanged when the controlled pressure drops, since the force on the diaphragm 12 is increased by the increasing control pressure, which tends to close the nozzle 7 as described above. This process can be achieved by selecting the dimensions of the nozzle 7, the throttle 16, the space underneath the diaphragm 12, and the arm 9 so as to increase the stability in a sufficiently effective manner.

A találmány szerinti berendezés előnye, hogy az ismert és használatban lévő típusoktól eltérően, szerkezetével lehetővé teszi széles primer gáznyomás-tartományban fokozott stabilitás biztosítását kis szabályozási eltéréssel, külön tápnyomás-stabilizátor alkalmazása nélkül.The advantage of the device according to the invention is that, unlike known and used types, its structure allows to provide increased stability over a wide range of primary gas pressures with little control difference without the use of a separate feed pressure stabilizer.

Számítással igazolható, hogy a méretek célszerű megválasztásával a mindenkori vezérlő nyomás és ⁵ a szabályozó erősítése független a primer nyomástól, tehát nem szükséges tápnyomás-stabilizátor. Az ellenőrző mérések hasonló eredményre vezettek, így egyértelműen bizonyítottnak látjuk, hogy a fenti konstrukció alkalmazásával az erősítés ál⁰ landósága és a fokozott stabilitás biztosítható. Az itt nem részletezett számítás szerint, célszerűen választott méretek esetén a nyomáserősítés csak a 12 és 13 membránok felületének arányától függ, mely egy adott konstrukciónál állandó, illetve célszerűen ⁵ megválasztható. Számítással és méréssel igazolható, hogy a megfelelő kialakítás esetén ez a konstrukció a teljes működési tartományban biztosítja a jelátvitel linearitását.It is proven by a calculation that the appropriate choice of dimensions of the respective control pressure and ⁵ the controller gain is independent of the primary pressure, thus no need to supply pressure stabilizer. The control measurements have led to similar results, so we clearly proven that the use of the above construction propensity to gain at ⁰ and increased stability can be assured. According to the calculations are not detailed here, in case of a suitable size in pressure amplification it depends only on the surface of the membranes 12 and 13 the ratio of which is constant for a given construct, or preferably ⁵ electable. Calculation and measurement prove that, when properly designed, this design provides linearity of signal transmission over the entire operating range.

Claims

A patent claim

A gas pressure regulator of increased stability, comprising a valve, an actuator formed by a spring and a diaphragm, and a control regulator, characterized in that it is arranged in a shaft (8) spaced between its nozzle (7) and its diaphragm (12) having a pivoting arm (9) having a greater arm length toward the nozzle (7) than the other arm, and two diaphragms (12), (13) rigidly and gas tightly joined by the stem (1!), wherein (9) the surface of the proximal diaphragm (12) is smaller than the surface of the other diaphragm (13) which is pivotally connected to the nozzle (7) side of the arm (9); the regulator screw (14) and its diaphragm (13) being provided with a spring (15), the space between the diaphragms (12), (13) connecting the outlet (3) and the diaphragm (12) and nozzle (7) ) is provided by piping connecting the outlet to the outlet (3) via the throttle (16).