RU150728U1

RU150728U1 - GAS PRESSURE REGULATOR

Info

Publication number: RU150728U1
Application number: RU2014136755/08U
Authority: RU
Inventors: Игорь Геннадьевич Захаров; Светлана Игоревна Волошина; Вадим Викторович Смородин
Original assignee: Открытое Акционерное Общество "Газаппарат" (ОАО Газаппарат)
Priority date: 2014-09-09
Filing date: 2014-09-09
Publication date: 2015-02-20

Abstract

Регулятор давления газа, содержащий корпус, имеющий входную и выходную полости, между которыми расположено седло и клапан, закрепленный на штоке, который соединен при помощи двуплечего рычага с чувствительным элементом и задающим устройством и имеет канал, соединяющий входную полость регулятора с разгрузочной камерой, которая образована компенсационной и защитной мембранами, отличающийся тем, что жесткий центр защитной мембраны закреплен на штоке со смещением от плоскости закрепления фланца в направлении седла и клапана, при этом места закрепления фланца и жесткого центра компенсационной мембраны расположены на расстоянии от седла, равном или большем, чем расстояние, соответствующее полному ходу клапана.A gas pressure regulator comprising a housing having an inlet and an outlet cavity, between which there is a seat and a valve mounted on a rod, which is connected by means of a two-shouldered lever with a sensing element and a master device and has a channel connecting the inlet cavity of the regulator with the discharge chamber, which is formed compensation and protective membranes, characterized in that the rigid center of the protective membrane is fixed to the rod with an offset from the plane of fastening of the flange in the direction of the seat and valve, while and the fastening of the flange and the rigid center of the compensation membrane are located at a distance from the seat equal to or greater than the distance corresponding to the full stroke of the valve.

Description

Полезная модель относится к устройствам для автоматического поддержания давления рабочей среды на заданном уровне и может быть использовано в системах обеспечения природным газом производственных и коммунальных потребителей.The utility model relates to devices for automatically maintaining the pressure of the working medium at a given level and can be used in natural gas supply systems for industrial and municipal consumers.

Известен регулятор давления по патенту на изобретение РФ №203929, МПК⁶ G05D 16/06, опубл. 10.04.1995, содержащий корпус с входной и выходной камерами, между которыми последовательно расположены седло отсечного клапана, связанного с узлом установки этого клапана в открытое положение, и седло регулирующего клапана, шток которого связан с первым плечом двуплечего рычага, второе плечо которого связано с мембраной, нагруженной пружиной задания и образующей с корпусом управляющую полость, которая сообщена через импульсную трубку с выходной камерой. Также данный регулятор давления содержит компенсационную пружину растяжения, один конец которой соединен с вторым плечом двуплечего рычага, а другой конец соединен с корпусом на расстоянии от штока регулирующего клапана большем расстояния от этого штока до оси поворота двуплечего рычага.Known pressure regulator according to the patent for the invention of the Russian Federation No. 203929, IPC ⁶ G05D 16/06, publ. 04/10/1995, comprising a housing with inlet and outlet chambers, between which a saddle of a shut-off valve connected to the installation site of this valve in the open position is sequentially located, and a saddle of a control valve, the stem of which is connected to the first shoulder of the two-shouldered lever, the second shoulder of which is connected to the membrane loaded with a task spring and forming a control cavity with the housing, which is communicated through an impulse tube with the output chamber. This pressure regulator also contains a tensile compensation spring, one end of which is connected to the second shoulder of the two-shouldered lever, and the other end is connected to the body at a distance from the control valve stem greater than the distance from this rod to the axis of rotation of the two-shouldered lever.

Недостатком этого технического решения является отсутствие в конструкции разгрузочного элемента, который служит для уменьшения влияния изменений входного давления на регулирующий клапан. Эта меняющаяся по величине сила передается через двуплечий рычаг на мембрану и пружину задания, что приводит к нестабильности регулировки выходного давления.The disadvantage of this technical solution is the lack of a discharge element in the design, which serves to reduce the effect of changes in the input pressure on the control valve. This force, varying in magnitude, is transmitted through the two-arm lever to the diaphragm and the task spring, which leads to instability in the adjustment of the outlet pressure.

Наиболее близким техническим решением, устраняющим этот недостаток и выбранным в качестве прототипа, является регулятор давления по патенту на изобретение РФ №2010302, МПК⁵ G05D 16/06, опубл. 30.03.1994. Данный регулятор содержит корпус с входной и выходной полостями, седло и клапан, закрепленный на конце штока. Шток имеет канал, соединяющий входную полость регулятора с разгрузочной камерой, образованной компенсационной и защитной мембранами, которые закреплены жестким центром на штоке, а фланцем на корпусе и разделены между собой втулкой и кольцом. Второй конец штока через двуплечий рычаг соединен с чувствительным и задающим элементами. Соотношение эффективных площадей компенсационной и защитной мембраны определяется формулойThe closest technical solution to eliminate this drawback and selected as a prototype is the pressure regulator according to the patent for the invention of the Russian Federation No. 2010302, IPC ⁵ G05D 16/06, publ. 03/30/1994. This regulator contains a housing with inlet and outlet cavities, a seat and a valve mounted on the end of the stem. The rod has a channel connecting the input cavity of the regulator with the discharge chamber formed by a compensation and protective membranes, which are fixed by a rigid center on the rod, and a flange on the body and are separated by a sleeve and a ring. The second end of the rod through a two-arm lever is connected to the sensitive and master elements. The ratio of the effective areas of the compensation and protective membrane is determined by the formula

Sс=Sэк-Sэз,Sс = S-Sез,

где Sс - площадь седла;where Sс is the saddle area;

Sэк - эффективная площадь компенсационной мембраны;Sec - effective area of the compensation membrane;

Sэз - эффективная площадь защитной мембраны.Sez is the effective area of the protective membrane.

Недостатком данного устройства является то, что двуплечий рычаг соединяется со штоком и чувствительным элементом посредством кинематических пар трения скольжения, имеющих гарантированный зазор для обеспечения свободного вращательного и поступательного движения деталей образующих кинематическую пару. Наличие этих зазоров создает условия для перехода клапана в вибрационный режим работы. Наиболее часто это происходит при работе регулятора при малых расстояниях между седлом и клапаном. Вибрационный режим работы приводит к ускоренному износу перемещающихся деталей и, следовательно, к снижению ресурса работы всего регулятора.The disadvantage of this device is that the two-arm lever is connected to the rod and the sensing element by means of kinematic sliding friction pairs having a guaranteed clearance to ensure free rotational and translational movement of the parts forming the kinematic pair. The presence of these gaps creates the conditions for the transition of the valve into vibrational operation. Most often this occurs when the regulator operates at small distances between the seat and valve. Vibration mode of operation leads to accelerated wear of moving parts and, therefore, to reduce the life of the entire controller.

Техническим эффектом предлагаемой полезной модели является повышение ресурса работы регулятора давления за счет устранения вибрации клапана.The technical effect of the proposed utility model is to increase the life of the pressure regulator by eliminating valve vibration.

Технический эффект достигается тем, что в регуляторе давления газа содержащем корпус, имеющий входную и выходную полости, между которыми расположено седло и клапан, закрепленный на штоке, который соединен, при помощи двуплечего рычага с чувствительным элементом и задающим устройством и имеет канал, соединяющий входную полость регулятора с разгрузочной камерой, которая образованна компенсационной и защитной мембранами, жесткий центр защитной мембраны закреплен на штоке со смещением от плоскости закрепления фланца в направлении седла и клапана, при этом место закрепление фланца и жесткого центра компенсационной мембраны при этом место закрепления фланца и жесткого центра компенсационной мембраны расположены на расстоянии от седла равным или большем, чем расстояние, соответствующее полному ходу клапана.The technical effect is achieved by the fact that in the gas pressure regulator comprising a housing having an inlet and an outlet cavity, between which there is a seat and a valve mounted on a rod, which is connected using a two shoulders lever with a sensing element and a master device and has a channel connecting the inlet cavity a regulator with a discharge chamber, which is formed by a compensation and protective membranes, the rigid center of the protective membrane is fixed to the rod with an offset from the plane of fastening of the flange in the direction of the seat and valve, while the place of fastening of the flange and the rigid center of the compensation membrane while the place of fastening of the flange and the hard center of the compensation membrane are located at a distance from the seat equal to or greater than the distance corresponding to the full stroke of the valve.

Сопоставительный анализ с прототипом, позволяет сделать вывод, что заявляемое устройство отличается тем, что жесткий центр защитной мембраны закреплен на штоке со смещением относительно плоскости закрепления фланца в направлении седла и клапана. При этом плоскость закрепления фланца и жесткого центра компенсационной мембраны расположена на расстоянии от седла равным или большем, чем расстояние, обеспечивающее полный ход клапана то, есть положению клапана при максимальном открытии проходного сечения регулятора.Comparative analysis with the prototype allows us to conclude that the inventive device is characterized in that the rigid center of the protective membrane is fixed to the rod with an offset relative to the plane of fastening of the flange in the direction of the seat and valve. At the same time, the plane of fastening of the flange and the rigid center of the compensation membrane is located at a distance from the seat equal to or greater than the distance that ensures full valve travel, that is, the position of the valve with the maximum passage of the regulator.

Сущность полезной модели поясняется чертежом. На фиг. изображена схема регулятора давления.The essence of the utility model is illustrated in the drawing. In FIG. shows a diagram of the pressure regulator.

Регулятор содержит корпус 1 имеющий входную 2 и выходную 3 полости, седло 4 и клапан 5, герметично закрепленный на конце штока 6. Второй конец штока 6 через двуплечий рычаг 7 соединен с чувствительным элементом (мембраной) 8 и задающим устройством, выполненным в виде пружины 9 и регулировочного винта 10.The controller comprises a housing 1 having an inlet 2 and an outlet 3 cavities, a seat 4 and a valve 5, hermetically attached to the end of the stem 6. The second end of the stem 6 is connected through a two-arm lever 7 to a sensing element (membrane) 8 and a driver made in the form of a spring 9 and adjusting screw 10.

Шток 6 имеет канал 11, соединяющий входную полость 2 регулятора с разгрузочной камерой 12, образованной компенсационной 13 и защитной 14 мембранами. Жесткие центры мембран 13, 14 закреплены на штоке 6, а фланцы закреплены на корпусе 1. При этом фланец и жесткий центр мембраны 13, закреплены на расстоянии от седла соответствующем или большем расстояния обеспечивающего полный ход клапана 5 (полное открытие проходного сечения регулятора), а жесткий центр защитной мембраны 14 закреплен со смещением в направлении седла и клапана относительно закрепления фланца этой мембраны.The rod 6 has a channel 11 connecting the input cavity 2 of the controller with the discharge chamber 12 formed by the compensation 13 and the protective membrane 14. The rigid centers of the membranes 13, 14 are fixed on the stem 6, and the flanges are fixed on the housing 1. At the same time, the flange and the rigid center of the membrane 13 are fixed at a distance from the seat corresponding to or greater than the distance ensuring the full stroke of valve 5 (full opening of the regulator's through passage), and the rigid center of the protective membrane 14 is fixed with an offset in the direction of the seat and valve relative to the fixing flange of this membrane.

Регулятор работает следующим образом.The regulator operates as follows.

В установившемся режиме работы подвижная система (клапан-седло) находится в равновесии и величина дросселирующего сечения устанавливается так, что силы, действующие на чувствительный элемент 8, уравновешиваются усилием пружины 9, а также силой натяжения защитной мембраны 14. При нарушении равновесия сил на чувствительном элементе 8 он смещается и через рычаг 7 смещает шток 6 с клапаном 5, изменяя величину дросселирующего сечения между седлом 4 и клапаном 5. Настройка производится посредством изменения усилия пружины 9, с помощью регулировочного винта 10.In the steady state of operation, the movable system (valve-seat) is in equilibrium and the throttle section is set so that the forces acting on the sensing element 8 are balanced by the force of the spring 9, as well as by the tension force of the protective membrane 14. If the balance of forces on the sensing element is disturbed 8 it is shifted and through the lever 7 shifts the rod 6 with the valve 5, changing the size of the throttling section between the seat 4 and the valve 5. The setting is made by changing the force of the spring 9, using the adjusting of the screw 10.

Разгрузочная камера служит для уменьшения влияния изменений входного давления на выходное давление. Усилие, развиваемое разгрузочной камерой 12, действует в направлении седла 4 и в оптимальном случае равно произведению величины входного давления на разность эффективных площадей компенсационной 13 и защитной 14 мембран, которое в свою очередь равно произведению площади поперечного сечения седла 4 на входное давление. То, естьThe discharge chamber serves to reduce the effect of changes in the inlet pressure on the outlet pressure. The force developed by the discharge chamber 12 acts in the direction of the seat 4 and, in the best case, is equal to the product of the input pressure and the difference between the effective areas of the compensation 13 and the protective membrane 14, which in turn is equal to the product of the cross-sectional area of the seat 4 and the inlet pressure. I.e

PвхSс=Pвх(Sэк-Sэз),Pin Ss = Pin (S-Ses),

где Sс - площадь седла;where Sс is the saddle area;

Sэз - эффективная площадь защитной мембраны;SEC is the effective area of the protective membrane;

Pвх - входное давление.Pin - inlet pressure.

Таким образом, сила, действующая на клапан 5 со стороны седла 4, компенсируется усилием, развиваемым разгрузочной камерой 12. Смещение жесткого центра 18 мембраны 14 обеспечивает, за счет натяжения тела мембраны 14, появление дополнительной силы действующей на рычаг 7 и через него на чувствительный элемент 8 в сторону действия пружины 9. Под действием этой силы контактирующие поверхности в кинематических парах сближаются до полного касания, что приводит к устранению зазоров.Thus, the force acting on the valve 5 from the side of the seat 4 is compensated by the force developed by the unloading chamber 12. The displacement of the rigid center 18 of the membrane 14 provides, due to the tension of the body of the membrane 14, the additional force acting on the lever 7 and through it on the sensing element 8 in the direction of the action of the spring 9. Under the action of this force, the contacting surfaces in the kinematic pairs come together until they completely touch, which eliminates the gaps.

Суммарное усилие, соответствующее каждому из значений расхода, определяется алгебраической суммой усилия пружины 9 и силой натяжения мембраны 14 деленной на отношение плеч L/L1 рычага 7.The total force corresponding to each of the flow rates is determined by the algebraic sum of the force of the spring 9 and the tension force of the membrane 14 divided by the ratio of the shoulders L / L1 of the lever 7.

В случае снижения давления в выходной полости 3 чувствительный элемент 8 перемещается влево (по фиг.) при этом, клапан 5 под действием силы натяжения мембраны 14 перемещается вниз и поворачивает рычаг 7, что обеспечивает неразрывность контактирующих поверхностей в кинематических парах.In the case of a decrease in pressure in the outlet cavity 3, the sensing element 8 moves to the left (Fig.), While the valve 5 moves under the action of the tensile force of the membrane 14 and rotates the lever 7, which ensures continuity of the contacting surfaces in the kinematic pairs.

В случае повышения давления в выходной полости 3, чувствительный элемент 8 перемещается вправо (по фиг.), рычаг 7 поворачивается против часовой стрелки, клапан 5 перемещается вверх. Сила натяжения мембраны 14 увеличивается, что увеличивает силу прижатия контактирующих поверхностей в кинематических парах и еще более уменьшает вероятность возникновения вибрационного режима работы. Следовательно, смещение жесткого центра 18 защитной мембраны 14 обеспечивает гарантированную силу компенсирующую зазоры на протяжении всего рабочего хода клапана.In case of increasing pressure in the outlet cavity 3, the sensing element 8 moves to the right (according to Fig.), The lever 7 rotates counterclockwise, the valve 5 moves up. The tension force of the membrane 14 increases, which increases the pressing force of the contacting surfaces in the kinematic pairs and further reduces the likelihood of a vibrational mode of operation. Therefore, the displacement of the rigid center 18 of the protective membrane 14 provides a guaranteed force compensating clearances throughout the entire valve travel.

Таким образом, предлагаемое расположение мембран в разгрузочной камере устраняет возможность возникновения вибрационного режима работы, за счет силовой компенсации зазоров в кинематических парах трения скольжения. При этом, технический эффект усиливается при малых значениях расстояниях между седлом и клапаном, за счет увеличения компенсирующей силы.Thus, the proposed arrangement of the membranes in the discharge chamber eliminates the possibility of a vibrational mode of operation due to power compensation of gaps in the kinematic pairs of sliding friction. At the same time, the technical effect is enhanced at small distances between the seat and valve, due to an increase in the compensating force.

Claims

A gas pressure regulator comprising a housing having an inlet and an outlet cavity, between which there is a seat and a valve mounted on a rod, which is connected by means of a two shoulders lever to a sensing element and a master device and has a channel connecting the inlet cavity of the regulator with the discharge chamber, which is formed compensation and protective membranes, characterized in that the rigid center of the protective membrane is fixed to the rod with an offset from the plane of fastening of the flange in the direction of the seat and valve, while and the fastening of the flange and the rigid center of the compensation membrane are located at a distance from the seat equal to or greater than the distance corresponding to the full stroke of the valve.