RU2018910C1 - Gas pressure regulator - Google Patents
Gas pressure regulator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2018910C1 RU2018910C1 SU5039265A RU2018910C1 RU 2018910 C1 RU2018910 C1 RU 2018910C1 SU 5039265 A SU5039265 A SU 5039265A RU 2018910 C1 RU2018910 C1 RU 2018910C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cavity
- valve
- piston
- pressure
- regulator
- Prior art date
Links
Landscapes
- Control Of Fluid Pressure (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть использовано в пневмосистемах различного назначения. The invention relates to automatic regulation and can be used in pneumatic systems for various purposes.
Известен регулятор давления газа, содержащий корпус с размещенным между входной и выходной полостями первым клапаном, первый чувствительный элемент в виде установленного в корпусе ступенчатого поршня, меньшая ступень которого связана с первым клапаном и образует с большей ступенью и корпусом первую полость, которая сообщена через дроссель с атмосферой, второй чувствительный элемент в виде поршня, нагруженного пружиной задания, и вторая полость, которая сообщена с выходной полостью и через второй клапан с первой полостью, при этом поршень размещен во втулке, установленной в корпусе между поршнем и большей ступенью ступенчатого поршня и снабженной седлом второго клапана, который размещен в поршне, вторая полость образована поршнем и втулкой, в которой выполнено седло третьего клапана, размещенного во втулке, которая образует с большей ступенью ступенчатого поршня третью полость, вторая и третья полости сообщены через третий клапан, причем в исходном положении втулка контактно связана с поршнем и большей ступенью ступенчатого поршня, третий клапан отжат от своего седла поршнем, а соединение третьего клапана с его седлом в положении их контакта выполнено с гарантированной негерметичностью [1]. A gas pressure regulator is known, comprising a housing with a first valve located between the inlet and outlet cavities, a first sensing element in the form of a step piston installed in the housing, the lower stage of which is connected to the first valve and forms the first cavity with the larger stage and housing, which is communicated through the throttle with atmosphere, a second sensing element in the form of a piston loaded with a task spring, and a second cavity, which is in communication with the outlet cavity and through the second valve with the first cavity, while n is placed in a sleeve installed in the housing between the piston and the larger stage of the staged piston and provided with a seat for the second valve, which is located in the piston, the second cavity is formed by the piston and the sleeve in which the seat of the third valve is placed in the sleeve, which forms with the larger stage of the staged the piston the third cavity, the second and third cavities are communicated through the third valve, and in the initial position, the sleeve is in contact with the piston and the larger step of the stepped piston, the third valve is squeezed from its seat the piston, and the connection of the third valve with its seat in the position of their contact is made with guaranteed leakage [1].
При ступенчатом увеличении расхода газа через регулятор, особенно при переходе из безрасходного режима, когда давление в первой полости почти равно выходному, в режим полного расхода выходное давление может значительно понизиться. Величина понижения выходного давления и время его восстановления зависят от характера опоражнивания первой и третьей полостей. В рассматриваемом регуляторе не имеется технических решений, ограничивающих уменьшение выходного давления при увеличении расхода газа. With a stepwise increase in gas flow through the regulator, especially when switching from a wasteless mode, when the pressure in the first cavity is almost equal to the outlet pressure, the outlet pressure can decrease significantly to the full flow mode. The magnitude of the decrease in the outlet pressure and the time of its recovery depend on the nature of the emptying of the first and third cavities. In this regulator there are no technical solutions that limit the decrease in output pressure with increasing gas flow.
Известен регулятор давления газа, имеющий те же существенные признаки, что и рассмотренный выше аналог. Кроме того, в нем за третьим клапаном параллельно установлены дроссель и обратный клапан, обращенный выходом к третьей полости [2]. Known gas pressure regulator having the same essential features as the above analogue. In addition, in it behind the third valve, a throttle and a check valve are installed in parallel, facing the outlet to the third cavity [2].
В этом регуляторе при ступенчатом включении расхода выходное давление резко понижается, поршень перемещает третий клапан, но отток среды через третий клапан и скорость падения давления в третьей полости ограничиваются дросселем. In this regulator, when the flow is switched on stepwise, the output pressure drops sharply, the piston moves the third valve, but the outflow of the medium through the third valve and the rate of pressure drop in the third cavity are limited by the throttle.
Это решение способствует получению положительного технического результата, но в ряде случаев недостаточно. This solution contributes to a positive technical result, but in some cases is not enough.
Предлагается техническое решение, при котором уменьшается по величине и по времени отклонение выходного давления при увеличении отбора газа от регулятора. A technical solution is proposed in which the deviation of the outlet pressure decreases in magnitude and time with an increase in gas extraction from the regulator.
Суть изобретения в том, что совокупность отмеченных выше существенных признаков, присущих аналогу и прототипу, дополнена группой новых существенных признаков. The essence of the invention is that the combination of the above essential features inherent in analogue and prototype, supplemented by a group of new essential features.
Установлен второй обратный клапан, вход которого сообщен с первой полостью, а выход - с выходной полостью, и имеется соотношение параметров, соответствующих состоянию регулятора после ступенчатого увеличения расхода газа,
> 1, , где f1 и f3 - сечения дросселей, установленных соответственно между первой полостью и атмосферой и между третьей и второй полостями;
P1 и Р3 - давления соответственно перед сечениями f1 и f3;
F1 и F3 - эффективные площади ступенчатого поршня, на которые действуют давления соответственно в первой и третьей полостях;
K1= , где R - газовая постоянная;
Т10 и V10 - начальные температуры газа в первой полости и ее объем;
K3= , где Т30 и V30 - начальные температура газа в третьей полости и ее объем;
А1 и А30 - коэффициенты, учитывающие параметры газовой среды и сечений f1 и f3 и определяющие расходы через эти сечения.A second non-return valve is installed, the inlet of which is in communication with the first cavity, and the outlet - with the outlet cavity, and there is a ratio of parameters corresponding to the state of the controller after a stepwise increase in gas flow
> 1,, where f 1 and f 3 are the sections of the chokes installed respectively between the first cavity and the atmosphere and between the third and second cavities;
P 1 and P 3 - pressure, respectively, before the sections f 1 and f 3 ;
F 1 and F 3 - the effective area of the stepped piston, which are affected by pressure, respectively, in the first and third cavities;
K 1 = where R is the gas constant;
T 10 and V 10 - the initial gas temperature in the first cavity and its volume;
K 3 = where T 30 and V 30 are the initial gas temperature in the third cavity and its volume;
And 1 and A 30 are coefficients that take into account the parameters of the gas medium and sections f 1 and f 3 and determine the costs through these sections.
Кроме того, имеются формулы, определяющие начальные давления Р30 в третьей полости и Р10 в первой полости после увеличения газа через регулятор:
P30= P, , где Рн - давление в выходной и третьей полостях (давление настройки) до увеличения расхода газа через регулятор;
Vз.н. - объем третьей полости до увеличения расхода газа через регулятор, и
P10= P30- , где Тк - усилие на первом клапане, воспринимаемое ступенчатым поршнем.In addition, there are formulas that determine the initial pressure P 30 in the third cavity and P 10 in the first cavity after increasing the gas through the regulator:
P 30 = P ,, where R n - pressure in the outlet and third cavities (setting pressure) until the gas flow through the regulator increases;
V ZN - the volume of the third cavity to increase the gas flow through the regulator, and
P 10 = P 30 - where T to - the force on the first valve, perceived by the stepped piston.
Причем перед дросселем, сообщающим первую полость с атмосферой, установлен регулятор давления. Moreover, in front of the throttle, which communicates the first cavity with the atmosphere, a pressure regulator is installed.
Существенность отличительных признаков изобретения видна из следующего. The significance of the distinguishing features of the invention is apparent from the following.
Так как при ступенчатом увеличении расхода газа необходимо уменьшение давления в первой полости для отжатия первого клапана, а расход газа в атмосферу через дроссель на выходе полости ограничен, то второй обратный клапан, реагируя на резкое уменьшение давления в выходной полости, сбрасывает из первой полости значительное количество газа до выравнивания давления в ней с давлением в выходной полости. Since a stepwise increase in gas flow rate requires a decrease in pressure in the first cavity to squeeze the first valve, and gas flow into the atmosphere through the throttle at the outlet of the cavity is limited, the second non-return valve, responding to a sharp decrease in pressure in the outlet cavity, relieves a significant amount gas to equalize the pressure in it with the pressure in the outlet cavity.
После указанного предварительного опоражнивания первой полости становится приемлемым уменьшение давления в ней за счет умеренных утечек через дроссель. Так как после уменьшения выходного давления опорожняется через дроссель в выходную полость и третья полость, то необходимо иметь четкое условие, гарантирующее сравнительно быстрое восстановление выходного давления с учетом исходных и измененных объемах полостей, давлений в них, расходов через дросселирующие сечения и т.д. Это условие выражено в формуле изобретения соотношением параметров. After this preliminary emptying of the first cavity, it becomes acceptable to reduce the pressure in it due to moderate leaks through the throttle. Since after reducing the outlet pressure, it is emptied through the throttle into the outlet cavity and the third cavity, it is necessary to have a clear condition guaranteeing a relatively quick restoration of the outlet pressure, taking into account the initial and changed volumes of the cavities, the pressures in them, the flow rates through the throttling sections, etc. This condition is expressed in the claims by the ratio of the parameters.
Формулы P30= P и P10= P30- позволяют найти параметры Р10 и Р30 как начальные значения имеющихся в соотношении параметров Р1 и Р3.Formulas P 30 = P and P 10 = P 30 - allow you to find the parameters P 10 and P 30 as the initial values available in the ratio of the parameters P 1 and P 3 .
Установка регулятора давления перед дросселем облегчает задачу ограничения непроизводительного расхода из третьей полости и определения этого расхода для обеспечения имеющегося в формуле соотношения. The installation of a pressure regulator in front of the throttle facilitates the task of limiting the unproductive flow rate from the third cavity and determining this flow rate to ensure the ratio in the formula.
Вывод формул и соотношения следующий. The derivation of the formulas and relations is as follows.
При выводе предположим максимальное ступенчатое увеличение расхода газа от G= 0 до G = Gмакс. После увеличения расхода выходное давление от настроечного значения Рн ступенчато уменьшается до значения Рвых.0. С учетом работы второго обратного клапана давление Рвых.0 устанавливается и в первой полости, т.е. в начальный момент после увеличения расхода газа давление Р10 в первой полости равно Рвых.0.At the conclusion, suppose the maximum stepwise increase in gas flow from G = 0 to G = G max . After increasing the flow rate, the output pressure from the tuning value of P n decreases stepwise to a value of P out . 0 . Taking into account the operation of the second check valve, the pressure P out.0 is also set in the first cavity, i.e. at the initial moment after an increase in gas flow, the pressure P 10 in the first cavity is equal to P out . 0 .
Можно записать уравнение статических сил
Р30 ˙F3 - Рвых.0(F1 + Fвых.) - Тк = 0, (1) где Р30 - давление в третьей полости в начальный момент после ее расширения вследствие перемещения ступенчатого поршня;
F3 - эффективная площадь ступенчатого поршня, воспринимающая давление в третьей полости;
F1 - эффективная площадь ступенчатого поршня, воспринимающая давление в первой полости;
F вых - эффективная площадь ступенчатого поршня, воспринимающая выходное давление;
Тк - усилие на первом клапане после увеличения расхода, воспринимаемое ступенчатым поршнем.You can write the equation of static forces
P 30 ˙ F 3 - Pv out.0 (F 1 + F out. ) - T k = 0, (1) where P 30 is the pressure in the third cavity at the initial moment after its expansion due to the movement of the step piston;
F 3 is the effective area of the stepped piston, perceiving pressure in the third cavity;
F 1 is the effective area of the stepped piston, perceiving pressure in the first cavity;
F o - the effective area of the stepped piston, perceiving the output pressure;
T to - the force on the first valve after an increase in flow rate, perceived by a stepped piston.
Приняв процесс при расширении третьей полости политропным и давление в ней до расширения равным Рн (усилие Тк клапана полностью замкнутым на седле), записывают
РнVз.н n = Р30 V30 n, где Vз.н n и V30 n - объем третьей полости соответственно до и после ее расширения;
n - показатель политропы, или P30= P.. (2)
Так как Fвых + F1 = Fз, то с учетом выражения (1) P30˙ Fз-Pвых.0˙Fз = Tк или Pвых.о= P30- ..Having accepted the process when expanding the third cavity polytropic and the pressure in it until the expansion is equal to P n (force T to the valve completely closed on the saddle), write
P n V zn n = P 30 V 30 n , where V zn n and V 30 n are the volume of the third cavity, respectively, before and after its expansion;
n is the polytropic index, or P 30 = P .. (2)
Since F O + F 1 = F s, then with the expression (1) P 30 -P z ˙ F vyh.0 ˙F s = T or P to vyh.o = P 30 - ..
С учетом Рвых.0 = Р10 P10= P30- (3)
Найденные по формулам (2) и (3) параметры входят как частные (начальные) значения в выводимое ниже соотношение и необходимы для расчета опорожнения первой и третьей полостей.Taking into account P out. 0 = P 10 P 10 = P 30 - (3)
The parameters found by formulas (2) and (3) enter as particular (initial) values in the relation below and are necessary for calculating the emptying of the first and third cavities.
При ступенчатом отборе газа от регулятора выходное давление понижается до Рвых.0, второй клапан перекрывается, приток газа в первую полость через него прекращается и наряду с оттоком газа из нее в атмосферу будет отток газа из третьей полости через дроссель во втором обратном клапане.When the gas is withdrawn from the regulator in stages , the output pressure decreases to P out. 0 , the second valve closes, the gas flow into the first cavity through it stops, and along with the gas outflow into the atmosphere, there will be gas outflow from the third cavity through the throttle in the second non-return valve.
Величина отжатия первого клапана и давление Рвых.0 некоторое время сохраняются, если поддерживается равенство
Р3 1F3 = Р1 1F1, (4) где Р3 1 и Р1 1 - скорости падения давлений в третьей и первой полостях.The release value of the first valve and the pressure P out.0 remain for some time, if equality is maintained
P 3 1 F 3 = P 1 1 F 1 , (4) where P 3 1 and P 1 1 are the rates of pressure drop in the third and first cavities.
Если равенства (4) нет, то при Р3 'F3 > Р1 'F1 давление в выходной полости Рвых уменьшается до некоторой минимальной величины. При Р3 'F3 < P1 'F1 (5) давление Рвых увеличивается до давления настройки Рн, что соответствует меньшему отклонению выходного давления.If there is no equality (4), then when P 3 ' F 3 > P 1 ' F 1 the pressure in the outlet cavity P o decreases to a certain minimum value. When P 3 ' F 3 <P 1 ' F 1 (5), the pressure P o increases to the setting pressure P n , which corresponds to a smaller deviation of the output pressure.
На основании закона PV = GRT падение давления в полостях в общем случае можно записать
Pa- Pб= (Gа-Gб) или ΔP = ΔG ,, где Pa, Ga и Pб,Gб - начальные и конечные значения давлений и веса газа в полостях.Based on the law PV = GRT, the pressure drop in the cavities in the general case can be written
P a - P b = (G a -G b ) or ΔP = ΔG , where P a , G a and P b , G b are the initial and final values of the pressure and weight of the gas in the cavities.
Секундные изменения можно записать
ΔP′= P′= ΔG′ . Приняв = Ki записывают для третьей и первой полостей Р= Δ G3
Обозначив Δ G' = g, записывают
g = A ˙f ˙P (см. , например, Дмитриев В.Н., Гроздецкий В.Г. Основы пневмоавтоматики. М.: Машиностроение,1973, с.30) где f - дросселирующее сечение;
Р - давление на входе дросселя;
А - коэффициент, учитывающий параметры газовой среды и расходный коэффициент дросселирующего сечения.Secondary changes can be recorded
ΔP ′ = P ′ = ΔG ′ . Having accepted = K i write for the third and first cavities P = Δ G 3
Denoting Δ G ' = g, write
g = A ˙f ˙P (see, for example, Dmitriev VN, Grozdetsky VG Fundamentals of pneumatic automation. M: Mechanical engineering, 1973, p.30) where f is the throttling section;
P is the pressure at the inlet of the throttle;
A - coefficient taking into account the parameters of the gas medium and the flow coefficient of the throttling section.
Тогда g10 = f1˙ P10 ˙A10 и g30 = f3˙ P30 ˙A30, а равенства (6) и (7) имеют вид P30 ' = A30˙ f3 ˙P30˙ K30 и P10 ' = A10 ˙f1 ˙P10 х хK10.
Подставив последнее выражение в выражение (5), получают
f3 ˙P30 ˙F30 ˙K30 ˙A30 < f1˙ P10 ˙F10 ˙K10 ˙A10 или
> 1 . (8)
Параметры в последнем выражении соответствуют началу процесса после ступенчатого увеличения расхода газа через регулятор и обуславливают начало возрастания давления от значения Рвых.0.Then g 10 = f 1˙ P 10 ˙ A 10 and g 30 = f 3 ˙ P 30 ˙ A 30 , and equalities (6) and (7) have the form P 30 ' = A 30 ˙ f 3 ˙ P 30 ˙ K 30 and P 10 '= A 10 ˙f ˙P 1 x 10 10 Xk.
Substituting the last expression into expression (5), we obtain
f 3 ˙ P 30 ˙ F 30 ˙K 30 ˙A 30 <f 1˙ P 10 ˙F 10 ˙K 10 ˙A 10 or
> 1. (8)
The parameters in the last expression correspond to the beginning of the process after a stepwise increase in gas flow through the regulator and determine the beginning of the increase in pressure from the value of P out 0 .
Расход газа из третьей полости из-за падения давления перед сечением f3, скорость падения давления в ней и поэтому значение всего знаменателя соотношения могут только уменьшаться.The gas flow from the third cavity due to the pressure drop in front of the cross section f 3 , the rate of pressure drop in it and therefore the value of the entire denominator of the ratio can only decrease.
Обеспечение соответствующего значения числителя, имеющего в соотношении (8) начальные параметры, в большинстве случаев в условиях падения давления в первой полости проще всего решается путем стабилизации давления перед сечением f1. В этом случае для обеспечения соотношения (5) заранее установленный расход через сечение f1 также стабилизируется. Это достигается установкой малорасходного регулятора давления перед сечением.Ensuring the appropriate value of the numerator, which has initial parameters in relation (8), in most cases, under conditions of pressure drop in the first cavity, is most easily solved by stabilizing the pressure before the cross section f 1 . In this case, to ensure the ratio (5), a predetermined flow rate through the cross section f 1 is also stabilized. This is achieved by installing a low-pressure pressure regulator before the cross section.
Таким образом соотношение (8), обеспечивающее технический результат при начальных значениях параметров, оказывается справедливым и для их текущих значений,
т.е. > 1 ..Thus, relation (8), which provides a technical result at the initial values of the parameters, turns out to be valid for their current values,
those. > 1 ..
При этом некоторыми изменениями температуры газа в полостях в процессе опорожнения и изменением их объемов из-за малых перемещений первого клапана при расчете можно пренебречь и принять К1 = К10 и К3 = К30.In this case, some changes in the temperature of the gas in the cavities during the emptying process and a change in their volumes due to small movements of the first valve in the calculation can be neglected and K 1 = K 10 and K 3 = K 30 .
Регулятор давления газа схематично изображен на чертеже. The gas pressure regulator is shown schematically in the drawing.
Регулятор содержит корпус 1 с размещенными между входной 2 и выходной 3 полостями первым клапаном 4 и седлом 5, первый чувствительный элемент, выполненный ступенчатым поршнем 6, своей меньшей ступенью связанным с первым клапаном 4 и образующим с большей ступенью и корпусом 1 первую полость 7, сообщенную через регулятор 8 давления и дроссель 9 с атмосферой. Имеется второй чувствительный элемент - поршень 10, нагружаемый пружиной 11 задания и образующий с втулкой 12 вторую полость 13, сообщенную каналом 14 с выходной полостью 3. На втулке 12, образующей с корпусом 1 и большей ступенью ступенчатого поршня 6 третью полость 15, установлено седло 16 для второго клапана 17, через которые вторая полость 13 может по каналу 18 сообщаться с первой полостью 7. Во втулке 12 установлены третий клапан 19 с седлом 20 и первый обратный клапан 21 с седлом 22, через которые и по каналу 23 с дросселью 24 вторая полость 13 может сообщаться с третьей полостью 15. Шток 25 связывает меньшую ступень ступенчатого поршня 6 с первым клапаном 4. Второй обратный клапан 26 обеспечивает по каналам 27 и 28 сброс избыточного давления из первой полости 7 через вторую полость 13 в выходную полость 3. The controller comprises a housing 1 with a first valve 4 and a seat 5 located between the inlet 2 and the outlet 3 cavities, a first sensing element made by a stepped piston 6, connected with the first valve 4 with its lower stage and forming the first cavity 7, connected with the larger stage and the housing 1 through the pressure regulator 8 and the throttle 9 with the atmosphere. There is a second sensing element - a piston 10, loaded with a task spring 11 and forming a second cavity 13 with a sleeve 12, communicated by a channel 14 with an output cavity 3. A saddle 16 is installed on the sleeve 12, which forms a third cavity 15 with a housing 1 and a larger stage piston 6, a saddle 16 for the second valve 17, through which the second cavity 13 can communicate through the channel 18 with the first cavity 7. In the sleeve 12, a third valve 19 with a seat 20 and a first check valve 21 with a seat 22 are installed, through which the second cavity through the channel 23 with the throttle 24 13 may be reported the third cavity 15. The rod 25 connects a lower level of the stepped piston 6 with a first valve 4. The second check valve 26 provides for channels 27 and 28 of the overpressure of the first cavity 7 through the second cavity 13 into outlet cavity 3.
Третий клапан 19 при посадке на седло 20 обеспечивает негерметичность разобщения третьей 15 полости с второй 13 полостью. Переходник 29 с уплотняющими кольцами допускает перемещения ступенчатого поршня 6 относительно втулки 12. The third valve 19 when landing on the saddle 20 provides leakage isolation of the third 15 cavity with the second 13 cavity. The adapter 29 with the sealing rings allows movement of the stepped piston 6 relative to the sleeve 12.
Ступенчатый поршень 6 подвержен воздействию давления в выходной, первой 7 и третьей 15 полостях. В соответствии с этим применительно к показанному конструктивному варианту имеются эффективные площади: F1 - разность площадей большей и меньшей ступеней за вычетом площади переходника 29, F3 - площадь большей ступени за вычетом площади переходника 29, Fвых - площадь меньшей ступени.Step piston 6 is subject to pressure in the outlet, first 7 and third 15 cavities. In accordance with this, with respect to the shown design variant, there are effective areas: F 1 - the difference of the areas of the larger and smaller steps minus the area of the adapter 29, F 3 - the area of the larger step minus the area of the adapter 29, F o - the area of the smaller step.
Регулятор работает следующим образом. The regulator operates as follows.
В исходном положении втулка 12 через поршень 10 поджата пружиной 11 задания к корпусу 1. Первый клапан 4 штоком 25 и ступенчатым поршнем 6 отжат от седла 5. Второй клапан 17 с седлом 16 разобщают вторую 13 и первую 7 полости. Третий клапан 19, контактируя с поршнем 10, отжат от седла 20, а первый 21 и второй 26 обратные клапаны контактируют со своими седлами. Регулятор 8 давления настроен на выходное давление, которое ниже минимального возможного давления в первой полости 7, чем обеспечивается стабилизация расхода через дроссель 9. In the initial position, the sleeve 12 is pressed by the task spring 11 through the piston 10 to the housing 1. The first valve 4 is pressed by the rod 25 and the step piston 6 is pressed from the seat 5. The second valve 17 and the seat 16 divide the second 13 and the first 7 cavity. The third valve 19, in contact with the piston 10, is pressed away from the seat 20, and the first 21 and second 26 check valves are in contact with their seats. The pressure regulator 8 is configured to output pressure, which is lower than the minimum possible pressure in the first cavity 7, which ensures stabilization of flow through the throttle 9.
При подводе входного давления во входную полость 2, газ через седло 5 заполняет выходную полость 3, по каналу 14 - вторую полость 13 и через седла 20 и 22 и дроссель 24 - третью полость 15. When supplying the inlet pressure to the inlet cavity 2, the gas through the seat 5 fills the outlet cavity 3, through the channel 14 - the second cavity 13 and through the seats 20 and 22 and the throttle 24 - the third cavity 15.
По достижении некоторого давления в выходной 3 и третьей 15 полостях втулка 12 перемещается до упора в корпус 1, сжимая пружину 11 задания. При перекрытом седле 16 ступенчатый поршень 6 воздействует на первый клапан 4 с усилием, составляющим разницу усилий от давления газа на площади Fвых и F3.Upon reaching a certain pressure in the outlet 3 and the third 15 cavities, the sleeve 12 is moved all the way into the housing 1, compressing the spring 11 of the job. When the saddle 16 is closed, the stepped piston 6 acts on the first valve 4 with a force that makes up the difference in effort from gas pressure over the areas F o and F 3 .
Когда давление в выходной 3 и второй 13 полостях достигнет требующего давления настройка Рн, поршень 10 с вторым клапаном 17 перемещается и газ поступает по каналу 18 в первую полость 7. Увеличивающимся давлением в первой полости 7 на площадь F1 ступенчатый поршень 6 приводится в положение, соответствующее требующей величине отжатия первого клапана 4 от седла 5 и притоку газа в выходную полость 3.When the pressure in the outlet 3 and second 13 cavities reaches the pressure setting P n , the piston 10 with the second valve 17 moves and gas enters through the channel 18 into the first cavity 7. By increasing the pressure in the first cavity 7 to the area F 1, the step piston 6 is brought into position corresponding to the required amount of squeezing of the first valve 4 from the seat 5 and the flow of gas into the outlet cavity 3.
В установившихся процессах регулирования давление в выходной полости 3 поддерживается автоматически за счет реакции поршня 10 на выходное давление и изменении притока газа через седло 16 в первую полость 7, при этом отток среды из первой полости 7 осуществляется через регулятор 8 и дроссель 9. In steady-state control processes, the pressure in the outlet cavity 3 is maintained automatically due to the reaction of the piston 10 to the outlet pressure and a change in the gas flow through the seat 16 to the first cavity 7, while the outflow of the medium from the first cavity 7 is carried out through the regulator 8 and the throttle 9.
Заполнение третьей полости при выходе регулятора на режим регулирования с достаточной скоростью осуществляется через отжатый третий клапан 19 и первый обратный клапан 21 с дросселем 24. В установившихся режимах полное разобщение третьей полости 15 с второй полостью 13 исключается за счет гарантированной негерметичности посадки третьего клапана 19 на седло 20, что необходимо, например, при тепловом расширении - сжатии газа в третьей полости 15 или ее перенаполнении в переходных процессах. Filling the third cavity when the regulator enters the control mode with sufficient speed is carried out through the pressed third valve 19 and the first check valve 21 with a throttle 24. In steady-state conditions, the complete disconnection of the third cavity 15 with the second cavity 13 is eliminated due to the guaranteed leakage of the third valve 19 on the seat 20, which is necessary, for example, during thermal expansion - compression of the gas in the third cavity 15 or its overfilling in transients.
При ступенчатом увеличении расхода газа через регулятор, например, при переходе из безрасходного режима в режим максимального расхода выходное давление также ступенчато уменьшается. Для быстрого выхода регулятора на установившийся режим регулирования с выходным давлением Рнпри меньших отклонениях выходного давления в переходном процессе необходимо меньшее понижение давления в третьей полости 16, которое понижается из-за расширения этой полости при открывании седла 5 и оттока газа через дроссель 24 во вторую полость 13, давление в которой оказывается еще более пониженным. Кроме того, необходимо также быстрое уменьшение давления в первой полости 7 как устранение противодействия открыванию седла 5. Быстрый и значительный сброс давления из первой полости 7 в этом случае осуществляется через второй обратный клапан 26. Для выхода на режим регулирования с давлением Рн необходимо, чтобы скорость уменьшения усилия на ступенчатый поршень 6 от давления в первой полости 7 была больше, чем скорость уменьшения усилия от давления в третьей полости 15.With a stepwise increase in gas flow through the regulator, for example, when switching from a wasteless mode to a maximum flow rate, the output pressure also decreases stepwise. To quickly exit the regulator to a steady state control mode with an outlet pressure P n with smaller deviations of the outlet pressure in the transition process, a lower pressure decrease in the third cavity 16 is required, which decreases due to the expansion of this cavity when the seat 5 is opened and the gas outflow through the throttle 24 into the second cavity 13, the pressure in which is even lower. In addition, it is also necessary to quickly reduce the pressure in the first cavity 7 as a solution to counteract the opening of the seat 5. In this case, a quick and significant pressure relief from the first cavity 7 is carried out through the second check valve 26. To enter the control mode with pressure P n, it is necessary that the speed of decreasing the force on the stepped piston 6 from the pressure in the first cavity 7 was greater than the speed of decreasing the force from the pressure in the third cavity 15.
Последнему условию соответствует соотношение параметров
> 1 ..The last condition corresponds to the ratio of parameters
> 1 ..
Итак, технический результат изобретения - уменьшение по величине и по времени отклонения выходного давления при увеличении отбора газа от регулятора относительно результата, имеющегося в прототипе, достигается предварительным сбросом давления из первой полости через второй обратный клапан и дальнейшим упорядочением опоражнивания первой и третьей полостей регулятора в соответствии с предлагаемым соотношением параметров. Для определения некоторых из них (Р1 и Р3) выведены формулы. При этом чем больше единицы значения соотношения параметров, тем более сокращается время достижения требующегося давления.So, the technical result of the invention is a decrease in the magnitude and time of the deviation of the outlet pressure with increasing gas withdrawal from the regulator relative to the result available in the prototype, achieved by first depressurizing the first cavity through the second check valve and further streamlining the defrosting of the first and third cavities of the regulator in accordance with the proposed ratio of parameters. To determine some of them (P 1 and P 3 ) derived formulas. Moreover, the greater the unit value of the ratio of parameters, the more the time to reach the required pressure is reduced.
Claims (3)
> 1,,
где f1, f3 - сечение дросселей, установленных соответственно между первой полостью и атмосферой и между третьей и второй полостями;
P1, P3 - давления соответственно перед сечениями f1, f3;
F1, F3 - эффективные площади ступенчатого поршня, на которые воздействуют давления соответственно в первой и третьей полостях;
K1= ,
где R - газовая постоянная;
T10, V10 - начальные температура газа в первой полости и ее объем;
K3= ,
где T30, V30 - начальные температура газа в первой полости и ее объем;
A1, A3 - коэффициенты, учитывающие параметры газовой среды и сечений f1, f3, определяющие расходы через эти сечения.1. GAS PRESSURE REGULATOR, comprising a housing with a first valve located between the inlet and outlet cavities, a first sensing element in the form of a step piston installed in the housing, the lower stage of which is connected to the first valve and forms the first cavity, which is communicated through the throttle, with the larger stage and housing with the atmosphere, a second sensing element in the form of a piston loaded with a task spring, and a second cavity, which is in communication with the outlet cavity and through the second valve, with the first cavity, the piston being it is mounted in a sleeve installed in the housing between the piston and the larger stage of the staged piston and provided with a seat for the second valve, which is located in the piston, the second cavity is formed by the piston and the sleeve, in which the seat of the third valve is located in the sleeve, which forms with the larger stage of the staged piston the third cavity, while the second and third cavities are communicated through the third valve and a throttle and a first check valve installed behind it in parallel with the outlet to the third cavity, and the sleeve in the initial position to It is in contact with the piston and the larger step of the stepped piston, the third valve is squeezed from its seat by the piston and the connection of the third valve with its seat in their contact position is made with guaranteed leakage, characterized in that there is a second non-return valve, the input of which is connected to the first and the output to output cavities and there is a ratio of parameters corresponding to the state of the regulators after a stepwise increase in gas flow
> 1 ,,
where f 1 , f 3 - cross section of the chokes installed respectively between the first cavity and the atmosphere and between the third and second cavities;
P 1 , P 3 - pressure, respectively, before the sections f 1 , f 3 ;
F 1 , F 3 - effective area of the stepped piston, which are affected by pressure, respectively, in the first and third cavities;
K 1 = ,
where R is the gas constant;
T 10 , V 10 - initial gas temperature in the first cavity and its volume;
K 3 = ,
where T 30 , V 30 - the initial temperature of the gas in the first cavity and its volume;
A 1 , A 3 - coefficients that take into account the parameters of the gas medium and sections f 1 , f 3 that determine the costs through these sections.
P30= P,,
P10= P30- ,,
где P30 и P10 - соответственно начальные давления в третьей и первой полостях после увеличения расхода газа через регулятор;
Pн - давление в выходной и третьей полостях до увеличения расхода через регулятор;
Vзн - объем третьей полости до увеличения расхода через регулятор;
Tк - усилие на первом клапане после увеличения расхода газа через регулятор, воспринимаемое ступенчатым поршнем.2. The controller according to claim 1, characterized in that the ratio
P 30 = P ,,
P 10 = P 30 - ,,
where P 30 and P 10 are, respectively, the initial pressure in the third and first cavities after increasing the gas flow through the regulator;
P n - pressure in the outlet and third cavities to increase flow through the regulator;
V zn - the volume of the third cavity to increase the flow rate through the regulator;
T to - the force on the first valve after increasing the gas flow through the regulator, perceived by the step piston.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5039265 RU2018910C1 (en) | 1992-04-22 | 1992-04-22 | Gas pressure regulator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5039265 RU2018910C1 (en) | 1992-04-22 | 1992-04-22 | Gas pressure regulator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2018910C1 true RU2018910C1 (en) | 1994-08-30 |
Family
ID=21602764
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5039265 RU2018910C1 (en) | 1992-04-22 | 1992-04-22 | Gas pressure regulator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2018910C1 (en) |
-
1992
- 1992-04-22 RU SU5039265 patent/RU2018910C1/en active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
1. Авторское свидетельство СССР N 1418667, кл. G 05D 16/10, 1987. * |
2. Авторское свидетельство СССР N 1550495, кл. G 05D 16/10, 1988. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5363875A (en) | Hydraulic disconnector | |
US3004549A (en) | Combined automatic and manual drain valve | |
US2474122A (en) | Pilot valve | |
KR100294370B1 (en) | Flow control valve and its control method | |
US3495619A (en) | Reducing valve | |
EP0483828A2 (en) | Fluid delivery pressure control system | |
RU2018910C1 (en) | Gas pressure regulator | |
US2619111A (en) | Relief valve | |
US5542417A (en) | Pressure regulating unit for supplying a pressurized fluid from alternative supply lines | |
US5017099A (en) | Fluid regulator valve | |
US4139239A (en) | Brake accelerator for a fluid-pressure brake system having a brake control valve | |
US2705017A (en) | Counterbalanced fluid-relay mechanism | |
US3438217A (en) | Liquid pressure control for refrigeration system | |
US3481357A (en) | Pressure regulator assembly | |
US2955576A (en) | Exhaust pressure control system | |
US2817356A (en) | Compressor governor | |
US2910088A (en) | Pressure relay apparatus | |
SU849160A1 (en) | Gas pressure gauge | |
US2965121A (en) | Valve for pressure fluid flow control | |
SU922396A1 (en) | Safety valve | |
SU896598A1 (en) | Gas pressure regulator | |
US2456215A (en) | Pressure-regulating control mechanism | |
RU2018909C1 (en) | Gas pressure regulator | |
US2767637A (en) | Pressure regulating mechanism | |
US2959185A (en) | Automatic bleed device for pneumatic system |