RU2024910C1

RU2024910C1 - Pressure regulator

Info

Publication number: RU2024910C1
Authority: RU
Inventors: Э.Е. Кутуков
Original assignee: Проектно-конструкторский и технологический институт "Газоаппарат"
Priority date: 1991-05-12
Filing date: 1991-05-12
Publication date: 1994-12-15

Abstract

FIELD: natural gas supply system. SUBSTANCE: regulator has housing 1 with inlet union 2 and outlet union 3, diaphragm 5, tie-rod 6, setting spring 7 installed on stem 11 hinge-connected with regulating member 8. Stem 11 serves as guide for setting spring 7 which, when being compressed, gets into bushing 12. EFFECT: increased accuracy, obtaining optimum output characteristics of regulator. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к коммунальному газоснабжению и может быть использовано в газобаллонных установках сжиженного газа и для снабжения потребителей природным газом. The invention relates to public gas supply and can be used in gas-liquefied gas installations and for supplying consumers with natural gas.

Известен регулятор давления, в котором в качестве задающей пружины применена пружина кручения, установленная на оси поворота рычага, а мембрана соединена с рычагом усилительного механизма Г-образным кронштейном [1]. A pressure regulator is known in which a torsion spring mounted on the axis of rotation of the lever is used as a reference spring, and the membrane is connected to the lever of the amplification mechanism by an L-shaped bracket [1].

Регулятор имеет следующие недостатки: пружина кручения имеет низкую точность силовой характеристики; смещение точки соединения мембраны с рычагом от центра мембраны для увеличения коэффициента усиления приводит к перекосу мембраны, для чего необходимо вводить дополнительные направляющие, которые усложняют конструкцию регулятора и создают дополнительное трение. The regulator has the following disadvantages: torsion spring has a low accuracy of power characteristics; the displacement of the connection point of the membrane with the lever from the center of the membrane to increase the gain leads to a skew of the membrane, for which it is necessary to introduce additional guides that complicate the design of the regulator and create additional friction.

Известен также регулятор давления, в котором применена рычажная система с переменным коэффициентом усиления, т.е. при приближении клапана к соплу коэффициент усиления увеличивается, что позволяет уменьшить габариты регулятора при заданных параметрах по сравнению с пропорциональными регуляторами [2]. A pressure regulator is also known in which a lever system with a variable gain is applied, i.e. as the valve approaches the nozzle, the gain increases, which reduces the size of the regulator for the given parameters compared to proportional controllers [2].

Однако, известные регуляторы сложны конструктивно, требуют высокой точности изготовления и имеют большой ход мембраны. However, the known regulators are structurally complex, require high precision manufacturing and have a large membrane stroke.

Предлагаемый регулятор отличается от известного тем, что задающая пружина установлена на стержне, расположенном в подмембранной полости, один конец которого шарнирно соединен с рычагом, а другой - с корпусом, при этом конструктивные параметры регулятора связаны между собой соотношением
F_эф ˙ Р_н ˙ l=Q₁ ˙ h₁=Q₂ ˙ h₂+Q₃ ˙ h₃, где F_эф - эффективная площадь мембраны,
Р_н - номинальное выходное давление,
l - расстояние от оси тяги до оси поворота рычага,
Q₁ и Q₂ - усилия задающей пружины соответственно в положении "открыто" и "закрыто",
Q₃ - усилие, необходимое для герметичного закрывания седла уплотнителем,
h₁ и h₂ - плечи действия пружины в положении рычага "открыто" и "закрыто",
h₃ - расстояние от оси седла до оси поворота рычага.The proposed regulator differs from the known one in that the master spring is mounted on a rod located in the submembrane cavity, one end of which is pivotally connected to the lever and the other to the housing, while the design parameters of the regulator are interconnected by the ratio
F _eff ˙ R _n ˙ l = Q ₁ ˙ h ₁ = Q ₂ ˙ h ₂ + Q ₃ ˙ h ₃ , where F _eff is the effective area of the membrane,
P _n - nominal output pressure,
l is the distance from the axis of the thrust to the axis of rotation of the lever,
Q ₁ and Q ₂ - the efforts of the master spring, respectively, in the "open" and "closed" position
Q ₃ - the force required to seal the seat tightly with a sealant,
h ₁ and h ₂ - the shoulders of the spring in the position of the lever "open" and "closed",
h ₃ - the distance from the axis of the saddle to the axis of rotation of the lever.

На чертеже представлен регулятор в разрезе в положении "открыто". The drawing shows the controller in the context in the "open" position.

Регулятор давления содержит корпус 1 с входным и выходным 3 штуцерами, крышку 4, мембрану 5, тягу 6, задающую пружину 7, регулирующий орган 8, уплотнитель 9, ось поворота рычага 10, стержень 11 и втулку 12 с осями поворота подпружиненного элемента 13 и 14. Регулирующий орган 8 выполнен в виде запорного элемента. The pressure regulator comprises a housing 1 with inlet and outlet 3 fittings, a cover 4, a membrane 5, a rod 6, a spring 7, a regulating body 8, a seal 9, an axis of rotation of the lever 10, a rod 11 and a sleeve 12 with axes of rotation of the spring element 13 and 14 The regulatory body 8 is made in the form of a locking element.

Регулятор работает следующим образом. The regulator operates as follows.

В исходном положении под действием пружины 7 регулятор открыт. Через входной штуцер 2 с седлом и щель между ним и уплотнителем 9 газ поступает в подмембранную полость корпуса 1, воздействуя на мембрану 5, и через выходной штуцер 3 поступает к потребителю. In the initial position under the action of the spring 7, the regulator is open. Through the inlet fitting 2 with the seat and the gap between it and the seal 9, the gas enters the submembrane cavity of the housing 1, acting on the membrane 5, and through the outlet fitting 3 enters the consumer.

При изменении расхода газа у потребителя или входного давления изменяется давление в подмембранной полости регулятора, мембрана 5 перемещается и тягой 6 поворачивает регулирующий орган 8 вокруг оси 10, изменяя положение уплотнителя 9 относительно седла входного штуцера 2, увеличивая или уменьшая расход газа, поступающего в рабочую камеру регулятора. When the gas flow at the consumer or the inlet pressure changes, the pressure in the submembrane cavity of the regulator changes, the membrane 5 moves and thrust 6 rotates the regulator 8 around the axis 10, changing the position of the seal 9 relative to the seat of the inlet fitting 2, increasing or decreasing the flow of gas entering the working chamber regulator.

Задающая пружина 7, упирающаяся в регулирующий орган 8, выполненный в виде запорного элемента, создает момент силы, препятствующий перемещению указанного органа в закрытое положение. Момент силы пружины рассчитан на уравновешивание усилия мембраны 5 при номинальном выходном давлении, т.е. The set spring 7, abutting against the regulatory body 8, made in the form of a locking element, creates a moment of force that prevents the movement of the specified body in the closed position. The moment of spring force is designed to balance the efforts of the membrane 5 at a nominal output pressure, i.e.

Q₁ ˙ h₁=F_эф ˙ Р_н ˙ l.Q ₁ ˙ h ₁ = F _eff ˙ P _n ˙ l.

При превышении давления в подмембранной полости мембрана 5 перемещается и уменьшает расход газа в регулятор, что приводит к снижению давления в камере. При отсутствии расхода газа уплотнитель запирает седло и, учитывая, что момент запирания и момент пружины в точке запирания равны моменту пружины в исходном положении, рост выходного давления не происходит, т.е. When the pressure in the submembrane cavity is exceeded, the membrane 5 moves and reduces the gas flow to the regulator, which leads to a decrease in pressure in the chamber. In the absence of gas flow, the sealant closes the seat and, given that the closing moment and the spring moment at the locking point are equal to the spring moment in the initial position, the output pressure does not increase, i.e.

Q₂ ˙ h₂+Q₃ ˙ h₃=F_эф ˙ P_н ˙ l
Таким образом,
Q₁ ˙ h₁=Q₂ ˙ h₂+Q₃ ˙ h₃=F_эф ˙ Р_н ˙ l.Q ₂ ˙ h ₂ + Q ₃ ˙ h ₃ = F _eff ˙ P _n ˙ l
In this way,
Q ₁ ˙ h ₁ = Q ₂ ˙ h ₂ + Q ₃ ˙ h ₃ = F _eff ˙ R _n ˙ l.

Поэтому регулятор имеет стабильную характеристику независимо от изменения расхода газа. Незначительные изменения выходного давления будут происходить только при изменении давления на входе, так как при этом изменяется величина запирающего усилия. Therefore, the regulator has a stable characteristic regardless of changes in gas flow. Minor changes in the outlet pressure will occur only when the inlet pressure changes, since the value of the locking force changes.

Задающая пружина, установленная на стержне 11, при сжатии входит во втулку 12, а при разжатии частично выходит из нее. При таком исполнении усилительного механизма задающая пружина имеет направляющую и может иметь большое число витков, большую длину и меньшую жесткость, что улучшает выходные характеристики регулятора. При перемещении регулирующего органа 8 стержень 11 и втулка 12 поворачиваются относительно осей 13 и 14, изменяя положение оси действия пружины 7 относительно оси регулирующего органа 8, соответственно изменяя моменты действия задающей пружины 7. The set spring mounted on the rod 11, when compressed, enters the sleeve 12, and when released partially leaves it. With this design of the amplification mechanism, the master spring has a guide and can have a large number of turns, a greater length and less rigidity, which improves the output characteristics of the controller. When moving the regulatory body 8, the rod 11 and the sleeve 12 are rotated relative to the axes 13 and 14, changing the position of the axis of action of the spring 7 relative to the axis of the regulatory body 8, respectively changing the moments of action of the master spring 7.

В закрытом положении регулятора момент усилия задающей пружины должен быть меньше на величину момента запирающего усилия. In the closed position of the regulator, the torque of the driving spring should be less by the value of the moment of the locking force.

Claims

1. PRESSURE REGULATOR, comprising a housing with inlet and outlet fittings, in which a membrane with a thrust is placed, forming a supmembrane cavity closed by a lid and connected to the atmosphere through a hole in it, and a submembrane cavity with a regulating body located in it, made in the form a locking element located on a lever connected with the rod, the axis of which is fixed in the housing, and a seat located in the inlet fitting, and a defining spring, characterized in that, in order to improve accuracy, the defining spring is set Lena on a rod having one end pivotally connected to the lever, and the other is pivotally connected to the housing.

2. The controller according to claim 1, characterized in that, in order to obtain optimal output characteristics, the ratio
F _eff · P _n · l = Q ₁ · h ₁ = Q ₂ · h ₂ + Q ₃ · h ₃ ,
where F _eff is the effective area of the membrane;
P _n - nominal output pressure;
l is the distance from the axis of the thrust to the axis of rotation of the lever;
Q ₁ and Q ₂ - the efforts of the master spring in the "open" and "closed" position, respectively;
Q ₃ - the force required for tight closing the seat with a sealant;
h ₁ and h ₂ are the shoulders of the spring in the lever position "open" and "closed", respectively;
h ₃ - the distance from the axis of the saddle to the axis of rotation of the lever.