RU2047214C1

RU2047214C1 - Pressure regulator

Info

Publication number: RU2047214C1
Application number: RU94001075A
Authority: RU
Inventors: Станислав Петрович Целовальников
Original assignee: Станислав Петрович Целовальников
Priority date: 1994-01-11
Filing date: 1994-01-11
Publication date: 1995-10-27

Abstract

FIELD: automatic control facilities. SUBSTANCE: pressure regulator has housing 1, seat 2, control valve 4 placed in outlet space 3 and fixed on rod 9 engaging with first arm of bell crank 10 whose second arm is coupled with diaphragm 5 loaded by setting spring 6. Diaphragm 5 and housing 1 form control space 8 accommodating bell crank 10 mounted on axle 12. Compensating extension springs 13 are fixed between second arm of bell crank 10 and housing 1 at opposite side behind live axle 12 between rod and diaphragm. EFFECT: increased range of control, higher accuracy of outlet pressure maintenance in wide range of flow variations owing to compensation for efforts of inlet pressure and change of setting spring effort caused by change in flow rate. 3 dwg

Description

Изобретение относится к технике автоматического регулирования и может быть использовано в системах газоснабжения котельных и других промышленных объектов. The invention relates to techniques for automatic regulation and can be used in gas supply systems of boiler houses and other industrial facilities.

Известны пружинные регуляторы давления [1]
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является устройство для регулирования давления газа [2]
Устройство содержит корпус, седло и размещенный в выходной полости регулирующий клапан, 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 полостью, причем ось двуплечего рычага размещена между штоком и корпусом.Known spring pressure regulators [1]
The closest in technical essence to the proposed solution is a device for regulating gas pressure [2]
The device comprises a housing, a seat and a control valve located in the outlet cavity, the stem of which is connected to the first shoulder of the two shoulders lever, the second arm of which is connected to a membrane loaded with a job spring and forming a control cavity that communicates through the impulse tube with the outlet cavity, the axis two shoulders lever is located between the stem and the body.

Недостатком этой конструкции является влияние входного давления на минимальное значение выходного давления, что обусловлено воздействием усилия, возникающего на клапане через двуплечий рычаг на мембрану. Кроме того, недостатком является также изменение выходного давления с изменением расхода газа, обусловленное перемещением центра подпружиненной мембраны при изменении зазора. The disadvantage of this design is the influence of the inlet pressure on the minimum value of the outlet pressure, which is due to the action of the force arising on the valve through the two-arm lever on the membrane. In addition, the disadvantage is also a change in the outlet pressure with a change in gas flow due to the displacement of the center of the spring-loaded membrane with a change in the gap.

Целью изобретения является увеличение диапазона регулирования и повышение точности поддержания выходного давления в шиpоком диапазоне изменения расхода за счет компенсации усилия от воздействия входного давления, а также от изменения усилия пружины задания при изменении расхода. The aim of the invention is to increase the control range and improve the accuracy of maintaining the outlet pressure in a wide range of flow rates by compensating for the forces from the influence of the inlet pressure, as well as from changing the force of the task spring when the flow rate changes.

Поставленная цель достигается тем, что регулятор содержит компенсационные пружины растяжения, закрепленные симметрично относительно штока регулирующего клапана одними концами за второе плечо двуплечего рычага, а вторые концы соединены с корпусом с противоположной стороны за осью вращения двуплечего рычага между штоком регулирующего клапана и мембраной, причем второе плечо выполнено Т-образным с поводками, перпендикулярными плоскости этого плеча. This goal is achieved by the fact that the regulator contains expansion tension springs fixed symmetrically with respect to the control valve stem at one end of the second shoulder of the two shoulders lever, and the second ends are connected to the housing on the opposite side behind the axis of rotation of the two shoulders lever between the control valve shaft and the membrane, the second shoulder made T-shaped with leashes perpendicular to the plane of this shoulder.

Анализ патентных, информационных и каталожных материалов по регуляторам давления газа по фондам областной научно-технической библиотеки г.Саратова позволяет сделать вывод, что предлагаемое изобретение не известно в технике, т.е. оно является новым. Analysis of patent, information and catalog materials on gas pressure regulators by the funds of the regional scientific and technical library in Saratov allows us to conclude that the invention is not known in the art, i.e. it is new.

Кроме того, предлагаемый регулятор давления газа не следует явным образом из уровня техники, т.е. имеет изобретательский уровень. In addition, the proposed gas pressure regulator does not follow explicitly from the prior art, i.e. has an inventive step.

Практика эксплуатации регуляторов давления газа свидетельствует о том, что предлагаемое решение обладает промышленной полезностью. The practice of operating gas pressure regulators indicates that the proposed solution has industrial utility.

На фиг. 1 изображена схема регулятора; на фиг.2 схема узла компенсации; на фиг.3 представлены зависимости задающих усилий от изменения расхода. In FIG. 1 shows a regulator circuit; figure 2 diagram of the compensation node; figure 3 presents the dependence of the driving forces from changes in flow.

Регулятор содержит корпус 1, седло 2 и размещенный в выходной полости 3 управляющий клапан 4, который закреплен на штоке 9. Шток 9 связан с первым плечом двуплечего рычага 10, второе плечо которого связано с мембраной 5, закрепленной к корпусу 1 крышкой 7, на которую воздействует пружина задания 6. Между мембраной 5 и корпусом 1 образована управляющая полость 8, которая сообщена с выходной полостью 3 импульсной трубкой (не показана). В управляющей полости 8 компенсационные пружины 13 одними концами соединены с вторым плечом двуплечего рычага 10, а другими с корпусом 1 за осью вращения рычага 12 между штоком 10 и мембраной 5. The regulator includes a housing 1, a seat 2 and a control valve 4 located in the outlet cavity 3, which is mounted on the rod 9. The rod 9 is connected to the first shoulder of the two shoulders of the lever 10, the second shoulder of which is connected to the membrane 5, fixed to the housing 1 by a cover 7, on which the spring of task 6 acts. Between the membrane 5 and the housing 1, a control cavity 8 is formed, which is in communication with the output cavity 3 by a pulse tube (not shown). In the control cavity 8, the compensation springs 13 are connected at one end to the second shoulder of the two shoulders of the lever 10, and the other with the housing 1 behind the axis of rotation of the lever 12 between the rod 10 and the membrane 5.

Компенсационные пружины 13 расположены симметрично относительно штока 10, а двуплечий рычаг 10 вращается на оси 12, закрепленной в корпусе 1. Второе плечо двуплечего рычага 10 выполнено Т-образным с двумя поводками 11 для крепления компенсационных пружин 13, отформованными перпендикулярно плоскости плеча. The compensation springs 13 are located symmetrically with respect to the rod 10, and the two-arm lever 10 rotates on an axis 12 fixed in the housing 1. The second shoulder of the two-arm lever 10 is made T-shaped with two leads 11 for attaching the compensation springs 13, molded perpendicular to the plane of the shoulder.

График 14 характерен для пружинных регуляторов давления и состоит из двух участков: первый участок зона малых расходов (зона герметизации), когда регулирующий клапан 4 прижат к седлу 2, зазоры отрицательны и жесткость уплотнения клапана формирует усилие на мембране 5, второй участок зона рабочих расходов при положительных зазорах, когда усилие на мембране 5 формируется жесткостями пружины задания 6 и самой мембраны 5. График 15 формируется компенсационными пружинами растяжения 13 и определяется усилием растяжения этих пружин и взаимным расположением пружин относительно оси вращения 12 рычага 10. Усилие компенсационных пружин 13 формирует вращающий момент рычага 10 по часовой стрелке, так как линия действия сил пружин проходит сверху оси вращения 12. Schedule 14 is typical for spring pressure regulators and consists of two sections: the first section is a low flow zone (sealing zone), when the control valve 4 is pressed against the seat 2, the gaps are negative and the stiffness of the valve seal creates a force on the membrane 5, the second section is the working flow zone at positive gaps when the force on the membrane 5 is formed by the stiffnesses of the task spring 6 and the membrane 5. The graph 15 is formed by the expansion tensile springs 13 and is determined by the tensile forces of these springs and mutual dix springs relative to the axis of rotation 12 of the lever 10. The force compensating springs 13 forms a torque lever 10 clockwise, since the line of action of forces of the springs extends from above the rotation axis 12.

График 16 показывает воздействие входного давления на клапан 4, это усилие создает вращающий момент рычага 10 против часовой стрелки и оно не зависит от расхода Q регулятора. При равенстве усилия компенсационных пружин 13 при отсутствии расхода усилию от входного давления, они взаимно компенсируются и регулировкой пружины задания 6 можно установить любое минимальное выходное давление, превышающее давление уплотнения клапана 4. Graph 16 shows the effect of the inlet pressure on the valve 4, this force creates a torque of the lever 10 counterclockwise and does not depend on the flow rate Q of the controller. If the force of the compensation springs 13 is equal, in the absence of flow of force from the inlet pressure, they are mutually compensated and by adjusting the spring of reference 6, you can set any minimum output pressure exceeding the seal pressure of the valve 4.

График 17 характеризует суммарное усилие по мембране 5 от изменения расхода. Graph 17 characterizes the total effort across the membrane 5 from the change in flow.

Регулятор давления работает следующим образом. При отсутствии расхода на мембрану 5 воздействует усилие пружины задания 6, которое компенсируется только усилием от давления в управляющей полости 8, так как усилия от входного давления и компенсационных пружин 13 взаимно компенсируются. The pressure regulator operates as follows. In the absence of flow, the spring of the task 6 acts on the membrane 5, which is compensated only by the force from the pressure in the control cavity 8, since the forces from the inlet pressure and the compensation springs 13 are mutually compensated.

При наличии расхода усилие от пружины задания 6 и мембраны 5 изменяется в соответствии с графиком 14, а компенсационные пружины 13 формируют изменение усилия по графику 15 таким образом, чтобы суммарное изменение усилий в рабочем диапазоне расходов было равно нулю, что отражено графиком 17. Формирование характеристики 15 производится выбором усилия растяжения пружин 13, расстояния от оси вращения 12 до линии действия сил пружины и радиусом вращения от оси 12 до точки крепления пружины 13 на плече рычага 10. If there is a flow, the force from the task spring 6 and the membrane 5 changes in accordance with schedule 14, and the compensation springs 13 form a force change according to schedule 15 so that the total change in the forces in the working flow range is zero, which is reflected in schedule 17. Formation of the characteristic 15 is made by selecting the tensile forces of the springs 13, the distance from the axis of rotation 12 to the line of action of the spring forces and the radius of rotation from the axis 12 to the attachment point of the spring 13 on the arm of the lever 10.

Таким образом, в рабочем диапазоне изменения расходов суммарное усилие будет стабилизировано, следовательно, будет стабилизировано и выходное давление, а динамический диапазон регулирования выходного давления пружиной задания увеличится за счет компенсации усилия на клапане от воздействия входного давления. Thus, in the operating range of flow rates, the total force will be stabilized, therefore, the output pressure will also be stabilized, and the dynamic range of regulation of the output pressure by the reference spring will increase due to compensation of the force on the valve from the influence of the inlet pressure.

Claims

A PRESSURE REGULATOR comprising a housing, a seat and a control valve located in the outlet cavity, the stem of which is connected to the first shoulder of the two shoulders arm, the second arm of which is connected to a membrane loaded with a reference spring and forming a control cavity that communicates through the impulse tube with the outlet cavity, moreover, the axis of the two shoulders of the lever is located between the stem and the housing, characterized in that it contains expansion tensile springs fixed symmetrically relative to the control valve stem alone with the ends for the second shoulder of the two shoulders of the lever, and the second ends for the body on the opposite side behind the axis of rotation of the two shoulders of the lever between the stem of the control valve and the membrane, and the second shoulder is made T-shaped with leashes perpendicular to the plane of this shoulder.