RU2096819C1 - Pressure regulator - Google Patents
Pressure regulator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2096819C1 RU2096819C1 RU95111994A RU95111994A RU2096819C1 RU 2096819 C1 RU2096819 C1 RU 2096819C1 RU 95111994 A RU95111994 A RU 95111994A RU 95111994 A RU95111994 A RU 95111994A RU 2096819 C1 RU2096819 C1 RU 2096819C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cavity
- pressure
- spring
- locking element
- saddle
- Prior art date
Links
Landscapes
- Control Of Fluid Pressure (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в гидравлических системах для автоматического регулирования давления рабочей среды. The invention relates to mechanical engineering and can be used in hydraulic systems for automatically controlling the pressure of the working medium.
Известен регулятор давления с торообразной мембраной. Он имеет корпус с центральной внутренней частью, входную и выходную полости, между которыми расположен регулирующий орган, выполненный в виде седла и запорного элемента, связанного со штоком (а.с. N 1674071, кл. G 05 D 16/06, 1991). Known pressure regulator with a toroidal membrane. It has a housing with a central inner part, an inlet and an outlet cavity, between which there is a regulatory body made in the form of a saddle and a locking element connected to the stem (A.S. N 1674071, class G 05 D 16/06, 1991).
В этом регуляторе давление на выходе поддерживается давлением в торе, заполненным сжатым воздухом, а его точность зависит от температур рабочей и окружающей сред, а также от изменения давления в торе при его деформации. In this regulator, the outlet pressure is maintained by the pressure in the torus filled with compressed air, and its accuracy depends on the temperatures of the working and ambient environments, as well as on the change in pressure in the torus during its deformation.
Указанные недостатки устранены в регуляторах давления с подпружиненным чувствительным элементом. These disadvantages are eliminated in pressure regulators with a spring-loaded sensing element.
Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является регулятор давления, содержащий корпус с центральной внутренней частью, входной и выходной полостями, между которыми расположен регулирующий орган, выполненный в виде седла и запорного элемента, связанного штоком с подпружиненным чувствительным элементом, задающую полость с расположенной в ней пружиной чувствительного элемента и полость управления (а.с. N 1553958, кл. G 05 D 26/06, 1990). Closest to the claimed invention in technical essence and the achieved result is a pressure regulator comprising a housing with a central inner part, input and output cavities, between which there is a regulatory body made in the form of a saddle and a locking element connected by a rod with a spring-loaded sensing element, defining a cavity with the spring of the sensing element located in it and the control cavity (A.S. N 1553958, class G 05 D 26/06, 1990).
В этом регуляторе корпус имеет значительное выступание над трубопроводом, что делает его критичным к выбору мест установки, а расположение запорного элемента с седлом со стороны выходной полости снижает точность поддержания давления на выходе за счет сложения погрешностей от действующих в одном направлении переменных составляющих сил от пружины и входного давления. In this regulator, the casing has a significant protrusion above the pipeline, which makes it critical for the choice of installation sites, and the location of the shut-off element with a seat on the side of the outlet cavity reduces the accuracy of maintaining the outlet pressure due to the addition of errors from the alternating forces acting in the same direction from the spring and inlet pressure.
По входному давлению регулятор охвачен через запорный элемент положительной обратной связью, которая способствует возникновению автоколебаний и тем самым снижает устойчивость работы. Regarding the input pressure, the controller is swept through the locking element by positive feedback, which contributes to the occurrence of self-oscillations and thereby reduces the stability of the work.
Задачей настоящего изобретения является устранение указанных недостатков. The objective of the present invention is to remedy these disadvantages.
Для достижения технического результата в известном регуляторе, содержащем корпус с центральной внутренней частью, входной и выходной полостями, между которыми расположен регулирующий орган, выполненный в виде седла и запорного элемента, связанного штоком с подпружиненным чувствительным элементом, задающую полость с расположенной в ней пружиной чувствительного элемента и полость управления, согласно заявляемому изобретению в центральной части корпуса со стороны выходной полости перфорированным фланцем герметично установлен цилиндрический стакан с внутренним и внешним выступами, а чувствительный элемент выполнен в виде стакана, расположенного на внешнем выступе упомянутого первого стакана с возможностью осевого перемещения и образующего с ним задающую полость, уплотненную эластичной трубкой с гофрами, надетой на боковые поверхности первого и второго стаканов, кроме этого со стороны входной полости установлена разделяющая входную полость и полость управления перегородка, в которой со стороны входной полости расположено седло, выполненное в виде бобышки, выступающая стенка которой выполнена перфорированной и обращена в сторону полости управления. To achieve a technical result in a known controller containing a housing with a central inner part, inlet and outlet cavities, between which there is a regulating body made in the form of a saddle and a locking element connected by a rod with a spring-loaded sensing element, defining a cavity with a spring of the sensing element located in it and a control cavity, according to the claimed invention, in the central part of the housing from the side of the outlet cavity with a perforated flange, a cylinder is sealed a beaker with internal and external protrusions, and the sensing element is made in the form of a cup located on the outer protrusion of the said first cup with the possibility of axial movement and forming a driving cavity sealed with an elastic tube with corrugations worn on the side surfaces of the first and second glasses, except of this, a partition separating the input cavity and the control cavity is installed on the input cavity side, in which a saddle made in the form of a boss, a protrusion is located on the side of the input cavity yuschaya wall of which is perforated and faces the control chamber.
Бобышка выполнена съемной и герметично установлена на перегородке, часть рабочей поверхности запорного элемента, обращенная к седлу, выполнена конической для обеспечения регулирования малых расходов в пределах рабочего запорного элемента, в корпусе и перфорированном фланце стакана перпендикулярно оси выполнены сквозные каналы. The boss is made removable and hermetically mounted on the partition, a part of the working surface of the locking element facing the saddle is made conical to ensure control of small expenses within the working locking element, through channels are made in the housing and perforated flange of the glass perpendicular to the axis.
Такое исполнение позволило разместить все элементы в регуляторе соосно корпусу и обеспечить минимальное выступание регулятора над трубопроводом, что делает его некритичным в выборе мест установки и расширяет область применения. This design made it possible to place all the elements in the regulator coaxially to the casing and to ensure minimal protrusion of the regulator above the pipeline, which makes it uncritical in the choice of installation sites and expands the scope.
Применение для уплотнения задающей полости эластичной трубки с гофрами в предлагаемой конструкции обеспечивает высокую надежность чувствительного элемента при сохранении низкого трения. The use for sealing the driver cavity of an elastic tube with corrugations in the proposed design provides high reliability of the sensitive element while maintaining low friction.
Расположение седла, а равно и запорного элемента, выполняющего со штоком функции дополнительного чувствительного элемента, со стороны входной полости обеспечивает согласованное действие сил от входного и выходного давлений, действующих на эффективные площади запорного и чувствительного элементов, и позволяет компенсировать переменную составляющую пружины, обусловленную ее жесткостью, противоположно направленной ей переменной составляющей силой, обусловленной изменением входного давления, действующего на эффективную площадь запорного элемента и тем самым повысить точность поддержания давления на выходе. The location of the saddle, as well as the locking element, which performs the functions of an additional sensitive element with the rod, from the input cavity provides a coordinated action of forces from the input and output pressures acting on the effective area of the locking and sensitive elements, and allows you to compensate for the variable component of the spring due to its stiffness opposite to it directed by a variable component force, due to a change in the input pressure acting on the effective area of Foot member and thereby to maintain constant pressure at the outlet.
При таком расположении запорного элемента регулятор охвачен по входному давлению отрицательно-обратной связью, что предотвращает возникновение автоколебаний, то есть повышает устойчивость работы. Выполнение выступающей стенки бобышки перфорированной позволяет исключить действие на эффективную площадь чувствительного элемента динамического давления потока. With this arrangement of the locking element, the controller is covered by the input pressure in negative feedback, which prevents the occurrence of self-oscillations, that is, increases the stability of the work. The perforated boss of the protruding wall of the boss eliminates the effect on the effective area of the sensitive element of the dynamic flow pressure.
Выполнение бобышки съемной позволяет повысить технологичность, а части рабочей поверхности запорного элемента, обращенной к седлу, конической для обеспечения регулирования малых расходов в пределах рабочего хода запорного элемента позволяет предотвратить повышение давления на выходе при закрывании сети после регулятора и повысить надежность герметизации регулирующего органа в закрытом состоянии. The execution of the boss removable allows you to increase manufacturability, and the part of the working surface of the locking element facing the saddle, conical to ensure control of low costs within the working stroke of the locking element, helps to prevent an increase in pressure at the outlet when closing the network after the regulator and increase the reliability of sealing of the regulatory body when closed .
Выполнение каналов в корпусе и перфорированном фланце стакана для соединения задающей полости с атмосферой является наиболее оптимальным вариантом. The implementation of the channels in the housing and the perforated flange of the glass for connecting the master cavity with the atmosphere is the most optimal option.
На чертеже показан пример выполнения регулятора давления. The drawing shows an example implementation of the pressure regulator.
Регулятор давления содержит корпус 1, входную 2 и выходную 3 полости, полость управления 4, чувствительный элемент 5, подпружиненный пружиной 6, регулирующий орган, выполненный в виде седла 7 и запорного элемента 8, связанного штоком 9 с чувствительным элементом 5. The pressure regulator includes a housing 1, input 2 and output 3 cavities, a control cavity 4, a sensing element 5, a spring-loaded spring 6, a regulating body made in the form of a saddle 7 and a locking element 8, connected by a rod 9 with a sensing element 5.
В центральной внутренней части корпуса 1 со стороны выходной полости 3 перфорированным фланцем 10 герметично установлен цилиндрический стакан 11 с внутренним и внешним выступами, на последнем из которых с возможностью осевого перемещения расположен чувствительный элемент 5, выполненный в виде стакана, образующего со стаканом 11 задающую полость 12 с расположенной в ней пружиной 6, соединенную с атмосферой каналами 13, выполненными в корпусе 1 и перфорированном фланце 10 перпендикулярно оси корпуса 1. Задающая полость 12 уплотнена эластичной трубкой 14 с гофрами, надетой на боковые поверхности чувствительного элемента 5 и стакана 11. A cylindrical cup 11 with internal and external protrusions is sealed in the central inner part of the housing 1 from the side of the outlet cavity 3 with a perforated flange 10, the last of which is axially movable with a sensing element 5 made in the form of a cup forming a defining cavity 12 with the cup 11 with a spring 6 located in it, connected to the atmosphere by channels 13 made in the housing 1 and a perforated flange 10 perpendicular to the axis of the housing 1. The driver cavity 12 is sealed with an elastic pipe Coy with corrugations 14 placed over the side surfaces of the sensor element 5 and cup 11.
Входную полость 2 и полость управления 4 разделяет перегородка 15, на которую герметично установлена бобышка 16 с седлом 7 со стороны входной полости и выступающей перфорированной стенкой, обращенной в сторону полости управления 4. The entrance cavity 2 and the control cavity 4 are separated by a partition 15, on which the boss 16 is sealed with a saddle 7 from the side of the input cavity and a protruding perforated wall facing the side of the control cavity 4.
Часть рабочей поверхности запорного элемента 8, обращенная к седлу 7, выполнена конической для обеспечения регулирования малых расходов в пределах рабочего хода запорного элемента. Part of the working surface of the locking element 8, facing the saddle 7, is made conical to ensure regulation of low costs within the working stroke of the locking element.
Регулятор давления работает следующим образом. The pressure regulator operates as follows.
Для регулятора характерны два основных режима работы динамический и статический и два переходных, связанных с закрытием и открытием сети на выходе после регулятора. The controller is characterized by two main operating modes, dynamic and static, and two transient ones, associated with closing and opening the network at the output after the controller.
В динамическом режиме при повышении (понижении) давления во входной 2 и (или) выходной 3 полостях запорный элемент 8 подходит (отходит) к седлу 7 (от седла 7), предотвращая повышение (понижение) и (или) восстанавливая давление на выходе. In dynamic mode, when the pressure in the inlet 2 and (or) outlet 3 cavities increases (decreases), the locking element 8 approaches (moves away) to the seat 7 (from the seat 7), preventing an increase (decrease) and (or) restoring the outlet pressure.
При этом выходное давление автоматически поддерживается постоянным в диапазоне изменения входного давления от нижнего до верхнего пределов и изменения выходного давления путем уравновешивания силы пружины 6 с одной стороны и с другой сил от воздействия давления в полости управления 4 на эффективную площадь чувствительного элемента 5 и входного давления на эффективную площадь запорного элемента 8, равную площади сечения штока 9, находящегося в отверстии седла 7, причем постоянная составляющая сила пружины 6, соответствующая нижнему пределу входного давления в динамическом режиме и определяющая величину поддерживаемого давления на выходе, уравновешивается силой от воздействия выходного давления на эффективную площадь чувствительного элемента 5 и постоянной составляющей силой от нижнего предела входного давления на площадь сечения штока 9, а переменная составляющая сила пружины 6, обусловленная ее жесткостью, уравновешивается переменной составляющей силой от воздействия переменной составляющей входного давления на эффективную площадь запорного элемента 8, равную площади сечения штока 9, причем на номинальном расходе обеспечивается соотношение:
Zh (Pвх P1)S1,
где Z жесткость пружины;
h рабочий ход пружины в динамическом режиме на номинальном расходе;
Pвх входное давление;
P1 нижний предел входного давления;
S1 площадь сечения штока;
или Zhр (P2 P1)S1,
где Hр полный рабочий ход пружины в динамическом режиме на номинальном расходе;
P2 верхний предел входного давления,
а поддерживаемое на выходе давление P3 в динамическом режиме на номинальном расходе определяется выражением:
где F0 постоянная составляющая сила пружины, соответствующая нижнему пределу входного давления в динамическом режиме на номинальном расходе;
S3 эффективная площадь чувствительного элемента.In this case, the outlet pressure is automatically kept constant in the range of inlet pressure changes from the lower to the upper limits and outlet pressure changes by balancing the force of the spring 6 on the one hand and on the other hand from the effects of pressure in the control cavity 4 on the effective area of the sensing element 5 and the inlet pressure the effective area of the locking element 8, equal to the cross-sectional area of the rod 9 located in the hole of the seat 7, and the constant component of the force of the spring 6, corresponding to the lower limit the input pressure in the dynamic mode and determining the value of the maintained pressure at the outlet, is balanced by the force from the effect of the output pressure on the effective area of the sensing element 5 and the constant component force from the lower limit of the input pressure on the cross-sectional area of the rod 9, and the variable component of the spring force 6, due to its stiffness, balanced by a variable component of the force from the impact of the variable component of the input pressure on the effective area of the locking element 8, equal to the square section of the rod 9, and at the nominal flow rate the ratio is provided:
Zh (P in P 1 ) S 1 ,
where Z is the stiffness of the spring;
h spring travel in dynamic mode at nominal flow rate;
Rin inlet pressure P;
P 1 lower limit of the inlet pressure;
S 1 the cross-sectional area of the rod;
or Zh p (P 2 P 1 ) S 1 ,
where H r full working stroke of the spring in dynamic mode at nominal flow rate;
P 2 the upper limit of the inlet pressure,
and the pressure maintained at the outlet P 3 in dynamic mode at the nominal flow rate is determined by the expression:
where F 0 is a constant component of the spring force corresponding to the lower limit of the inlet pressure in dynamic mode at the nominal flow rate;
S 3 effective area of the sensing element.
При закрывании сети после регулятора при нижнем пределе входного давления P1 возрастание выходного давления P3 от динамического давления Pд потока гасится увеличением объема полости управления 4 за счет перемещения чувствительного элемента 5 и давление на выходе равно
где hп полный рабочий ход пружины;
S2 максимальная эффективная площадь запорного элемента (площадь сечения отверстия седла).When closing the network after the regulator at the lower limit of the inlet pressure P 1, the increase in the outlet pressure P 3 from the dynamic pressure P d of the flow is suppressed by an increase in the volume of the control cavity 4 due to the movement of the sensing element 5 and the outlet pressure is
where h p full stroke of the spring;
S 2 maximum effective area of the locking element (cross-sectional area of the saddle hole).
При верхнем пределе входного давления, в связи с малым рабочим ходом чувствительного элемента 5 от открытого до закрытого состояния, динамическое давление Pд гасится не полностью и давление P3 на выходе устанавливается в пределах
В целом величина выходного давления после закрытия сети на выходе поддерживается в пределах диапазона:
Предотвращение возможности повышения давления на выходе за счет задержки закрытия регулирующего органа от инерционных факторов осуществляется выполненной на запорном элементе 8 конической поверхностью, которая усиливает действие отрицательно-обратной связи.In general, the value of the outlet pressure after closing the outlet network is maintained within the range of:
Prevention of the possibility of increasing the pressure at the outlet due to the delay in closing the regulatory body from inertial factors is carried out by a conical surface made on the locking element 8, which enhances the effect of negative feedback.
При открывании сети после регулятора давление в полости управления 4 падает и сила пружины 6, преодолевая меньшую по величине силу от воздействия входного давления на максимальную эффективную площадь S2 запорного элемента 8, открывает регулирующий орган, причем надежность открытия гарантируется выбором силовой характеристики пружины 6 из условия:
F0≥P2S2.When you open the network after the regulator, the pressure in the control cavity 4 drops and the force of the spring 6, overcoming a smaller force from the influence of the input pressure on the maximum effective area S 2 of the locking element 8, opens the regulatory body, and the reliability of opening is guaranteed by the choice of the power characteristics of the spring 6 from the condition :
F 0 ≥P 2 S 2 .
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95111994A RU2096819C1 (en) | 1995-07-12 | 1995-07-12 | Pressure regulator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95111994A RU2096819C1 (en) | 1995-07-12 | 1995-07-12 | Pressure regulator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU95111994A RU95111994A (en) | 1996-03-27 |
| RU2096819C1 true RU2096819C1 (en) | 1997-11-20 |
Family
ID=20170021
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU95111994A RU2096819C1 (en) | 1995-07-12 | 1995-07-12 | Pressure regulator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2096819C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2567442C1 (en) * | 2014-10-27 | 2015-11-10 | Открытое акционерное общество Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава (ОАО "ВНИКТИ") | Pressure regulator |
-
1995
- 1995-07-12 RU RU95111994A patent/RU2096819C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Авторское свидетельство СССР 1553958, кл. G 05 D 16/06, 1990. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2567442C1 (en) * | 2014-10-27 | 2015-11-10 | Открытое акционерное общество Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава (ОАО "ВНИКТИ") | Pressure regulator |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3276470A (en) | Pressure regulating valve | |
| JPS62251586A (en) | Pilot operation control valve | |
| WO1986004657A1 (en) | Direct-acting, differential piston relief valve | |
| US4274433A (en) | Packed plug for a fluid valve | |
| US2930455A (en) | Damping devices | |
| RU2096819C1 (en) | Pressure regulator | |
| US3128783A (en) | Bypass valve with limited reset | |
| RU2117980C1 (en) | Pressure regulator | |
| US3463182A (en) | Constant pressure fluid regulator | |
| EP0081229B1 (en) | Pressure regulator | |
| US3082991A (en) | Differentially operated valve | |
| US4027481A (en) | Fluid pressure responsive transducer apparatus | |
| US672787A (en) | Reducing-valve. | |
| RU2121704C1 (en) | Pressure regulator | |
| US3521658A (en) | Fluid pressure regulator | |
| US573462A (en) | hawley | |
| US334080A (en) | William b | |
| US2946186A (en) | Balanced regulator valve | |
| US334079A (en) | William b | |
| RU2010302C1 (en) | Pressure regulator | |
| JPH0213817Y2 (en) | ||
| SU1312293A1 (en) | Safety valve | |
| US361771A (en) | William b | |
| SU1070522A1 (en) | Pressure regulator | |
| JPS61139810A (en) | Pressure-reducing valve |