RU2117980C1 - Pressure regulator - Google Patents
Pressure regulator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2117980C1 RU2117980C1 RU95111995A RU95111995A RU2117980C1 RU 2117980 C1 RU2117980 C1 RU 2117980C1 RU 95111995 A RU95111995 A RU 95111995A RU 95111995 A RU95111995 A RU 95111995A RU 2117980 C1 RU2117980 C1 RU 2117980C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- spring
- cavity
- housing
- pressure
- inlet
- 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 рабочей среды. The invention relates to mechanical engineering and can be used in hydraulic systems for automatic regulation of the working environment.
Известен регулятор давления с циркулирующим управляющим потоком. Такой регулятор имеет корпус, входную и выходную полости, регулирующий орган (авт. св. СССР N 1661729, кл. G 05 D 16/10, 1991). Known pressure regulator with a circulating control flow. Such a regulator has a housing, input and output cavities, a regulatory body (ed. St. USSR N 1661729, class G 05 D 16/10, 1991).
Ввиду циркуляции управляющего потока через канал малого сечения с дросселем, безотказная работа регулятора зависит от чистоты рабочей среды. Due to the circulation of the control flow through a small section channel with a throttle, the failure-free operation of the controller depends on the purity of the working medium.
Указанный недостаток устранен в регуляторах давления с подпружиненным чувствительным элементом. This drawback is eliminated in pressure regulators with a spring-loaded sensing element.
Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому положительному результату является регулятор давления, содержащий корпус с входной и выходной полостями, между которыми расположен регулирующий орган, выполненный в виде седла и затвора, связанного штоком с подпружиненным чувствительным элементом с мембраной, герметично разделяющей корпус на полость управления, соединенную с выходной полостью, и задающую полость с расположенной в ней пружиной (авт. св. СССР N1533958, кл. G 05 D 16/06, 1990). The closest to the claimed invention in terms of technical nature and the achieved positive result is a pressure regulator containing a housing with inlet and outlet cavities, between which there is a regulating body made in the form of a saddle and a shutter connected by a rod with a spring-loaded sensing element with a membrane hermetically separating the housing on a control cavity connected to the outlet cavity and defining a cavity with a spring located therein (ed. St. USSR N1533958, class G 05 D 16/06, 1990).
Этот регулятор имеет значительные габариты, обусловленные применением чувствительного элемента мембранного типа и усилением пружины для устранения возникновения автоколебаний из-за охвата регулятора положительной обратной связью по входному давлению, в связи с расположением затвора со стороны выходной полости. This regulator has significant dimensions due to the use of a membrane-type sensing element and spring reinforcement to eliminate the occurrence of self-oscillations due to the positive feedback feedback from the input pressure due to the location of the shutter from the outlet cavity.
Кроме того, такое расположение затвора снижает точность поддержания давления за счет сложения погрешностей, возникающих от действующих в одном направлении переменных составляющих сил от пружины и входного давления. In addition, this arrangement of the shutter reduces the accuracy of maintaining the pressure due to the addition of errors arising from the acting in one direction of the alternating forces from the spring and inlet pressure.
Целью изобретения является устранение указанных недостатков. The aim of the invention is to remedy these disadvantages.
Для достижения указанной цели в известном регуляторе давления, содержащем корпус с входной и выходной полостями, между которыми расположен регулирующий орган, выполненный в виде седла и затвора, связанного штоком с подпружиненным чувствительным элементом с мембраной, герметично разделяющей корпус на полость управления, соединенную с выходной полостью, и задающую полость с расположенной в ней пружиной, согласно изобретению в корпусе в выходной полости выполнена перфорированная стенка седла, что позволило расположить затвор со стороны входной полости, в верхней части корпуса, выполненного цилиндрическим, установлена крышка, образующая с ним резьбовую пару, чувствительный элемент выполнен в виде цилиндрического стакана, установленного в задающей полости верхней части корпуса и подпружиненного относительно крышки, мембрана выполнена с гофром, которым закреплена в корпусе, а центральной частью - на чувствительном элементе. To achieve this goal in a known pressure regulator containing a housing with inlet and outlet cavities, between which there is a regulating body made in the form of a seat and a shutter connected by a rod with a spring-loaded sensing element to a membrane hermetically separating the housing into a control cavity connected to the output cavity , and a master cavity with a spring located in it, according to the invention, a perforated wall of the saddle is made in the housing in the outlet cavity, which made it possible to position the shutter from the side the input cavity, in the upper part of the cylindrical body, a cover is installed that forms a threaded pair with it, the sensing element is made in the form of a cylindrical cup installed in the master cavity of the upper part of the body and spring-loaded relative to the cover, the membrane is made with a corrugation that is fixed in the body, and the central part - on the sensing element.
Конец пружины со стороны чувствительного элемента соединен посредством втулки с тягой, образующей с крышкой резьбовую пару, полость управления соединена с выходной полостью каналом, выполненным в корпусе, затвор в пределах рабочего хода малых расходов имеет коническую форму, обращенную к седлу, а шток имеет поперечное сечение s1, связанное с разностью верхнего и нижнего пределов входного давления (P2 - P1), жесткостью пружины z и ее рабочим ходом hp на номинальном расходе соотношением
s1(P2 - P1) = zhp.The end of the spring from the side of the sensing element is connected by means of a sleeve with a rod forming a threaded pair with a cover, the control cavity is connected to the output cavity by a channel made in the housing, the shutter has a conical shape facing the saddle, and the rod has a cross section s 1 associated with the difference of the upper and lower limits of the input pressure (P 2 - P 1 ), the stiffness of the spring z and its stroke h p at the nominal flow rate ratio
s 1 (P 2 - P 1 ) = zh p .
Выполнение чувствительного элемента в виде стакана позволило ограничить его габариты эффективной площадью, расположение затвора со стороны входной полости устранило возможность возникновения автоколебаний за счет охвата регулятора отрицательно-обратной связью по входному давлению, а в целом и совмещение настройки с крышкой позволили снизить габариты регулятора. The implementation of the sensitive element in the form of a cup made it possible to limit its dimensions to the effective area, the location of the shutter on the side of the inlet cavity eliminated the possibility of self-oscillations due to the negative feedback feedback from the input pressure, and, in general, the combination of the setting with the cover allowed reducing the size of the regulator.
Расположение затвора во входной полости обеспечивает согласованное действие сил от входного и выходного давлений, действующих на эффективные площади затвора и чувствительного элемента и позволяет компенсировать переменную составляющую силу пружины, обусловленную ее жесткостью, переменной составляющей силой, обусловленной изменением входного давления, действующего на эффективную площадь затвора и тем самым повысить точность регулирования давления. The location of the shutter in the input cavity provides a coordinated action of forces from the input and output pressures acting on the effective area of the shutter and the sensing element and allows you to compensate for the variable component of the spring force due to its stiffness, variable component force due to a change in the input pressure acting on the effective area of the shutter and thereby improving the accuracy of pressure regulation.
Применение для герметизации мембраны с гофром в сочетании с примененным чувствительным элементом обеспечивает последнему высокую надежность при сохранении низкого трения. Application for sealing membranes with corrugation in combination with the applied sensing element provides the latter with high reliability while maintaining low friction.
С целью сохранения в регуляторе функций запорного вентиля конец пружины со стороны чувствительного элемента соединен посредством втулки с тягой, образующей с крышкой резьбовую пару. In order to maintain the functions of the shut-off valve in the controller, the end of the spring from the side of the sensing element is connected by means of a sleeve with a rod forming a threaded pair with a cover.
Соединение полости управления с выходной полостью каналом, выполненным в корпусе, является наиболее оптимальным вариантом. The connection of the control cavity with the output cavity by a channel made in the housing is the most optimal option.
Выполнение затвора в пределах рабочего хода малых расходов с конической поверхностью, обращенной к седлу, позволяет предотвратить повышение давления на выходе при закрывании сети после регулятора и повысить надежность герметизации регулирующего органа в закрытом состоянии. The execution of the shutter within the operating stroke of low flow rates with a conical surface facing the saddle prevents the increase in pressure at the outlet when closing the network after the regulator and improves the reliability of the sealing of the regulatory body in the closed state.
Для обеспечения на номинальном расходе полной компенсации переменной составляющей силы пружины переменной составляющей силой от входного давления, шток имеет поперечное сечение s1, связанное с разностью верхнего и нижнего пределов входного давления (P2) - P1), жесткостью пружины z и ее рабочим ходом hp соотношением
s1(P2 - P1) = zhp.To ensure full compensation of the variable component of the spring force by the variable component force from the inlet pressure at the nominal flow rate, the rod has a cross section s 1 associated with the difference between the upper and lower limits of the inlet pressure (P 2 ) - P 1 ), the stiffness of the spring z and its stroke h p relation
s 1 (P 2 - P 1 ) = zh p .
На чертеже показан пример выполнения регулятора давления. The drawing shows an example implementation of the pressure regulator.
Регулятор давления содержит корпус 1 с входной полостью 2 и выходной 3, соединенной каналом 4 с полостью управления 5, которая разделена от задающей полости 6 мембраной 7 с гофром, которым закреплена в корпусе 1, а центральной частью на чувствительном элементе 8, выполненным в виде цилиндрического стакана, установленного в задающей полости 6, в верхней цилиндрической части корпуса 1, и подпружиненного пружиной 9 относительно крышки 10, образующей с верхней цилиндрической частью корпуса 1 резьбовую пару, регулирующий орган, выполненный в виде седла 11, стенка отверстия которого в выходной полости 3 перфорирована, и затвора 12, который расположен со стороны входной полости 2, связан штоком 13 с чувствительным элементом 8 и имеет в пределах рабочего хода малых расходов коническую форму, обращенную к седлу 11. The pressure regulator comprises a housing 1 with an input cavity 2 and an output 3 connected by a channel 4 to a control cavity 5, which is separated from the master cavity 6 by a membrane 7 with a corrugation, which is fixed in the housing 1, and the central part on the sensing element 8, made in the form of a cylindrical cup installed in the driving cavity 6, in the upper cylindrical part of the housing 1, and spring-loaded with a spring 9 relative to the cover 10, forming with the upper cylindrical part of the housing 1 a threaded pair, a regulatory body made in the form of a saddle and 11, the wall of the opening of which in the outlet cavity 3 is perforated, and the shutter 12, which is located on the side of the inlet cavity 2, is connected by the rod 13 to the sensing element 8 and has a conical shape facing the saddle 11 within the range of small flow rates.
Конец пружины 9 со стороны чувствительного элемента 8 соединен посредством втулки 14 с тягой 15, образующей с крышкой резьбовую пару. The end of the spring 9 from the side of the sensing element 8 is connected via a sleeve 14 with a rod 15, forming a threaded pair with a cover.
Регулятор давления работает следующим образом. Для регулятора характерны два основных режима работы - динамических и статических. В динамическом режиме при повышении (понижении) давления во входной 2 и (или) выходной 3 полостях затвор 12 подходит ( отходит) к седлу 11 (от седла 11), предотвращая повышение (понижение) и (или) восстанавливая давление на выходе. The pressure regulator operates as follows. The controller is characterized by two main operating modes - dynamic and static. In dynamic mode, when the pressure in the inlet 2 and (or) outlet 3 cavities increases (decreases), the shutter 12 approaches (moves away) to the seat 11 (from the seat 11), 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 9 с одной стороны и с другой - сил от воздействия давления в полости управления 5 на эффективную площадь чувствительного элемента 8 и входного давления на эффективную площадь затвора 12, равную площади сечения штока 13, причем постоянная составляющая сила пружины 9, соответствующая нижнему пределу входного давления и определяющая величину поддерживаемого давления на выходе, уравновешивается силой от воздействия выходного давления на эффективную площадь чувствительного элемента 8 и постоянной составляющей силой от действия нижнего предела входного давления на площадь сечения штока 13, а переменная составляющая сила пружины 9, обусловленная ее жесткостью, уравновешивается переменной составляющей силой от воздействия переменной составляющей входного давления на эффективную площадь затвора 12, равную площади сечения штока 13, причем на номинальном расходе обеспечивается соотношением
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
zhp = (P2 - P1)s1,
где
hp - полный рабочий ход пружины в динамическом режиме на номинальном расходе;
P2 - верхний предел входного давления,
а поддерживаемое на входе давление 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 9 on the one hand and on the other hand, the forces from the pressure in the control cavity 5 on the effective area of the sensing element 8 and the inlet pressure the effective area of the shutter 12, equal to the cross-sectional area of the rod 13, and the constant component of the force of the spring 9, corresponding to the lower limit of the input pressure and determining the magnitude well, the supported pressure at the outlet is balanced by the force from the effect of the output pressure on the effective area of the sensing element 8 and the constant component force from the action of the lower limit of the input pressure on the cross-sectional area of the rod 13, and the variable component of the spring force 9, due to its stiffness, is balanced by the variable component force from the impact of the variable component of the input pressure on the effective area of the shutter 12, equal to the cross-sectional area of the rod 13, and at a nominal flow rate is provided i ratio
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;
P in - inlet pressure;
P 1 is the 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 p - full spring travel in dynamic mode at nominal flow rate;
P 2 - the upper limit of the inlet pressure,
and the pressure maintained at the inlet 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 is the effective area of the sensitive 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 5 за счет перемещения чувствительного элемента 8 и давление на выходе равно
где
hп - полный рабочий ход пружины;
s2 - максимальная эффективная площадь затвора (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 5 due to the movement of the sensing element 8 and the outlet pressure is
Where
h p - full stroke of the spring;
s 2 - the maximum effective area of the shutter (cross-sectional area of the hole of the saddle).
При верхнем пределе входного давления, в связи с малым рабочим ходом чувствительного элемента 8 от открытого до закрытого состояния, динамическое давление Pд гасится не полностью и давление P3 на выходе устанавливается в пределах
В целом величина выходного давления P3 после закрытия сети на выходе (статический режим) поддерживается в пределах диапазона
При открывании сети после регулятора давление в полости управления 5 падает и сила пружины 9, преодолевая меньшую по величине силу от воздействия входного давления на максимальную эффективную площадь s2 затвора 12, открывает регулирующий орган, причем надежность открытия гарантируется выбором силовой характеристики пружины 9 из условия
F0 ≥ P2s2.At the upper limit of the inlet pressure, due to the small working stroke of the sensor 8 from open to closed, the dynamic pressure P d is not completely extinguished and the outlet pressure P 3 is set within
In general, the value of the outlet pressure P 3 after closing the outlet network (static mode) is maintained within the range
When you open the network after the regulator, the pressure in the control cavity 5 drops and the force of the spring 9, overcoming a smaller force from the influence of the input pressure on the maximum effective area s 2 of the shutter 12, opens the regulator, and the reliability of the opening is guaranteed by the selection of the power characteristic of the spring 9 from the condition
F 0 ≥ P 2 s 2 .
В экстремальных случаях регулятор может быть переведен в состояние закрытого регулирующего органа путем снятия давления пружины 9 на чувствительный элемент 8 с помощью тяги 15. При этом под действием входного и выходного давлений соответственно на затвор 12 и чувствительный элемент 8 регулирующий орган закрывается и остается в закрытом состоянии после полного падения на входе за счет воздействия входного давления на максимальную эффективную площадь затвора 12. In extreme cases, the regulator can be brought into a closed regulator state by relieving the pressure of the spring 9 on the sensing element 8 using the rod 15. In this case, under the influence of the input and output pressures, respectively, on the shutter 12 and the sensing element 8, the regulating organ closes and remains closed after a complete drop at the inlet due to the influence of the inlet pressure on the maximum effective area of the shutter 12.
При возврате пружины 9 в первоначальное положение регулятор переходит в один из основных режимов работы. When returning the spring 9 to its original position, the controller goes into one of the main modes of operation.
Настройка регулятора на заданное давление производится на номинальном расходе с помощью крышки 10 путем создания определенной силы, воздействующей на чувствительный элемент 8 со стороны пружины 9. The regulator is set to a predetermined pressure at a nominal flow rate using the cover 10 by creating a certain force acting on the sensing element 8 from the side of the spring 9.
Claims (5)
s1(P2 - P1) = zhp.5. The regulator according to claim 1, characterized in that the rod has a cross section s 1 associated with the difference between the upper and lower limits of the input pressure (P 2 - P 1 ), the stiffness of the spring z and its stroke h p at the nominal flow rate ratio
s 1 (P 2 - P 1 ) = zh p .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95111995A RU2117980C1 (en) | 1995-07-12 | 1995-07-12 | Pressure regulator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95111995A RU2117980C1 (en) | 1995-07-12 | 1995-07-12 | Pressure regulator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU95111995A RU95111995A (en) | 1996-03-20 |
| RU2117980C1 true RU2117980C1 (en) | 1998-08-20 |
Family
ID=20170022
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU95111995A RU2117980C1 (en) | 1995-07-12 | 1995-07-12 | Pressure regulator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2117980C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2486572C1 (en) * | 2011-10-14 | 2013-06-27 | Виктор Александрович Захарычев | Pressure regulator |
| RU2602026C2 (en) * | 2011-03-21 | 2016-11-10 | Теском Корпорейшн | Valve apparatus to prevent contamination of fluid in fluid regulator |
-
1995
- 1995-07-12 RU RU95111995A patent/RU2117980C1/en active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2602026C2 (en) * | 2011-03-21 | 2016-11-10 | Теском Корпорейшн | Valve apparatus to prevent contamination of fluid in fluid regulator |
| RU2486572C1 (en) * | 2011-10-14 | 2013-06-27 | Виктор Александрович Захарычев | Pressure regulator |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3276470A (en) | Pressure regulating valve | |
| JP3871065B1 (en) | Pressure reducing valve | |
| RU2117980C1 (en) | Pressure regulator | |
| US2763280A (en) | Pressure regulating system | |
| JPS593771B2 (en) | You can't wait for a long time. | |
| RU2096819C1 (en) | Pressure regulator | |
| GB2156496A (en) | Fluid pressure governor | |
| EP0081229B1 (en) | Pressure regulator | |
| RU2121704C1 (en) | Pressure regulator | |
| JPH0781690A (en) | Adjusting device with auxiliary steering device | |
| KR100826044B1 (en) | Liquid control valve | |
| RU2237919C1 (en) | Pressure regulator | |
| CA1074205A (en) | Pressure regulator | |
| JPH0716167Y2 (en) | Governor | |
| US361771A (en) | William b | |
| JPH0716171Y2 (en) | Pressure reducing valve for water supply device | |
| JPH0738773Y2 (en) | Pressure reducing constant flow valve | |
| RU2010302C1 (en) | Pressure regulator | |
| JPH0737134Y2 (en) | Pressure reducing valve for water supply device | |
| GB1582644A (en) | Regulating valve | |
| US3326517A (en) | Torque arm balanced valve | |
| SU1070522A1 (en) | Pressure regulator | |
| KR830002810B1 (en) | Safety valve | |
| RU2121703C1 (en) | Pressure regulator | |
| SU1097974A1 (en) | Flow governor |