RU2215319C2

RU2215319C2 - Gas pressure regulator

Info

Publication number: RU2215319C2
Application number: RU2001117358A
Authority: RU
Inventors: А.М. Мельников; В.Н. Глебов; Ю.Н. Завьялов; В.А. Зосимов
Priority date: 2001-06-20
Filing date: 2001-06-20
Publication date: 2003-10-27

Abstract

FIELD: machine engineering, ship manufacture, namely gas pressure regulators, for example in feed systems of gaseous internal combustion engines. SUBSTANCE: gas pressure regulator provides sufficiently high resistance against self- oscillations. It lowers wear degree of parts of regulator due to reduced number of their mutual collisions that is why out-of-plan change of parts is practically eliminated and useful life period of parts is increased. EFFECT: suppression of self-oscillations occurred at sharp pressure drop between inlet and outlet cavities. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения и судостроения, в частности к регуляторам давления газа, и может быть предназначено, например, для использования в системах питания газовых двигателей внутреннего сгорания, системах автоматизации и др. The invention relates to the field of engineering and shipbuilding, in particular to gas pressure regulators, and can be intended, for example, for use in power systems of gas internal combustion engines, automation systems, etc.

Известен регулятор давления газа прямого действия (а.с. СССР 237468), содержащий корпус, входной и выходной патрубки, седла и сопла, которые перекрываются уравновешенными клапанами. Клапаны выполнены как одно целое с подпружиненным штоком. Шток снабжен двумя тарельчатыми клапанами. Регулятор также содержит тормозное устройство, выполненное в виде стержня и расположенное в направляющем отверстии корпуса. Known gas pressure regulator direct acting (AS USSR 237468), comprising a housing, inlet and outlet nozzles, seats and nozzles, which are overlapped by balanced valves. The valves are made integrally with a spring-loaded stem. The stem is equipped with two poppet valves. The regulator also contains a brake device made in the form of a rod and located in the guide hole of the housing.

Известен также редукционный клапан (а.с. СССР 374472), состоящий из корпуса с входной и выходной полостями, дросселирующего органа с подпружиненным клапаном, взаимодействующим с толкателем поршня, на котором установлена емкость, заполненная сферическими грузиками и вязкой жидкостью. Also known is a pressure reducing valve (USSR AS 374472), consisting of a body with inlet and outlet cavities, a throttling body with a spring-loaded valve interacting with the piston pusher, on which a container filled with spherical weights and viscous liquid is mounted.

Известен регулятор давления газа системы питания газового двигателя внутреннего сгорания (а.с. СССР 615460), содержащий редуктор, у которого корпус разделен чувствительным элементом на две полости, одна из которых сообщена с каналом низкого давления и подключена к каналу высокого давления через редукционный клапан, связанный с чувствительным элементом, а вторая выполнена замкнутой, и пневморегулятор, снабженный управляющим клапаном, разделяющим его внутреннюю полость на две емкости, одна из которых соединена с каналом высокого давления, а вторая - с замкнутой полостью корпуса редуктора, и снабженным приводом от мембраны, нагруженной давлением газа, установленной в емкости между двумя отсеками, один из которых сообщен с атмосферой. В регуляторе давления чувствительный элемент выполнен в виде мембраны, реагирующей на величину выходного давления, и является силовым элементом, перемещающим клапан. Пневморегулятор выполнен в виде реле, что обеспечивает разделение функций чувствительного и силового элементов. Known gas pressure regulator of the power system of a gas internal combustion engine (AS USSR 615460), comprising a gearbox, in which the housing is divided by a sensitive element into two cavities, one of which is connected to the low pressure channel and connected to the high pressure channel through a pressure reducing valve, connected with the sensing element, and the second is closed, and the pneumatic regulator is equipped with a control valve that divides its internal cavity into two containers, one of which is connected to the high pressure channel, and the second - with a closed cavity of the gearbox housing, and equipped with a drive from a membrane loaded with gas pressure, installed in the tank between two compartments, one of which is connected to the atmosphere. In the pressure regulator, the sensing element is made in the form of a membrane that responds to the value of the outlet pressure and is a power element that moves the valve. The pneumatic regulator is made in the form of a relay, which ensures the separation of the functions of the sensitive and power elements.

В качестве прототипа выбрано техническое решение по а.с. СССР 920653. Устройство содержит редуктор, корпус которого разделен чувствительным элементом на две полости. Одна полость сообщена с каналом низкого давления и подключена к каналу высокого давления через дополнительный редуцирующий клапан, вторая полость выполнена замкнутой. Устройство также содержит пневморегулятор, снабженный управляющим клапаном в виде дросселя переменного сечения, снабженным приводом от мембраны. As a prototype, the technical solution for A.S. USSR 920653. The device comprises a gearbox, the housing of which is divided by a sensitive element into two cavities. One cavity is in communication with the low pressure channel and is connected to the high pressure channel through an additional reducing valve, the second cavity is closed. The device also contains a pneumatic regulator, equipped with a control valve in the form of a variable-area throttle, equipped with a membrane actuator.

Регулятор давления газа по предлагаемому техническому решению содержит корпус с полостями высокого и низкого давления, которые разделены подпружиненным дросселирующим клапаном. Клапан снабжен приводом от чувствительного элемента, который установлен в замкнутой полости корпуса, разделенной на две емкости. Одна из этих емкостей подключена к полости высокого давления через вспомогательный редуцирующий клапан, а чувствительный элемент выполнен в виде сильфона с поршнем, который управляет приводом и делит на емкости замкнутую полость. Вторая (подпоршневая) емкость соединена с полостью низкого давления через отверстия, перекрываемые невозвратным клапаном, а также через дроссельное отверстие. The gas pressure regulator according to the proposed technical solution contains a housing with cavities of high and low pressure, which are separated by a spring-loaded butterfly valve. The valve is equipped with a drive from the sensing element, which is installed in a closed cavity of the housing, divided into two containers. One of these tanks is connected to the high-pressure cavity through an auxiliary reducing valve, and the sensing element is made in the form of a bellows with a piston, which controls the drive and divides the closed cavity into containers. The second (piston) capacity is connected to the low-pressure cavity through openings blocked by a non-return valve, as well as through a throttle opening.

Задачей предлагаемого технического решения является обеспечение достаточно высокой устойчивости к автоколебаниям при работе регулятора и уменьшение соударений деталей, благодаря чему практически исключаются внеплановые замены деталей и увеличиваются плановые сроки их службы. The objective of the proposed technical solution is to provide a sufficiently high resistance to self-oscillations during the operation of the regulator and to reduce collisions of parts, which virtually eliminates unplanned replacement of parts and increases the planned life of the parts.

Основной технический результат, достижение которого обеспечивает решение поставленной задачи, - это демпфирование автоколебаний, возникающих при резком перепаде давлений во входной и выходной полостях, что достигается за счет увеличения инерционности чувствительного элемента и дросселирующего органа. The main technical result, the achievement of which provides a solution to the problem, is the damping of self-oscillations arising from a sharp pressure drop in the input and output cavities, which is achieved by increasing the inertia of the sensing element and the throttling organ.

На чертеже приведена схема устройства регулятора давления, на которой изображены: 1 - корпус, 2 - дросселирующий орган, 3 - пружина, 4 - вспомогательный редуцирующий клапан, 5 - толкатель, 6 - чувствительный элемент (сильфон), 7 - перегородка, 8 - дроссельное отверстие, 9 - невозвратный клапан, 10 - пружина, 11 - отверстия, 12 и 13 - каналы, 14 - крышка; А и В - две емкости замкнутой полости, Б - выходная полость низкого давления. The drawing shows a diagram of the device of the pressure regulator, which shows: 1 - housing, 2 - throttle body, 3 - spring, 4 - auxiliary pressure reducing valve, 5 - pusher, 6 - sensitive element (bellows), 7 - baffle, 8 - throttle hole, 9 - non-return valve, 10 - spring, 11 - holes, 12 and 13 - channels, 14 - cover; A and C - two containers of a closed cavity, B - output cavity of low pressure.

Регулятор давления газа состоит из корпуса 1 с входной (высокого давления) и выходной Б (низкого давления) полостями, дросселирующего органа 2, снабженного клапаном и тормозным хвостовиком, а также пружиной 3, нагружающей дросселирующий клапан, и привода (толкателя) 5, жестко связанного с поршнем чувствительного элемента 6, при этом в качестве чувствительного элемента используется сильфон. Кроме того, в регуляторе имеется замкнутая полость, состоящая из двух емкостей - надпоршневой емкости В и подпоршневой емкости А, которая отделена от выходной полости Б перегородкой 7, в которой имеются дроссельное отверстие 8 и отверстия 11, перекрываемые невозвратным клапаном 9, закрытие которого обеспечивается пружиной 10. Вспомогательный редуцирующий клапан 4 через каналы 12 и 13 связывает входную (высокого давления) полость регулятора с надпоршневой емкостью В, образованной между поршнем чувствительного элемента (сильфона) 6 и крышкой 14. The gas pressure regulator consists of a housing 1 with an input (high pressure) and output B (low pressure) cavities, a throttling body 2, equipped with a valve and a brake shank, as well as a spring 3 loading the throttling valve, and a drive (pusher) 5, rigidly connected with the piston of the sensing element 6, while a bellows is used as the sensing element. In addition, the regulator has a closed cavity, consisting of two containers - an over-piston tank B and a sub-piston tank A, which is separated from the output cavity B by a partition 7, in which there are a throttle hole 8 and holes 11 that are blocked by a non-return valve 9, which is closed by a spring 10. The auxiliary reducing valve 4 through channels 12 and 13 connects the inlet (high pressure) cavity of the regulator with the over-piston tank B formed between the piston of the sensing element (bellows) 6 and the cover 14.

Регулятор давления газа работает следующим образом. The gas pressure regulator operates as follows.

При подаче давления во входную полость проводимая среда по каналу и вспомогательному редуцирующему клапану 4 поступает в надпоршневую емкость В. При этом поршень чувствительного элемента (сильфона) 6 движется вниз, вызывая перемещение толкателя 5 с дросселирующим органом 2. Проводимая среда начинает поступать в выходную полость Б, а после открытия клапана 9 через отверстия 11 в подпоршневую емкость А. Когда давление в емкости А и полости Б уравняется, клапан 9 закроется под усилием пружины 10, а поршень сильфона 6 переместится вверх и закроет клапан дросселирующего органа 2, прекращая подачу проводимой среды в выходную полость Б. When applying pressure to the inlet cavity, the conducted medium through the channel and the auxiliary reducing valve 4 enters the supra-piston container B. In this case, the piston of the sensing element (bellows) 6 moves downward, causing the pusher 5 to move with the throttling body 2. The conducted medium begins to enter the outlet cavity B. , and after opening the valve 9 through the holes 11 into the sub-piston container A. When the pressure in the container A and the cavity B equalizes, the valve 9 closes under the force of the spring 10, and the piston of the bellows 6 moves up and closes to apan throttle body 2, removing the medium conducted into the outlet chamber B.

Эффект демпфирования возникает вследствие того, что при резком падении давления в выходной полости Б давление в подпоршневой емкости падает медленно, т.к. истечение среды происходит только через дроссельное отверстие 8, а отверстия 11, связанные с внутренней полостью сильфона, перекрыты невозвратным клапаном. Это приводит к плавному опусканию чувствительного элемента (сильфона) 6 и открыванию клапана дросселирующего органа 2, что исключает его автоколебания, а также удары чувствительного элемента 6 о корпус. При резком повышении давления в выходной полости Б удары сильфона 6 о корпус также исключаются, т.к. при перемещении сильфона вверх одновременно растет давление и в надпоршневой емкости замкнутой полости, что оказывает тормозящее действие, величина которого определяется выбранным соотношением надпоршневых и подпоршневых объемов в замкнутой полости. The damping effect occurs due to the fact that with a sharp drop in pressure in the outlet cavity B, the pressure in the sub-piston tank drops slowly, because the outflow of the medium occurs only through the throttle hole 8, and the holes 11 associated with the internal cavity of the bellows are blocked by a non-return valve. This leads to a smooth lowering of the sensing element (bellows) 6 and the opening of the valve of the throttle body 2, which excludes its self-oscillations, as well as impacts of the sensitive element 6 on the body. With a sharp increase in pressure in the outlet cavity B, the blows of the bellows 6 against the body are also excluded, when the bellows is moved upward, the pressure also increases in the supra-piston capacity of the closed cavity, which has a braking effect, the value of which is determined by the selected ratio of the supra-piston and sub-piston volumes in the closed cavity.

Claims

A gas pressure regulator comprising a housing having high and low pressure cavities separated by a spring-loaded throttle valve provided with a drive from the sensing element, as well as a closed cavity divided into two containers, one of which is connected to the high pressure cavity through an auxiliary pressure reducing valve, characterized in that the sensing element is made in the form of a bellows with a piston that controls the drive and divides the closed cavity into containers, while the second container is connected to the cavity low pressure through the throttle opening and through openings blocked by a non-return valve.