RU2664487C1

RU2664487C1 - Pressure reducing valve

Info

Publication number: RU2664487C1
Application number: RU2017110179A
Authority: RU
Inventors: Александр Федорович Коноплев; Сергей Анатольевич Моторин; Дмитрий Михайлович Неизвестнов; Михаил Владимирович Данькин
Priority date: 2017-03-27
Filing date: 2017-03-27
Publication date: 2018-08-17

Abstract

FIELD: oil and gas industry.SUBSTANCE: pressure reducing valve belongs to the field of pneumatic automation and can be used to regulate the gas pressure in gas supply systems of launching complexes. Invention improves the known reduction valves. In the pressure relief valve, which contains a valve in the body, a saddle, a membrane-type sensing element with a guide shank, a load spring, according to the invention, the shank rings provided in the bore are provided with PTFE rings, pressed axially by means of a clamping spring, the rings have a conical shape of the surfaces contacting each other and are made with a cut along the cross section, it is possible to control the viscous frictional force between the shank and the rings by the union nut acting on the clamp. Novelty of the invention is that, as the friction elements, fluoroplastic (fluoroplast-4) rings, which create friction, are used. This material has, in addition to dry, viscous friction properties.EFFECT: positive effect of using the invention is to increase the reliability of excluding self-oscillations.1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области пневмоавтоматики и может быть использовано для регулирования давления газа в системах газоснабжения стартовых комплексов.The invention relates to the field of pneumatic automation and can be used to control gas pressure in gas supply systems of launch complexes.

Известен регулятор давления по авторскому свидетельству СССР №559712, кл. G05D 16/06 (прототип), содержащий в корпусе клапан, седло, чувствительный элемент сильфонного типа с направляющей втулкой, нагрузочную пружину. С целью устранения автоколебаний между корпусом и втулкой установлена металлическая цанга, обеспечивающая трение при перемещении чувствительного элемента.Known pressure regulator according to the author's certificate of the USSR No. 559712, class. G05D 16/06 (prototype), comprising a valve, a seat, a bellows-type sensing element with a guide sleeve, a load spring in the body. In order to eliminate self-oscillations between the body and the sleeve, a metal collet is installed, which provides friction when moving the sensitive element.

Недостатком прототипа является то, что трение в подвижных частях является сухим трением металлических деталей. При работе регулятора в местах трения могут образовываться надиры, «схватывание» частиц, изменяющее характер трения, что снижает надежность гашения автоколебаний.The disadvantage of the prototype is that the friction in the moving parts is the dry friction of metal parts. When the regulator operates in places of friction, nadir can form, “grasping” of particles, which changes the nature of friction, which reduces the reliability of damping of self-oscillations.

Предложен редукционный клапан (КР), содержащий в корпусе клапан, седло, чувствительный элемент мембранного типа с направляющим хвостовиком, нагрузочную пружину.A pressure reducing valve (KR) is proposed, comprising a valve, a seat, a membrane type sensitive element with a guide shank, and a load spring in the body.

С целью устранения автоколебаний на хвостовике предусмотрены установленные в расточке корпуса кольца из фторопласта. Кольца поджаты в осевом направлении прижимом через тарельчатую пружину. Они имеют коническую форму контактирующих между собой поверхностей и выполнены с разрезом по поперечному сечению. Обеспечена возможность регулирования усилия вязкого трения между хвостовиком и кольцами при помощи накидной гайки, воздействующей на тарельчатую пружину через прижим.In order to eliminate self-oscillations on the shank, fluoroplastic rings installed in the body bore are provided. The rings are axially clamped by a clip through a cup spring. They have a conical shape in contact with each other and are made with a cut along the cross section. It is possible to control the force of viscous friction between the shank and the rings using a union nut acting on the cup spring through the clamp.

Основным отличием предложенного КР является то, что в качестве материала колец, создающих трение, использован фторопласт (фторопласт-4). Этот материал обладает кроме сухого еще и вязким трением.The main difference of the proposed CR is that the material of the rings that create friction, used fluoroplastic (fluoroplast-4). This material possesses, in addition to dry, viscous friction.

Положительный эффект от использования изобретения заключается в повышении надежности исключения автоколебаний.The positive effect of using the invention is to increase the reliability of eliminating self-oscillations.

На фиг. 1, фиг. 2 изображен КР в разрезе.In FIG. 1, FIG. 2 shows a cross-sectional diagram.

На фиг. 3 - кольцо с наружным конусом и поперечным разрезом (поз. 6).In FIG. 3 - a ring with an outer cone and a transverse section (pos. 6).

На фиг. 4 - кольцо с внутренним конусом и поперечным разрезом (поз. 11).In FIG. 4 - a ring with an inner cone and a transverse section (pos. 11).

КР состоит из корпуса 1, в котором имеется клапан 2, седло 16, чувствительный элемент мембранного типа 3 с направляющим хвостовиком 4, взаимодействующим с нагрузочной пружиной 5. В расточке корпуса 1 установлены кольца 6 и 11, выполненные из фторопласта (фторопласт-4) и охватывающие направляющий цилиндр хвостовика 4. Кольца 6 и 11 поджаты в осевом направлении тарельчатой пружиной 7 от накидной гайки 8 через прижим 9.KR consists of a housing 1, in which there is a valve 2, a seat 16, a membrane type sensor 3 with a guide shaft 4 interacting with the load spring 5. In the bore of the housing 1, rings 6 and 11 are made of fluoroplastic (fluoroplast-4) and covering the guide cylinder of the shank 4. The rings 6 and 11 are axially pressed with a disk spring 7 from the union nut 8 through the clamp 9.

Кольца 6 (фиг. 3) и 11 (фиг. 4) имеют коническую форму контактирующих между собой поверхностей с углом конуса α, на них выполнены разрезы по поперечному сечению с обеспечением гарантированного зазора δ в собранном КР. Разрезы колец 6 и 11 при сборке системы необходимо разнести противоположно относительно друг друга.Rings 6 (Fig. 3) and 11 (Fig. 4) have a conical shape of the surfaces in contact with each other with an angle of cone α, they are cut along the cross section to ensure a guaranteed gap δ in the assembled RC. The sections of the rings 6 and 11 during the assembly of the system must be spaced oppositely relative to each other.

Кольца 6 и 11 могут быть выполнены с двухсторонними конусами, а в прижиме 9 и расточке корпуса 1 предусмотрены ответные конусные поверхности, контактирующие с кольцами 6 или 11.The rings 6 and 11 can be made with double-sided cones, and in the clip 9 and the bore of the housing 1, there are mating conical surfaces in contact with the rings 6 or 11.

В КР обеспечена возможность регулирования усилия вязкого трения между хвостовиком 4 и кольцами 6 и 11 при помощи накидной гайки 8, воздействующей на прижим 9 через тарельчатую пружину 7. Выходное давление КР регулируется винтом 10. В корпусе 1 выполнены входной канал 12, выходной канал 13, канал 14 который связывает подмембранную полость 15 с выходным каналом 13.In the Kyrgyz Republic, it is possible to control the viscous friction force between the shank 4 and the rings 6 and 11 using a union nut 8 acting on the clamp 9 through a disk spring 7. The output pressure of the KR is regulated by a screw 10. In the housing 1 there is an input channel 12, an output channel 13, channel 14 which connects the submembrane cavity 15 with the output channel 13.

Для исключения автоколебаний при отработке КР проводится регулирование усилия трения между хвостовиком 4 и кольцами 6 и 11 путем подбора угла α колец и усилием поджатая тарельчатой пружины 7. При этом величина усилия трения (Q_тр) не должна ухудшать заданную погрешность КР (ΔР_вых) с учетом эффективного диаметра мембраны (F_м). Исходя из этого при регулировке КР обеспечивается соотношение:To exclude self-oscillations during the development of CR, the friction force is regulated between the shank 4 and rings 6 and 11 by selecting the angle α of the rings and the force of the spring-loaded spring 7. In this case, the magnitude of the friction force (Q _tr ) should not worsen the specified error of the KR (ΔР _out ) s taking into account the effective diameter of the membrane (F _m ). Based on this, when adjusting the Raman ratio is provided:

Q_тр ≤ ΔР_вых ⋅ F_м,Q _Tr ≤ ΔP _out ⋅ F _m ,

где Q_тр - величина усилия трения,where Q _Tr - the magnitude of the friction force,

ΔР_вых - погрешность КР,ΔР _o - the error of the Raman,

F_м - эффективный диаметр мембраны.F _m is the effective diameter of the membrane.

Работает КР следующим образом.KR works as follows.

В исходном положении без подачи входного давления клапан 2 открыт, чувствительный элемент 3 находится на упоре корпуса 1 под действием нагрузочной пружины 5. В рабочей схеме КР в выходной магистрали установлен запорный элемент, например электропневмоклапан (ЭПК). В исходном положении ЭПК закрыт.In the initial position, without input pressure, valve 2 is open, the sensing element 3 is located on the stop of the housing 1 under the action of a load spring 5. In the working circuit of the switchgear, a shut-off element is installed in the output line, for example, an electro-pneumatic valve (EPC). In the initial position, the EPA is closed.

При подаче входного давления на канал 12 происходит заполнение выходной магистрали до закрытого ЭПК. Через каналы 13, 14 заполняется подмембранная полость 15. При выравнивании усилия действия выходного давления в полости 15 на чувствительный элемент 3 с усилием нагрузочной пружины 5 клапан 2 закрывается. В выходной магистрали устанавливается давление настройки КР в без расходном режиме.When applying the input pressure to channel 12, the output line is filled to a closed EPA. Through the channels 13, 14, the submembrane cavity 15 is filled. When the forces of the action of the outlet pressure in the cavity 15 on the sensing element 3 are balanced with the force of the load spring 5, the valve 2 closes. In the output line, the pressure of the KR setting is set to no flow mode.

При отборе выходного давления путем открытия ЭПК происходит падение выходного давления в полости 15, пружина 5 открывает клапан 2. Через него происходит редуцирование давления, и на выходе КР устанавливается выходное давление в расходном режиме. Отслеживание постоянного выходного давления в расходном режиме в условиях внешних динамических нагрузок и изменения входного давления сопровождается колебательными процессами подвижной системы КР вдоль его оси.When the outlet pressure is selected by opening the EPC, the outlet pressure drops in the cavity 15, the spring 5 opens the valve 2. Through it, the pressure is reduced, and the outlet pressure in the discharge mode is established at the outlet of the pressure regulator. Tracking a constant outlet pressure in the flow mode under external dynamic loads and changes in the inlet pressure is accompanied by oscillatory processes of the mobile Raman system along its axis.

При совпадении частоты воздействующих колебаний с собственной частотой подвижной системы появляются резонансные автоколебания, приводящие к разрушению уплотнителей и потере работоспособности КР.When the frequency of the impacting oscillations coincides with the natural frequency of the mobile system, resonant self-oscillations appear, leading to the destruction of the seals and loss of working capacity of the RC.

Устранение автоколебаний в КР осуществляется усилием трения, создаваемого кольцами 6 и 11, выполненными из фторопласта. Положительным свойством фторопласта является то, что при скольжении по металлу он имеет составляющие сухого и вязкого трения. При малых скоростях статический и динамический коэффициенты трения близки по своему значению. При повышенных скоростях перемещения, свойственных КР, проявляется эффект вязкого трения, при котором статический коэффициент трения меньше динамического. Для фторопласта-4 соотношение этих коэффициентов 0,91 по экспериментальным данным работы «Полимерные материалы для узлов трения» / В.Е. Бухин, В.Н. Евсеев, Ю.А. Постников, А.Ю. Федосеева // Технология, организация производства и управления (НИИ Энергомаш). - 1987. - №15.The elimination of self-oscillations in the Kyrgyz Republic is carried out by the friction force created by the rings 6 and 11 made of fluoroplastic. A positive property of fluoroplastic is that when sliding over metal it has components of dry and viscous friction. At low speeds, the static and dynamic friction coefficients are close in value. At increased velocities characteristic of Raman scattering, the effect of viscous friction is manifested, at which the static coefficient of friction is less than dynamic. For fluoroplast-4, the ratio of these coefficients is 0.91 according to the experimental data of the work “Polymer materials for friction units” / V.E. Bukhin, V.N. Evseev, Yu.A. Postnikov, A.Yu. Fedoseeva // Technology, organization of production and management (Research Institute Energomash). - 1987. - No. 15.

Приведенные свойства колец, выполненных из фторопласта, повышают надежность устранения автоколебаний в КР и позволяют обеспечить их устранение при сниженном усилии трения, что в итоге повышает точность КР.The above properties of the rings made of fluoroplastic increase the reliability of eliminating self-oscillations in the RS and allow them to be eliminated with reduced friction, which ultimately increases the accuracy of the RS.

Заявленное техническое решение проверено на опытных образцах КР АБР-029, АБР-030, АБР-031, АБР-032. Результаты испытаний положительные.The claimed technical solution was tested on prototypes of the Kyrgyz Republic ADB-029, ADB-030, ADB-031, ADB-032. The test results are positive.

Claims

A pressure reducing valve comprising a valve, a seat, a membrane-type sensitive element with a guiding shank, a loading spring, characterized in that fluoroplastic rings installed in the body bore are provided on the shank, axially pressed by a clip through a Belleville spring, the rings have a conical contact shape between each other surfaces and are made with a cut along the cross section, while it is possible to control the force of viscous friction between the shank and the rings akidnoy nut acting on the clamp.