RU2671599C1 - Membrane pressure regulator - Google Patents

Membrane pressure regulator Download PDF

Info

Publication number
RU2671599C1
RU2671599C1 RU2017135620A RU2017135620A RU2671599C1 RU 2671599 C1 RU2671599 C1 RU 2671599C1 RU 2017135620 A RU2017135620 A RU 2017135620A RU 2017135620 A RU2017135620 A RU 2017135620A RU 2671599 C1 RU2671599 C1 RU 2671599C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
membrane
glass
pressure
plate
housing
Prior art date
Application number
RU2017135620A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Алексеевич Васильев
Татьяна Васильевна Голева
Сергей Викторович Кузьмин
Михаил Викторович Макарьянц
Александр Геннадьевич Ногачев
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по космической деятельности "РОСКОСМОС"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по космической деятельности "РОСКОСМОС" filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по космической деятельности "РОСКОСМОС"
Priority to RU2017135620A priority Critical patent/RU2671599C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2671599C1 publication Critical patent/RU2671599C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D16/00—Control of fluid pressure
    • G05D16/04—Control of fluid pressure without auxiliary power
    • G05D16/06—Control of fluid pressure without auxiliary power the sensing element being a flexible membrane, yielding to pressure, e.g. diaphragm, bellows, capsule
    • G05D16/063—Control of fluid pressure without auxiliary power the sensing element being a flexible membrane, yielding to pressure, e.g. diaphragm, bellows, capsule the sensing element being a membrane
    • G05D16/0633—Control of fluid pressure without auxiliary power the sensing element being a flexible membrane, yielding to pressure, e.g. diaphragm, bellows, capsule the sensing element being a membrane characterised by the properties of the membrane

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control Of Fluid Pressure (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.SUBSTANCE: pressure regulator contains a housing with inlet and outlet nozzles, a seat closed by a valve, a spring biased, a membrane sensitive element, a load spring supported by a plate and located in a glass, an adjusting screw. Membrane is made of three-layered with outer layers of rubber and internal of the fabric. Membrane is installed with a preliminary deflection towards the controlled pressure. Outer edges of the membrane, due to deformation of each rubber layer, are fixed in the annular grooves on the body and on the end surface of the ring, fixedly clamped between the body and the glass fixed on it and is the limiter of the deflection of the membrane, which interacts with the pressure washer, which is fixedly fixed in the plate. Annular groove is formed on the side surface of the plate, with a split ring installed in them, interacting with the inner wall of the glass.EFFECT: improved accuracy and reliability of the pressure regulator.1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам пневмоавтоматики для космической техники и может быть использовано также в различных областях промышленности для работы со сжатыми газами при необходимости понижения давления газа до заданной величины и автоматического поддержания этого давления в заданных пределах.The invention relates to pneumatic automation devices for space technology and can also be used in various industries for working with compressed gases, if necessary, to reduce the gas pressure to a predetermined value and to automatically maintain this pressure within specified limits.

Известен регулятор давления газа (патент РФ №2498247 - аналог), содержащий корпус с входным и выходным каналами, стакан, регулировочный винт, подпружиненный чувствительный элемент в виде многослойной стальной мембраны и дросселирующий клапан с седлом.Known gas pressure regulator (RF patent No. 2498247 - analogue), comprising a housing with inlet and outlet channels, a glass, an adjusting screw, a spring-loaded sensing element in the form of a multilayer steel membrane and a butterfly valve with a seat.

Недостатками известного регулятора давления газа являются невысокая точность настройки из-за высокой жесткости стальной многослойной мембраны, а также низкая надежность ввиду возможности разрушения мембраны из-за частых перегибов при возникновении автоколебательных режимов работы при отсутствии в конструкции демпфирующих устройств.The disadvantages of the known gas pressure regulator are the low accuracy of the settings due to the high rigidity of the steel multilayer membrane, as well as low reliability due to the possibility of destruction of the membrane due to frequent kinks in the occurrence of self-oscillating modes of operation in the absence of damping devices in the design.

Известен газовый редуктор (патент на полезную модель РФ №72936 - аналог), состоящий из корпуса, входного и выходного каналов, чувствительного элемента, выполненного в виде мембраны, управляющей полости, содержащей регулировочную пружину, исполнительного механизма, содержащего клапан, поджатый вспомогательной пружиной к седлу.Known gas reducer (patent for utility model of the Russian Federation No. 72936 - analogue), consisting of a housing, input and output channels, a sensing element made in the form of a membrane, a control cavity containing an adjustment spring, an actuator containing a valve, preloaded by an auxiliary spring to the saddle .

Недостатками известного редуктора является низкая надежность из-за возможности разрушения мембраны при возникновении колебаний, а также низкой герметичности по мембране и возможности ее расслоения из-за одностороннего закрепления края мембраны между корпусом и стаканом.The disadvantages of the known gearbox is low reliability due to the possibility of destruction of the membrane when oscillations occur, as well as low tightness along the membrane and the possibility of its separation due to the one-sided fixing of the membrane edge between the body and the glass.

Известен регулятор давления газа (патент РФ №2242786 - прототип), содержащий корпус с входным и выходным каналами, стакан, регулировочный винт, нагрузочную пружину, чувствительный элемент в виде мембраны, расположенной между корпусом и стаканом, седло, перекрываемое подпружиненным клапаном, толкатель, контактно соединенный с мембраной и клапаном.Known gas pressure regulator (RF patent No. 22272786 - prototype), comprising a housing with inlet and outlet channels, a glass, an adjusting screw, a load spring, a sensing element in the form of a membrane located between the body and the glass, a saddle covered by a spring-loaded valve, a pusher, contact connected to the membrane and valve.

Недостатками известного регулятора являются:The disadvantages of the known controller are:

- низкая надежность из-за недостаточной прочности заделки мембраны по наружному диаметру, допускающей вырывание мембраны при больших ходах, что приводит к потере герметичности и последующему отказу; а также из-за возможности возникновения колебаний мембраны в процессе работы, ударов ее о нажимную и опорную шайбы, что приводит к нарушению целостности;- low reliability due to insufficient strength of the sealing membrane on the outer diameter, allowing the tearing of the membrane at high strokes, which leads to a loss of tightness and subsequent failure; and also because of the possibility of vibrations of the membrane during operation, its impacts on the pressure and support washers, which leads to a violation of integrity;

- низкая точность настройки из-за большой жесткости мембраны, так как в аналоге применена металлическая мембрана, уплотняемая по наружному периметру резиновыми кольцами.- low adjustment accuracy due to the high rigidity of the membrane, since the analogue uses a metal membrane, sealed around the outer perimeter with rubber rings.

Задачей технического решения является устранение указанных недостатков, а именно: повышение точности настройки и надежности работы регулятора давления мембранного (РД).The objective of the technical solution is to eliminate these drawbacks, namely: improving the accuracy of the settings and the reliability of the membrane pressure regulator (RD).

Поставленная задача решается тем, что в регуляторе давления мембранном, содержащий корпус с входным и выходным штуцерами, седло, перекрываемое клапаном, поджатым пружиной, чувствительный элемент в виде мембраны, нагрузочную пружину, опирающуюся на тарель и размещенную в стакане, регулировочный винт, согласно изобретению мембрана состоит из трех слоев, причем наружные слои выполнены из резины, а внутренний слой из ткани, при этом она установлена с предварительным прогибом в сторону регулируемого давления, а наружные края мембраны за счет деформации каждого резинового слоя зафиксированы в кольцевых проточках на корпусе и на торцевой поверхности кольца, неподвижно зажатого между корпусом и закрепленным на нем стаканом, и являющегося ограничителем прогиба мембраны, взаимодействующим с нажимной шайбой, неподвижно установленной в тарели, на боковой поверхности которой выполнена кольцевая канавка, с установленным в них разрезным кольцом, взаимодействующим с внутренней стенкой стакана.The problem is solved in that in the membrane pressure regulator, comprising a housing with inlet and outlet fittings, a seat covered by a valve preloaded by a spring, a sensing element in the form of a membrane, a load spring resting on a plate and placed in a glass, an adjusting screw, according to the invention, the membrane consists of three layers, with the outer layers made of rubber, and the inner layer of fabric, while it is installed with a preliminary deflection in the direction of adjustable pressure, and the outer edges of the membrane due to deformations of each rubber layer are fixed in annular grooves on the body and on the end surface of the ring, motionlessly clamped between the body and the glass fixed on it, and which is a deflection deflection of the membrane interacting with a thrust washer fixedly installed in the plate, on the side surface of which an annular groove is made, with a split ring installed in them, interacting with the inner wall of the glass.

Заявленное устройство представлено на чертежах.The claimed device is presented in the drawings.

На фиг. 1 изображен общий вид РД в разрезе.In FIG. 1 shows a General view of the taxiway in the context.

На фиг. 2 - вид А с фиг. 1.In FIG. 2 is a view A from FIG. one.

Регулятор давления (фиг. 1) состоит из корпуса 1 с вкрученными в него входным 2 и выходным 3 штуцерами и седлом 4, перекрываемым клапаном 5, поджатым пружиной 6, чувствительного элемента в виде мембраны 7, толкателей 8, контактирующих с клапаном 5 и мембраной 7 посредством опорной шайбы 9. Мембрана 7 состоит из трех слоев (например, склеенных): наружные слои 10 и 11 (фиг. 2) выполнены из резины, а внутренний слой 12 - из ткани, при этом мембрана 7 установлена с предварительным прогибом в сторону регулируемого давления. Наружные края мембраны 7 за счет деформации обоих слоев 10 и 11 из резины зафиксированы в кольцевых проточках 13 и 14, выполненных на корпусе 1 и на торцевой поверхности кольца 15, при этом кольцо 15, неподвижно зажатое между корпусом 1 и стаканом 16, закрепленным на корпусе 1, является ограничителем прогиба мембраны 7 и взаимодействует с нажимной шайбой 17, установленной в тарели 18. На боковой поверхности тарели 18 выполнена кольцевая канавка 19 с установленным в нее разрезным кольцом 20, взаимодействующим с внутренней стенкой стакана 16. Нагрузочная пружина 21, опирающаяся на тарель 18, поджимается регулировочным винтом 22, вкрученным в стакан 16.The pressure regulator (Fig. 1) consists of a housing 1 with an inlet 2 and an outlet 3 fittings and a seat 4 screwed into it, blocked by a valve 5, preloaded by a spring 6, a sensing element in the form of a membrane 7, pushers 8 in contact with the valve 5 and the membrane 7 by means of a supporting washer 9. The membrane 7 consists of three layers (for example, glued): the outer layers 10 and 11 (Fig. 2) are made of rubber and the inner layer 12 is made of fabric, while the membrane 7 is installed with a preliminary deflection in the direction of the adjustable pressure. The outer edges of the membrane 7 due to the deformation of both layers 10 and 11 of rubber are fixed in the annular grooves 13 and 14, made on the housing 1 and on the end surface of the ring 15, while the ring 15, still sandwiched between the housing 1 and the glass 16, mounted on the housing 1, is a limiter of the deflection of the membrane 7 and interacts with a pressure washer 17 installed in the plate 18. On the side surface of the plate 18 there is an annular groove 19 with a split ring 20 installed in it, interacting with the inner wall of the glass 16. The loading bar ins 21, based on Tarel 18 is urged by an adjusting screw 22 screwed into the glass 16.

Описание работы.Work description.

РД нормально открыт.RD is normally open.

Понижение входного давления осуществляется путем дросселирования рабочего среды (PC) в кольцевой щели Б, образующейся между клапаном 5 и седлом 4.The inlet pressure is reduced by throttling the working medium (PC) in the annular gap B formed between the valve 5 and the seat 4.

Поддержание установленного рабочего давления постоянным достигается непрерывным автоматическим регулированием кольцевой щели Б за счет уравновешивания сил, действующих на клапан 5.Maintaining the set working pressure constant is achieved by continuous automatic control of the annular gap B by balancing the forces acting on the valve 5.

В исходном положении регулировочный винт 22 разгружен, клапан 5 посредством пружины 6 прижат к седлу 4.In the initial position, the adjusting screw 22 is unloaded, the valve 5 by means of a spring 6 is pressed against the seat 4.

Настройку РД на заданное давление на выходе производят вращением регулировочного винта 22 при подведенном на вход давлении PC.The adjustment of the taxiway to a given pressure at the outlet is made by rotating the adjusting screw 22 with the input pressure PC.

Автоматическое регулирование выходного давления происходит следующим образом.Automatic control of the outlet pressure is as follows.

При повышении давления на входе и в полости В высокого давления, PC из полости В высокого давления дросселируется во внутреннюю полость Г рабочего давления и поступает как в подмембранную полость Д, так и на выход. Под действием PC мембрана 7 начинает прогибаться, преодолевая усилие нагрузочной пружины 21, а клапан 5 пружиной 6 поджимается к седлу 4, кольцевая щель Б между клапаном 5 и седлом 4 уменьшается, что приводит к уменьшению притока PC в полость Г рабочего давления, а следовательно к понижению давления в этой полости. Уменьшение кольцевой щели Б будет происходить до тех пор, пока сила сжатия настроечной пружины 21 и пружины 6, а также силы от давления PC на мембрану 7 и на неразгруженную площадь седла 4, не придут к равновесию.With increasing pressure at the inlet and into the high-pressure cavity B, the PC from the high-pressure cavity B is throttled into the internal working pressure cavity G and enters both the submembrane cavity D and the output. Under the action of the PC, the membrane 7 begins to bend, overcoming the force of the load spring 21, and the valve 5 is pressed against the seat 4 by the spring 6, the annular gap B between the valve 5 and the seat 4 decreases, which leads to a decrease in the influx of PC into the cavity G of the working pressure, and therefore to lowering pressure in this cavity. The reduction of the annular gap B will occur until the compression force of the tuning spring 21 and spring 6, as well as the forces from the pressure PC on the membrane 7 and the unloaded area of the saddle 4, come to equilibrium.

При падении давления на входе и в полости В высокого давления, приток PC через кольцевую щель Б уменьшается, при этом уменьшается давление в полости Г рабочего давления и сила от давления PC на мембрану 7, которая под действием настроечной пружины 21 прогибается и посредством толкателя 8 отжимает клапан 5 от седла 4, сжимая пружину 6, и увеличивает кольцевую щель Б до тех пор, пока давление в полости Г рабочего давления не будет равно давлению настройки.When the pressure at the inlet and into the high-pressure cavity B drops, the PC inflow through the annular gap B decreases, while the pressure in the working pressure cavity G decreases and the pressure from the PC pressure on the membrane 7 decreases, which bends under the action of the tuning spring 21 and squeezes out using the pusher 8 valve 5 from the seat 4, compressing the spring 6, and increases the annular gap B until the pressure in the cavity G of the working pressure is equal to the setting pressure.

Выполнение мембраны 7 трехслойной: размещение слоя 12 из ткани между двумя слоями 10 и 11 из резины ведет к повышению прочности мембраны 7, а, следовательно, надежности РД в сочетании с высокой точностью настройки, возможной в результате высокой пластичности (малой жесткости) резиновых слоев 10 и 11 и предварительного прогиба мембраны 7 в сторону регулируемого давления.The implementation of the membrane 7 three-layer: the placement of the layer 12 of fabric between the two layers 10 and 11 of rubber leads to an increase in the strength of the membrane 7, and, consequently, the reliability of the taxiway in combination with high precision settings, possible as a result of high ductility (low stiffness) of the rubber layers 10 and 11 and preliminary deflection of the membrane 7 towards the controlled pressure.

Высокая надежность РД обеспечивается также фиксацией наружных краев мембраны 7 за счет деформации каждого резинового слоя 10 и 11 в кольцевых проточках 13 и 14 на корпусе 1 и на торцевой поверхности кольца 15 при вкручивании стакана 16 в корпус 1 с большим моментом затяжки, что также ведет к повышению герметичности и увеличению прочности заделки.The high reliability of the taxiway is also ensured by fixing the outer edges of the membrane 7 due to the deformation of each rubber layer 10 and 11 in the annular grooves 13 and 14 on the housing 1 and on the end surface of the ring 15 when the glass 16 is screwed into the housing 1 with a large tightening torque, which also leads to increase tightness and increase the strength of the seal.

Кольцо 15, являясь ограничителем прогиба мембраны 7, препятствует поднятию нажимной шайбы 17 выше допустимого, подобное (автономное) исполнение кольца 15 обусловлено повышением точности изготовления, уменьшением количества размеров в размерной цепи, что, в свою очередь, ведет к повышению надежности путем уменьшения разброса прогибов мембраны 7, уменьшения ее износа и сохранения целостности.Ring 15, being a limiter of the deflection of the membrane 7, prevents the pressure washer 17 from being raised above the permissible level; a similar (stand-alone) design of the ring 15 is due to an increase in manufacturing accuracy, a decrease in the number of dimensions in the dimensional chain, which, in turn, leads to an increase in reliability by reducing the spread of deflections membrane 7, reducing its wear and preserving integrity.

Разрезное кольцо 20, установленное в кольцевой канавке 19, выполненной на боковой поверхности тарели 18, создавая силу трения о стакан 16 при возвратно-поступательных движениях мембраны 7, гасит возникающие колебания мембраны 7 и удары нажимной шайбы 17 о кольцо 15, что ведет к снижению циклических и ударных нагружений мембраны, предотвращает ее разрушение и ведет к повышению надежности работы регулятора.The split ring 20 installed in the annular groove 19, made on the lateral surface of the plate 18, creating friction against the glass 16 during the reciprocating movements of the membrane 7, dampens the vibrations of the membrane 7 and the impact of the thrust washer 17 on the ring 15, which reduces cyclic and shock loading of the membrane, prevents its destruction and leads to increased reliability of the regulator.

Заявленное техническое решение позволит повысить точность настройки и надежность работы регулятора давления мембранного.The claimed technical solution will improve the accuracy and reliability of the membrane pressure regulator.

Claims (1)

Регулятор давления мембранный, содержащий корпус с входным и выходным штуцерами, седло, перекрываемое клапаном, поджатым пружиной, чувствительный элемент в виде мембраны, нагрузочную пружину, опирающуюся на тарель и размещенную в стакане, регулировочный винт, отличающийся тем, что мембрана состоит из трех слоев, причем наружные слои выполнены из резины, а внутренний слой из ткани, при этом она установлена с предварительным прогибом в сторону регулируемого давления, а наружные края мембраны за счет деформации каждого резинового слоя зафиксированы в кольцевых проточках на корпусе и на торцевой поверхности кольца, неподвижно зажатого между корпусом и закрепленным на нем стаканом, и являющегося ограничителем прогиба мембраны, взаимодействующим с нажимной шайбой, неподвижно установленной в тарели, на боковой поверхности которой выполнена кольцевая канавка, с установленным в них разрезным кольцом, взаимодействующим с внутренней стенкой стакана.A membrane pressure regulator comprising a housing with inlet and outlet fittings, a seat covered by a valve preloaded by a spring, a sensing element in the form of a membrane, a load spring resting on a plate and placed in a glass, an adjustment screw, characterized in that the membrane consists of three layers, moreover, the outer layers are made of rubber, and the inner layer is made of fabric, while it is installed with a preliminary deflection towards adjustable pressure, and the outer edges of the membrane due to deformation of each rubber layer They are aligned in annular grooves on the housing and on the end surface of the ring, motionlessly clamped between the housing and the glass fixed on it, and which is a deflection deflection of the membrane interacting with a thrust washer fixedly mounted in the plate, on the side surface of which an annular groove is made, with it installed split ring interacting with the inner wall of the glass.
RU2017135620A 2017-10-05 2017-10-05 Membrane pressure regulator RU2671599C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017135620A RU2671599C1 (en) 2017-10-05 2017-10-05 Membrane pressure regulator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017135620A RU2671599C1 (en) 2017-10-05 2017-10-05 Membrane pressure regulator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2671599C1 true RU2671599C1 (en) 2018-11-02

Family

ID=64103269

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017135620A RU2671599C1 (en) 2017-10-05 2017-10-05 Membrane pressure regulator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2671599C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4022114A (en) * 1974-07-05 1977-05-10 Refrigerating Specialties Company Flexible diaphragm construction
US6581631B2 (en) * 2000-02-22 2003-06-24 Robert Bosch Gmbh Device with a diaphragm arrangement
JP2005165667A (en) * 2003-12-02 2005-06-23 Toyoda Mach Works Ltd Regulator
RU2016103612A (en) * 2013-07-30 2017-08-31 Теском Корпорейшн FLUID REGULATORS CONTAINING CORRUGATED MEMBRANES

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4022114A (en) * 1974-07-05 1977-05-10 Refrigerating Specialties Company Flexible diaphragm construction
US6581631B2 (en) * 2000-02-22 2003-06-24 Robert Bosch Gmbh Device with a diaphragm arrangement
JP2005165667A (en) * 2003-12-02 2005-06-23 Toyoda Mach Works Ltd Regulator
RU2016103612A (en) * 2013-07-30 2017-08-31 Теском Корпорейшн FLUID REGULATORS CONTAINING CORRUGATED MEMBRANES

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7302961B2 (en) Surge relief valve
US9541925B2 (en) Dynamic pressure registration device for internally registered actuators and overpressure protection devices
JP2016530623A (en) Fluid regulator with corrugated diaphragm
US5419361A (en) Fluid pressure actuated flow control valve
JP6526751B2 (en) Diaphragm interface device for improving diaphragm cycle life
NO20111680A1 (en) Bias apparatus for use with actuators
RU2406903C1 (en) Reducing valve
RU2671599C1 (en) Membrane pressure regulator
KR100661446B1 (en) Pulsation Damping Assembly and Method
RU2537478C2 (en) Safety valve
KR102003674B1 (en) Buckling stabilized snubber with overlapping reservoir
US20180135614A1 (en) Shock dampening pump
RU2526501C1 (en) Multifunctional pressure regulator
CN107387825B (en) Pressure reducing valve
KR101902712B1 (en) Water hammer arrestor with column type coil spring and check valve
KR101469212B1 (en) Pressure reducing valve
RU2587692C1 (en) Pressure regulator
KR20140005334U (en) Back pressure discharge passage sealing structure of pressure reducing valve
RU2610768C1 (en) Regulating pilot valve
CN108361404A (en) A kind of Remote Hydraulic control septum valve
RU2615892C1 (en) Safety valve of improved stability
RU2683010C2 (en) Pressure relief device
US20100071789A1 (en) Device For Controlling A Fluid Flow
RU2742856C1 (en) Bellows safety valve
RU2735121C2 (en) Self-acting valve