SU442462A1

SU442462A1 - Actuator for flow control systems

Info

Publication number: SU442462A1
Application number: SU1884314A
Authority: SU
Inventors: Елена Константиновна Кийко; Вадим Яковлевич Бырко
Priority date: 1973-02-16
Filing date: 1973-02-16
Publication date: 1974-09-05

Description

1one

Изобретение относитс к системам автоматического регулировани расхода и мелеет найти применение в газодобывающей промышленности .This invention relates to automatic flow control systems and is becoming more and more used in the gas industry.

Известны системы автоматического регулировани расхода, в которых в качестве исполнительного устройства применены дроссельные регулирующие клапаны, оснащенные регул торами посто нного перепада давлени па регулирующем органе, причем перемещепие регулирующего органа осуществл етс с помощью мембранного исполнительного механизма , управл емого сжатым воздухом.Automatic flow control systems are known in which throttle control valves are used as the actuation device, equipped with constant pressure differential pressure regulators on the regulator, and the regulator is moved using a membrane actuator controlled by compressed air.

Известно также исполнительное устройство дл систем регулировани расхода, содержащее дроссельный элемент с регулирующим органом и мембранным приводом, регул тор посто нного перепада, выполненный в виде затвора , жестко св занного с мембраной, образующей подмембранную и надмембранную полости регул тора, п два соленоидных двухпозиционных клапана.It is also known an actuator for flow control systems that contains a throttle element with a regulator and a membrane actuator, a constant differential controller, made in the form of a shutter, rigidly connected to a membrane that forms a submembrane and a supermembrane controller cavities, and two two-way solenoid valves.

Недостатками известпых устройств вл ютс сложность, необходимость подвода сжатого воздуха, а также большие усили , возникающие на штоке.The disadvantages of lime devices are the complexity, the need for supplying compressed air, as well as the large forces that occur on the rod.

Это снижает надежность работы устройства.This reduces the reliability of the device.

С целью упрощени устройства и уменьшени усилий на штоке регулирующего органа входы каждого двухнозиционного кланана In order to simplify the device and reduce the efforts on the stem of the regulator, the inputs of each two-site clan

22

соединены с подмембранной и надмембранной полост ми регул тора посто нного нерепада давлени , а выходы св заны с полост ми привода регу тирующего органа.connected to the submembrane and supramembrane cavities of the regulator of constant pressure nonrepair, and the outlets are connected to the cavities of the drive of the regulating organ.

Таким образом, управлепие исполнительным устройством при подаче командного электрического импульса осуществл етс за счет перепада давлени транспортируемой жидкости , имеющегос на дроссельном регулирующем органе, равного перепаду давлени на чувствительном элементе регул тора посто нного перепада давлени этого исполнительного устройства.Thus, control of the actuator when the command electric pulse is applied is due to the pressure differential of the transported fluid, which is on the throttle regulating body, equal to the pressure difference on the sensitive element of the constant pressure regulator of this actuator.

Другим достоинством такого исполнительного устройства вл етс то, что шток мембранной головки, св занный с регулирующим органом, практически не нснытывает действи выталкивающей силы, поскольку он расноложеп в полост х либо с одинаковым давлением , либо давленне в них отлнчаетс на сравнительно малую величину (так как нерепад давлени регул тором перепада обычно поддерживаетс в пределах 0,5-2 кгс/см). Это уменьшает трение в уплотнительном соединении штока и облегчает управление перемещением регулирующего органа за счет уменьшени перестановочных усилий. Это особенно важно дл конструкции устройств, регулирующих расход жидкости под высоким давлением.Another advantage of such an actuator is that the stem of the diaphragm head, associated with the regulating body, is practically not susceptible to the effect of the buoyant force, since it is weak in cavities, either with the same pressure, or crushed in them, is relatively small (because the pressure drop by the differential controller is usually maintained within 0.5-2 kgf / cm). This reduces friction in the sealing joint of the stem and makes it easier to control the movement of the regulator by reducing the switching forces. This is especially important for the design of devices that regulate high-pressure fluid flow.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.The drawing shows a diagram of the proposed device.

В корпусе 1 исполнительного устройства помещен затвор 2 регул тора посто нного перепада давлени , который разобщает входной канал 3 и подмембранную полость 4. Затвор 2 жестко св зан с мембраной 5, закрепленной в корпусе 1. На выходе из подмембранпой полости 4 расположен дроссельный элемент 6, который сонр жен с регулирующим органом 7 и прижат к нему пружиной 8. Выход из дроссельного элемента сообщен с надмембраипой полостью 9, имеющей выходной канал 10 дл жидкости. Мембрана 5 в полости 9 воспринимает усили пружины 11.In the actuator housing 1, a shutter 2 of a constant pressure differential regulator is placed, which separates the input channel 3 and the submembrane cavity 4. The shutter 2 is rigidly connected to the membrane 5 fixed in the housing 1. At the outlet of the submembrane cavity 4 there is a throttle element 6, which is fitted with the regulating member 7 and pressed against it by the spring 8. The outlet from the throttle element is connected to the suprambrane cavity 9 having an outlet 10 for the liquid. The membrane 5 in the cavity 9 senses the force of the spring 11.

В корпусе 1 имеетс канал 12 дл уравновешивани затвора 2, канал 13 - дл выхода жидкости из подмембранной полости 4 и капал 14 - дл выхода жидкости из надмембранной полости 9. Регулирующий орган 7 соединен со щтоком 15, который св зан с мембраной 16, образующей две полости 17 и 18. Шток 15 разобщает полость 17 и надмембранную полость 9 с помощью уплотнени 19.The housing 1 has a channel 12 for balancing the shutter 2, a channel 13 for exiting the liquid from the submembrane cavity 4 and dripping 14 for exiting the liquid from the supermembrane cavity 9. The regulating member 7 is connected to a brush 15, which is connected to the membrane 16 forming two cavities 17 and 18. The rod 15 separates the cavity 17 and the supramembrane cavity 9 by means of a seal 19.

Полость 17 мембраны 16 трубопроводом 20 соединена с двухпозиционным соленоидным клапаном 21, к которому подведены трубопроводы 22 и 23, сообщающие клапан соответственно с каналами 14 и 13. Полость 18 мембраны 16 трубопроводом 24 св зана с двухпозиционным соленоидным клапаном 25, к которому подведены отводы тех же трубопроводов , что и к кланапу 21. На трубопроводах 20 и 24 могут устанавливатьс дроссельные элементы 26 и 27 дл управлени скоростью перемещепи регулирующего органа 7.The cavity 17 of the membrane 16 is connected by a pipe 20 to an on-off solenoid valve 21, to which pipelines 22 and 23 are connected, connecting the valve to channels 14 and 13, respectively. The cavity 18 of the membrane 16 to pipe 24 is connected to an on-off solenoid valve 25 to which the same piping, as to the klanap 21. On piping 20 and 24, throttle elements 26 and 27 can be installed to control the speed of movement of the regulator 7.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Рабоча жидкость поступает в канал 3, затем в подмембранную полость 4, откуда через дроссельный элемент 6 и надмембранную полость 9 через канал 10 идет на выход.The working fluid enters the channel 3, then into the submembrane cavity 4, from where it passes through the throttle element 6 and the supermembrane cavity 9 through the channel 10.

Требуемый технологическим процессом расход жидкости определ етс величиной проходпого сечени дроссельного элемента 6 и величиной перепада давлени жидкости па этом элементе. Перенад давлени на дроссельном элементе 6 в предлагаемом устройстве поддерживаетс посто нным при всех возможных колебани х давлени на входе жидкости в устройство и на выходе из него с помощью регул тора посто нного перепада давлени , который работает следующим образом: при повышении давлени жидкости, например па входе (и в капале 3), увеличиваетс давление в подмембранной полости 4. При этом нарушаетс равновесие мембраны 5, которое определ етс усилием пружины 11 и перепадом давлени на дроссельном элементе 6. Мембрана 5 прогибаетс и, сжима пружину 11, перемещает затвор 2, прикрывающий канал 3, ограничива доступ жидкости в нодмембранную полость 4. Продолжающийс расход жидкости из полости 4 вызывает уменьшение давлени в ней; и по мере восстановлени первоначального перепада давлени , пружина 11 отжимает мембрану 5 с затвором 2 вправо до тех пор, пока не приоткроетс выход нз канала 3 на величину, необходимую дл восстановлени равновеси силы пружины II и силы воздействи на мембрану перепада давленн на дроссельном элементе.The flow rate required by the process is determined by the size of the cross-section of the throttle element 6 and the value of the differential pressure of the liquid on this element. The pressure transfer on the throttle element 6 in the proposed device is kept constant for all possible pressure fluctuations at the fluid inlet and out of the device using a constant pressure regulator, which works as follows: when the fluid pressure increases, for example (and in drip 3), the pressure in the submembrane cavity 4 increases. At the same time, the equilibrium of the membrane 5 is disturbed, which is determined by the force of the spring 11 and the pressure drop across the throttle element 6. The membrane 5 bends , Compressing the spring 11, moves the valve 2, 3 to cover up the channel, limiting fluid access to the cavity 4. nodmembrannuyu extending fluid flow from the cavity 4 causes a reduction in pressure in it; and as the initial pressure drop recovers, spring 11 presses the membrane 5 with gate 2 to the right until the output 3 of channel 3 is opened by an amount necessary to restore the balance of spring force II and the force acting on the pressure drop across the throttle element.

Дл изменени величины расхода жидкости необходимо переместить соответствующим образом регулирующий орган 7, измен ющий проходное сечение дроссельного элемента 6.To change the fluid flow rate, it is necessary to appropriately move the regulator 7, which changes the flow area of the throttle element 6.

Система, регулирующий орган 7 - шток 15 - мембрана 16, уравновешена (чертеж), если в полост х 17 и 18 устаповлены одинаковые давлени , равные давлению в надмембранпой полости 9, за счет того, что при обесточенных катушках клапанов 25 и 21 полость 17 сообщена трубопроводами 20 и 22 через клапан 21 и капал 14 с надмембранной полостью 9, полость 18 сообщена трубопроводами 24 и 22 через кланап 25 и канал 14 с той же полостью 9. При необходимости увеличить расход жидкости подаетс командный электрический сигнал на клапан 21. При этом разобщаютс трубопроводы 20 и 22, а трубопровод 20 и полость 17 сообщаетс с трубопроводом 23, который соедипен каналами 13 и 12 с подмембранной полостью 4. Так как давление в подмембранной полости 4 и в полости 17 выше давлени в полости 18 на величину , равную перепаду давлени на дроссельном элементе 6, мембрана 16 нрогнетс влево, перемеща шток 15 и регулирующий орган 7, который нриоткроет нроходное отверстие дроссельного элемента 6.The system, the regulator 7 - the rod 15 - the membrane 16, is balanced (drawing) if the same pressures equal to the pressure in the supramembrane cavity 9 are set in cavity 17 and 18, due to the fact that with de-energized valve coils 25 and 21, cavity 17 is communicated pipelines 20 and 22 through valve 21 and dripping 14 with a supermembrane cavity 9, cavity 18 is communicated by pipelines 24 and 22 through a cannon 25 and channel 14 with the same cavity 9. If necessary, increase the flow rate of a command electrical signal to valve 21. This disconnects pipelines 20 and 22, and the conduit 20 and the cavity 17 are connected to the pipeline 23, which connects the channels 13 and 12 with the submembrane cavity 4. Since the pressure in the submembrane cavity 4 and in the cavity 17 is higher than the pressure in the cavity 18 by an amount equal to the pressure drop across the throttle element 6, the membrane 16 It is moved to the left by moving the rod 15 and the regulator 7, which opens the throat opening of the throttle element 6.

При достижении Требуемого значени расхода жидкости системой автоматического регулировани снимаетс командный электрический сигнал с соленоидного клапана 21. При этом запираетс выход из трубопровода 23 и полости 17 и 9 вновь соедин ютс трубопроводами 20 и 22. Наступает равновесие системы , мембрана 16 - шток 15 -регулирующий орган 7, в новом ноложении регулирующего органа 7.Upon reaching the Required flow rate, the automatic regulation system removes the command electrical signal from the solenoid valve 21. At the same time, the outlet from the pipe 23 and the cavities 17 and 9 are again connected by pipes 20 and 22. The system is balanced, the membrane 16 is a rod 15 - regulating organ 7, in the new regulation of the regulatory body 7.

При необходимости уменьшить расход жидкости командный электрический сигнал нодаетс на клапан 25. При этом с нодмембранной полостью 4 через 12, 13, трубонровод 23, клапан 25 и трубопровод 24 сообщаетс полость 18, в результате чего мембрана прогнетс вправо, перемеща шток 8 и регулирующий орган 7, который прикроет проходное отверстие дроссельного элемента 6.If necessary, reduce the flow rate of the command electrical signal is applied to the valve 25. At the same time, the cavity 18 is connected with the node membrane 4 through 12, 13, the pipeline 23, the valve 25 and the pipeline 24, causing the diaphragm to propel to the right, moving the rod 8 and the regulator 7 , which will cover the passage opening of the throttle element 6.

Предмет изобретени Subject invention

Исполнительное устройство дл систем регулировани расхода, содержащее дроссельный элемент с регулирующим органом и мембранным приводом, регул тор посто нного перепада , выполненный в виде затвора, жестко св занного с мембраной, образующей подмембранную и падмембранную полости регул тора , и два соленоидных двухпозиционных клапана , отличающеес тем, что, с целью упрощени устройства и уменьшени усилий на щтоке регулирующего органа, входы каждого двухпозиционного клапана соединены с подмембранной и надмембранной полост ми регул тора посто нного перепада давлени , а выходы св заны с полост ми привода регулирующего органа.An actuator for flow control systems containing a throttle element with a regulator and a diaphragm actuator, a constant differential controller made in the form of a shutter rigidly connected to a membrane forming the submembrane and padmembrane cavities of the regulator, and two solenoid two-position valves with different themes that, in order to simplify the device and reduce the efforts on the regulator stem, the inlets of each two-way valve are connected to the submembrane and supermembrane control cavities tori of a constant pressure drop, and the outlets are connected to the cavities of the regulator drive.