RU2035058C1 - Gas pressure regulator - Google Patents

Abstract

FIELD: gas supplying systems. SUBSTANCE: pressure regulator has housing provided with the inlet space connected to the intermediate space through the seat of cut-off valve and control valve sensor constructed as a diaphragm having the rigid center. The intermediate space is in communication with the outlet space and separated from the control space with a baffle. The diaphragm is secured in the housing between the control and adjusting space and spring-loaded with a spring positioned in the adjusting space and coupled with adjusting member, the rigid center of the diaphragm being coupled with the rod of the controlling valve through a lever. The relief chamber is positioned inside the intermediate space. The chamber is provided with a bellows compensating sensor whose end faces are secured to the bottom and top bases of the chamber. The top base is coupled with the regulating valve and rod and with the protective diaphragm sensor secured to the bottom base and rod . A space is provided between the bottom base and baffle. The intermediate space is coupled with the space of the relief chamber through the axial passage made in the control valve. EFFECT: enhanced accuracy. 1 dwg

Description

Изобретение относится к технике автоматического регулирования и может быть использовано в системах газоснабжения котельных и других промышленных и коммунальных объектов. The invention relates to techniques for automatic regulation and can be used in gas supply systems of boiler houses and other industrial and municipal facilities.

Известны регуляторы давления газа с компенсацией изменения выходного давления от изменения входного [1] Недостатком таких регуляторов является то, что они не охватывают диапазон низкого выходного давления (до 0,01 МПа). Known gas pressure regulators with compensation for changes in the outlet pressure from changes in the inlet [1] The disadvantage of such regulators is that they do not cover the range of low outlet pressure (up to 0.01 MPa).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является регулятор давления [2] Устройство содержит корпус с входной полостью, соединенной через седло отсечного и регулирующего клапанов с промежуточной полостью, которая сообщена с выходной полостью и отделена перегородкой от управляющей полости, чувствительный элемент в виде мембраны с жестким центром, закрепленной в корпусе между управляющей и задающей полостями и нагруженной пружиной, расположенной в задающей полости и связанной с органом настройки, причем жесткий центр мембраны связан через рычаг со штоком регулирующего клапана. The closest in technical essence to the proposed solution is the pressure regulator [2] The device comprises a housing with an inlet cavity connected through the saddle of the shut-off and control valves to the intermediate cavity, which is in communication with the outlet cavity and is separated by a partition from the control cavity, a sensing element in the form of a membrane with a rigid center fixed in the housing between the control and master cavities and a loaded spring located in the master cavity and connected with the tuning body, and the center of the membrane is connected through a lever to the control valve stem.

Недостатком этой конструкции является изменение выходного давления от изменения входного, что обусловлено воздействием на мембрану через рычажный механизм усилия на регулирующем клапане от входного давления. The disadvantage of this design is the change in the outlet pressure from the change in the inlet, which is due to the effect on the membrane through the lever mechanism of the force on the control valve from the inlet pressure.

Целью изобретения является повышение точности поддержания выходного давления при изменении входного путем компенсации усилия на штоке регулирующего клапана. The aim of the invention is to improve the accuracy of maintaining the outlet pressure when changing the inlet by compensating for the effort on the valve stem.

Поставленная цель достигается тем, что регулятор содержит расположенную в промежуточной полости разгрузочную камеру, между верхним и нижним основаниями которой расположен компенсационный чувствительный элемент в виде сильфона, торцы которого прикреплены к соответствующим основаниям разгрузочной камеры, причем верхнее основание этой камеры соединено с регулирующим клапаном и штоком, а нижнее основание связано с защитным чувствительным элементом, выполненным в виде кольцевой мембраны, прикрепленной по внешнему и внутреннему контуру соответственно к нижнему основанию разгрузочной камеры и к штоку регулирующего клапана, между нижним основанием разгрузочной камеры и перегородкой имеется зазор, а промежуточная полость соединена с полостью разгрузочной камеры через осевой канал, выполненный в регулирующем клапане. This goal is achieved in that the regulator contains a discharge chamber located in the intermediate cavity, between the upper and lower bases of which there is a compensation sensing element in the form of a bellows, the ends of which are attached to the corresponding bases of the discharge chamber, the upper base of this chamber is connected to the control valve and the rod and the lower base is connected with a protective sensitive element made in the form of an annular membrane attached along the external and internal contour accordingly, there is a gap between the lower base of the discharge chamber and the stem of the control valve, between the lower base of the discharge chamber and the partition, and the intermediate cavity is connected to the cavity of the discharge chamber through an axial channel made in the control valve.

Практика эксплуатации регуляторов давления газа свидетельствует о том, что предлагаемое решение обладает промышленной полезностью. The practice of operating gas pressure regulators indicates that the proposed solution has industrial utility.

На чертеже представлен регулятор давления газа. The drawing shows a gas pressure regulator.

Регулятор давления газа содержит корпус 1 с входной 2, промежуточной 3, выходной 4, управляющей 5 и задающей 6 полостями, в промежуточной полости 3 размещен управляющий клапан 7 со штоком 8, а промежуточная 3 и управляющая 5 полости разделены жесткой перегородкой 9, через которую проходит шток 8 клапана 7, а между управляющей 5 и задающей 6 полостями размещен мембранный чувствительный элемент 10, между входной 2 и промежуточной 3 полостями имеется седло 11, а в промежуточной полости 3 размещена разгрузочная камера 12, состоящая из нижнего основания 13, защитного чувствительного элемента 14, выполненного в виде кольцевой мембраны и закрепленного между нижним основанием 13 и штоком 8, и компенсационного чувствительного элемента 15 в виде сильфона, закрепленного между нижним 13 и верхним 22 основаниями, причем между нижним основанием 13 разгрузочной камеры 12 и перегородкой 9 имеется зазор 16. Верхнее основание 22 имеет жесткую связь с управляющим клапаном 7 и штоком 8. Кроме того, шток 8 клапана 7 в управляющей полости 5 через рычаг 17 связан с центром чувствительного элемента 10, а в задающей полости 6 расположена задающая пружина 18 и орган управления 19. Управляющая полость 5 соединена с нагрузкой за регулятором импульсной трубкой (не показана), а во входной полости 2 расположен отсечной клапан 20. The gas pressure regulator comprises a housing 1 with an input 2, an intermediate 3, an output 4, a control 5 and a control 6 cavities, a control valve 7 with a stem 8 is placed in the intermediate cavity 3, and the intermediate 3 and control 5 cavities are separated by a rigid partition 9 through which passes the valve stem 8, and between the control 5 and the driving 6 cavities there is a membrane sensing element 10, between the inlet 2 and the intermediate 3 cavities there is a seat 11, and in the intermediate cavity 3 there is a discharge chamber 12, consisting of a lower base 13, behind the total sensing element 14, made in the form of an annular membrane and fixed between the lower base 13 and the rod 8, and a compensation sensing element 15 in the form of a bellows fixed between the lower 13 and the upper 22 bases, and between the lower base 13 of the discharge chamber 12 and the partition 9 is the gap 16. The upper base 22 has a rigid connection with the control valve 7 and the stem 8. In addition, the stem 8 of the valve 7 in the control cavity 5 through the lever 17 is connected to the center of the sensing element 10, and in the master cavity 6 The driving spring 18 and the control body 19 are laid. The control cavity 5 is connected to the load behind the regulator by a pulse tube (not shown), and a shut-off valve 20 is located in the input cavity 2.

В клапане 7 выполнен осевой канал 21, связывающий промежуточную полость 3 с разгрузочной камерой 12. An axial channel 21 is made in the valve 7, connecting the intermediate cavity 3 with the discharge chamber 12.

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

В исходном состоянии отсечной клапан 20 запорного устройства (не показано) установлен в открытом положении. При наличии расхода, газ из полости входного давления 2 поступает в промежуточную полость 3 и далее в выходную полость 4 и в нагрузку. При этом между седлом 11 и клапаном 7 имеется зазор, через который происходит истечение газа. Давление в нагрузке через импульсную трубку (не показана) и отверстие 23 поступает в управляющую полость 5 и формирует усилие на чувствительном элементе 10, которое сравнивается с усилием задающей пружины 18. Разностное усилие на чувствительном элементе 10 через рычаг 17 и шток 8 управляет зазором, изменяя расход, а следовательно, и давление в нагрузке, чтобы уменьшить это усилие. При равенстве усилий на чувствительном элементе 10 от давления в нагрузке и задающей пружины 18 перемещение его отсутствует и регулятор обеспечивает установившийся расход. Так как входное давление Р₁ воздействует на управляющий клапан в области, ограниченной диаметром сопла, то оно одновременно поступает через канал 21 в разгрузочную камеру 12 и воздействует также на компенсационный 15 и защитный 14 чувствительные элементы.In the initial state, the shutoff valve 20 of the locking device (not shown) is installed in the open position. If there is a flow, gas from the inlet pressure cavity 2 enters the intermediate cavity 3 and then into the outlet cavity 4 and into the load. Moreover, between the seat 11 and the valve 7 there is a gap through which the gas flows. The pressure in the load through a pulse tube (not shown) and the hole 23 enters the control cavity 5 and generates a force on the sensing element 10, which is compared with the force of the master spring 18. The differential force on the sensing element 10 through the lever 17 and the rod 8 controls the gap, changing flow, and therefore pressure in the load, to reduce this effort. With the equality of efforts on the sensing element 10 from the pressure in the load and the master spring 18, there is no movement and the controller provides a steady flow. Since the inlet pressure P ₁ acts on the control valve in an area limited by the diameter of the nozzle, it simultaneously enters through the channel 21 into the discharge chamber 12 and also acts on the compensation 15 and protective 14 sensitive elements.

Суммарное усилие на шток 8 с клапаном 7 от воздействия изменяемых в процессе работы давлений Р₁ и Р₂ определяется зависимостью
F_Σ (F_к F_с F_з)Р₁ (F_к F_з F_с + F_ш)Р_з(1) где Р_з давление в промежуточной полости 3;
F_к, F_з, F_с, F_ш эффективные площади компенсационного и защитного чувствительного элемента, седла и штока соответственно.The total force on the rod 8 with the valve 7 from the effects of the changing during the operation of the pressure P ₁ and P ₂ is determined by the dependence
F _Σ (F _to F _s F _s ) P ₁ (F _to F _s F _s + F _w ) P _s (1) where P _{s is the} pressure in the intermediate cavity 3;
F _to , F _s , F _s , F _W effective areas of the compensation and protective sensing element, saddle and stem, respectively.

Оптимальное соотношение эффективных площадей, минимизирующее изменение суммарного усилия на штоке при изменении входного давления и расхода, имеет вид
F_к-F_c-F_з=

, (2) гдеΔ Р_{1 мах} модуль максимального отклонения входного давления относительно установившегося значения;
Р_{3 мах} значение максимального давления в промежуточной полости.The optimal ratio of effective areas, minimizing the change in the total force on the rod when the input pressure and flow rate changes, has the form
F _to -F _c -F _s =

, (2) where Δ P _{1 max} modulus of the maximum deviation of the input pressure relative to the steady-state value;
P _{3 max} value of the maximum pressure in the intermediate cavity.

При F_ш -> 0 будет осуществляться полная компенсация воздействия входного давления на клапан во всем диапазоне независимо от расхода.When F _W -> 0 will be fully compensated for the impact of the inlet pressure on the valve in the entire range, regardless of flow.

Таким образом, при выполнении соотношения (2) будет минимизироваться изменение суммарного усилия на штоке от воздействия входного давления во всем диапазоне изменения расхода, а следовательно, повысится точность поддержания выходного давления. Thus, when relation (2) is fulfilled, the change in the total force on the rod from the influence of the inlet pressure in the entire range of flow rate changes will be minimized, and therefore, the accuracy of maintaining the outlet pressure will increase.

Claims (1)

РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ ГАЗА, содержащий корпус с входной полостью, соединенной через седло отсечного и регулирующего клапанов с промежуточной полостью, которая сообщена с выходной полостью и отделена перегородкой от управляющей полости, чувствительный элемент в виде мембраны с жестким центром, закрепленной в корпусе между управляющей и задающей полостями, и нагруженной пружиной, расположенной в задающей полости и связанной с органом настройки, причем жесткий центр мембраны связан через рычаг со штоком регулируюшего клапана, отличающийся тем, что он содержит расположенную в промежуточной полости разгрузочную камеру, между верхним и нижним основаниями которой расположен компенсационный чувствительный элемент в виде сильфона, торцы которого прикреплены к соответствующим основаниям разгрузочной камеры, причем верхнее основание этой камеры соединено с регулирующим клапаном и штоком, а нижнее основание связано с защитным чувствительным элементом, выполненным в виде кольцевой мембраны, прикрепленной по внешнему и внутреннему контурам соответственно к нижнему основанию разгрузочной камеры и штоку регулирующего клапана, между нижним основанием разгрузочной камеры и перегородкой имеется зазор, а промежуточная полость соединена с полостью разгрузочной камеры через осевой канал, выполненный в регулирующем клапане. GAS PRESSURE CONTROLLER, comprising a housing with an inlet cavity connected through a saddle of a shut-off and control valve to an intermediate cavity that is in communication with the outlet cavity and separated by a partition from the control cavity, a sensing element in the form of a membrane with a rigid center fixed in the housing between the control and master cavities , and a loaded spring located in the master cavity and connected with the tuning body, and the rigid center of the membrane is connected through a lever with the stem of the control valve, characterized the fact that it contains a discharge chamber located in the intermediate cavity, between the upper and lower bases of which there is a compensation sensing element in the form of a bellows, the ends of which are attached to the respective bases of the discharge chamber, the upper base of this chamber being connected to the control valve and the stem, and the lower base connected with a protective sensitive element made in the form of an annular membrane attached along the external and internal contours respectively to the lower base p there is a gap between the lower base of the discharge chamber and the baffle, and the intermediate cavity is connected to the cavity of the discharge chamber through an axial channel made in the control valve.

Images