RU2152638C1 - Three-step gas pressure regulator - Google Patents
Three-step gas pressure regulator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2152638C1 RU2152638C1 RU97106095/09A RU97106095A RU2152638C1 RU 2152638 C1 RU2152638 C1 RU 2152638C1 RU 97106095/09 A RU97106095/09 A RU 97106095/09A RU 97106095 A RU97106095 A RU 97106095A RU 2152638 C1 RU2152638 C1 RU 2152638C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pressure
- regulator
- diaphragm
- trunnion
- housing
- Prior art date
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
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels
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
Description
Область изобретения
Настоящее изобретение относится к новому регулятору давления, особо эффективному в качестве составной части вакуум-потребляющей системы регулировки давления, служащей для управления и регулировки давления сжатого природного газа или пропана в двигателях, где он используется в качестве топлива. Регулятор может применяться как дополнительный регулятор давления в сочетании с обычными одно- или двухступенчатыми регуляторами давления или в качестве третьей ступени нового трехступенчатого регулятора давления.Field of Invention
The present invention relates to a new pressure regulator that is particularly effective as part of a vacuum-consuming pressure control system for controlling and adjusting the pressure of compressed natural gas or propane in engines where it is used as fuel. The regulator can be used as an additional pressure regulator in combination with conventional one- or two-stage pressure regulators or as the third stage of a new three-stage pressure regulator.
Предшествующий уровень техники
В последнее время в двигателях внутреннего сгорания все шире стало применяться так называемое альтернативное топливо, в частности пропан или природный газ. Автомобили, рассчитанные на работу от основного топлива, в частности бензина, могут быть переоборудованы для работы на одном из двух или нескольких альтернативных источниках топлива, таких как пропан или природный газ. В ряде таких случаев пользователь имеет возможность выбора между видами топлива в зависимости от их доступности и стоимости.State of the art
Recently, the so-called alternative fuel, in particular propane or natural gas, has been increasingly used in internal combustion engines. Cars designed to operate on main fuel, in particular gasoline, can be converted to operate on one of two or more alternative sources of fuel, such as propane or natural gas. In some such cases, the user has the opportunity to choose between fuels depending on their availability and cost.
Поскольку автомобили, переоборудованные для работы на указанных альтернативных видах топлива, в большинстве случаев оснащены бензобаками, бензонасосами для перекачивания бензина из бака в двигатель и карбюраторами или топливными инжекторами для впрыска топлива и вдувания необходимого для его сгорания количества воздуха в двигатель, обычно необходимо дополнительно оснастить такой автомобиль элементами, требующимися для хранения альтернативного топлива, а также для его подачи в необходимых количествах и под требуемым давлением в двигатель автомобиля. Since cars converted for operation on these alternative types of fuel are in most cases equipped with gas tanks, gas pumps for pumping gas from the tank to the engine and carburetors or fuel injectors for injecting fuel and injecting the amount of air necessary for its combustion into the engine, it is usually necessary to additionally equip such a car with the elements required for storing alternative fuel, as well as for supplying it in the required quantities and under the required pressure in the engine gatel car.
Газообразные виды топлива, такие как пропан и природный газ, обычно хранят в находящихся под давлениях цилиндрических емкостях, что необходимо для сжатия газа до приемлемых объемов. В результате повышения давления в газовых баллонах до предельного безопасного уровня увеличивается объем топлива, который может храниться в таком баллоне, и расстояние, которое может пройти автомобиль. Стандартное давление в газовых баллонах колеблется в пределах от 2000 до 5000 фунтов/кв.дюйм. Хотя давление в баллоне в большинстве случаев обеспечивает усилие, необходимое для подачи топлива в двигатель, двигатели внутреннего сгорания не могут работать при таком высоком давлении. Поэтому давление газа должно быть понижено до уровня, при котором эксплуатация двигателя является безопасной, и должно поддерживаться на постоянном относительно невысоком уровне, чтобы обеспечить эффективную работу двигателя. Кроме того, для таких автомобилей часто требуется предусмотреть топливную систему с разрежением, в которой топливо подают в двигатель под преимущественно таким же давлением, что и воздух, поступающий в зону горения. В такой системе топливо принудительно не нагнетается в двигатель насосом или силой давления, а подается в двигатель за счет понижения давления воздуха, поступающего в зону горения, по мере его попадания в двигатель. В данной системе важно обеспечить постоянные уровни относительного давления воздуха и топлива с целью поддержания нужного соотношения воздуха и топлива в двигателе. Gaseous fuels, such as propane and natural gas, are usually stored in pressurized cylindrical containers, which is necessary to compress the gas to acceptable volumes. As a result of increasing the pressure in gas cylinders to the maximum safe level, the amount of fuel that can be stored in such a cylinder and the distance that a vehicle can travel increase. The standard pressure in gas cylinders ranges from 2,000 to 5,000 psi. Although the pressure in the cylinder in most cases provides the force required to supply fuel to the engine, internal combustion engines cannot operate at such a high pressure. Therefore, the gas pressure should be reduced to a level at which the operation of the engine is safe, and should be maintained at a constant relatively low level to ensure efficient operation of the engine. In addition, for such vehicles it is often necessary to provide a fuel system with a vacuum in which fuel is supplied to the engine under predominantly the same pressure as the air entering the combustion zone. In such a system, fuel is not forced into the engine by a pump or pressure force, but is supplied to the engine by lowering the pressure of the air entering the combustion zone as it enters the engine. In this system, it is important to maintain constant levels of relative pressure of air and fuel in order to maintain the desired ratio of air to fuel in the engine.
Таким образом, регулировка давления топлива необходима по мере его понижения с целью сведения к минимуму воздействия указанных факторов, влияющих на уровень выходного давления в системе регулировки газа, а также обеспечения постоянного уровня давления топлива, поступающего в двигатель даже при том, что давление в газовом баллоне понижается. В тоже время регулировка должна обеспечивать подачу максимального возможного объема газа из баллона и, соответственно, допускать падение давления в газовом баллоне до уровня, максимально близкого к уровню рабочего давления, но все же достаточного для подачи газообразного топлива через систему регулировки давления и его поступления в двигатель. Thus, adjusting the fuel pressure is necessary as it decreases to minimize the impact of these factors affecting the level of the outlet pressure in the gas control system, as well as to ensure a constant level of pressure of the fuel entering the engine even though the pressure in the gas cylinder goes down. At the same time, the adjustment should ensure the supply of the maximum possible volume of gas from the cylinder and, accordingly, allow the pressure drop in the gas cylinder to the level closest to the level of the working pressure, but still sufficient to supply gaseous fuel through the pressure control system and its entry into the engine .
Хорошо известны обычные одно- или несколько ступенчатые регуляторы давления, которые в течение долгого времени применялись для понижения давления и регулировки расхода сжатого газа. В число таких обычных регуляторов входят регуляторы с компенсированным давлением, в которых применены такие устройства, как пружины, диафрагмы и другие элементы, служащие для компенсации давления и расхода потока на различных ступенях работы регулятора. Well-known are the usual one- or several-stage pressure regulators, which for a long time have been used to lower the pressure and adjust the flow rate of compressed gas. Common controllers include pressure-compensated controllers that use devices such as springs, diaphragms, and other elements to compensate for pressure and flow at different stages of the regulator's operation.
Например, в патенте США N. 2794321, выданном 4 июня 1957 г. F.J. Warner et. al. , раскрыт одноступенчатый регулятор давления топлива, служащий для понижения и регулировки давления таких газов, как пропан, применяемых в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания. For example, in US patent N. 2794321, issued June 4, 1957 F.J. Warner et. al. disclosed a single-stage fuel pressure regulator, which serves to lower and adjust the pressure of gases such as propane, used as fuel for internal combustion engines.
Ряд регуляторов давления, в частности регуляторы, широко применяемые в емкостях со сжатым газом, например кислородом или ацетиленом, рассчитаны на то, чтобы пользователь имел возможность регулировать падение давления на каждой ступени работы. Другие регуляторы, в частности, применяемые обычно в системах подачи топлива, не дают возможности проводить регулировку либо допускают осуществление лишь незначительной регулировки пользователем, несмотря на возможность более значительной регулировки, которая может проводиться уполномоченным персоналом. A number of pressure regulators, in particular regulators widely used in containers with compressed gas, such as oxygen or acetylene, are designed to enable the user to control the pressure drop at each stage of operation. Other regulators, in particular those usually used in fuel supply systems, do not allow adjustments or allow only minor adjustments by the user, despite the possibility of more significant adjustments that may be carried out by authorized personnel.
Известным из предшествующего уровня техники регуляторам давления присущ ряд недостатков, преодолеть которые имеет целью регулятор давления, заявленный в настоящем изобретении. The pressure regulators known in the art have a number of disadvantages that the pressure regulator claimed in the present invention overcomes.
Одна из основных проблем заключена в спаде давления, т.е. в мере неопределенности в уровне выходного давления регулятора, зависящем от расхода топлива и от давления в газовом баллоне. Спад давления может стать причиной сбоев в нормальной работе двигателя, поскольку, например, обычные топливные инжекторы, применяемые на современных транспортных средствах, рассчитаны на работу при постоянном уровне давления топлива, а в обычном карбюраторе с диффузором требуется, чтобы давление топлива соответствовало давлению воздуха, что необходимо для обеспечения соответствующей регулировки содержания топливно-воздушной смеси. Предлагавшиеся ранее решения данных проблем предусматривали использование датчиков температуры и давления, служащих для выявления отклонений в температуре и давлении топлива, и для проведения соответствующих регулировок работы двигателя. В настоящем изобретении предусматривается преодолеть или облегчить решение проблемы спада давления без регулировки работы двигателя. One of the main problems is the decline in pressure, i.e. to the extent of uncertainty in the level of the outlet pressure of the regulator, depending on the fuel consumption and on the pressure in the gas cylinder. A drop in pressure can cause malfunctions in the engine’s normal operation, since, for example, conventional fuel injectors used on modern vehicles are designed to operate at a constant level of fuel pressure, and in a conventional carburetor with a diffuser it is required that the fuel pressure matches the air pressure, which necessary to ensure appropriate adjustment of the fuel-air mixture. The previously proposed solutions to these problems included the use of temperature and pressure sensors, which serve to detect deviations in the temperature and pressure of the fuel, and to carry out appropriate adjustments to the engine. The present invention provides for overcoming or facilitating a solution to a pressure drop problem without adjusting engine operation.
Другая проблема состоит в "ползучем" повышении давления в регуляторе и ниже регулятора по потоку при отключенном инжекторе или закрытом электромагните выключения у карбюраторных двигателей, т.е. когда подача топлива в двигатель прекращена. Такое повышение давления, которое иногда называют повышение давления при нулевом расходе потока, вызвано несовершенной герметизацией составных элементов регулятора, включая электромагнит выключения подачи топлива. Несмотря на то, что повышение давления можно уменьшить за счет увеличения силы уплотнения в регуляторе, при этом часто требуется внесение изменения в конструкцию регулятора, что необходимо не только для приложения указанной большей силы, но также для ее компенсации с целью обеспечить возможность легко открыть регулятор, когда подача топлива в двигатель должна быть возобновлена. Another problem is a "creeping" increase in pressure in the regulator and downstream of the regulator with the injector turned off or the shutdown electromagnet closed for carburetor engines, i.e. when the fuel supply to the engine is stopped. Such an increase in pressure, which is sometimes called an increase in pressure at zero flow rate, is caused by imperfect sealing of the constituent elements of the regulator, including the fuel shut-off electromagnet. Despite the fact that the increase in pressure can be reduced by increasing the sealing force in the regulator, it often requires a change in the design of the regulator, which is necessary not only for the application of the indicated greater force, but also for its compensation in order to provide the ability to easily open the regulator, when the fuel supply to the engine should be resumed.
С проблемой повышения давления при нулевом расходе топлива связана утечка топлива из регулятора. The problem of increasing pressure at zero fuel consumption is associated with fuel leakage from the regulator.
Еще одной проблемой, связанной с известными из техники регуляторами, является отклонение от контрольной точки, а именно степень его неопределенности и колебания выходного давления регулятора, происходящие из-за изменений рабочей температуры или изменений в потреблении топлива или воздуха двигателем. Отклонение от контрольной точки может стать причиной сбоев в работе двигателя, поскольку, в частности, в карбюраторе с диффузором требуется, чтобы давление топлива соответствовало давлению воздуха, что необходимо для обеспечения соответствующей регулировки содержания топливно-воздушной смеси. Another problem associated with regulators known from the art is the deviation from the control point, namely the degree of its uncertainty and fluctuations in the output pressure of the regulator due to changes in the operating temperature or changes in the consumption of fuel or air by the engine. Deviation from the control point can cause engine malfunctions, since, in particular, in a carburetor with a diffuser it is required that the fuel pressure correspond to the air pressure, which is necessary to ensure appropriate adjustment of the fuel-air mixture.
Поток топлива, поступающего из баллона в регулятор давления, обычно регулирует электромагнитный клапан, который может быть установлен на самом регуляторе и который водитель автомобиля может открыть непосредственно перед включением системы зажигания. Электромагнитный клапан обычно открывает вспомогательный поршень, преодолевая давление газа в баллоне, в результате чего поток топлива проходит через регулятор и попадает в двигатель. В регуляторах, известных из предшествующего уровня техники, требуется несколько секунд на то, чтобы в топливный инжектор двигателя поступил полный поток топлива и в топливном инжекторе установилось требуемое рабочее давление. В случае, если водитель автомобиля включит зажигание без указанной задержки, запуск может быть связан с проблемами или не произойти вовсе. The flow of fuel from the cylinder to the pressure regulator is usually regulated by an electromagnetic valve that can be installed on the regulator itself and which the driver can open immediately before turning on the ignition system. The solenoid valve usually opens the auxiliary piston, overcoming the gas pressure in the cylinder, as a result of which the fuel flow passes through the regulator and enters the engine. Regulators known from the prior art require several seconds for a full flow of fuel to enter the fuel injector of the engine and the required working pressure to be established in the fuel injector. If the driver of the car turns on the ignition without the specified delay, the launch may be associated with problems or not occur at all.
В известных из предшествующего уровня техники пружинно-диафрагменных регуляторах выходное давление зависит от большого числа переменных величин, включая входное давление, подаваемое на регулятор, скорость выходного потока, характеристики и свойства диафрагмы, в том числе площадь ее рабочей поверхности и коэффициент растяжения, эталонное давление, площадь и форма отверстия, площадь и форма цапфы, коэффициент жесткости пружины и рабочая температура. Внесение изменений в указанные переменные величины приводит к колебаниям выходного давления, в результате чего выходное давление в таких регуляторах должно поддерживаться на уровне выше оптимального уровня, чтобы обеспечить постоянный приток топлива в двигатель. Это может привести к малой эффективности работы, а также к более высокому, чем необходимо, уровню выделений. Кроме того, несмотря на то, что регулятор может быть настроен таким образом, чтобы обеспечивать оптимальную работу в холостом режиме, воздействие указанных переменных величин может приводить к задержкам при его возврате в оптимальный режим работы после продолжительной работы на высоких оборотах, в результате чего двигатель обычно глохнет. In spring-diaphragm regulators known from the prior art, the outlet pressure depends on a large number of variables, including the inlet pressure supplied to the regulator, the outlet flow rate, the characteristics and properties of the diaphragm, including its working surface area and tensile coefficient, reference pressure, the area and shape of the hole, the area and shape of the trunnion, the stiffness coefficient of the spring and the operating temperature. Making changes to these variables leads to fluctuations in the outlet pressure, as a result of which the outlet pressure in such regulators must be maintained at a level above the optimum level to ensure a constant flow of fuel into the engine. This can lead to low work efficiency, as well as to a higher than necessary level of discharge. In addition, despite the fact that the regulator can be tuned in such a way as to ensure optimal idle operation, the influence of these variables can lead to delays when it returns to optimal operation after prolonged operation at high speeds, as a result of which the engine usually stalls.
Обычные системы регулировки, работающие при разреженном давлении, исключительно чувствительны к изменениям эталонного давления, в особенности в режиме холостого хода. Незначительные колебания эталонного давления, если их быстро не скорректировать, могут привести к установлению ошибочного уровня эталонного давления в регуляторе относительно уровня давления впуска воздуха в двигатель. Указанный ошибочный уровень эталонного давления может привести к неправильному срабатыванию карбюратора с диффузором из-за несоответствия уровней давления воздуха и топлива. Это может также привести к прекращению подачи топлива в двигатель и его возможной остановке. Conventional control systems operating under reduced pressure are extremely sensitive to changes in reference pressure, especially in idle mode. Slight fluctuations in the reference pressure, if not quickly corrected, can lead to the establishment of an erroneous level of reference pressure in the regulator relative to the level of pressure of the air intake into the engine. The indicated incorrect level of the reference pressure can lead to incorrect operation of the carburetor with the diffuser due to the mismatch of the air and fuel pressure levels. It can also lead to a cut in fuel supply to the engine and its possible stop.
Таким образом, целью настоящего изобретения является создание усовершенствованного регулятора давления, обладающего быстрым срабатыванием и максимальной чувствительностью к изменениям в уровне давления впуска, а также сводящего к минимуму колебания давления на выходе. Thus, it is an object of the present invention to provide an improved pressure regulator having quick response and maximum sensitivity to changes in the inlet pressure level, as well as minimizing fluctuations in the outlet pressure.
Также целью настоящего изобретения является создание усовершенствованного регулятора давления, способного быстро открываться, даже противодействуя высокому давлению в баллоне, за счет чего в регуляторе почти мгновенно устанавливается рабочее давление. It is also an object of the present invention to provide an improved pressure regulator capable of quickly opening, even counteracting the high pressure in the cylinder, whereby the operating pressure is almost instantly set in the regulator.
Еще одной целью настоящего изобретения является создание системы регулировки давления, сводящей к минимуму уровень давления в баллоне, необходимый для обеспечения эффективной работы системы подачи топлива под давлением, за счет чего обеспечивается больший пробег автомобиля от одной заправки. Another objective of the present invention is the creation of a pressure control system that minimizes the level of pressure in the cylinder, necessary to ensure the efficient operation of the fuel supply system under pressure, thereby ensuring greater mileage of the vehicle from one refueling.
Раскрытие изобретения
В настоящем изобретении предусмотрен дополнительный регулятор давления, который может применяться в сочетании с обычными одно- или двухступенчатыми регуляторами давления. Он может также эффективно применяться в сочетании с новым двухступенчатым сбалансированным регулятором давления, образуя трехступенчатую систему регулировки, работающую при разреженном давлении, которая может использоваться для регулировки давления сжатых газов, применяемых в качестве топлива в двигателях, например природного газа, используемого в автомобилях, приводимых в действие природным газом. Регулятор давления, заявленный в настоящем изобретении, представляет собой высокопрочное, компактное устройство, обеспечивающее высокий расход потока, незначительный спад давления, малый перепад давления, незначительное отклонение от контрольной точки и незначительное "ползучее" повышение давления и пригодное как для эксплуатации, так и для использования в качестве запасного узла. Регулятор особо эффективен при его применении в моно-, би- и двухтопливных двигателях.Disclosure of Invention
The present invention provides an additional pressure regulator, which can be used in combination with conventional one- or two-stage pressure regulators. It can also be used effectively in combination with the new two-stage balanced pressure regulator, forming a three-stage control system operating at reduced pressure, which can be used to regulate the pressure of compressed gases used as fuel in engines, for example, natural gas used in cars driven in action of natural gas. The pressure regulator claimed in the present invention is a high-strength, compact device that provides high flow rate, slight pressure drop, small pressure drop, slight deviation from the control point and slight "creeping" pressure increase and is suitable for both operation and use as a spare unit. The regulator is especially effective when used in mono-, bi- and dual-fuel engines.
За счет улучшенной балансировки ряда составных элементов усовершенствованный дополнительный регулятор давления, заявленный в настоящем изобретении, сводит к минимуму воздействие ряда факторов, отрицательно влияющих на стабильность уровня выходного давления в регуляторе. Цапфа дополнительного регулятора давления согласно настоящему изобретению сбалансирована с целью устранения воздействия входного давления, являющегося одним из наиболее существенных факторов, воздействующих на общий спад давления. Использование в настоящем изобретении сбалансированного регулятора позволяет добиться требуемого уровня спада давления при значительном снижении размера регулятора. Регуляторы небольших размеров обладают более быстрым срабатыванием и, в целом, менее дорогостоящи, чем регуляторы больших размеров с теми же функциями. Due to the improved balancing of a number of constituent elements, the improved additional pressure regulator of the present invention minimizes the effects of a number of factors that adversely affect the stability of the outlet pressure level in the regulator. The trunnion of the additional pressure regulator according to the present invention is balanced in order to eliminate the influence of the inlet pressure, which is one of the most significant factors affecting the total pressure drop. The use of a balanced regulator in the present invention allows to achieve the desired level of pressure drop with a significant reduction in the size of the regulator. Small size controllers have faster response times and are generally less expensive than large size controllers with the same functions.
Дополнительный регулятор давления согласно настоящему изобретению обладает быстрой переходной реакцией на колебания давления впуска. The additional pressure regulator according to the present invention has a rapid transient response to fluctuations in the inlet pressure.
Дополнительный регулятор давления согласно настоящему изобретению включает преимущественно полый корпус, в котором расположена преимущественно герметичная диафрагма. Корпус состоит из двух элементов, с соприкасающимися краями, которые могут быть скреплены любым подходящим способом. Диафрагма может зафиксирована между примыкающими краями обоих элементов корпуса. Соотношение между площадью поверхности диафрагмы и внутренним объемом регулятора преимущественно больше, чем в обычных регуляторах давления, известных из техники. На одну сторону диафрагмы через эталонный канал воздействует в целом постоянное эталонное давление, в частности атмосферное давление или, в случае двигателей с турбонаддувом - давление в точке, где происходит смешивание воздуха и топлива. На другую сторону диафрагмы через впускное отверстие для топлива воздействует поток газа с отрегулированным давлением, которое должно быть преимущественно постоянным относительно эталонного давления, а в лучшем варианте осуществления должно быть преимущественно равным указанному эталонному давлению. An additional pressure regulator according to the present invention includes a predominantly hollow body in which a predominantly sealed diaphragm is located. The housing consists of two elements, with adjoining edges, which can be fastened in any suitable way. The diaphragm can be fixed between the adjacent edges of both elements of the housing. The ratio between the diaphragm surface area and the internal volume of the regulator is advantageously greater than in conventional pressure regulators known in the art. On one side of the diaphragm through the reference channel, a generally constant reference pressure acts, in particular atmospheric pressure or, in the case of turbocharged engines, the pressure at the point where air and fuel are mixed. On the other side of the diaphragm through the fuel inlet is exposed to a gas flow with a regulated pressure, which should be predominantly constant relative to the reference pressure, and in the best embodiment should be predominantly equal to the specified reference pressure.
На корпусе регулятора смонтировано электромагнитное средство выключения, служащее для открывания и перекрывания потока сжатого газа, поступающего через впускное отверстие регулятора в его корпус, и электромагнитное средство запуска, обеспечивающее прохождение потока топлива, поступающего через впускное отверстие регулятора, в двигатель в период запуска и работы на холостом ходу. Между отверстием для впуска газа в регулятор и корпусом регулятора расположена цапфа, регулирующая прохождение потока газа через регулятор, соединенная с диафрагмой и образующая в корпусе регулятора узел регулировки давления. An electromagnetic shutdown means is mounted on the regulator’s body, which serves to open and close the flow of compressed gas entering the regulator’s inlet housing and an electromagnetic triggering device that allows the fuel to flow through the regulator’s inlet into the engine during start-up and operation Idling. A trunnion is located between the gas inlet to the regulator and the regulator body, which regulates the gas flow through the regulator connected to the diaphragm and forms a pressure adjustment unit in the regulator body.
Электромагнитное средство выключения может быть объединено в единый узел с регулирующей давление цапфой с целью обеспечить полное запирание регулятора при выключенной подаче топлива, а также компактность конструкции. The electromagnetic shutdown means can be combined into a single unit with a pressure adjusting pin in order to ensure complete locking of the regulator with the fuel supply turned off, as well as a compact design.
Сторона диафрагмы с отрегулированным давлением посредством текучей среды сообщается с двигателем, в который подается топливо под регулированным давлением. Во время работы двигателя впускное отверстие для топлива под воздействием воздуха, поступающего в зону горения в двигателе за указанным впускным отверстием для топлива, в целом находится под воздействием более низкого давления, чем отрегулированное давление внутри корпуса регулятора. The pressure-controlled diaphragm side is in fluid communication with the engine, into which fuel is supplied at a controlled pressure. During engine operation, the fuel inlet is exposed to lower pressure than the regulated pressure inside the regulator body under the influence of air entering the combustion zone in the engine behind said fuel inlet.
В лучшем варианте осуществления настоящего изобретения эталонное давление равно давлению источника подачи воздуха (которое может соответствовать атмосферному давлению или давлению турбонаддува), а давление топлива на выпускном отверстии регулятора должно быть преимущественно равным указанному эталонному давлению. В процессе работы двигателя поступающий в зону горения воздух подается либо принудительно нагнетается в двигатель, а поток воздуха, проходящего через впускное отверстие с трубкой Вентури, приводит к снижению давления в горловине трубки вентури, обеспечивая прохождение потока газа с отрегулированным давлением из регулятора в двигатель. In a better embodiment of the present invention, the reference pressure is equal to the pressure of the air supply source (which may correspond to atmospheric pressure or turbocharging pressure), and the fuel pressure at the outlet of the regulator should preferably be equal to the specified reference pressure. During the operation of the engine, the air entering the combustion zone is either supplied or forcedly forced into the engine, and the flow of air passing through the inlet with the venturi leads to a decrease in pressure in the neck of the venturi, providing a flow of gas with a regulated pressure from the regulator to the engine.
Диафрагма усилена по крайней мере одной опорной пластиной, смонтированной по центру на одной стороне диафрагмы, предпочтительно на стороне отрегулированного давления. Опорная пластина соединена с возможностью поворота с клапаном цапфы, регулирующим прохождение потока газа через отверстие цапфы в камеру регулятора. Если отрегулированное давление отличается от эталонного, диафрагма перемещается в направлении стороны регулятора с более низким давлением. В результате указанного перемещения клапан цапфы перемещается внутри отверстия цапфы и изменяется размер указанного отверстия, а также скорость прохождения потока сжатого газа в часть корпуса регулятора с отрегулированным давлением. Данное изменение скорости потока восстанавливает равновесие давления в корпусе регулятора. На стороне эталонного давления диафрагмы может быть установлена вторая опорная пластина. Форма цапфы и отверстия цапфы могут быть изменены таким образом, чтобы обеспечить наибольшую эффективность протекания потока сжатого газа вокруг цапфы и через отверстие цапфы. The diaphragm is reinforced with at least one support plate mounted centrally on one side of the diaphragm, preferably on the side of the adjusted pressure. The base plate is rotatably connected with a trunnion valve, regulating the flow of gas through the trunnion opening into the regulator chamber. If the adjusted pressure is different from the reference, the diaphragm moves toward the lower pressure side of the regulator. As a result of this movement, the trunnion valve moves inside the trunnion hole and the size of the truncated hole is changed, as well as the flow rate of the compressed gas flow into the regulator body part with the adjusted pressure. This change in flow rate restores the pressure balance in the regulator body. A second support plate may be installed on the side of the reference pressure of the diaphragm. The shape of the trunnion and the trunnion openings can be changed in such a way as to ensure the most efficient flow of compressed gas around the trunnion and through the trunnion opening.
Поскольку для укрепления центрального участка диафрагмы, а также для создания средства соединения диафрагмы с цапфой применяются одна или две опорные пластины, очевидно, что опорные пластины должны быть существенно меньше в диаметре, чем диафрагма, что необходимо для соответствующего перемещения диафрагмы внутри корпуса регулятора. Since one or two support plates are used to strengthen the central portion of the diaphragm, as well as to create means for connecting the diaphragm to the pin, it is obvious that the support plates should be significantly smaller in diameter than the diaphragm, which is necessary for the corresponding movement of the diaphragm inside the regulator body.
Несколько составных элементов дополнительного регулятора согласно настоящему изобретению обладают новизной конструкции, благодаря чему достигаются цели изобретения. Several constituent elements of an additional controller according to the present invention have a novel design, thereby achieving the objectives of the invention.
В обладающем новизной узле цапфы согласно лучшему варианту осуществления настоящего изобретения использована цельнометалллическая цапфа, служащая для сведения к минимуму колебаний контрольной точки регулятора и отклонений от нее, т. е. от заданного выходного давления, что происходит в результате колебаний рабочей температуры, а также скоростей потока топлива и воздуха в двигателе. In the novelty axle assembly according to the best embodiment of the present invention, an all-metal axle is used, which serves to minimize fluctuations in the control point of the regulator and deviations from it, i.e., from a given output pressure, which occurs as a result of fluctuations in the operating temperature and flow rates fuel and air in the engine.
Узел цапфы может быть соединен с диафрагмой посредством легкого, изготовленного способом литья под давлением, или пластикового рычага, за счет чего обеспечивается относительно высокое соотношение усилий цапфа-диафрагма, которое в лучшем варианте осуществления настоящего изобретения может составлять примерно 6:1. Рычаг может быть соединен с диафрагмой посредством низкофрикционного блока, изготовленного из легкого материала, например Zytel, что обеспечивает сравнительную легкость бокового перемещения диафрагмы относительно рычага. The trunnion assembly can be connected to the diaphragm by means of a light, injection-molded method, or a plastic lever, thereby providing a relatively high ratio of trunnion-diaphragm forces, which in the best embodiment of the present invention can be approximately 6: 1. The lever can be connected to the diaphragm by means of a low friction block made of light material, for example Zytel, which provides comparative ease of lateral movement of the diaphragm relative to the lever.
Опорные пластины диафрагмы могут быть штампованы из алюминия и за счет этого могут быть существенно тоньше, чем пластины, применяемые в известных из техники регуляторах. The support plates of the diaphragm can be stamped from aluminum and, due to this, can be significantly thinner than the plates used in regulators known from the art.
Возможность использовать относительно тонкие опорные пластины достигается за счет применения стопорного кольца диафрагмы, расположенного с внутренней стороны корпуса регулятора, а также за счет включения соответствующей оси поворота, например, допускающего проскальзывание подпружиненного соединения, расположенного между стержнем цапфы и шейкой цапфы. На стопорное кольцо, контактирующее с опорной пластиной, опирается диафрагма регулятора, находящаяся в самом крайнем или рабочем положении, что обычно происходит при подаче в двигатель основного вида топлива, в частности бензина. В такой ситуации на диафрагму воздействует полное разрежение диффузора карбюратора, но при этом не происходит притока топлива для замещения воздуха, удаленного под воздействием разрежения. Диафрагма и опорная пластина перемещаются в сторону с отрегулированным давлением и входят в контакт со стопорным кольцом, ограничивающим перемещение диафрагмы, но при этом лишь минимально уменьшающим объем корпуса регулятора. The ability to use relatively thin support plates is achieved through the use of a diaphragm retaining ring located on the inside of the regulator body, as well as through the inclusion of an appropriate rotation axis, for example, a spring-loaded connection slipping between the pin of the pin and the pin of the pin. The diaphragm of the regulator, which is in the most extreme or working position, which usually occurs when the main type of fuel is supplied to the engine, rests on the retaining ring in contact with the base plate, which is usually the case with gasoline. In such a situation, the diaphragm is affected by the complete rarefaction of the carburetor diffuser, but there is no fuel flow to replace the air removed under the influence of vacuum. The diaphragm and the base plate move to the side with the adjusted pressure and come into contact with the circlip, restricting the movement of the diaphragm, but only minimizing the volume of the regulator body.
При избыточном давлении в регуляторе, возникающем в случае обратного удара при запуске двигателя или в результате быстрого запирания дроссельного клапана, допускающее проскальзывание подпружиненное соединение, расположенное между стержнем цапфы и осью поворота, позволяет диафрагме достичь крайне нижнего положения с упором в нижнюю крышку, за счет чего существенно снижается требование к прочности рычага диафрагмы и опорным пластинам. In case of excess pressure in the regulator that occurs in the event of a reverse impact when starting the engine or as a result of quick locking of the throttle valve, the spring-loaded connection located between the pin of the pin and the axis of rotation allows the diaphragm to reach an extremely low position with an emphasis on the lower cover, due to which significantly reduces the requirement for the strength of the diaphragm lever and the support plates.
Полость и крышка диафрагмы сконструированы таким образом, чтобы обеспечивать соответствующую степень надежности при нормальном рабочем давлении в регуляторе, обычно составляющем около 25 фунтов/кв. дюйм. The cavity and diaphragm cap are designed to provide an appropriate degree of reliability under normal operating pressure in the regulator, typically about 25 psi. inch.
Дополнительный регулятор давления согласно настоящему изобретению оснащен электромагнитным узлом выключения, в том числе поршнем электромагнита, являющимся неотъемлемой составной частью устройства цапфы третьей ступени. В открытом положении поршень электромагнита обеспечивает направляющую для цапфы, а в закрытом положении герметично уплотняет отверстие цапфы от потока газа. Такое обладающее новизной устройство позволяет использовать катушку (которая будет раскрыта ниже) с меньшим числом ампер-витков, поскольку сила пружины возврата цапфы действует в направлении, противоположном действию силы давления, приложенной к уплотнению поршня электромагнита. An additional pressure regulator according to the present invention is equipped with an electromagnetic shutdown unit, including an electromagnet piston, which is an integral part of the device of the trunnion of the third stage. In the open position, the piston of the electromagnet provides a guide for the journal, and in the closed position hermetically seals the journal hole from the gas flow. Such a novel device allows the use of a coil (which will be disclosed below) with fewer ampere turns, since the force of the spigot return spring acts in the opposite direction to the pressure applied to the seal of the electromagnet piston.
Поршень электромагнита устроен таким образом, что при приведенном в действие электромагните и открытом поршне поршень электромагнита не прилагает никакой силы к цапфе, которая удерживается в сбалансированном положении противоположно направленными силами давления газа и пружин регулятора цапфы. The piston of the electromagnet is arranged in such a way that when the electromagnet is activated and the piston is open, the electromagnet piston does not exert any force on the axle, which is held in a balanced position by the oppositely directed gas pressure and axle regulator springs.
При обесточенном электромагните пружина смещает вниз электромагнит до упора в цапфу, принудительно вводя его в контакт с отверстием, за счет чего перекрывается поток топлива через отверстие цапфы. После того как отверстие цапфы разгерметизировано поршнем, сила давления, действующая на цапфу в открытом положении, исчезает, а пружина регулятора обеспечивает силу, противодействующую силе запирания электромагнита и действующую в направлении открытия электромагнита, за счет чего уменьшается электромагнитная сила, необходимая для открывания электромагнита. When the electromagnet is de-energized, the spring shifts the electromagnet down to the stop in the axle, forcing it into contact with the hole, due to which the fuel flow through the axle hole is blocked. After the pin hole is depressurized by the piston, the pressure force acting on the pin in the open position disappears, and the regulator spring provides a force that counteracts the locking force of the electromagnet and acts in the direction of opening of the electromagnet, thereby reducing the electromagnetic force required to open the electromagnet.
В некоторых вариантах применения регулятора давления электромагнитый узел выключения может не использоваться, а для запирания полости цапфы и обеспечения опоры для цапфы может применяться заглушка. In some applications of the pressure regulator, the electromagnetic shutdown assembly may not be used, and a plug may be used to lock the trunnion cavity and provide support for the trunnion.
Дополнительный регулятор давления согласно настоящему изобретению может включать регулируемое отверстие, иногда называемое силовым клапаном и служащее для регулирования потока топлива, проходящего через выпускное отверстие регулятора. Силовой клапан может включать резьбовой вал, посредством которого диск клапана можно перемещать вверх и вниз внутри силового клапана с целью регулировки размера выпускного отверстия регулятора вручную либо с помощью двигателя, работающего от соответствующего привода. An additional pressure regulator according to the present invention may include an adjustable orifice, sometimes referred to as a power valve, used to control the flow of fuel passing through the outlet of the regulator. The power valve may include a threaded shaft through which the valve disc can be moved up and down inside the power valve to adjust the size of the outlet of the regulator manually or using a motor driven by an appropriate actuator.
Дополнительный регулятор давления согласно настоящему изобретению может также включать электромагнитный узел холостого хода и электромагнитный узел запуска, в каждый из которых топливо может подаваться непосредственно из выпускного отверстия дополнительного регулятора давления согласно настоящему изобретению через сверленый канал или иное отверстие, ведущее из полости цапфы. Электромагнитный узел холостого хода и электромагнитный узел запуска могут быть оснащены преимущественно одинаковыми электромагнитами. Как отверстие холостого хода, так и отверстие запуска могут быть сделаны в корпусе регулятора механическим способом, чтобы свести к минимуму производственные расходы. Дополнительно обе полости электромагнитов рассчитаны на одинаковую трубку сердечника электромагнита, применяемую во всех электромагнитах регулятора. Данная трубка сердечника состоит из намагничивающегося выступа и стопора, а также ненамагничивающейся втулки. Все три указанных элемента, а именно стопор, выступ и втулка, скреплены друг с другом твердой пайкой, чтобы обеспечить преимущественно газонепроницаемое уплотнение, способное выдерживать давление, по крайней мере в четыре раза выше, чем рабочее давление, при котором обычно работает регулятор в нормальных условиях эксплуатации. The additional pressure regulator according to the present invention may also include an idle electromagnetic unit and an electromagnetic start unit, in each of which fuel can be supplied directly from the outlet of the additional pressure regulator according to the present invention through a drilled channel or other opening leading from the trunnion cavity. The no-load electromagnetic unit and the start-up electromagnetic unit can be equipped mainly with the same electromagnets. Both the idle hole and the start hole can be made mechanically in the regulator body to minimize production costs. Additionally, both cavities of the electromagnets are designed for the same tube of the core of the electromagnet used in all electromagnets of the regulator. This core tube consists of a magnetizable protrusion and a stopper, as well as a non-magnetizable sleeve. All three of these elements, namely the stopper, protrusion and sleeve, are fastened to each other by soldering to provide a predominantly gas-tight seal that can withstand pressure at least four times higher than the working pressure at which the regulator normally operates under normal conditions operation.
В некоторых вариантах осуществления изобретения электромагнит холостого хода либо электромагнит запуска или они оба могут не понадобиться. Когда один или оба электромагнита не требуются, отверстие может быть уплотнено соответствующей заглушкой, что дает возможность использовать регулятор со стандартным корпусом в различных вариантах применения. In some embodiments, an idle solenoid or a start solenoid, or both, may not be needed. When one or both electromagnets are not required, the hole can be sealed with a suitable plug, which makes it possible to use the regulator with a standard housing in various applications.
Несмотря на то, что усовершенствованный дополнительный регулятор давления согласно настоящему изобретению может применяться в сочетании с обычными одно- или двухступенчатыми регуляторами давления, наиболее эффективным образом он может быть использован с новым двухступенчатым регулятором давления, раскрытым в находящейся в процессе одновременного рассмотрения патентной заявке N. 2131108. Although the advanced optional pressure regulator according to the present invention can be used in combination with conventional single or two-stage pressure regulators, it can be used most effectively with the new two-stage pressure regulator disclosed in patent application No. 2131108 being pending. .
Новый двухступенчатый регулятор давления, раскрытый в указанной заявке, имеет первую и вторую ступени, рассчитанные на сведение к минимуму веса подвижных элементов с целью более быстрое реагирование на изменения в условиях эксплуатации регулятора. В каждой из двух ступеней применены две пружины с противоположной намоткой, служащие для сведения к минимуму жесткость пружины, а также требуемой высоты опоры пружины. Все подвижные элементы первой ступени за исключением цапфы могут быть выполнены из алюминия или иных легких материалов, обладающих соответствующей прочностью и теплопроводностью. The new two-stage pressure regulator disclosed in this application has first and second stages, designed to minimize the weight of moving elements in order to more quickly respond to changes in the operating conditions of the regulator. In each of the two stages, two springs with opposite windings are used, which serve to minimize the stiffness of the spring, as well as the required height of the spring support. All moving elements of the first stage, with the exception of the trunnion, can be made of aluminum or other lightweight materials with the corresponding strength and thermal conductivity.
В каждой из ступеней применена гофрированная диафрагма, обеспечивающая неизменность площади рабочей поверхности диафрагмы на протяжении всего цикла ее перемещения. Такая диафрагма имеет больший срок службы и более высокий производственный допуск, чем плоские диафрагмы, а также в значительной мере исключает эффект гистерезиса, присущий плоским диафрагмам. Диафрагма такой формы обладает исключительно высокой эксплуатационной долговечностью, а также хорошими эксплуатационными качествами в низкотемпературных условиях и высокой прочностью. A corrugated diaphragm is used in each of the steps, which ensures that the area of the working surface of the diaphragm remains constant throughout the entire cycle of its movement. Such a diaphragm has a longer service life and higher manufacturing tolerance than flat diaphragms, and also largely eliminates the hysteresis effect inherent in flat diaphragms. A diaphragm of this shape has an extremely high service life, as well as good performance in low temperature conditions and high strength.
В указанном регуляторе опора пружины первой ступени герметизирована от внешней среды и рассчитана на давление второй ступени. In the specified regulator, the spring support of the first stage is sealed from the external environment and is designed for the pressure of the second stage.
Каждая из ступеней включает отличающуюся новизной цапфу, конструкция которой предусматривает устранение потенциальных путей просачивания. Each of the steps includes a trunnion with a novelty, the design of which provides for the elimination of potential leakage paths.
Конструкция первой и второй ступеней указанного конкретного регулятора преимущественно аналогична за исключением конкретного примененного устройства уплотнения цапфы, а также деталей конструкции опоры пружины. Для уплотнения цапфы второй ступени может быть применено зажатое кольцо круглого сечения, поскольку максимальное давление, воздействию которого подвержено указанное кольцо, составляет всего лишь около 170 фунтов/кв.дюйм. Опора пружины второй ступени может иметь винт регулировки давления, позволяющий регулировать давление на второй ступени и тем самым выходное давление из первых двух ступеней указанного регулятора. The design of the first and second steps of the specified specific controller is predominantly similar except for the specific trunnion sealing device used, as well as the details of the spring support structure. A clamped O-ring can be used to seal the pins of the second stage, since the maximum pressure that the ring is exposed to is only about 170 psi. The spring support of the second stage may have a pressure adjustment screw, which allows you to adjust the pressure in the second stage and thereby the output pressure from the first two stages of the specified regulator.
Регулятор давления, заявленный в вышеупомянутой заявке, находящейся в процессе одновременного рассмотрения, может быть снабжен разгрузочным клапаном, предназначенным для его использования в случае отказа первой ступени регулятора. Разгрузочный клапан расположен между первой и второй ступенями и состоит из обладающего малым весом поршня, пружины разгрузочного клапана и опоры разгрузочного клапана. Как только в разгрузочном клапане устанавливается заданное давление, поршень смещается и принудительно открывается, что обеспечивает немедленный сброс давления. The pressure regulator stated in the aforementioned application, which is in the process of simultaneous consideration, may be equipped with a relief valve designed for its use in the event of a failure of the first stage of the regulator. The unloading valve is located between the first and second stages and consists of a low-weight piston, a unloading valve spring and an unloading valve support. As soon as the set pressure is established in the unloading valve, the piston is displaced and forced to open, which provides immediate pressure relief.
В двухступенчатом регуляторе предусмотрены каналы для регулирующей температуру текучей среды, служащие для управления температурой отрегулированного газа, а также для компенсации потерь тепла, происходящих по мере расширения газа. В дополнительном регуляторе согласно настоящему изобретению компенсация колебаний температуры газа обеспечивается за счет применения дополнительного силового клапана. The two-stage controller provides channels for regulating the temperature of the fluid, which serve to control the temperature of the regulated gas, as well as to compensate for the heat loss that occurs as the gas expands. In an additional controller according to the present invention, the compensation of gas temperature fluctuations is provided by the use of an additional power valve.
Двухступенчатый регулятор давления, раскрытый в вышеуказанной заявке, находящейся в процессе одновременного рассмотрения, требует проведения лишь незначительной модификации с тем, чтобы он мог быть применен в сочетании с дополнительным регулятором давления согласно настоящему изобретению, и является основой конструкции трехступенчатого регулятора. В корпусе регулятора необходимо механическим путем произвести лишь незначительные изменения. Наиболее существенная модификация состоит в том, что выпускной канал остается непросверленным, а на левой поверхности дополнительно делается новое выпускное отверстие и устанавливается торцевой сальник круглого сечения. Кроме того, не используются монтажные винты, первоначально расположенные на левой поверхности, вместо этого вблизи торцевого сальника предусмотрены дополнительные резьбовые соединения. На задней поверхности может быть дополнительно предусмотрена возможность установки необязательного охлаждающего электромагнита; для этого необходимо одно дополнительное сверленое отверстие и заглушка, расположенные в соответствующем месте на корпусе регулятора. При применении в сочетании с дополнительным регулятором давления согласно настоящему изобретению пружины первой и второй ступени могут быть заменены на пружины меньшей силы с целью обеспечения требуемого давления на первой и второй ступенях, равного 60-170 фунтам/кв. дюйм и 23-26 фунтам/кв. дюйм соответственно. The two-stage pressure regulator disclosed in the above application, which is undergoing simultaneous consideration, requires only minor modifications so that it can be used in combination with the additional pressure regulator according to the present invention, and is the basis for the construction of a three-stage regulator. Only minor changes must be made mechanically in the regulator case. The most significant modification is that the outlet channel remains un drilled, and a new outlet is additionally made on the left surface and a circular end gland is installed. In addition, mounting screws originally located on the left surface are not used; instead, additional threaded connections are provided near the end seal. On the back surface, the optional installation of an optional cooling electromagnet may be provided; this requires one additional drilled hole and plug, located in an appropriate place on the regulator body. When used in combination with an additional pressure regulator according to the present invention, the springs of the first and second stage can be replaced with springs of lower force in order to provide the required pressure in the first and second stages equal to 60-170 psi. inch and 23-26 psi inch respectively.
Дополнительный регулятор давления согласно настоящему изобретению при его применении с двухступенчатым регулятором образует трехступенчатый регулятор, значительно более компактный, чем известные из техники регуляторы. An additional pressure regulator according to the present invention, when used with a two-stage regulator, forms a three-stage regulator, which is much more compact than the known regulators.
В ходе работы сжатый газ под давлением в пределах от 150 фунтов/кв. дюйм до 5000 фунтов/кв. дюйм проходит через систему предварительной регулировки давления, которая может представлять собой систему, раскрытую в вышеупомянутой патентной заявке. Давление газа снижают до отрегулированного уровня, находящегося в относительно узком диапазоне, обычно в пределах от 21 до 28 фунтов/кв. дюйм или более предпочтительно от 23 до 26 фунтов/кв. дюйм (или до такого уровня, который задается и поддерживается за счет выбора соответствующих величин жесткости пружины). During operation, compressed gas under pressure ranges from 150 psi. inch up to 5000 psi an inch passes through a pressure pre-adjustment system, which may be the system disclosed in the aforementioned patent application. The gas pressure is reduced to a regulated level, which is in a relatively narrow range, usually in the range of 21 to 28 psi. inch or more preferably 23 to 26 psi inch (or to such a level that is set and maintained by selecting the appropriate values of spring stiffness).
Природный газ или другое топливо со сниженным до указанного уровня давлением попадают в канал, соединяющий регулятор давления согласно настоящему изобретению, при условии, что электромагнит выключения открыт, может из него через отверстие цапфы попасть внутрь корпуса регулятора. Если электромагнит выключения закрыт, поток газа может пройти через канал запуска и попасть в электромагниты запуска и холостого хода. Может быть предусмотрено устройство согласования между системой предварительной регулировки давления и регулятором давления согласно настоящему изобретению с целью обеспечить максимально эффективное перемещение газа между двумя регуляторами. Natural gas or other fuel with a pressure reduced to a specified level enters the channel connecting the pressure regulator according to the present invention, provided that the shutdown electromagnet is open, it can enter the regulator body through the pin hole. If the shutdown solenoid is closed, the gas flow can pass through the start channel and enter the start and idle electromagnets. A matching device may be provided between the pressure pre-adjustment system and the pressure regulator according to the present invention in order to ensure the most efficient gas movement between the two regulators.
В нормальных условиях эксплуатации с началом перемещения газа электромагнит открывается и позволяет цапфе перемещаться, в результате чего открывается отверстие цапфы. С целью обеспечить быстрое открытие цапфы может быть предусмотрено средство, позволяющее газу попадать непосредственно в корпус регулятора, чтобы способствовать открытию цапфы за счет компенсации давления на любой из сторон цапфы и для создания притока сжатого топлива в двигатель. Under normal operating conditions, when the gas begins to move, the electromagnet opens and allows the pin to move, resulting in the opening of the pin. In order to ensure quick opening of the trunnion, a means may be provided that allows gas to flow directly into the regulator body to facilitate the trunnion opening by compensating for pressure on either side of the trunnion and to create an inflow of compressed fuel into the engine.
В режиме запуска и холостого хода приток топлива в двигатель невысок, а неожиданные колебания или пульсации эталонного давления могут вызвать временное запирание отверстия цапфы. Соответственно, в расчете на такие случаи предусмотрены необязательные раздельные узлы запуска и холостого хода. Узел запуска включает электрически управляемый электромагнит, открывающийся для прямого впуска потока топлива в двигатель при его запуске. Электромагнит может управляться электронным средством, посылающим импульсы со скоростью, необходимой для поступления топлива с такой требуемой скоростью, чтобы выходное давление регулятора поддерживалось преимущественно на уровне эталонного давления. По мере того как в электромагнит запуска поступает топливо из выпускного отверстия дополнительного регулятора давления, его выход не подвержен влиянию изменений, происходящих в дополнительном регуляторе давления при запуске двигателя. In the start-up and idle modes, the fuel flow into the engine is low, and unexpected fluctuations or pulsations of the reference pressure can cause a temporary locking of the trunnion hole. Accordingly, in the calculation for such cases, optional separate start and idle units are provided. The start-up unit includes an electrically controlled electromagnet that opens to directly inlet the fuel flow into the engine when it starts. The electromagnet can be controlled by electronic means sending pulses at the speed necessary for the fuel to arrive at such a required speed that the output pressure of the regulator is maintained mainly at the level of the reference pressure. As fuel enters the start-up electromagnet from the outlet of the additional pressure regulator, its output is not affected by the changes that occur in the additional pressure regulator when the engine starts.
С целью должного обеспечения подачи топлива в двигатель в любых режимах эксплуатации вне зависимости от типа первого регулятора давления может быть использован регулятор давления согласно настоящему изобретению, обеспечивающий приток топлива в двигатель для бесперебойной работы двигателя в режиме холостого хода. In order to properly ensure the supply of fuel to the engine in any operating conditions, regardless of the type of the first pressure regulator, a pressure regulator according to the present invention can be used to ensure the flow of fuel into the engine for uninterrupted operation of the engine in idle mode.
В контуре холостого хода применен электромагнитный узел, являющийся средством обеспечения постоянного, механически регулируемого притока топлива в двигатель в режиме холостого хода. Поскольку указанный контур также питается давлением на второй ступени, его выход также не подвержен влиянию мгновенных нарушений выходного давления на третьей ступени или эталонного давления. An electromagnetic unit is used in the idle circuit, which is a means of ensuring a constant, mechanically controlled flow of fuel into the engine in idle mode. Since this circuit is also supplied with pressure at the second stage, its output is also not affected by instantaneous disturbances in the output pressure at the third stage or reference pressure.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 изображен вид сверху в частичном разрезе корпуса регулятора давления согласно настоящему изобретению в лучшем варианте осуществления в качестве третьей ступени трехступенчатого регулятора давления.Brief Description of the Drawings
In FIG. 1 is a partial cross-sectional top view of a pressure regulator housing according to the present invention in the best embodiment as a third stage of a three-stage pressure regulator.
На фиг. 2 изображен вид в перспективе наружной поверхности регулятора давления согласно настоящему изобретению. In FIG. 2 is a perspective view of the outer surface of a pressure regulator according to the present invention.
На фиг. 3 изображен вид сверху корпуса регулятора давления согласно настоящему изобретению, показанного на фиг. 2. In FIG. 3 is a plan view of the pressure regulator housing of the present invention shown in FIG. 2.
На фиг. 4 изображен вид в перспективе внутренней поверхности регулятора давления согласно настоящему изобретению. In FIG. 4 is a perspective view of an inner surface of a pressure regulator according to the present invention.
На фиг. 5 изображен вид в перспективе внутренней поверхности нижней крышки регулятора давления согласно настоящему изобретению. In FIG. 5 is a perspective view of an inner surface of a lower cover of a pressure regulator according to the present invention.
На фиг. 6 изображен вид в разрезе по линии 6-6 на фиг. 1. In FIG. 6 is a sectional view taken along line 6-6 of FIG. 1.
На фиг. 7 изображен вид в разрезе силового клапана по линии 7-7 на фиг. 1. In FIG. 7 is a sectional view of a power valve along line 7-7 of FIG. 1.
На фиг. 8 изображен вид в разрезе электромагнита холостого хода и электромагнита по линии 8-8 на фиг. 1. In FIG. 8 is a sectional view of the idle electromagnet and the electromagnet taken along line 8-8 of FIG. 1.
На фиг. 9A и 9A изображены вид сверху и вид спереди соответственно рычага цапфы, примененного в узле цапфы согласно настоящему изобретению. In FIG. 9A and 9A are a plan view and a front view, respectively, of a trunnion lever used in the trunnion assembly of the present invention.
На фиг. 10A и 10B изображены вид сверху и вид в разрезе соответственно скользящего соединения, примененного в узле цапфы согласно настоящему изобретению. In FIG. 10A and 10B are a plan view and a sectional view, respectively, of a sliding joint used in a trunnion assembly according to the present invention.
На фиг. 11 изображен взятый по линии, в целом соответствующей линии 6-6 на фиг. 1, вид в разрезе дополнительного регулятора давления согласно настоящему изобретению в лучшем варианте его осуществления в качестве третьей ступени трехступенчатой системы регулировки давления. In FIG. 11 is taken along a line generally corresponding to line 6-6 of FIG. 1 is a sectional view of an additional pressure regulator according to the present invention in its best embodiment as a third stage of a three-stage pressure control system.
На фиг. 12 изображен вид в разрезе альтернативного варианта осуществления регулятора давления согласно настоящему изобретению. In FIG. 12 is a sectional view of an alternative embodiment of a pressure regulator according to the present invention.
На фиг. 13A изображен вид сверху предпочтительного варианта диафрагмы, примененной в варианте осуществления согласно фиг. 12. In FIG. 13A is a plan view of a preferred embodiment of the diaphragm used in the embodiment of FIG. 12.
На фиг. 13B изображен вид сверху противодеформационного кольца, примененного в предпочтительном варианте диафрагмы настоящего изобретения. In FIG. 13B is a plan view of the anti-deformation ring used in the preferred diaphragm of the present invention.
На фиг. 13C изображен вид в разрезе предпочтительного варианта диафрагмы, которая может быть применена в регуляторе давления согласно настоящему изобретению. In FIG. 13C is a cross-sectional view of a preferred diaphragm embodiment that can be used in a pressure regulator according to the present invention.
На фиг. 14 изображен вид в разрезе предпочтительного варианта электромагнита выключения, который может быть применен в регуляторе давления согласно настоящему изобретению. In FIG. 14 is a cross-sectional view of a preferred embodiment of a shutdown electromagnet that can be used in a pressure regulator according to the present invention.
На фиг. 15A изображен частичный вид сверху регулятора согласно фиг. 12, на котором показан разгрузочный клапан, датчик температуры топлива и электромагнит выключения третьей ступени. In FIG. 15A is a partial top view of the controller of FIG. 12, which shows a discharge valve, a fuel temperature sensor and a third stage shutdown solenoid.
На фиг. 15B изображен вид в разрезе по линии Е-Е на фиг. 15A, на котором показана конструкция разгрузочного клапана, датчика температуры топлива и полость электромагнита выключения третьей ступени согласно фиг. 12. In FIG. 15B is a sectional view taken along line EE of FIG. 15A, which shows the design of the discharge valve, fuel temperature sensor, and the cavity of the third stage shutdown electromagnet according to FIG. 12.
На фиг. 16A изображена боковая вертикальная проекция рычага диафрагмы согласно варианту осуществления на фиг. 12. In FIG. 16A is a side elevational view of the diaphragm lever according to the embodiment of FIG. 12.
На фиг. 16B изображен вид сверху рычага диафрагмы согласно варианту осуществления на фиг. 12. In FIG. 16B is a plan view of the diaphragm lever according to the embodiment of FIG. 12.
На фиг. 16С изображен торцевой вид скользящего соединения цапфы, примененного в предпочтительном варианте диафрагмы согласно фиг. 13A-13C. In FIG. 16C is an end view of the sliding joint of the pin used in the preferred diaphragm of FIG. 13A-13C.
На фиг. 17 изображен вид в разрезе, взятый по линии, в целом соответствующей линии 6-6 на фиг. 6, еще одного варианта осуществления регулятора согласно настоящему изобретению. In FIG. 17 is a sectional view taken along a line generally corresponding to line 6-6 of FIG. 6 of yet another embodiment of a controller according to the present invention.
Способы осуществления изобретения
В одном из лучших вариантов осуществления дополнительный регулятор давления согласно настоящему изобретению применяется в сочетании со сбалансированным двухступенчатым регулятором и может быть сконструирован таким образом, чтобы на него опирался такой регулятор давления. Конструкция и функционирование дополнительного регулятора давления согласно настоящему изобретению будет описана с конкретными ссылками на указанное применение, при этом специалистам в технике ясно, что конструкция может быть модифицирована в соответствии с тем, как и с какими регуляторами давления может быть применен дополнительный регулятор давления согласно настоящему изобретению.MODES FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In one of the best embodiments, the additional pressure regulator according to the present invention is used in combination with a balanced two-stage regulator and can be designed so that such a pressure regulator rests on it. The construction and operation of the additional pressure regulator according to the present invention will be described with specific reference to the indicated application, while it is clear to those skilled in the art that the design can be modified in accordance with how and with which pressure regulators the additional pressure regulator according to the present invention can be applied. .
На фиг. 1 изображен частичный разрез корпуса 1102 регулятора давления согласно настоящему изобретению, в данном лучшем варианте осуществления изобретения, обозначенного в целом под позицией 1100. Корпус регулятора имеет верхнюю поверхность 1116, способную взаимодействовать или входить в контакт с одно- или многоступенчатым регулятором давления, например двухступенчатым регулятором давления, раскрытом в находящейся в процессе одновременного рассмотрения патентной заявке Канады N. 2131 108. От поверхности 1116 корпуса регулятора вертикально вверх отходит монтажная поверхность 1118, в которой имеется множество монтажных выступов 1122, служащих для прикрепления, например, описанного выше двухступенчатого регулятора давления к корпусу третьей ступени любым обычным подходящим для этого способом. В вертикальной поверхности 1118 имеется отверстие для впуска топлива, представляющее собой проводящий (входной) канал 1120, через который газ, давление которого необходимо регулировать, может проходить из основного регулятора давления внутрь дополнительного регулятора давления согласно настоящему изобретению. In FIG. 1 is a partial sectional view of a
На наружной поверхности корпуса 1102 регулятора расположена опора 1202 электромагнита запуска и опора 1302 электромагнита холостого хода. В варианте осуществления, показанном на фиг. 1, в опоре 1202 электромагнита имеется полость 1204 электромагнита запуска, а в опоре 1302 электромагнита имеется полость 1304 электромагнита холостого хода. Кроме того, имеется опора 1402 электромагнита выключения, в которой расположена полость 1404 электромагнита выключения, и блок 1406 регулировки давления. На верхней поверхности 1116 корпуса 1102 регулятора также расположен блок 1502 регулировки силового клапана и удлинение блока силового клапана (не показано), на котором расположено или изготовлено с ним за одно целое выпускное отверстие 1506 силового клапана. On the outer surface of the
В варианте осуществления, показанном на фиг. 1, составные элементы опор электромагнитов запуска, холостого хода и выключения, а также блок регулировки давления могут быть смонтированы на корпусе регулятора и закреплены на корпусе обычными способами. In the embodiment shown in FIG. 1, the constituent elements of the supports of the electromagnets start, idle and off, as well as the pressure control unit can be mounted on the regulator body and mounted on the body in the usual way.
По краям корпуса расположены монтажные петли 1106, имеющие отверстия 1108 для винтов, болтов и т.д. (не показаны). Along the edges of the housing are mounting
Корпус 1102 и нижняя крышка 1104 дополнительного регулятора давления согласно настоящему изобретению могут быть изготовлены обычными способами, например штамповкой или литьем, а отверстия и полости - любым обычным механическим способом. Корпус 1102 и нижняя крышка 1104, а также наружные элементы опоры электромагнита и блока выключения могут быть выполнены из соответствующего материала, например металла или пластика. The
На фиг. 2 изображена наружная или монтажная поверхность корпуса в соответствии с лучшим вариантом осуществления регулятора давления согласно настоящему изобретению, в целом обозначенная под позицией 1102. В данном лучшем варианте осуществления изобретения корпус регулятора имеет верхнюю поверхность 1116, способную взаимодействовать или входить в контакт с одно- или многоступенчатым регулятором давления, например двухступенчатым регулятором давления, раскрытым в упомянутой выше находящейся в процессе одновременного рассмотрения патентной заявке. От поверхности 1116 корпуса регулятора вертикально вверх отходит монтажная поверхность 1118, в которой имеется множество монтажных выступов 1122, служащих для прикрепления, например, описанного выше двухступенчатого регулятора давления к корпусу третьей ступени любым обычным подходящим для этого способом. В вертикальной поверхности 1118 имеется отверстие для впуска топлива, представляющее собой проводящий канал 1120, через который газ, давление которого необходимо регулировать, может проходить из основного регулятора давления внутрь дополнительного регулятора давления согласно настоящему изобретению. In FIG. 2 shows the outer or mounting surface of a housing in accordance with a better embodiment of a pressure regulator according to the present invention, generally designated 1102. In this best embodiment of the invention, the housing of the regulator has an
На наружной поверхности корпуса 1102 регулятора расположена опора 1202 электромагнита запуска, опора 1302 электомагнита холостого хода, опора 1402 электромагнита выключения и блок регулировки давления третьей ступени 1406. На верхней поверхности 1116 корпуса 1102 регулятора также имеется блок 1502 регулировки силового клапана, а также удлинение 1504 блока силового клапана, на котором расположено или изготовлено с ним за одно целое выпускное отверстие 1506 силового клапана. On the outer surface of the
В данном варианте осуществления изобретения полость 1204 электромагнита запуска и полость 1304 электромагнита холостого хода аналогичны соответствующим элементам варианта осуществления, показанного на фиг. 1, а также полости 1404 электромагнита выключения третьей ступени. Блок 1502 регулировки силового клапана может быть выполнен за одно целое с корпусом 1102 регулятора таким образом, чтобы обеспечивать возможность монтажа силового клапана с внутренней стороны корпуса 1102 регулятора. In this embodiment, the
По краям корпуса расположены монтажные петли 1106, имеющие отверстия 1108 для винтов, болтов и т. д. (не показаны). Along the edges of the housing are mounting
На фиг. 3 изображен вид сверху в перспективе корпуса регулятора давления в соответствии с настоящим изобретением, показанного на фиг. 2. Помимо элементов, изображенных на фиг. 2, на фиг. 3 показано отверстие 1110 для датчика температуры топлива, в котором помещается необязательный обычный датчик температуры топлива (не показан). Если датчик температуры топлива не применяется, данное отверстие может быть закрыто заглушкой. На фиг. 3 также показан канал 1206 для подачи топлива, проходящий через корпус 1102 регулятора из полости 1204 электромагнита запуска через полость 1304 электромагнита холостого хода в полость 1404 электромагнита выключения третьей ступени и обеспечивающий поступление относительно небольшого количества топлива из электромагнитов запуска и холостого хода в блок выключения третьей ступени в режиме запуска и холостого хода соответственно. In FIG. 3 is a top perspective view of a pressure regulator housing in accordance with the present invention shown in FIG. 2. In addition to the elements shown in FIG. 2, in FIG. 3 shows an
Как было показано на фиг. 2, блок 1502 регулировки силового клапана с удлинением 1506 может быть отлит за одно целое с корпусом 1102 регулятора. As shown in FIG. 2, a power
На фиг. 4 показана нижняя сторона корпуса 1102 регулятора, изображенного на фиг. 2, в частности кольцевая реборда или закраина 1150, взаимодействующая с нижней крышкой (показанной на фиг. 5) и ограничивающая внутреннюю полость (показанную на фиг. 6) внутри корпуса регулятора, причем, когда указанная закраина находится в сборе с нижней крышкой (показанной на фиг. 5), она входит в контакт с краями обычной диафрагмы (не показанной) и удерживает их. Корпус 1102 регулятора может иметь ребра жесткости 1152, которые могут быть выполнены за одно целое с верхней поверхностью 1116 (показанной на фиг. 2) и усиливать ее, а также центральное ребро жесткости и стопорное кольцо 1154 диафрагмы. Ребра жесткости 1152 могут применяться для усиления корпуса 1102 регулятора в зависимости от прочности материала, из которого изготовлен корпус регулятора. Через поверхность 1116 в полость электромагнита запуска (показанную на фиг. 2) проходит канал 1206 электромагнита запуска, а через верхнюю поверхность 1116 проходит канал 1306 электромагнита холостого хода, сообщающийся с полостью электромагнита холостого хода (показанной на фиг. 2). In FIG. 4 shows the underside of the
В корпусе смонтированы монтажные болванки 1130 для рычага диафрагмы, в которые помещают рычаг диафрагмы (показан на фиг. 9A и 9B), подробно описанный ниже. Mounting
Ребра жесткости 1152, центральное ребро жесткости и стопорное кольцо 1154 диафрагмы, а также блоки 1130 для установки рычага диафрагмы могут быть отлиты или выкованы за одно целое с корпусом 1102 регулятора. The
Отверстие 1408 цапфы сообщается с полостью электромагнита выключения и является средством впуска для газа, давление которого должно быть отрегулировано, из электромагнита выключения 1440 через отверстие 1408 цапфы в полость 1105 корпуса регулятора. The
Выпускной (выходной) канал 1508, в лучшем варианте осуществления представляющий собой канал, проходящий через силовой клапан 1500, является средством выпуска для газа с отрегулированным давлением из регулятора давления в двигатель. В канале 1508 имеется стопорная канавка 1510, предотвращающая вращение диска регулировки потока, более подробно описанного со ссылкой на фиг. 7. The outlet (outlet)
На фиг. 5 показана нижняя крышка 1104 кожуха регулятора согласно настоящему изобретению, которая в сочетании с корпусом 1102 регулятора ограничивает в целом кольцевую внутреннюю камеру или полость 1105, показанную на фиг. 6. В нижней крышке имеется канал 1138 эталонного давления, проходящий внутри кожуха регулятора через утолщение 1142 эталонного давления, образованное внутри патрубка (эталонного отверстия) 1140 эталонного давления. По краям нижней крышки имеются монтажные петли 1106, аналогичные петлям на корпусе регулятора и имеющие отверстия 1108 для винтов, болтов или подобных соединительных деталей. В одном из лучших вариантов осуществления изобретения патрубок 1140 эталонного давления имеет преимущественно тот же размер, что и выпускной канал 1508. In FIG. 5 shows a
На фиг. 6 показан вид регулятора согласно настоящему изобретению в разрезе по линии 6-6 на фиг. 1. На фиг. 6 изображен кожух 1100 регулятора в сборе, состоящий из верхнего корпуса 1102 и дна 1104, соединенных болтами или другими обычными крепежными средствами 1114, проходящими через отверстия 1108 в монтажных петлях 1106. Между примыкающими краями корпуса 1102 и дна 1104 может находиться прокладка 1112, обеспечивающая герметичное уплотнение кожуха, а также являющаяся средством фиксации диафрагмы 1680, которая вместе с прокладкой 1112 прижата по окружности кожуха примыкающими краями корпуса 1102 и дна 1104. Как показано на фиг. 5, имеется опора 1402 электромагнита, имеющая удлинение 1406. Внутри опоры 1402 имеется полость 1404, сообщающаяся с каналом 1120 (показан на фиг. 1), ведущим из второй в третью ступень, и с отверстием 1408 третьей ступени. Переходный участок между полостью 1404 и отверстием 1408 ограничен манжетой 1410, в которую входит узел цапфы 1600, что будет более подробно описано ниже, и которая служит для оптимизации потока газа на участке между полостью 1404 и отверстием 1408. In FIG. 6 is a cross-sectional view of the controller of the present invention taken along line 6-6 of FIG. 1. In FIG. 6 depicts an assembly of a
На опоре 1402 электромагнита смонтирован электромагнитный узел 1400 выключения, состоящий из приводимого в действие электромагнитом поршня 1402, в верхнем конце которого имеется полость 1421, удерживающая внутри себя пружину 1422 возврата поршня. Приводимый в действие электромагнитом поршень
1420 способен перемещаться внутри полости 1404. На нижней поверхности поршня 1420 расположено кольцо 1424 круглого сечения или иное средство уплотнения, входящее в контакт с манжетой 1410 и обеспечивающее герметичное уплотнение. В нижнем конце поршня имеется отверстие 1426, в которое входит верхний конец узла цапфы 1600, более подробно описанной ниже.An
1420 is capable of moving within the
Поршень 1420 может приводится в действие электромагнитом выключения 1430, расположенным в ярме 1432. Винты 1434 скрепляют ярмо 1432 и электромагнит выключения 1430, образующие узел выключения 1400, создающий линию магнитного потока, направленную от верха катушки к ее низу. Регулировочный винт 1434 прижимает ярмо 1432 к поршню 1420 электромагнита, и тем самым зажимает катушку 1430 электромагнита, и создает линию магнитного потока, направленную от верха катушки к ее низу. The
С полостью 1404 сообщается канал 1206, проходящий из полости 1304 электромагнита холостого хода и полости 1204 электромагнита запуска. With a
В удлинении 1406 опоры имеется полость 1440 для пружины, в которую входит пружина 1442 третьей ступени регулятора, смонтированная с возможностью регулировки между регулировочным винтом 1444 третьей ступени и поршнем 1443 третьей ступени регулятора, соединенным с шейкой 1636 узла цапфы 1600. Рабочее давление регулятора может быть отрегулировано с помощью регулировочного винта 1444 третьей ступени, снабженного уплотнительным кольцом круглого сечения, обеспечивающим герметичность регулировочного винта 1444. В удлинении 1406 опоры предусмотрена защищенная от неумелого обращения заглушка 1446, которая может применяться с целью предотвратить нежелательную регулировку верхнего уровня давления. In the
Как показано на фиг. 6, узел 1600 цапфы смонтирован с возможностью вращения на монтажных болванках 1130 для рычага диафрагмы (показанных на фиг. 4). As shown in FIG. 6, the trunnion assembly 1600 is rotatably mounted on mounting
Узел 1600 цапфы включает цапфу 1610, с возможностью вращения смонтированную на узле рычага 1630 цапфы, более подробно показанном на фиг. 9A и 9B. The trunnion assembly 1600 includes a
Узел рычага цапфы подробно изображен на фиг. 9A. Узел рычага 1630 цапфы включает рычаг 1632 цапфы, имеющий поперечное поворотное плечо 1634, которое любым обычным способом с возможностью вращения прикреплено к монтажным болванкам 1130 (показанными на фиг. 4). На одном из концов рычага 1632 цапфы имеется шейка 1636, входящая в соответствующее отверстие в поршне 1443 третьей ступени регулятора (показанном на фиг. 6). На другом конце рычага 1632 цапфы расположен стержень 1638 диафрагмы, входящий в контакт со скользящей муфтой 1652, показанной на фиг. 10A и 10B. The trunnion lever assembly is shown in detail in FIG. 9A. The
На стороне поперечного поворотного плеча 1634 напротив шейки 1636 в рычаге цапфы имеется отверстие 1640, в которое входит цапфа 1610, а также отверстия 1642 для подшипника, проходящие через рычаг 1632 цапфы перпендикулярно отверстию 1640. On the side of the
Согласно фиг. 6 цапфа 1610 имеет расположенное в ее нижнем конце отверстие (не показано), через которое может проходить ось или подшипник, расположенные в отверстии 1642. За счет этого цапфа соединяется с возможностью вращения с рычагом 1630 цапфы. According to FIG. 6, the
Расстояния между рычагом 1632 и центром поворотного плеча 1634 и между центром поворотного плеча 1634 и центром вращения цапфы 1610, а также жесткость пружины 1442 третьей ступени регулятора и пластинчатой пружины 1672 цапфы выбирают таким образом, чтобы усилия пружины 1442 и пружины 1672 компенсировали друг друга в центре вращения поворотного плеча 1634. The distances between the
Узел цапфы 1600 включает стержень 1612, у которого имеется выступ 1610, входящий в контакт с кольцевой манжетой 1410 и кольцом 1424 круглого сечения в тот момент, когда цапфа находится в закрытом положении, и обеспечивающий преимущественно герметичное уплотнение. На верхнем конце цапфы 1610 имеется головка 1616 цапфы, расположенная с возможностью скольжения внутри отверстия 1426 в поршне 1420. Нижний конец стержня цапфы имеет кольцевую канавку 1697, удерживающую палец 1696. Стержень цапфы скользит в подшипнике 1692 и удерживается пружиной 1695 и зажимом 1696. The trunnion assembly 1600 includes a
Форма цапфы 1610, соответствующей кольцевой манжеты 1410 и отверстия цапфы могут быть выбраны таким образом, чтобы обеспечить наибольшую эффективность потока газа вокруг цапфы 1610 и через отверстие 1408 цапфы. Тем самым обеспечивается максимально возможная степень регулировки потерь давления, происходящих по мере прохождения газа через регулятор, а также сводятся к минимуму потери, которые невозможно контролировать или регулировать. The shape of the
Допускающее проскальзывание подпружиненное соединение позволяет цапфе скользить в поворотном подшипнике 1642, если сила, приложенная к цапфе (поворотным подшипником 1642) в направлении закрывания, превышает силу сжатия пружины 1673, действующей в качестве амортизатора, смягчающего относительные перемещения узла 1600 цапфы и узла 1650 диафрагмы. Благодаря этому опорные пластины диафрагмы входят в контакт с нижней крышкой, а в случае воздействия избыточного давления на диафрагму третьей ступени (избыточное давление может возникнуть во время обратной вспышки в цилиндре двигателя, быстрого падения потребления топлива) к опорным пластинам, муфте или рычагу не прилагаются значительные силы. The spring-loaded sliding joint allows the trunnion to slide in the
Применение скользящего соединения также уменьшает ударную нагрузку на гнездо цапфы в случае воздействия вышеназванных факторов, за счет чего снижается износ гнезда и связанное с этим отклонение от контрольной точки. The use of a sliding joint also reduces the shock load on the journal socket in the event of the above factors, thereby reducing the wear of the socket and the associated deviation from the control point.
Таким образом, включение скользящего соединения уменьшает отклонение от контрольной точки и дает возможность применять облегченные опорные пластины, муфту и рычаг цапфы, благодаря чему улучшается переходная характеристика. Thus, the inclusion of a sliding joint reduces the deviation from the control point and makes it possible to use lightweight support plates, a coupling and a pin arm, thereby improving the transient response.
Нижний конец рычага 1630 цапфы находится в контакте со скользящей муфтой 1652, расположенной в верхней опорной пластине 1650 диафрагмы, как это показано на фиг. 10. The lower end of the
К кожуху 1102 с помощью винта 1671 может быть прикреплена пластинчатая пружина 1672, образующая консольно расположенный узел пружины. Деформация пружины создает силу, воздействующую на стержень 1612 цапфы и компенсирующую силу, созданную пружиной 1442 в центре вращения под воздействием высокого давления топлива на цапфу 1610. A leaf spring 1672 may be attached to the
Применение пластинчатой пружины 1672 приводит к тому, что большая часть регулирующей силы сжатия пружины прилагается непосредственно к основанию цапфы. Меньшая часть регулирующей силы сжатия пружины создается пружиной 1442 в качестве средства регулировки давления. Пластинчатая пружина 1672 и цилиндрическая пружина работают параллельно, а силы их воздействия на узел цапфы дополняют друг друга. За счет приложения большей части силы непосредственно к цапфе сила, которая должна быть приложена пружиной 1442, преимущественно уменьшается, в результате чего существенно меньшие силы воздействуют на оси поворота рычага. Таким образом, связанный с осью поворота эффект гистерезиса значительно снижается по сравнению с конструкциями, в которых регулирующая сила пружины приложена только в рычагу. Кроме того, пластинчатая пружина отклоняет струю газа (выходящую из отверстия цапфы) в сторону от диафрагмы, благодаря чему снижаются или исключаются колебания местного давления на диафрагму и уменьшается тенденция к отклонению диафрагмы. Помимо этого, любые содержащиеся в потоке газа посторонние частицы также направляются в сторону от диафрагмы, что защищает диафрагму от образования в ней отверстий. The use of a leaf spring 1672 leads to the fact that most of the regulatory compression force of the spring is applied directly to the base of the spigot. A smaller portion of the control compression force of the spring is created by the
На фиг. 7 изображен один из лучших вариантов осуществления узла силового клапана 1500. Данный узел включает регулируемый клапан, регулирующий количество топлива, поступающего в двигатель при заданной температуре и давлении. Узел включает опору 1502 силового клапана и удлинение 1504 опоры силового клапана, причем каждый из указанных элементов может быть выполнен за одно целое с верхней частью корпуса 1102, например, способом формовки или литья. Внутри опоры 1502 имеется полость 1503. Внутри полости 1503 расположен диск 1510 регулировки потока, установленный на резьбовом регулировочном винте 1512 по его оси. Под действием пружины 1514 с предварительной нагрузкой диск регулировки потока принудительно перемещается в закрытое положение. В результате вращения регулировочного винта 1512 диск регулировки потока перемещается вверх или вниз внутри опоры 1502, за счет чего регулируется размер отверстия, через которое может проходить сжатое топливо. Торцевой стопорный винт 1520 предотвращает сход диска 1510 регулировки потока с торца регулировочного винта 1512. In FIG. 7 depicts one of the best embodiments of the power valve assembly 1500. This assembly includes an adjustable valve that controls the amount of fuel entering the engine at a given temperature and pressure. The assembly includes a
Полость 1503 сообщается с выпускным отверстием 1506 клапана природного газа, которое, в свою очередь, обычным способом может быть соединено с двигателем. The cavity 1503 communicates with the
Торец нарезного вала снабжен кольцом круглого сечения, герметизирующим давление наддува, и заделан в отверстие со сужающимся дном с целью исключить биение. Внутренняя пружина предотвращает качку регулировочного диска и его выталкивание в период высокого давления наддува. Вращение регулировочного диска предотвращается стопорными канавками в корпусе регулятора. Такое устройство может быть легко приспособлено для использования в шаговых двигателях. The end of the rifled shaft is equipped with a circular ring that pressurizes the boost pressure and is sealed in an opening with a tapering bottom in order to prevent runout. An internal spring prevents the adjusting disc from rolling and expelling during a high boost pressure period. The rotation of the adjustment disc is prevented by the locking grooves in the regulator housing. Such a device can be easily adapted for use in stepper motors.
На фиг. 8 изображены электромагнитный узел запуска 1200 и электромагнитный узел холостого хода 1300. Электромагнитный узел запуска 1200 смонтирован в кожухе 1102 над полостью 1204 электромагнита запуска. Полость 1204 посредством газообразной среды через подающий канал холостого хода 1206 сообщается с полостью 1404 электромагнита выключения третьей ступени и полостью 1304 электромагнита холостого хода. In FIG. 8 illustrates an electromagnetic start-up
Электромагнитный узел запуска 1200 может включать любой обычный электромагнит 1210, способный открывать поршень 1212 электромагнита, противодействуя давлению, порядка обычного давления в регуляторе. Канал 1214 для газового потока соединяет полость 1204 электромагнита запуска с полостью 1105 диафрагмы третьей ступени. The
Электромагнитный узел запуска 1200 смонтирован над полостью 1304 электромагнита холостого хода, которая посредством газообразной среды через подающий канал холостого хода 1206 сообщается с полостью 1404 электромагнита выключения третьей ступени и полостью 1204 электромагнита запуска. The electromagnetic start-up
Электромагнитный узел холостого хода может включать любой обычный электромагнит 1310, способный открывать поршень 1312 электромагнита, противодействуя давлению, порядка обычного давления в регуляторе. The idle electromagnetic assembly may include any
Канал 1314 для газового потока соединяет полость 1304 электромагнита холостого хода с полостью 1316 регулировки потока холостого хода. The
Внутри полости 1316 регулировки потока холостого хода расположен нарезной палец 1318 регулировки потока холостого хода. Полость 1316 регулировки потока холостого хода имеет конусообразную форму, постепенно сужающуюся в направлении внутренней части регулятора. Палец 1318 регулировки потока холостого хода имеет аналогичный сужающийся торец 1320, расположенный внутри полости регулировки потока холостого хода и создающий кольцевой канал регулируемого размера, через который может проходить газ. Размер кольцевого канала можно регулировать, поворачивая палец 1318 регулировки потока холостого хода, имеющий нарезной вал, вращающийся внутри нарезной части полости 1316, в результате чего сужающийся торец перемещается в полость 1316 или из нее. Inside the idle
Палец 1318 регулировки потока холостого хода регулирует поток холостого хода и имеет диапазон регулирования в пределах 20-95 SCFH. В другом варианте осуществления изобретения палец 1318 регулировки потока холостого хода может быть заменен игольчатым клапаном, служащим для установки низкого и высокого уровня потоков холостого хода в соответствии с потребностями двигателя. Палец 1318 регулировки потока холостого хода состоит из вала с мелкой резьбой, соединенного с конусообразным пальцем, который может сужаться под углом около 1,5 градусов с каждой стороны. В головке 1319 винта расположен уплотнительный сальник круглого сечения. С целью снижения производственных расходов гнездо для отверстия в корпусе регулятора третьей ступени может быть сделано механическим способом. The idle
На фиг. 11 показан один из лучших вариантов осуществления дополнительного регулятора давления согласно настоящему изобретению, примененного в качестве третьей ступени в сочетании с двухступенчатым сбалансированным регулятором давления. Показан внешний вид сверху опоры 500 пружины первой ступени, включающей крышку 502 опоры пружины, верхнюю стенку 503 и боковые стенки 504. Между верхней стенкой 503 и боковыми стенками 504 имеется буртик 506. Подробности конструкции опоры пружины раскрыты в упомянутой выше патентной заявке Канады, находящейся в процессе одновременного рассмотрения. In FIG. 11 shows one of the best embodiments of the additional pressure regulator according to the present invention, applied as a third stage in combination with a two-stage balanced pressure regulator. Shown is a top view of a first
Опора пружины первой ступени может включать одну или несколько пружин, жесткость которых выбирают таким образом, чтобы обеспечить нужное давление на выходе и продлить срок службы регулятора и его составных элементов. The spring support of the first stage may include one or more springs, the stiffness of which is chosen so as to provide the desired pressure at the outlet and extend the life of the regulator and its components.
Крышка 502 опоры пружины смонтирована на основании 100 с помощью монтажных болтов или иных непоказанных крепежных средств. The
На фиг. 11 изображен вид в разрезе опоры 700 пружины второй ступени и дополнительного регулятора давления согласно настоящему изобретению, показанного на фиг. 6. Опора 700 пружины второй ступени состоит из крышки 702 опоры пружины, имеющей верхнюю поверхность 703, боковые стенки 704 и нижний фланец 705. Между стенками 704 и верхней поверхностью 703 имеется буртик 706. Давление внутри опоры второй ступении привязано к атмосферному давлению за счет имеющегося в крышке 702 или в каких-либо других подходящих местах канала или отверстия. In FIG. 11 is a cross-sectional view of a second
Внутри пружины второй ступени регулятора давления расположен узел цапфы 708 второй ступени. Для прикрепления опоры второй пружины к основанию имеется запирающее кольцо 707. Inside the spring of the second stage of the pressure regulator is a
Внутри опоры второй пружины расположены первая и вторая цилиндрическая пружины 710 и 712 соответственно, намотка которых осуществлена в противоположных направлениях. Верхние концы пружин 710 и 712 соединены встык с колпачковым регулятором 720 пружины, который может перемещаться в вертикальном направлении за счет регулировочного винта 722, обеспечивая таким образом возможность регулировки силы, приложенной пружинами 710 и 712 к цапфе 750. Регулировочный винт защищен от несанкционированной регулировки средством против неумелого обращения 724, представляющим собой любое из нескольких известных средств такого рода. Внутренний диаметр данной опоры пружины также превышает внутренний диаметр соответствующей выходной камеры, что предотвращает возможность срезания диафрагмы поршнем диафрагмы в случае выхода из строя цапфы. Inside the support of the second spring are the first and second coil springs 710 and 712, respectively, which are wound in opposite directions. The upper ends of the
Применение двух пружин с противоположной намоткой в опоре второй ступени сводит к минимуму высоту опоры и жесткость пружины. Сводя к минимуму жесткость пружины для опоры заданной высоты, такая конфигурация пружин снижает степень неопределенности рабочего давления (спад давления). Противоположная намотка пружин сводит к минимуму риск вхождения в зацепление соседних пружин в процессе их движения. The use of two springs with opposite winding in the support of the second stage minimizes the height of the support and the stiffness of the spring. By minimizing the stiffness of the spring for supporting a given height, this spring configuration reduces the degree of uncertainty in the operating pressure (pressure drop). Opposite winding of the springs minimizes the risk of neighboring springs engaging during movement.
Как было указано выше, наличие волнообразного выступа обеспечивает ряд преимуществ, включая повышение срока службы, и более высокие производственные допуски при ее изготовлении. Волнообразный выступ также исключает эффект гистерезиса, который наблюдается в плоских диафрагмах в процессе их рабочего смещения. В еще одном лучшем варианте осуществления вместо диафрагмы с предварительно сформированным выступом может быть использована диафрагма с верхней крышкой (не показана), имеющая более длинный выступ. Она может применяться с целью сведения к минимуму отклонений в площади рабочей поверхности диафрагмы, что в противном случае может произойти при изменении положения цапфы. As mentioned above, the presence of a wavy protrusion provides a number of advantages, including increased service life, and higher manufacturing tolerances in its manufacture. The wave-like protrusion also eliminates the hysteresis effect, which is observed in flat diaphragms during their working displacement. In another better embodiment, instead of a diaphragm with a preformed protrusion, a diaphragm with a top cover (not shown) having a longer protrusion can be used. It can be used to minimize deviations in the area of the working surface of the diaphragm, which otherwise can occur when the position of the pin is changed.
Как показано на фиг. 11, узел цапфы второй ступени включает диафрагму 752, проходящую в целом в горизонтальном направлении и имеющую волнообразный выступ 711, проходящий вертикально вверх от диафрагмы 752 и обеспечивающий изменение свойств диафрагмы. As shown in FIG. 11, the trunnion assembly of the second stage includes a
Диафрагма 752 смонтирована на нижней опоре 758 с загнутым вниз наружным краем 713 и центральным выступом 760, проходящим через центр диафрагмы 752. Диафрагма зафиксирована на нижней опоре посредством поршня 754 и запирающего кольца 762. Между запирающим кольцом 762 и проходящей вверх наружной окружностью поршня 754 зафиксирован пружинный амортизатор 764. Пружинный амортизатор 764 упирается в боковые стенки 704 (показаны на фиг. 4) опоры пружины, но способен перемещаться вдоль стенок в процессе движения узла цапфы второй ступени. The
Внутри центрального выступа нижней опоры диафрагмы смонтирован стержень 765 цапфы, у которого может иметься суженная средняя часть и головная часть 766, зафиксированная в выступе 760 держателем 763. На нижнем конце цапфы первой ступени расположен шток 770 клапана, навинченный на стержень 765 цапфы. Вокруг штока клапана расположено литое резиновое уплотнение 774. Значительно более низкое давление текучей среды в камере второй ступени дает возможность применить литое резиновое уплотнение без риска его деформации, что могло бы произойти в условиях более высокого давления текучей среды, более часто используемого в камере давления первой ступени. При необходимости между диафрагмой 752 и поршнем 754 может быть дополнительно помещена кольцевая прокладка из тефлона (не показана), служащая для обеспечения повышенной защиты на случай холодной погоды. Тефлоновая прокладка замедляет теплопередачу на диафрагму 752. В качестве альтернативы поршень 754 диафрагмы и нижняя опора 758 диафрагмы могут быть снабжены керамическим покрытием, служащим для улучшения эксплуатационных качеств в низкотемпературных условиях. Кроме того, конфигурация камеры опоры пружины (обозначенной позицией 714) может быть изменена с целью создания ловушки для отработанного газа между диафрагмой 752 и нижней опорой 758, служащей для улучшения эксплуатационных качеств в низкотемпературных условиях. A trunnion shaft 765 is mounted inside the central protrusion of the lower diaphragm support, which can have a narrowed middle part and a head part 766 fixed in the
Как показано на фиг. 11, текучая среда под давлением поступает в кожух через впускное отверстие 103 (показано на фиг. 1) и может проходить через фильтр, например, описанный в вышеупомянутой заявке, находящейся в процессе одновременного рассмотрения. Текучая среда попадает в первую ступень регулятора давления через впускной канал (не показан) и поступает в камеру цапфы первой ступени, давление в которой преимущественно равно давлению в баллоне для хранения газа. Текучая среда в регулируемом режиме проходит через зазор между уплотнением цапфы первой ступени и стенками камеры цапфы, а затем попадает в отделение восстановления давления, расположенное внутри опоры пружины первой ступени. As shown in FIG. 11, pressurized fluid enters the casing through the inlet 103 (shown in FIG. 1) and can pass through a filter, for example, described in the aforementioned application, which is being considered simultaneously. The fluid enters the first stage of the pressure regulator through an inlet channel (not shown) and enters the trunnion chamber of the first stage, the pressure in which is predominantly equal to the pressure in the gas storage cylinder. The fluid in an adjustable mode passes through the gap between the seal of the axle of the first stage and the walls of the chamber of the axle, and then enters the pressure recovery compartment located inside the spring support of the first stage.
Поток текучей среды, проходящий через опору пружины первой ступени, регулируют приложением комбинированной силы пружин регулятора и диафрагмы, под действием которой узел цапфы стремится в направлении открытого положения, тогда как под давлением текучей среды в камере цапфы, противодействующим диафрагме 552, цапфа стремится в направлении закрытого положения. The fluid flow passing through the spring support of the first stage is controlled by applying the combined force of the regulator springs and the diaphragm, under which the trunnion assembly tends towards the open position, while under the pressure of the fluid in the trunnion chamber opposing the 552 diaphragm, the trunnion tends towards the closed provisions.
Поток текучей среды, проходящий через камеру второй ступени, регулируют приложением комбинированной силы пружин 710 и 712 и диафрагмы, под действием которой узел цапфы второй ступени стремится в направлении открытого положения. Под давлением текучей среды в камере 180 цапфы, противодействующим диафрагме 752, создается противоположно направленная сила, стремящаяся переместить цапфу второй ступени в направлении закрытого положения. Диафрагма 752 обеспечивает уплотнение, препятствующее утечке газа через опору второй ступени, и плавное вертикальное перемещение цапфы второй ступени между закрытым и полностью открытым положением. Нижняя опора 758 диафрагмы ограничивает верхнюю стенку верхней части 216 выходной камеры второй ступени. The fluid flow passing through the chamber of the second stage is controlled by applying the combined force of the
В выходной камере 216 имеется планка 717, входящая в контакт с наружным краем 713 нижней опоры 758 диафрагмы и за счет этого предотвращающая смещение цапфы второй ступени за расчетную точку. Выходная камера второй ступени включает спиральный скат (не показан), служащий для дополнительного снижения спада давления. Скат способствует повышению скорости газа и его более плавному переходу в выходное отверстие. Скат может быть прикреплен к основанию одним из способов штамповки, что обычно дешевле, чем механическая обработка. Регулируемый поток текучей среды затем проходит через выходной канал 156, сообщающийся с выходным отверстием 106, показанным на фиг. 1. In the output chamber 216 there is a
Нижняя часть камеры 180 цапфы второй ступени закрыта съемной крышкой 780. Имеется кольцо круглого сечения 782, образующее уплотнение между основанием 100 регулятора и крышкой 780 второй ступени. The lower part of the
На фиг. 12 изображен вид в разрезе по линии, в целом соответствующей линии 6-6 на фиг. 1, второго варианта осуществления регулятора согласно настоящему изобретению. Показан кожух 2100 регулятора в сборе, состоящий из верхнего корпуса 2102 и нижней крышки 2104 регулятора. In FIG. 12 is a cross-sectional view along a line generally corresponding to line 6-6 of FIG. 1, of a second embodiment of a controller according to the present invention. Shown is the
Как корпус 2102 регулятора, так и нижняя крышка 2104 могут иметь расположенные посередине направленные внутрь выступы 2114 и 2115 соответственно, служащие для укрепления и усиления корпуса регулятора и играющие роль опоры и стопора для узла 2700 диафрагмы. Корпус регулятора 2102 может быть снабжен проходящими вверх опорными элементами 2103, которые могут быть отпрессованы или отформованы за одно целое с корпусом 2104 регулятора и на которые опирается главный двухступенчатый регулятор. Опорные элементы 2103 удерживают главный регулятор (не показан) в преимущественно перпендикулярном положении относительно монтажной поверхности 2118 и обеспечивают преимущественно герметичное соединение между двумя регуляторами. Между примыкающими краями корпуса 2102 и нижней крышки 2104 может располагаться прокладка 2112, обеспечивающая герметичное уплотнение кожуха, а также являющаяся средством фиксации диафрагмы 2680, которая вместе с прокладкой 2112 прижата по окружности кожуха примыкающими краями корпуса 2102 и дна 2104. В одном из лучших вариантов осуществления изобретения диафрагма 2680 и прокладка 2112 могут быть отпрессованы за одно целое с целью уменьшить число деталей и время, необходимое на сборку регулятора давления согласно настоящему изобретению. Наружные края как корпуса 2102 регулятора, так и нижней крышки 2104 плотно прилегают друг к другу, образуя преимущественно герметичное уплотнение. По окружности как корпуса 2102 регулятора, так и нижней крышки 2104 проходят кольцевые фланцы 2106 и 2107 соответственно, в которые входит зажимная лента или иное средство, обеспечивающее преимущественно герметичное скрепление корпуса 2102 регулятора и нижней крышки 2104. Both the
Корпус 2102 регулятора включает опору 2402 электромагнита, имеющую в целом кольцевое поперечное сечение и выходящее наружу удлинение 2406, показанное, например, на фиг. 15A. В опоре 2402 электромагнита размещается узел 2400 электромагнита и узел 2440 пружины регулятора, что будет более подробно описано ниже. Внутри опоры 2402 электромагнита имеется полость 2406, являющаяся входной частью в регулятор согласно настоящему изобретению и в одном из вариантов осуществления сообщающаяся с выпускным отверстием 1120 главного регулятора (согласно фиг. 6) и отверстием 2408 цапфы. Переходный участок между полостью 2404 и отверстием 2408 ограничен манжетой 2410, в которую входит узел цапфы 2600, что будет более подробно описано ниже, и которая служит для оптимизации потока газа на участке между полостью 2404 и отверстием 2408. The
Как будет более подробно описано со ссылкой на фиг. 14, регулятор согласно настоящему изобретению включает электромагнитный узел 2400 выключения, состоящий из приводимого в действие электромагнитом поршня 2420, в верхнем конце которого имеется полость 2421, удерживающая внутри себя пружину 2422 возврата поршня. Приводимый в действие электромагнитом поршень 2420 способен перемещаться внутри полости 2404. На нижней поверхности поршня 2420 расположено кольцо 2424 круглого сечения или иное средство уплотнения, входящее в контакт с манжетой 2410 и обеспечивающее герметичное уплотнение. В нижнем конце поршня имеется отверстие 2426, в которое входит верхний конец узла цапфы 1600, более подробно описанной ниже. As will be described in more detail with reference to FIG. 14, the controller according to the present invention includes a shutdown
Поршень 2420 может приводиться в действие электромагнитом выключения 2430, расположенным в ярме электромагнита 2432. Регулировочный винт 2434 прижимает ярмо 2432 к поршню 2420 электромагнита, и тем самым зажимает катушку 2430 электромагнита, и создает линию магнитного потока, направленную от верха катушки к ее низу. The
С полостью 2406 сообщается канал 2206, проходящий из полости 2304 электромагнита холостого хода и полости 2204 электромагнита запуска. With a
Нижняя часть отверстия 2408 цапфы ограничена формой вкладыша 2412, выполненного из металла с целью создания износостойкой поверхности, по которой может протекать газ, и зафиксированного в корпусе 2102 регулятора резьбовыми соединениями или иными обычными средствами. Наличие такого вкладыша обеспечивает износостойкую и прочную поверхность, необходимую, чтобы ограничить отверстие цапфы, в то время как большая часть остальных деталей регулятора может быть выполнена из дешевого легкого материала. Вкладыш 2412 и узел 2600 цапфы имеют такую форму, чтобы обеспечить нужные параметры проходящего через регулятор потока газа, что будет более подробно описано ниже. The lower part of the
В удлинении 2406 опоры расположен узел 2440 пружины регулятора, включающий пружину 2442 регулятора, с каждого конца которой расположены колпачки 2443. Пружина 2442 регулятора расположена между поршнем 2443 регулятора и пальцем 2636, смонтированным на узле 2600 цапфы. Колпачки 2443 пружины входят в сцепление с поршнем 2446 регулятора и пальцем 2636 соответственно. Поршень 2446 регулятора расположен в полости 2438 пружины и прижат пружиной 2442 регулятора к регулировочному винту 2450. Регулировочный винт 2450 посредством резьбы входит в верхнюю часть полости 2438; его положение в указанной полости может быть отрегулировано за счет вращения винта с целью его перемещения вверх или вниз внутри полости 2438. Рабочее давление регулятора может быть таким образом отрегулировано с помощью регулировочного винта 2450, снабженного уплотнительным кольцом круглого сечения 2448, обеспечивающим герметичность регулировочного винта 2450. В удлинении 2406 опоры предусмотрена защищенная от неумелого обращения заглушка 2452, которая может применяться с целью предотвратить нежелательную регулировку верхнего уровня давления. In the extension of the
Как показано на фиг. 12, узел цапфы 2600 представляет собой цапфу 2610, смонтированную с возможностью вращения на узле 2630 рычага цапфы, подробно показанном на фиг. 16A и 16B. As shown in FIG. 12, the
Более подробно показанная на фиг. 14 цапфа 2610 включает стержень 2612 цапфы, плавно переходящий в основание 2614 цапфы, взаимодействующее с вкладышем 2412. Поршень 2420 электромагнита снабжен уплотнительным кольцом 2424 круглого сечения, создающим преимущественно герметичное уплотнение между поршнем 2420 электромагнита и манжетой 2410, когда цапфа находится в закрытом положении. В верхнем конце цапфы 2610 расположена головка 2616 цапфы, с возможностью скольжения помещающаяся внутри отверстия 2426 в поршне 2420 электромагнита. Ниже основания 2614 цапфы расположен нижний стержень 2616 цапфы, к которому прикреплен опорный штифт 2618 цапфы, на который опирается узел 2630 рычага цапфы, что будет более подробно описано ниже. Shown in more detail in FIG. 14,
Форму цапфы 2610, соответствующей кольцевой манжеты 2410, и вкладыша 2412, и отверстия цапфы выбирают таким образом, чтобы обеспечить максимально эффективное прохождение потока газа вокруг цапфы 2610 и через отверстие цапфы 2408. За счет этого можно в максимально возможной степени регулировать потери давления, имеющие место по мере прохождения потока газа через регулятор, а также свести к минимуму любые потери давления, которые не могут быть отрегулированы. The shape of the
На фиг. 16A и 16B подробно изображен узел 2630 рычага цапфы, включающий рычаг 2632 цапфы, на одном конце которого смонтирована ось поворота 2634. На этом же конце рычага 2632 расположен опорный палец 2636, входящий в соответствующее отверстие в колпачке 2443 пружины. На другом конце рычага 2632 цапфы расположен соединяющий стержень 2637, входящий в зацепление со скользящей муфтой 2652, изображенной на фиг. 16B и 16C. In FIG. 16A and 16B, a
Как показано на фиг. 16A и 16B, с одной стороны рычага 2632 цапфы смонтирован направляющий узел 2638 цапфы, поддерживающий опорный палец 2618 цапфы, опирающийся на направляющий узел 2638 цапфы. As shown in FIG. 16A and 16B, on one side of the
Как более подробно показано на фиг. 14, направляющий узел 2638 цапфы включает боковые опоры 2640, ось 2642, опору 2644 пружины и пружину 2646. В нижней части оси 2642 расположены крюки 2648. Вкладыш 2412 удерживает соответствующие крюки 2650 в нижней части опоры 2402 электромагнита по обе стороны расширенной части отверстия 2408 цапфы. Между соответствующими парами крюков 2648 и 2650 расположены опорные пружины 2652 цапфы. As shown in more detail in FIG. 14, the
Расстояние между пальцем 2636 и центром оси поворота 2634 и между центром оси поворота 2634 и центром 2618 направляющего узла цапфы, а также жесткость пружины 2442 регулятора, опорных пружин 2652 цапфы и пружины 2646 выбирают таким образом, чтобы силы, приложенные пружинами 2442, 2646 и 2652 компенсировали силу, приложенную топливом под высоким давлением к цапфе 2610. The distance between the
Пружина 2646 выталкивает узел 2610 цапфы вверх и обычно удерживает узел 2610 цапфы на расстоянии от узла 2630 рычага цапфы, позволяя узлу рычага продолжать перемещение вниз даже после того, как основание 2614 цапфы полностью обопрется на вкладыш 2412, а отверстие 2408 цапфы будет полностью закрыто. За счет этого опорные пластины диафрагмы могут входить в контакт с нижней крышкой, при этом в случае возникновения избыточного давления в диафрагме третьей ступени на опорные пластины, муфту или рычаг не воздействуют значительные силы. Указанное избыточное давление может возникнуть из-за обратной вспышки при запуске двигателя, быстрого падения расхода топлива. Благодаря этому в конструкции узла 2630 рычага могут быть применены более легкие материалы. A
Применение пружины 2646 также снижает ударную нагрузку на гнездо цапфы в случае возникновения вышеназванных условий, за счет чего снижается износ гнезда и связанное с этим отклонение от контрольной точки. The use of a 2646 spring also reduces the shock load on the journal socket in the event of the above conditions, thereby reducing the wear of the socket and the associated deviation from the control point.
Включение пружины 2646 снижает отклонение от контрольной точки и дает возможность применять более легкие материалы для опорных пластин и узла цапфы, благодаря чему улучшается переходная характеристика регулятора. The inclusion of a
Нижний конец рычага 2632 цапфы входит в зацепление со скользящей муфтой 2652, помещающейся в верхней опорной пластине 2704 диафрагмы и действующей таким же образом, что и скользящая муфта, изображенная на фиг. 10. The lower end of the
Применение пластинчатой пружины 2652 приводит к тому, что большая часть регулирующей силы сжатия пружины прилагается непосредственно к основанию 2610 цапфы. Меньшая часть регулирующей силы сжатия пружины создается пружиной 2442 в качестве средства регулировки давления. Пружина 2652 и пружина 2442 работают параллельно, а силы их воздействия на узел цапфы дополняют друг друга. Аналогично варианту осуществления согласно фиг. 6, за счет приложения большей части силы непосредственно к цапфе сила, которая должна быть приложена пружиной 2442, преимущественно меньше, чем сила, приложенная в обычных регуляторах давления, в результате чего существенно меньшие силы воздействуют на оси поворота рычага. Таким образом, связанный с осью поворота эффект гистерезиса значительно снижается по сравнению с конструкциями, в которых регулирующая сила пружины приложена только к рычагу. The use of a
На фиг. 14 изображен вид в разрезе опоры электромагнита согласно фиг. 12 под прямыми углами к виду в разрезе на фиг. 12. Как показано на фиг. 14, узел 2600 цапфы опирается не только на узел 2630 рычага цапфы, но также и на пружины 2652, находящиеся в зацеплении с крюками 2648 и 2650. Таким образом, направленная вниз сила потока газа, проходящего через отверстие 2408 цапфы, может быть компенсирована направленной вверх силой пружин 2652 и пружины 2442 регулятора. In FIG. 14 is a cross-sectional view of an electromagnet support according to FIG. 12 at right angles to a sectional view of FIG. 12. As shown in FIG. 14, the
На фиг. 15A и 15B подробно изображен альтернативный, лучший вариант узла 2500 силового клапана. Данный узел оснащен устанавливаемым клапаном, регулирующим количество топлива, поступающего в двигатель при полной нагрузке, а также обеспечивающим турбулентность выходящего потока при любом расходе потока. Узел 2500 силового клапана установлен в опоре 2502 силового клапана и удлинении 2504 опоры силового клапана, которые могут быть выполнены за одно целое с верхним корпусом 2102, например, отпрессованы или отлиты. Внутри опоры 2502 имеется полость 2503 в целом цилиндрической формы. Полость 2503 сообщается с отверстием 2506 клапана выпуска природного газа, которое, в свою очередь, обычным способом может быть соединено с двигателем. Внутри полости 2503, перпендикулярно продольной оси полости, расположен диск 2510 регулировки потока, установленный по оси нарезного регулировочного винта 2512, показанного на чертеже. Под действием пружины 2514 с предварительной нагрузкой диск регулировки потока принудительно перемещается в закрытое положение. В результате вращения регулировочного винта 2512 диск регулировки потока перемещается вверх или вниз внутри опоры 2502, за счет чего регулируется размер отверстия, через которое может проходить сжатое топливо. Торцевой стопорный винт 2520 предотвращает сход диска 2510 регулировки потока с торца регулировочного винта 2512. In FIG. 15A and 15B depict in detail an alternative, better embodiment of a
Торец нарезного вала снабжен кольцом круглого сечения, герметизирующим давление наддува, и заделан в отверстие со сужающимся дном с целью исключить биение. Внутренняя пружина предотвращает качку регулировочного диска и его выталкивание в период высокого давления наддува. Вращение регулировочного диска предотвращается стопорными канавками в корпусе регулятора. Такое устройство может быть легко приспособлено для использования в шаговых двигателях. The end of the rifled shaft is equipped with a circular ring that pressurizes the boost pressure and is sealed in an opening with a tapering bottom in order to prevent runout. An internal spring prevents the adjusting disc from rolling and expelling during a high boost pressure period. The rotation of the adjustment disc is prevented by the locking grooves in the regulator housing. Such a device can be easily adapted for use in stepper motors.
На фиг. 15B изображен вид в разрезе опоры 2402 электромагнита и отверстия 2408 цапфы с манжетным вкладышем 2410. На фиг. 15B изображены монтажные крюки для пружин 2650, на которых смонтированы опорные пружины 2652 цапфы. In FIG. 15B is a cross-sectional view of an
На фиг. 15B также изображено отверстие 2800 для температурного датчика, в котором смонтирован термистор 2801, причем термочувствительный наконечник термистора проходит в полость 2408 регулятора давления. In FIG. 15B also shows an
На фиг. 15A и 15B также показан канал 2306 холостого хода, соединяющий полость 2304 электромагнита холостого хода с полостью 2406 электромагнита выключения третьей ступени и полостью 2404 электромагнита запуска. In FIG. 15A and 15B also show an
Аналогично варианту осуществления, проиллюстрированному на фиг. 8, канал для потока газа соединяет полость электромагнита холостого хода, расположенную в опоре 2302 электромагнита холостого хода, с полостью 2316 установки потока холостого хода. Similarly to the embodiment illustrated in FIG. 8, a gas flow channel connects the idle electromagnet cavity located in the idle electromagnet support 2302 to the idle
В конце канала 2306 холостого хода расположена полость 2316 регулировки потока холостого хода. Внутри полости 2316 регулировки потока холостого хода расположен нарезной регулятор регулировки потока холостого хода (не показанный на фиг. 15B, но аналогичный устройству, изображенному на фиг. 8). Полость 2316 регулировки потока холостого хода имеет конусообразную форму, постепенно сужающуюся в направлении внутренней части регулятора. Как показано на фиг. 8, палец 1318 регулировки потока холостого хода имеет аналогичный сужающийся торец 1320 (на фиг. 8), расположенный внутри полости регулировки потока холостого хода и создающий кольцевой канал регулируемого размера, через который может проходить газ. Размер кольцевого канала можно регулировать, поворачивая палец 2318 регулировки потока холостого хода, имеющий нарезной вал, вращающийся внутри нарезной части полости 2316, в результате чего сужающийся торец перемещается в полость 2316 или из нее. At the end of the
На фиг. 13A, 13B и 13C проиллюстрированы наилучшие варианты выполнения узла 2700 диафрагмы, которые могут быть применены в вариантах осуществления регулятора, изображенного на фиг. 12. In FIG. 13A, 13B, and 13C illustrate the best embodiments of the
Узел 2700 диафрагмы включает выполненную из любого подходящего материала диафрагму 2702, наружные края которой плотно зажаты между корпусом 2102 регулятора и нижней крышкой 2104 (согласно фиг. 12) и снабжены отпрессованной за одно целое прокладкой. Над диафрагмой расположена опорная пластина 2704, к которой прикреплена скользящая муфта 2652, как это показано на фиг. 12. The
Под диафрагмой расположена пружина 2706 диафрагмы и противодеформационное кольцо 2712. Опорная пластина 2704, пружина 2706 диафрагмы и противодеформационное кольцо 2712 соединены заклепками 2714 или другими легкими крепежными элементами, проходящими через диафрагму 2702, но при этом обеспечивающими преимущественно герметичную прокладку между верхней и нижней частями полости регулятора. Пружина 2706 диафрагмы может включать три или более штыря, отходящих наружу от центральной втулки и поддерживающих противодеформационное кольцо, как это будет описано ниже. The
Опорная пластина 2704 может представлять собой относительно плоскую легкую деталь из металла или пластика, выполненную в виде спиц и сплошной наружной окружности, что позволяет максимально снизить вес опорной пластины, сохраняя при этом центральную часть диафрагмы 2702 относительно плоской и параллельной центральной оси корпуса регулятора. The
Аналогичным образом противодеформационное кольцо 2712 имеет наружное кольцо 2710, диаметр которого превышает диаметр опорной пластины 2704, установленной на штифтах 2716, расположенных на конце подпружиненных штырей 2706. Наружное кольцо приподнимает края диафрагмы выше центральной части диафрагмы, когда регулятор находится в нормальном или сбалансированном положении. Если давление в верхней части полости 2105 падает ниже уровня эталонного давления в нижней части полости, центральная часть диафрагмы приподнимется, компенсируя указанную разность давлений. Благодаря новизне своей конструкции диафрагма согласно настоящему изобретению остается плоской, и тем самым улучшается работа регулятора. Similarly, the
Несмотря на то, что во многих случаях предпочтительно, чтобы регулятор работал в сбалансированном положении, чтобы свести к минимуму давление газа на выходе, при определенных обстоятельствах регулятор может работать в несбалансированном положении, чтобы обеспечить небольшое положительное давление на выходе из регулятора в двигатель. Although in many cases it is preferable that the regulator operates in a balanced position to minimize the gas pressure at the outlet, under certain circumstances the regulator may operate in an unbalanced position to provide a small positive pressure at the outlet of the regulator to the engine.
На фиг. 17 изображен регулятор давления согласно фиг. 12, способный обеспечивать положительное давление на выходе из регулятора. На нижней крышке регулятора установлен узел 2800 опоры пружины, включающий стакан 2802, расположенный в нижней крышке и зафиксированный гайкой 2804. Внутри стакана 2802 находятся пружины 2806 и 2808 с противоположной намоткой, зафиксированные между пластинами 2810 и 2812. Пластина 2812 прикреплена к узлу 2700 диафрагмы заклепками 2714, а пластина 2810 зафиксирована внутри стакана 2802 и упирается в диск 2814 регулировки пружины, посаженный на резьбе стакана 2802. В результате вращения диска 2814 регулировки пружины увеличивается или уменьшается сила сжатия пружины, воздействующая на узел 2700 диафрагмы. Торец стакана 2802, кольца круглого сечения 2818 и 2820 могут быть снабжены колпачком 2816, защищенным от неумелого обращения, с целью герметизации регулятора от воздействия атмосферного давления. In FIG. 17 shows the pressure regulator according to FIG. 12, capable of providing positive pressure at the outlet of the regulator. A
Claims (5)
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CA2,136,699 | 1994-11-25 | ||
CANO2,136,699 | 1994-11-25 | ||
CA002136699A CA2136699C (en) | 1994-11-25 | 1994-11-25 | Three-stage gas pressure regulator |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU97106095A RU97106095A (en) | 1999-04-20 |
RU2152638C1 true RU2152638C1 (en) | 2000-07-10 |
Family
ID=4154740
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU97106095/09A RU2152638C1 (en) | 1994-11-25 | 1995-11-27 | Three-step gas pressure regulator |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10509826A (en) |
KR (1) | KR970707481A (en) |
DE (1) | DE69525646D1 (en) |
MX (1) | MX9703862A (en) |
RU (1) | RU2152638C1 (en) |
-
1995
- 1995-11-27 RU RU97106095/09A patent/RU2152638C1/en active
- 1995-11-27 DE DE69525646T patent/DE69525646D1/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-11-27 JP JP8517976A patent/JPH10509826A/en active Pending
- 1995-11-27 MX MX9703862A patent/MX9703862A/en unknown
- 1995-11-27 KR KR1019970703247A patent/KR970707481A/en active IP Right Grant
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE69525646D1 (en) | 2002-04-04 |
KR970707481A (en) | 1997-12-01 |
MX9703862A (en) | 1998-02-28 |
JPH10509826A (en) | 1998-09-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5755254A (en) | Two stage pressure regulator | |
EP0678798B1 (en) | A pressure-reducing regulator for compressed natural gas | |
MXPA97001498A (en) | Both stages pressure regulator, better | |
JP3857646B2 (en) | Gas flow regulation system | |
EP0759122B1 (en) | Non-return fuel system with fuel pressure vacuum response | |
JP3494870B2 (en) | Fuel injector for liquefied fuel | |
US6953026B2 (en) | Pressure regulating valve for automotive fuel system | |
EP0198381B1 (en) | Fuel pressure regulator | |
JPH07217517A (en) | Demand fuel pressure regulator | |
JPS6155322A (en) | Variable reaction type pressure regulator | |
US4774923A (en) | Pressure regulating valve | |
EP0793821B1 (en) | Three stage gas pressure regulator | |
JP3828659B2 (en) | Gas pressure reducing valve | |
KR20030031913A (en) | Pressure regulator | |
US6681798B2 (en) | Pressure regulator | |
JPS6352228B2 (en) | ||
US6443130B1 (en) | Fuel demand regulator | |
RU2152638C1 (en) | Three-step gas pressure regulator | |
US20140283794A1 (en) | Pressure control valve for gaseous fuel | |
JP4021043B2 (en) | Solenoid device | |
JPH08334078A (en) | Fluid pressure regulator | |
US20030234004A1 (en) | No-return loop fuel system | |
SU1098526A3 (en) | Injection nozzle | |
MXPA97003862A (en) | Three eta gas pressure regulator | |
CA2198610C (en) | Improved two-stage pressure regulator |