RU2681513C1

RU2681513C1 - Pressure regulator amplifier

Info

Publication number: RU2681513C1
Application number: RU2018115402A
Authority: RU
Inventors: Артем Александрович Макаров; Антон Павлович Макаров
Original assignee: Ооо "Нейт"
Priority date: 2018-04-24
Filing date: 2018-04-24
Publication date: 2019-03-06
Also published as: RU2681513C9

Abstract

FIELD: gas industry.SUBSTANCE: gas pressure regulator amplifier comprises a housing, a lid with a pulse gas supply nozzle, a mono-valve with pull-back spring, a fixed seat, a movable seat, measuring piston with rod, command pressure cavity in communication with the command pressure channel, feedback pressure cavity, a control spring. Measuring piston rod is made movable relative to the measuring piston with a ledge for contact with this piston and is equipped with an additional feedback piston located in a sleeve coaxially placed in the amplifier body. Additional piston and sleeve form a cavity, communicated through radial and axial drilling in a movable rod or with a command pressure cavity through central drilling in a mono-valve, or with a feedback pressure cavity through a slit gap between a mono-valve and a movable seat, made in movable rod and having a flat shape. Rod is loaded with a control spring through the additional piston and the ball. In addition to the central drilling, the mono-valve has two radially spaced drillings: the first for communicating with the command pressure cavity and the second through the groove on the mono-valve with the impulse gas supply cavity through the gap between the fixed and left saddle of the mono-valve, the right flat end of which is in contact with the movable seat.EFFECT: quality of regulation is improving.3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области регулирующей арматуры и касается составной части регулятора давления газа - усилителя.The invention relates to the field of control valves and relates to a component of a gas pressure regulator - amplifier.

Известно командное устройство, включающее мембрану с задающей пружиной и штоком, образующим седло сферического клапана, являющегося сбросным клапаном, который связан со вторым сферическим клапаном, являющимся рабочим клапаном, при этом полость между клапанами является командной, а полость за сбросным клапаном через центральное сечение в штоке сообщено с полостью слева от мембраны и являющейся полостью обратной связи (патент РФ на полезную модель №155506 МПК G01L 7/00, 07.10.2014).A command device is known that includes a membrane with a control spring and a rod forming a saddle of a spherical valve, which is a relief valve, which is connected with a second spherical valve, which is a working valve, the cavity between the valves being a command and the cavity behind the relief valve through a central section in the rod reported with a cavity to the left of the membrane and which is a feedback cavity (RF patent for utility model No. 155506 IPC G01L 7/00, 10/07/2014).

Недостатком устройства при хорошей герметичности клапанов является увеличение холостого хода клапанов и вследствие чего увеличение нечувствительности усилителя.The disadvantage of this device with good valve tightness is an increase in valve idle speed and, as a result, an increase in amplifier insensitivity.

Известен регулятор-усилитель спаренный, содержащий два цилиндрических корпуса с полостями входного, командного и выходного давления, клапан-поршень, поршень-шток, сдвоенный клапан, седло, устройство нажимное (патент РФ на полезную модель №147597, МПК G05D 16/00, 10.11.2014).Known regulator-amplifier paired, containing two cylindrical bodies with cavities of inlet, command and output pressure, valve piston, piston rod, double valve, seat, pressure device (RF patent for utility model No. 147597, IPC G05D 16/00, 10.11 .2014).

Недостатком данного устройства является недостаточная чувствительность при знакопеременных нагрузках.The disadvantage of this device is the lack of sensitivity during alternating loads.

Известен усилитель регулятора давления газа, содержащий корпус, чувствительный элемент в виде двух мембран, между которыми размещен регулирующий орган, включающий шток, жестко закрепленный в корпусе с установленным в нем соплом, взаимодействующим с седлом, установленном на хомуте, причем хомут соединен с мембранами при помощи тарелки, диска и гаек (патент РФ на полезную модель 171287, МПК G05D 16/06, 09.08.2016).Known amplifier of a gas pressure regulator, comprising a housing, a sensing element in the form of two membranes, between which there is a regulatory body, including a rod, rigidly mounted in the housing with a nozzle installed in it, interacting with a saddle mounted on the clamp, and the clamp is connected to the membranes by plates, discs and nuts (RF patent for utility model 171287, IPC G05D 16/06, 08/09/2016).

Недостатком данного устройства является возможность колебательных процессов мембранного узла на минимальных расходах газа через регулятор давления газа.The disadvantage of this device is the possibility of oscillatory processes of the membrane unit at the minimum gas flow rate through the gas pressure regulator.

Известен пилот-регулятор, работающий совместно с регулятором давления, содержащий корпус, штуцер подачи импульсного газа, моноклапан с двумя коническими поверхностями, седло подвижное, опирающееся на вторую коническую поверхность моноклапана, поршень измерительный со штоком, полости командного давления и обратной связи, при этом входной участок седла неподвижного и входной участок седла подвижного выполнены в виде тонкостенных цилиндрических обечаек с возможностью упругой деформации при контакте с моноклапаном (патент РФ на изобретение 2010708, МПК G05D 16/00, 31.12.2015).Known pilot regulator, working in conjunction with a pressure regulator, comprising a housing, a pulse gas supply fitting, a mono valve with two conical surfaces, a movable seat resting on a second conical surface of the mono valve, a measuring piston with a rod, command pressure cavities and feedback, while the input the fixed saddle section and the movable saddle inlet section are made in the form of thin-walled cylindrical shells with the possibility of elastic deformation upon contact with a mono valve (RF patent for the invention of 2010708, IPC G05D 16/00, 31.12.2015).

Недостатком данного устройства, принятого за прототип, и перечисленных аналогов является плохое качество регулирования на переходных режимах работы, особенно при возмущениях на режимах малого расхода газа через регулятор давления газов.The disadvantage of this device, taken as a prototype, and the listed analogues is the poor quality of regulation in transient modes of operation, especially with disturbances in low gas flow through a gas pressure regulator.

Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, заключается в улучшении качества регулирования, а также на обеспечение хорошей технологичности при сборке-разборке и регулировке усилителя регулятора давления газа.The technical result, the achievement of which the present invention is directed, is to improve the quality of regulation, as well as to ensure good adaptability during assembly, disassembly and adjustment of the amplifier of the gas pressure regulator.

Технический результат достигается тем, что в усилителе регулятора давления газа, содержащем корпус, крышку со штуцером подачи импульсного газа, моноклапан с возвратной пружиной, седло неподвижное, седло подвижное, поршень измерительный со штоком, полость командного давления, сообщенную с каналом командного давления, полость давления обратной связи, пружину задающую, новым является то, что шток поршня измерительного выполнен подвижным относительно поршня измерительного с уступом для контакта с этим поршнем и снабжен дополнительным поршнем обратной связи, размещенным во втулке, коаксиально размещенной в корпусе усилителя, при этом дополнительный поршень и втулка образуют полость, сообщаемую через радиальное и осевое сверления в подвижном штоке либо с полостью командного давления через центральное сверление в моноклапане, либо с полостью давления обратной связи через щелевой зазор между моноклапаном и седлом подвижным, выполненным в штоке подвижном и имеющим плоскую форму, причем шток через дополнительный поршень и шарик нагружен пружиной задающей; моноклапан кроме центрального сверления имеет два радиально разнесенных сверлений: первое для сообщения с полостью командного давления и второе через проточку на моноклапане с полостью подачи импульсного газа через щель между седлом неподвижным и левым торцом моноклапана, правый плоский торец которого находится в контакте с седлом подвижным.The technical result is achieved by the fact that in the amplifier of the gas pressure regulator comprising a housing, a cover with a pulse gas supply fitting, a mono valve with a return spring, a fixed seat, a movable saddle, a measuring piston with a rod, a command pressure cavity in communication with the command pressure channel, a pressure cavity feedback, the spring sets, new is that the measuring piston rod is movable relative to the measuring piston with a step for contact with this piston and is equipped with an additional pore feedback loop located in a sleeve coaxially placed in the amplifier housing, with the additional piston and sleeve forming a cavity communicating via radial and axial drilling in the movable rod, either with a command pressure cavity through central drilling in a mono valve or with a feedback pressure cavity through a gap between the mono-valve and the movable saddle, made in the movable rod and having a flat shape, the rod through an additional piston and ball is loaded with a set spring; In addition to central drilling, the mono-valve has two radially spaced drillings: the first for communication with the command pressure cavity and the second through the groove on the mono-valve with the cavity for supplying pulsed gas through the gap between the stationary seat and the left side of the mono-valve, the right flat end of which is in contact with the moving saddle.

Также в седле неподвижном выполнен выступ по окружности центрального сверления, а в левый торец моноклапана заделана уплотняющая прокладка из прочного износостойкого упругого материала, например, «Адипрена».Also, in the stationary saddle, a protrusion is made around the circumference of the central drilling, and a sealing gasket from a durable wear-resistant elastic material, for example, “Adiprene”, is embedded in the left end of the mono-valve.

Также моноклапан выполнен из нержавеющей стали, а шток подвижный из бронзы.Also, the mono valve is made of stainless steel, and the movable stem is made of bronze.

На фиг. 1 представлена конструктивная схема усилителя регулятора давления газа (далее - усилитель), на фиг. 2 - схема рабочего клапана, на фиг. 3 - схема сбросного клапана.In FIG. 1 shows a structural diagram of an amplifier for a gas pressure regulator (hereinafter referred to as an amplifier), FIG. 2 is a diagram of a service valve, in FIG. 3 is a diagram of a relief valve.

Усилитель содержит корпус 1, крышку 2 со штуцером 3 подвода импульсного газа. Крышка 2 фиксирует опору 4 с пружиной 5 моноклапана 6, размещенного в седле неподвижном 7. Эта левая часть моноклапана 6 с седлом неподвижным 7 образует рабочий клапан «Р» (фиг. 2)The amplifier contains a housing 1, a cover 2 with a fitting 3 for supplying pulsed gas. The cover 2 fixes the support 4 with the spring 5 of the mono-valve 6, which is located in the fixed seat 7. This left part of the mono-valve 6 with the fixed-seat 7 forms a working valve "P" (Fig. 2)

На одной оси с моноклапаном 7 размещен шток 8 поршня измерительного 9. При этом шток 8 выполнен подвижным относительного поршня измерительного 9 и имеет уступ 10 для контакта с этим поршнем. Шток 8 содержит дополнительный поршень обратной связи 11, размещенный в неподвижной втулке 12, которая коаксиально установлена в корпусе 1 усилителя. Поршень 11 и втулка 12 образуют полость 13. Эта полость может быть сообщена через радиальное 14 и осевое сверление 15 в подвижном штоке 8 либо с полостью командного давления 16 через центральное отверстие 17 в моноклапане 6, либо с полостью давления обратной связи 18 через щелевой зазор 19 между моноклапаном 6 и седлом подвижным 20, выполненным в штоке подвижном 8 и имеющим плоскую форму. Эта правая часть моноклапана 6 и седло подвижное 20 образуют сбросной клапан «С» (фиг. 3). Шток подвижный 8 через дополнительный поршень обратной связи 11, шарик 21 и опору 22 нагружен пружиной задающей 23. Винт 24 служит для настройки уровня давления за регулятором давления газа.The piston rod 8 of the measuring piston 9 is placed on the same axis with the mono valve 7. The rod 8 is movable relative to the piston of the measuring piston 9 and has a step 10 for contact with this piston. The rod 8 contains an additional feedback piston 11 located in a stationary sleeve 12, which is coaxially mounted in the housing 1 of the amplifier. The piston 11 and the sleeve 12 form a cavity 13. This cavity can be communicated through radial 14 and axial drilling 15 in the movable rod 8 or with a command pressure cavity 16 through a central hole 17 in the mono valve 6, or with a feedback pressure cavity 18 through the gap 19 between the mono valve 6 and the movable saddle 20, made in the movable rod 8 and having a flat shape. This right-hand side of the mono valve 6 and the movable seat 20 form a relief valve "C" (Fig. 3). The movable rod 8 through an additional feedback piston 11, the ball 21 and the support 22 is loaded with a set spring 23. Screw 24 serves to adjust the pressure level behind the gas pressure regulator.

Моноклапан 6 кроме центрального сверления 17 имеет два радиальных разнесенных сверлений: сверление 25 сообщено с полостью командного давления 16, которая сообщена с каналом 26 подачи командного давления на регулятор давления газа, и сверление 27, которое сообщено через проточку 28 в моноклапане 6 с полостью подачи импульсного газа 29 через щель 30 между седлом неподвижным 7 и левым торцом 31 моноклапана 6 (фиг. 2). Правый торец 32 моноклапана 6 находится в контакте с седлом подвижным 20.The mono valve 6, in addition to the central drilling 17, has two radially spaced drillings: the drilling 25 is communicated with a command pressure cavity 16, which is in communication with the command pressure supply channel 26 to the gas pressure regulator, and the drilling 27, which is communicated through a groove 28 in the mono valve 6 with a pulse supply cavity gas 29 through the gap 30 between the fixed seat 7 and the left end face 31 of the mono valve 6 (Fig. 2). The right end 32 of the mono valve 6 is in contact with the movable seat 20.

Рабочий клапан «Р» должен быть герметичным, чтобы исключить возможность самопроизвольного включения регулятора давления. Для этого в левый торец моноклапана 6 заделана прокладка 33 из прочного износостойкого упругого материала, например, «Адипрена», а на плоскости седла неподвижного 7 по окружности отверстия (сверления 15) выполнен выступ 34. В сбросном клапане «С» моноклапан 6 выполнен из нержавеющей стали, а седло подвижное 20 в составе штока 8 выполнено из бронзы для обеспечения хорошего прилегания. Тем не менее, по выполняемой им функции в сбросном клапане «С» не требуется полной герметичности, т.к. наличие протечки по этому клапану компенсируется отработкой по обратной связи по давлению за регулятором давления.The service valve "P" must be tight to exclude the possibility of spontaneous inclusion of the pressure regulator. To do this, a gasket 33 made of durable wear-resistant elastic material, for example, Adiprene, is embedded in the left end face of the mono-valve 6, and a protrusion 34 is made on the plane of the seat of the stationary 7 along the circumference of the hole (drilling 15). In the relief valve “C”, the mono-valve 6 is made of stainless steel, and the movable saddle 20 in the rod 8 is made of bronze to ensure a good fit. Nevertheless, according to the function performed by it in the relief valve “C”, complete tightness is not required, since leakage through this valve is compensated by working out pressure feedback behind the pressure regulator.

Усилитель регулятора давления газа работает следующим образом. На равновесных режимах в полости командного давления 16 и соответственно через канал 26 в исполнительном органе регулятора давления (условно не показано) устанавливается фиксированное давление, определяемое положением рабочего «Р» и сбросного «С» клапанов. В свою очередь, это положение определяется усилиями от пружины задающей 23, давления в полости обратной связи 18 и возвратной пружины 5 и давления в полости 13. Указанное фиксированное давление определяет соответственно заданный уровень регулируемого давления за регулятором давления газа.The amplifier of the gas pressure regulator operates as follows. At equilibrium modes in the cavity of the command pressure 16 and, accordingly, through the channel 26 in the actuator of the pressure regulator (not shown conditionally), a fixed pressure is established, which is determined by the position of the working "P" and the discharge "C" valves. In turn, this position is determined by the efforts from the spring of the master 23, the pressure in the feedback cavity 18 and the return spring 5 and the pressure in the cavity 13. The specified fixed pressure determines, respectively, the specified level of adjustable pressure behind the gas pressure regulator.

Наличие незначительных допустимых протечек на сбросном клапане «С» на равновесных режимах вызовет уменьшение давления в исполнительном органе регулятора давления и вследствие чего уменьшение давления за регулятором давления газа, на что реагирует поршень измерительный 9, который под действием пружины задающей 23 через опору 22, шарик 4 и дополнительный поршень обратной связи 11 сместит моноклапан 6 влево на открытие рабочего клапана «Р» на восстановление заданного исходного уровня давления за регулятором давления. По мере проявления протечек на сбросном клапане «С» вышеописанные циклы будут повторяться, поддерживая заданный режим по давлению за регулятором давления.The presence of insignificant allowable leaks on the relief valve “C” at equilibrium conditions will cause a decrease in pressure in the actuator of the pressure regulator and, as a result, a decrease in pressure downstream of the gas pressure regulator, to which the measuring piston 9 reacts, which acts under the action of the spring setting 23 through the support 22, ball 4 and an additional feedback piston 11 will shift the mono valve 6 to the left to open the working valve "P" to restore the specified initial pressure level behind the pressure regulator. As leaks appear on the relief valve “C”, the above cycles will be repeated, maintaining the preset pressure mode behind the pressure regulator.

На переходных режимах (изменение нагрузки сети за регулятором давления - изменение расхода и давления газа) для улучшения качества регулирования (уменьшение заброса давления за регулятором давления газа и устранение возможности автоколебаний) служит дополнительная обратная связь по давлению за рабочим клапаном «Р».In transient conditions (changing the network load behind the pressure regulator — changing the gas flow rate and pressure), to improve the quality of regulation (reducing the pressure overshoot behind the gas pressure regulator and eliminating the possibility of self-oscillations), additional pressure feedback behind the P operating valve is used.

Например, при падении давлении в сети за регулятором давления газа, сигнал обратной связи по давлению за регулятором давления проходит в полость давления обратной связи 18 как уменьшение давления. В результате, под действием пружины задающей 23 шток 8 через моноклапан 6 открывает рабочий клапан «Р», одновременно закрывая клапан сбросной «С» и соединяя полость 13 через центральное сверление 15 в седле подвижном 20 и сверление 17 в моноклапане 6 с подводом командного давления за рабочим клапаном «Р». При этом открытие рабочего клапана «Р» увеличивает командное давление на исполнительный орган регулятора давления. Одновременно с этим под действием давления в полости 13 поршень дополнительной обратной связи 11 сместится вправо и вслед за ним сместится вправо моноклапан 6 под действием пружины 5, прикрывая рабочий клапан «Р» и уменьшая командное давление. Тем самым устраняется возможность перерегулирования и возникновения автоколебаний.For example, when the pressure drops in the network behind the gas pressure regulator, the pressure feedback signal behind the pressure regulator passes into the feedback pressure cavity 18 as a decrease in pressure. As a result, under the action of the spring setting 23, the rod 8 through the mono-valve 6 opens the working valve "P", at the same time closing the relief valve "C" and connecting the cavity 13 through the central drilling 15 in the movable saddle 20 and drilling 17 in the mono-valve 6 with the command pressure in working valve "P". Moreover, the opening of the operating valve "P" increases the command pressure on the actuator of the pressure regulator. At the same time, under the action of pressure in the cavity 13, the additional feedback piston 11 will shift to the right and after it the mono valve 6 will shift to the right under the action of the spring 5, closing the working valve “P” and reducing the command pressure. This eliminates the possibility of overshooting and the occurrence of self-oscillations.

При повышении давления в полости обратной связи 18 все процессы проистекают в обратном порядке.With increasing pressure in the feedback cavity 18, all processes occur in the reverse order.

Таким образом, предложенное выполнение усилителя регулятора давления газа повышает качество его регулирования. Кроме того повышена его технологичность и удобство обслуживания, например, за счет снижения требований к точности изготовления сбросного клапана «С».Thus, the proposed implementation of the amplifier gas pressure regulator increases the quality of its regulation. In addition, its manufacturability and ease of maintenance are increased, for example, by reducing the requirements for the accuracy of manufacturing the “C” relief valve.

Claims

1. The amplifier of the gas pressure regulator, comprising a housing, a cover with a pulse gas supply fitting, a mono valve with a return spring, a fixed seat, a movable saddle, a measuring piston with a rod, a command pressure cavity in communication with the command pressure channel, a feedback pressure cavity, a spring setting characterized in that the measuring piston rod is movable relative to the measuring piston with a step for contact with this piston and is equipped with an additional feedback piston located in the sleeve coaxially placed in the amplifier housing, with the additional piston and sleeve forming a cavity communicating via radial and axial drilling in the movable rod, either with the command pressure cavity through central drilling in the mono valve or with the feedback pressure cavity through the gap between the mono valve and the movable seat made in the rod movable and having a flat shape, and the rod through an additional piston and ball is loaded with a set spring; In addition to the central drilling, the mono valve has two radially spaced drillings: the first for communication with the command pressure cavity and the second through the groove on the mono valve with the cavity for supplying pulsed gas through the gap between the stationary seat and the left end face of the mono valve, the right flat end of which is in contact with the moving saddle.

2. The device according to p. 1, characterized in that the fixed seat has a protrusion around the circumference of the central drilling, and a gasket made of a durable wear-resistant elastic material, for example, Adiprene, is embedded in the left end face of the mono valve.

3. The device of claim 1, characterized in that the mono valve is made of stainless steel, and the movable seat is made of bronze.