Trykregulator

ilt-og MAPP-gasflasker med to-trins trykregulatorer

skematisk diagram over trykreducerende regulator (A) og modtryksregulator (B). De øverste diagrammer viser den normale tilstand for ventilerne, som normalt er åben for trykreduktionsmidler og Normalt lukket for modtryksventiler.

• 1. Trykindstillingsskrue
• 2. Forår
• 3. Aktuator
• 4. Indgangsporten (højt tryk)
• 5. Udløbsport (lavt tryk)
• 6. Ventilhus
• 7. Ventil krone og sæde

Diagram symboler for trykreduktion og modtryk regulatorer. Den konceptuelle forskel er hovedsageligt i hvilken side feedbacken er taget fra.

en trykregulator er en ventil, der styrer trykket af en væske eller gas til en ønsket værdi ved hjælp af negativ feedback fra det kontrollerede tryk. Regulatorer bruges til gasser og væsker og kan være en integreret enhed med en trykindstilling, en begrænser og en sensor alt i det ene legeme eller bestå af en separat tryksensor, controller og strømningsventil.

der findes to typer: trykreduktionsregulatoren og modtryksregulatoren.

• en trykreducerende regulator er en reguleringsventil, der reducerer indgangstrykket for en væske eller gas til en ønsket værdi ved dens udgang. Det er en Normalt åben ventil og installeres opstrøms for trykfølsomt udstyr.
• en modtryksregulator, modtryksventil, trykbærende ventil eller trykbærende regulator er en reguleringsventil, der opretholder det indstillede tryk ved sin indløbsside ved at åbne for at tillade strømning, når indløbstrykket overstiger den indstillede værdi. Det adskiller sig fra en overtryksaflastningsventil, idet overtryksventilen kun er beregnet til at åbne, når det indeholdte tryk er for stort, og det er ikke nødvendigt at holde opstrøms tryk konstant. De adskiller sig fra trykreducerende regulatorer, idet den trykreducerende regulator styrer nedstrøms tryk og er ufølsom over for opstrøms tryk. Det er en Normalt lukket ventil, der kan installeres parallelt med følsomt udstyr eller efter det følsomme udstyr for at tilvejebringe en hindring for strømmen og derved opretholde opstrøms tryk.

begge typer regulatorer bruger feedback af det regulerede tryk som input til kontrolmekanismen og aktiveres almindeligvis af en fjederbelastet membran eller stempel, der reagerer på ændringer i feedbacktrykket for at styre ventilåbningen, og i begge tilfælde skal ventilen kun åbnes nok til at opretholde det indstillede regulerede tryk. Den faktiske mekanisme kan være meget ens i alle henseender undtagen placeringen af feedbacktrykshanen. Som i andre feedbackstyringsmekanismer er dæmpningsniveauet vigtigt for at opnå en balance mellem hurtig reaktion på en ændring i det målte tryk og stabilitet i output. Utilstrækkelig dæmpning kan føre til jagtoscillation af det kontrollerede tryk, mens overdreven friktion af bevægelige dele kan forårsage Hysterese.

trykreducerende regulator

drift

en trykreducerende regulators primære funktion er at matche gasstrømmen gennem regulatoren til efterspørgslen efter gas, der er anbragt på den, samtidig med at der opretholdes et tilstrækkeligt konstant udgangstryk. Hvis belastningsstrømmen falder, skal regulatorstrømmen også falde. Hvis belastningsstrømmen øges, skal regulatorstrømmen øges for at forhindre, at det kontrollerede tryk falder på grund af mangel på gas i tryksystemet. Det er ønskeligt, at det kontrollerede tryk ikke varierer meget fra setpunktet for en lang række strømningshastigheder, men det er også ønskeligt, at strømmen gennem regulatoren er stabil, og det regulerede tryk ikke udsættes for overdreven svingning.

en trykregulator omfatter et begrænsende element, et belastningselement og et måleelement:

• begrænsningselementet er en ventil, der kan tilvejebringe en variabel begrænsning af strømmen, såsom en klodeventil, butterflyventil, poppetventil osv.
• lastelementet er en del, der kan anvende den nødvendige kraft til begrænsningselementet. Denne belastning kan tilvejebringes af en vægt, en fjeder, en stempelaktuator eller membranaktuatoren i kombination med en fjeder.
• måleelementet fungerer til at bestemme, hvornår indløbsstrømmen er lig med udløbsstrømmen. Membranen selv bruges ofte som et måleelement, det kan tjene som et kombineret element.

i den afbildede ettrinsregulator bruges en kraftbalance på membranen til at styre en klappeventil for at regulere trykket. Uden indløbstryk skubber fjederen over membranen den ned på klappeventilen og holder den åben. Når indløbstrykket er indført, tillader den åbne poppet strømning til membranen, og trykket i det øverste kammer øges, indtil membranen skubbes opad mod fjederen, hvilket får poppet til at reducere strømmen og endelig stoppe yderligere stigning i trykket. Ved at justere den øverste skrue kan det nedadgående tryk på membranen øges, hvilket kræver mere tryk i det øverste kammer for at opretholde ligevægt. På denne måde styres regulatorens udløbstryk.

F = ( P i − P o ) s + P o s + f {\displaystyle F=(P_{i}-p_{o})s+P_{o}S+f}

F : membranfjederkraft {\displaystyle F:{\tekst{ pessar foråret kraft}}}

f : poppet spring force {\displaystyle f:{\tekst{ poppet spring force}}}
P I : indløbstryk {\displaystyle P_{i}:{\tekst{ indløbstryk}}}
p o : outlet pressure {\displaystyle P_{o}: {\tekst{ outlet pressure}}}
s: poppet area {\displaystyle S: {\tekst{ poppet area}}}

S: membranområde {\displaystyle S: {\tekst{ membranområde}}}

Single stage regulator

single-trins trykregulator

højtryksgas fra forsyningen kommer ind i regulatoren gennem indløbsporten. Indløbstrykmåleren angiver dette tryk. Gassen passerer derefter gennem den normalt åbne trykreguleringsventilåbning, og nedstrøms trykket stiger, indtil ventilens aktiveringsmembran afbøjes tilstrækkeligt til at lukke ventilen, hvilket forhindrer mere gas i at komme ind i lavtrykssiden, indtil trykket falder igen. Udløbstrykmåleren angiver dette tryk.

udløbstrykket på membranen og indløbstrykket og poppetfjederkraften på den opstrøms del af ventilen holder membranen/poppetenheden i lukket position mod kraften fra membranbelastningsfjederen. Hvis forsyningstrykket falder, reduceres lukkekraften på grund af forsyningstrykket, og nedstrøms trykket stiger lidt for at kompensere. Således, hvis forsyningstrykket falder, vil udløbstrykket stige, forudsat at udløbstrykket forbliver under det faldende forsyningstryk. Dette er årsagen til tankens dump, hvor forsyningen leveres af en gastank under tryk. Operatøren kan kompensere for denne effekt ved at justere fjederbelastningen ved at dreje knappen for at genoprette udløbstrykket til det ønskede niveau. Med en enkelttrinsregulator, når forsyningstrykket bliver lavt, får det nedre indløbstryk udløbstrykket til at klatre. Hvis membranbelastningsfjederkomprimeringen ikke justeres for at kompensere, kan poppet forblive åben og lade tanken hurtigt dumpe det resterende indhold.

dobbelttrinsregulator

to-trins trykregulator

to-trins regulatorer er to regulatorer i serie i det samme hus, der fungerer for at reducere trykket gradvist i to trin i stedet for et. Det første trin, som er forudindstillet, reducerer tilførselsgasens tryk til et mellemstadium; gas ved dette tryk passerer ind i det andet trin. Gassen kommer ud fra det andet trin ved et tryk (arbejdstryk) indstillet af brugeren ved at justere trykreguleringsknappen ved membranbelastningsfjederen. To-trins regulatorer kan have to sikkerhedsventiler, så hvis der er noget overtryk mellem trin på grund af en lækage i det første trin ventilsæde, vil det stigende tryk ikke overbelaste strukturen og forårsage en eksplosion.

en ubalanceret enkelttrinsregulator kan have brug for hyppig justering. Når forsyningstrykket falder, kan udløbstrykket ændre sig, hvilket kræver justering. I to-trins regulatoren er der forbedret kompensation for ethvert fald i forsyningstrykket.

applikationer

trykreducerende regulatorer

luftkompressorer

luftkompressorer bruges i industrielle, kommercielle og hjemmeværkstedsmiljøer til at udføre et udvalg af job, herunder blæser ting rene; kører luftdrevne værktøjer; og oppustning af ting som dæk, bolde osv. Regulatorer bruges ofte til at justere trykket, der kommer ud af en luftmodtager (tank) for at matche det, der er nødvendigt for opgaven. Ofte, når en stor kompressor bruges til at levere trykluft til flere anvendelser (ofte omtalt som “shop air”, hvis den er bygget som en permanent installation af rør i hele en bygning), vil yderligere regulatorer blive brugt til at sikre, at hvert separat værktøj eller funktion modtager det tryk, det har brug for. Dette er vigtigt, fordi nogle luftværktøjer eller anvendelser til trykluft kræver tryk, der kan forårsage skade på andre værktøjer eller materialer.

fly

trykregulatorer findes i tryk på flykabinen, kontrol af baldakinforsegling, drikkevandssystemer og bølgeledertryk.

Aerospace

Aerospace trykregulatorer har anvendelser i fremdriftstryk kontrol for reaktion kontrolsystemer (RCS) og holdning kontrolsystemer (ACS), hvor høj vibration, store ekstreme temperaturer og ætsende væsker er til stede.

madlavning

trykbeholdere kan bruges til at tilberede mad meget hurtigere end ved atmosfærisk tryk, da det højere tryk hæver indholdets kogepunkt. Alle moderne trykkogere har en trykregulatorventil og en trykaflastningsventil som en sikkerhedsmekanisme for at forhindre eksplosion i tilfælde af, at trykregulatorventilen ikke frigiver trykket tilstrækkeligt. Nogle ældre modeller mangler en sikkerhedsventil. De fleste hjem madlavning modeller er bygget til at opretholde en lav og højt tryk indstilling. Disse indstillinger er normalt 7 til 15 pounds per kvadrat tomme (0,48 til 1,03 bar). Næsten alle hjem madlavning enheder vil ansætte en meget enkel enkelt-trins trykregulator. Ældre modeller bruger simpelthen en lille vægt oven på en åbning, der løftes af for stort tryk for at lade overskydende damp slippe ud. Nyere modeller indeholder normalt en fjederbelastet ventil, der løfter og tillader tryk at slippe ud, når trykket i karret stiger. Nogle trykkogere har en hurtig frigørelsesindstilling på trykregulatorventilen, der i det væsentlige vil sænke fjederspændingen for at lade trykket slippe hurtigt ud, men stadig sikker hastighed. Kommercielle køkkener bruger også trykkogere, i nogle tilfælde ved hjælp af oliebaserede trykkogere til hurtigt at stege fastfood. Trykbeholdere af denne art kan også bruges som autoklaver til sterilisering af små partier udstyr og i hjemmet konservesoperationer.

reduktion af vandtryk

trykregulator til vandforsyning til hjemmet. Udløbstrykket indstilles med det blå håndhjul og vises på den lodrette skala.

en vandtrykreguleringsventil begrænser tilstrømningen ved dynamisk at ændre ventilåbningen, så når mindre tryk er på ydersiden, ventilen åbner helt op, og for meget tryk på ydersiden får ventilen til at lukke. I en situation uden tryk, hvor vand kan strømme baglæns, vil det ikke blive hæmmet. En vandtrykreguleringsventil fungerer ikke som en kontraventil.

de bruges til applikationer, hvor vandtrykket er for højt i slutningen af ledningen for at undgå skader på apparater eller rør.

svejsning og skæring

svejse-og skæreprocesser kræver gasser ved specifikke tryk, og regulatorer vil generelt blive brugt til at reducere det høje tryk på lagringscylindre til dem, der kan bruges til skæring og svejsning. Ilt-og brændstofgasregulatorer har normalt to trin: Regulatorens første trin frigiver gassen ved et konstant tryk fra cylinderen på trods af, at trykket i cylinderen bliver mindre, når gassen frigives. Regulatorens anden fase styrer trykreduktionen fra mellemtrykket til lavt tryk. Den endelige strømningshastighed kan justeres ved brænderen. Regulatorenheden har normalt to trykmålere, den ene angiver cylindertryk, den anden angiver leveringstryk. Inert gas afskærmet lysbuesvejsning bruger også gas lagret ved højt tryk tilvejebragt gennem en regulator. Der kan være en strømningsmåler kalibreret til den specifikke gas.

propan/LP Gas

alle propan-og LP-gasapplikationer kræver brug af en regulator. Fordi trykket i propantanke kan svinge betydeligt med temperaturen, regulatorer skal være til stede for at levere et stabilt tryk til apparater nedstrøms. Disse regulatorer kompenserer normalt for tanktryk mellem 30-200 pund pr.kvadratcentimeter (2,1–13,8 bar) og leverer ofte 11 tommer vandkolonne 0,4 pund pr. kvadratcentimeter (28 mbar) til boligapplikationer og 35 tommer vandkolonne 1.3 pounds per kvadrat tomme (90 mbar) til industrielle applikationer. Propan regulatorer varierer i størrelse og form, leveringstryk og justerbarhed, men er ensartede i deres formål at levere et konstant udløbstryk til nedstrøms krav. Fælles internationale indstillinger for indenlandske lp gasregulatorer er 28 mbar for butan og 37 mbar for propan.

gasdrevne køretøjer

alle køretøjsmotorer, der kører på komprimeret gas som brændstof (forbrændingsmotor eller brændselscelle elektrisk krafttog) kræver en trykregulator for at reducere den lagrede gas (CNG eller Hydrogen} tryk fra 700, 500, 350 eller 200 bar (eller 70, 50, 35 og 20 MPa) til driftstryk.)

fritidskøretøjer

for fritidskøretøjer med VVS kræves en trykregulator for at reducere trykket fra en ekstern vandforsyning, der er tilsluttet køretøjets VVS, da forsyningen kan være en meget højere højde end campingpladsen, og vandtrykket afhænger af vandkolonnens højde. Uden en trykregulator kan det intense pres, der opstår på nogle campingpladser i bjergrige områder, være nok til at sprænge autocamperens vandrør eller løsne VVS-leddene og forårsage oversvømmelse. Trykregulatorer til dette formål sælges typisk som små skruetilbehør, der passer ind i slangerne, der bruges til at forbinde en RV til vandforsyningen, som næsten altid er skruetrådskompatible med den fælles haveslange.

Åndedrætsgasforsyning

trykregulatorer bruges med Dykkercylindre til dykning. Tanken kan indeholde tryk på over 3.000 pund pr.kvadratcentimeter (210 bar), hvilket kan forårsage en dødelig barotrauma-skade for en person, der trækker vejret direkte. En efterspørgselsstyret regulator giver en strøm af åndedrætsgas ved det omgivende tryk (som varierer efter dybde i vandet). Trykreducerende regulatorer bruges også til at levere åndedrætsgas til overfladeleverede dykkere og mennesker, der bruger selvstændigt åndedrætsapparat til redning og farligt arbejde på land. Supplerende ilt til flyvning i høj højde i upressede fly og medicinske gasser udleveres også gennem trykreducerende regulatorer fra højtrykslagring.

mineindustrien

da trykket opbygges hurtigt i forhold til dybden, kræver underjordisk minedrift et ret komplekst vandsystem med trykreducerende ventiler. Disse enheder skal installeres i et bestemt afstandsinterval, normalt 600 fod (180 m). Uden sådanne ventiler ville rørene let briste, og trykket ville være for stort til udstyrets drift.

naturgasindustrien

trykregulatorer anvendes i vid udstrækning inden for naturgasindustrien. Naturgas komprimeres til høje tryk for at blive distribueret over hele landet gennem store transmissionsledninger. Transmissionstrykket kan være over 1.000 pund pr.kvadratcentimeter (69 bar) og skal reduceres gennem forskellige trin til et anvendeligt tryk til industrielle, kommercielle og boligapplikationer. Der er tre primære trykreduktionssteder i dette distributionssystem. Den første reduktion er placeret ved Byporten, mens transmissionstrykket falder til et distributionstryk for at fodre i hele byen. Dette er også det sted, hvor den lugtfrie naturgas lugtes med mercaptan. Distributionstrykket reduceres yderligere ved en distriktsregulatorstation, der ligger forskellige steder i byen, til Under 60 psig. Den endelige nedskæring ville ske på slutbrugerens placering. Generelt tages slutbrugerreduktionen til lave tryk fra 0,25 psig til 5 psig. Nogle industrielle applikationer kan kræve et højere tryk.

modtryksregulatorer

• Oprethold opstrøms trykregulering i analytiske eller processystemer
• Beskyt følsomt udstyr mod overtryksskader
• reducer trykforskellen over en komponent, der ikke er tolerant over for store trykforskelle.
• Gas salgslinjer
• produktionsfartøjer (f. eks. Vand knockouts)
• udluftnings-eller flarelinjer

hyperbariske kamre

hvor trykfaldet på et indbygget åndedrætssystem udstødningssystem er for stort, typisk i mætningssystemer, kan en modtryksregulator bruges til at reducere udstødningstrykfaldet til et sikrere og mere håndterbart tryk.

Reclaim dykkerhjelme

dybden, hvor de fleste helioks-åndedrætsblandinger anvendes til overfladeforsyet dykning, er generelt mindst 5 bar over overfladens atmosfæriske tryk, og udstødningsgassen fra dykkeren skal passere gennem en genvindingsventil, som er en efterspørgselsstyret modtryksventil aktiveret af stigningen i trykket i dykkerens hjelm forårsaget af dykkerudånding. Genvindingsgasslangen, der fører den udåndede gas tilbage til overfladen til genanvendelse, må ikke have en for stor trykforskel fra det omgivende tryk ved dykkeren. En ekstra modtryksregulator i denne linje tillader finere indstilling af genvindingsventilen til lavere vejrtrækningsarbejde på variable dybder.

Se også

• indbygget åndedrætssystem – System til levering af åndedrætsgas efter behov inden for et begrænset rum
• reguleringsventil – Strømningsstyringsenhed
• negativ feedback-kontrolsystem, der bruges til at reducere udflugter fra den ønskede værdi

• Tryk animationer

Commons har medier relateret til trykregulatorer.