ГАЗОВЫЙ РЕДУКТОР

Полезная модель относится к трубопроводной арматуре, а именно к устройствам регулирования давления газа, и может быть использована в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства.
Известен регулятор давления, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, смонтированные в корпусе чувствительный элемент с подпружиненным жестким центром и регулирующий орган, выполненный в виде сопла и заслонки в виде вялой мембраны, контактно связанной через подпружиненный упор с одним концом штока, расположенного в центральном отверстии сопла, другой конец которого связан с подпружиненным жестким центром, радиальные и кольцевые канавки, выполненные в корпусе вокруг сопла, вершины выступов которых расположены в одной плоскости, при этом вялая мембрана свободно размещена между соплом и подпружиненным упором с зазором по ее наружному диаметру, предназначенным для соединения входного патрубка с указанными канавками корпуса [1].
Регулятор может использоваться в приборах и системах газового анализа, вместе с тем, его конструктивное исполнение не позволяет получить высокого, например до 100 атмосфер, давления на выходе, ввиду отсутствия в составе регулятора необходимых для этого технических средств, поскольку простое увеличение силы пружины задания влечет за собой увеличение габаритов и массы регулятора, а также многократное увеличение силы на регулировочном винте чувствительного элемента в процессе его настройки.
Известен газовый редуктор, содержащий корпус с седлом и крышкой, смонтированные в корпусе настроечную часть, состоящую из настроечного винта с пружиной, мембраны и толкателя, и редуцирующий клапан, включающий полый корпус, в котором установлены уплотнитель
и поршень с пружиной. Повышение постоянства выходного давления газового потока, а следовательно коэффициента неравномерности, и уменьшение габаритов и веса редуктора достигнуты тем, что в уплотнителе редуцирующего клапана выполнена уравновешивающая камера, ограниченная поршнем и имеющая диаметр, равный диаметру седла [2]. По совокупности существенных признаков редуктор наиболее близок к заявляемой полезной модели и принят в качестве прототипа.
Редуктор обладает достаточно высокими техническими и эксплутационными характеристиками, вместе с тем, в нем, как и в устройстве по [1], отсутствует возможность получения высокого выходного давления, ввиду отсутствия в его составе необходимых для этого технических средств.
Задача полезной модели состоит в создании малогабаритного газового редуктора, повышения давления на выходе которого осуществлялось бы без увеличения силы на его настроечном винте.
Задача решается тем, что в газовом редукторе, содержащем корпус с седлом и крышкой, смонтированные в корпусе настроечную часть, состоящую из настроечного винта с пружиной, мембраны и толкателя, и редуцирующий клапан, включающий полый корпус со сквозным каналом, уплотнителем и пружиной, уравновешивающую камеру, сообщенную с полостью рабочего давления корпуса при помощи указанного сквозного канала, согласно полезной модели настроечная часть снабжена гидроусилителем, установленным в надмембранной полости с опорой на мембрану, и поршневым узлом, установленным под пружиной настроечного винта с возможностью контакта поршня с гидроусилителем.
Целесообразно в качестве рабочей среды гидроусилителя использовать мягкую резину.
Целесообразно уравновешивающую камеру выполнить в корпусе, а редуцирующий клапан установить в камере с кольцевым зазором относительно ее стенки, при этом камеру снабдить управляющим
клапаном, в качестве пружины которого использовать пружину редуцирующего клапана.
Целесообразно уравновешивающую камеру выполнить в жестко и герметично связанной с корпусом заглушке.
Целесообразно редуцирующий клапан выполнить с кольцевым элементом из упругого материала, размещенным в ответной канавке на наружной поверхности полого корпуса.
Целесообразно кольцевой элемент редуцирующего клапана выполнить из фторопласта.
Целесообразно уплотнитель редуцирующего клапана выполнить сферообразной формы с двухступенчатым сквозным каналом, в ступени большего диаметра которого разметить конец толкателя мембраны, а в ступени меньшего диаметра - конец управляющего клапана.
При использовании полезной модели может быть получен технический результат, выражающийся в возможности получения на выходе малогабаритного газового редуктора высокого рабочего давления без увеличения силы на его настоечном винте при одновременном повышенном расходе газа через редуктор, что обусловлено установкой, в настроечной части редуктора узла гидроусилителя, поршень которого связан с настоечным винтом через пружину последнего, и выполнением уравновешивающей камеры в корпусе редуктора (либо в герметично и жестко связанной с корпусом заглушке), а также размещением редуцирующего клапана в этой камере с кольцевым зазором относительно стенки последней и управляющего клапана с возможностью взаимодействия с толкателем мембраны и редуцирующим клапаном под действием пружины редуцирующего клапана.
Другие преимущества заявляемой полезной модели будут видны из описания и чертежа, где изображен общий вид газового редуктора, продольный разрез.
Газовый редуктор содержит корпус 1 с седлом 2 и крышкой 3, смонтированные в корпусе настроечную часть, включающую настроечный винт 4, пружину 5, мембрану 6 с опорной тарелью 7, с которой жестко связан толкатель 8, гидроусилитель 9, выполненный из мягкой резины и установленный в надмембранной полости с опорой на мембрану 6, и поршневой узел 10, установленный под пружиной 5 с возможностью контакта поршня с гидроусилителем, редуцирующий клапан, включающий полый корпус 11 с уплотнителем 12 сферообразной формы, снабженным двухступенчатым расходным каналом 13, в ступени большего диаметра которого размещен конец толкателя 8, и кольцевым элементом 14 из упругого материала, например фторопласта, размещенным в ответной канавке 15 на наружной поверхности полого корпуса 11, который установлен в уравновешивающей камере 16 с кольцевым зазором относительно стенки последней, предназначенным для пневматической связи камеры с полостью 17 высокого давления корпуса 1. Камера 16 может быть выполнена в жестко и герметично связанной с корпусом 1 заглушке 18, как это изображено на чертеже, и снабжена управляющим клапаном 19, один конец которого установлен в ступени меньшего диаметра расходного канала 13 напротив толкателя 8, а другой конец установлен в посадочном отверстии 20 заглушки, при этом оба клапана под воздействием пружины 21 редуцирующего клапана подпружинены в направлении седла 2 и толкателя 8. В исходном состоянии, показанном на чертеже, винт 4 вывернут, пружина 5 не нагружена, пружина 21 поджимает редуцирующий клапан уплотнителем 12 к седлу 2, а управляющий клапан 19 - на перекрытие расходного канала 13 в уплотнителе 12. При подаче газа по входному штуцеру 22 он поступит в полость 17 высокого давления и связанную с ней уравновешивающую камеру 16 до выравнивания с давлением в баллоне. Проход газа в полость 23 рабочего давления исключен.
2
Газовый редуктор работает следующим образом. В режиме расхода газа под давлением на выходе редуктора в 100 атмосфер вращением настроечного винта 4 нагружают пружину 5, которая через поршневой узел 10, гидроусилитель 9 и мембрану 6 перемещает толкатель 8 совместно с управляющим клапаном 19 в нижнее (по чертежу) положение с образованием зазора между уплотнителем 12 и клапаном 19. При этом при отсутствии в составе редуктора гидроусилителя, выходном давлении в 100 атмосфер и площади мембраны в 7 см сила, прикладываемая к настроечному винту 4, составляла бы около 700 кгс. Наличие гидроусилителя в настоечной части редуктора при том же давлении на его выходе снижает величину указанной силы практически на порядок, и она будет лежать в пределах 60-70 кгс. Одновременно уравновешивающая камера 16 через расходный канал 13 сообщается с полостью 23 рабочего давления, и газ из камеры 16 поступает в полость 23, а давление газа в камере 16 начинает понижаться, вследствие чего сила, действующая на редуцирующий клапан от давления газа со стороны полости 17, будет превышать силу, действующую на редуцирующий клапан со стороны камеры 16, и последний начнет перемещаться в сторону управляющего клапана 19. При этом между седлом 2 и уплотнителем 12 редуцирующего клапана образуется зазор, через который происходит дополнительное истечение газа из полости 17 высокого давления в полость 23 рабочего давления, которая каналом 24 связана с подмембранной полостью 25. Давление газа в полости 23 и связанной с ней полостью 25 растет до тех пор, пока сила, действующая на мембрану 6 от давления газа, не уравновесится с силой, действующей на нее со стороны гидроусилителя 9 и пружины 5. В результате мембрана 6, толкатель 8 и клапан 19 займут положение, при котором обеспечивается повышенный расход газа при постоянном давлении. Редуцирующий клапан занимает положение, при котором отток газа из уравновешивающей камеры 16 в полость 23 рабочего давления через канал 13 выравнивается с притоком газа из
полости 17 высокого давления в уравновешивающую камеру 16 через зазор между кольцевым элементом 14 и стенкой камеры. При прекращении отбора газа давление в полостях 23 и 25 начнет расти, при этом пружина 5 через гидроусилитель 9 и поршневой узел 10 сжимается, и мембрана 6, толкатель 8, клапан 19 под действием пружины 21 перемещаются в сторону закрывания клапана 19, который в свою очередь толкает редуцирующий клапан к седлу 2, происходит прекращение расхода газа. В результате давление в полости 17 и уравновешивающей камере 16 выравнивается, что приводит к дополнительному поджатию редуцирующего клапана к седлу 2 из-за имеющейся разности давлений между уравновешивающей камерой 16 и полостью 23 рабочего давления.
Опытный образец редуктора успешно выдержал испытания в системе подачи кислорода из баллона при проведении сварочных работ.
В упрощенном режиме эксплуатации, когда не требуется повышенного расхода газа через редуктор, его усовершенствованная настроечная часть может быть смонтирована для получения высокого рабочего давления на гостированных и любых других редукторах, ввиду высокой надежности, простоты конструктивного исполнения и управления, а также профилактического обслуживания и ремонта
Источники информации, использованные при составлении заявки:
1. Авторское свидетельство СССР №1550490, кл. G 05 Д 16/00, опубл. 15.03.90, Бюл. №10.
2. Свидетельство Российской Федерации на полезную модель №6034, кл. F 16 K 17/00, опубл. 16.02.98, Бюл. №2 - прототип.