РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ С РАЗГРУЖЕННЫМ ПЛУНЖЕРОМ

Полезная модель относится к трубопроводной арматуре, а именно к односедельным регуляторам давления с разгруженным плунжером.
Известен регулятор давления, защищенный патентом GB 2071277, МПК (2006) G05D 16/06; G05D 16/04, опубликованным 16.09.1981. Регулятор давления включает корпус с патрубками высокого и низкого давления и управляемый чувствительной диафрагмой регулирующий затвор. Регулирующий плунжер затвора поджат к седлу пружиной и снабжен полым разгрузочным поршнем. Разгрузочный поршень подвижно установлен в направляющей цилиндрической расточке корпуса, подпоршневая полость которой уплотнена относительно патрубка высокого давления эластичным уплотнением и сообщена с патрубком низкого давления сквозным сверлением в поршне и плунжере.
Недостатками аналога являются низкая чувствительность регулятора, обусловленная большим трением эластичного уплотнительного элемента о цилиндрическую поверхность расточки корпуса, а также неравномерность поддержания регулируемого давления вследствие значительного различия в коэффициентах трения покоя эластичного уплотнительного элемента и трения его движения по внутренней поверхности корпуса.
Прототипом заявляемой полезной модели является регулятор давления, защищенный патентом FR 2354497, МПК (2006) F16K 3/316; F16K 31/126; G05D 7/01; G05D 16/06; F16K 3/00; F16K 31/126; G05D 7/00; G05D 16/04, опубликованным 06.01.1978. Прототип включает корпус с патрубками высокого и низкого давления и управляемый чувствительной диафрагмой регулирующий затвор. Регулирующий плунжер затвора поджат к седлу пружиной и снабжен полым разгрузочным поршнем. Разгрузочный поршень установлен подвижно в направляющем цилиндре крышки корпуса, подпоршневая полость которой уплотнена относительно патрубка высокого давления лабиринтным уплотнением и сообщена с патрубком низкого давления сквозным сверлением в плунжере.
Недостатком прототипа являются недопустимо большие протечки рабочей среды через лабиринтное уплотнение между разгрузочным поршнем и направляющим цилиндром (как показывает практика - более допустимой величины в 0,05% от общего расхода рабочей среды через регулятор).
Заявляемая полезная модель решает техническую задачу повышения чувствительности регулирования и равномерности поддержания регулируемого давления регулятором с разгруженным плунжером.
Поставленная техническая задача решена в заявляемом регуляторе давления с разгруженным плунжером, включающем корпус с патрубками высокого и низкого
давления и управляемый чувствительной диафрагмой регулирующий затвор. Плунжер поджат к седлу пружиной и снабжен полым разгрузочным поршнем, подвижно установленным в направляющем цилиндре корпуса. Подпоршневая полость направляющего цилиндра уплотнена относительно патрубка высокого давления и сообщена с патрубком низкого давления. Повышение чувствительности регулирования и равномерности поддержания регулируемого давления обеспечивается тем, что уплотнение подпоршневой полости включает взаимодействующий с поршнем и цилиндром элемент из антифрикционного материала, который может быть выполнен в форме уплотнительной манжеты.
Существо заявляемой полезной модели поясняется чертежом.
Регулятор давления содержит корпус 1 с патрубком 2 высокого давления, патрубком 3 низкого давления, крышками 4 и 5. В проточной части корпуса 1 между входным 2 и выходным 3 патрубками установлен регулирующий затвор в виде седла 6 и поджатого к седлу пружиной 7 плунжера 8. Плунжер 8 снабжен штоком 9, взаимодействующим через тарельчатый элемент 10 с чувствительной диафрагмой 11, которая зажата по периферии между корпусом 1 и крышкой 4. Чувствительная диафрагма 11 снабжена жесткой опорой 12 и нагружена через нажимной диск 13 пружинами 14 и 15. Установочное усилие пружины 14 имеет постоянную величину. Для регулирования установочного усилия пружины 15 в крышке 4 предусмотрен регулировочный винт 16. Чувствительная диафрагма 11 формирует в корпусе 1 камеру низкого давления 17. Плунжер 8 снабжен полым разгрузочным поршнем 18, наружный диаметр которого равен среднему диаметру уплотнения в регулирующем затворе. Поршень 18 подвижно установлен в направляющем цилиндре 19, выполненном в крышке 5 корпуса 1. Подпоршневая полость 20 направляющего цилиндра 19 уплотнена относительно патрубка 2 высокого давления и сообщена с патрубком 3 низкого давления через сквозное сверление 21 в плунжере 8. Подпоршневая полость 20 уплотнена относительно патрубка 2 лабиринтным уплотнением 22 и элементом 23 из антифрикционного материала, например из фторопласта-4. Для повышения упругих свойств элемента 23 он может быть выполнен в форме уплотнительной манжеты.
Заявляемый регулятор давления работает следующим образом.
Установочное усилие пружин 14 и 15 настраивают так, чтобы отрегулированное давление среды в выходном патрубке 3 соответствовало заданным параметрам. После завершения настройки регулятора чувствительная диафрагма 11 уравновешена установочным усилием пружин 14 и 15, с одной стороны, и отрегулированным давлением настройки в камере 17.
Любое изменение давления среды в камере 17 вызывает смещение чувствительной диафрагмы 11 и, соответственно, управляемого ею регулирующего плунжера 8. При повышении отрегулированного давления в камере 17 по сравнению с давлением настройки жесткая опора 12 чувствительной диафрагмы 11 сжимает пружины 14 и 15 и перемещается вверх, позволяя пружине 7 переместить регулирующий плунжер 8 по
направлению к седлу 6. В результате этого проход в седле 6 частично перекрывается, расход среды через регулирующий затвор уменьшается и отрегулированное давление за затвором снижается до величины давления настройки.
При снижении величины отрегулированного давления ниже давления настройки под действием усилия пружин 14 и 15 происходит перемещение чувствительной диафрагмы 11 в противоположную сторону, в результате чего регулирующий плунжер 8 сжимает пружину 7 и открывает дополнительный проход рабочей среде через регулирующий затвор. Расход среды через затвор увеличивается и отрегулированное давление в выходном патрубке возрастает.
Площадь разгрузочного поршня 18 равна площади, ограниченной окружностью с диаметром, равным среднему диаметру уплотнения в регулирующем затворе. Благодаря этому регулирующий плунжер 8 разгружен от осевых усилий, формируемых перепадом давления среды на затворе. Гидравлическая связь подпоршневой полости 20 с выходным патрубком 3 с помощью сквозного сверления 21 полностью разгружает плунжер 8 от действия рабочего давления при перемещении. Через это же сквозное сверление 21 сбрасываются в выходной патрубок 3 и протечки среды через уплотнения 22 и 23.
Элемент 23 из антифрикционного материала снижает трение в поршневой паре регулирующего затвора, в результате чего обеспечивается высокая чувствительность регулятора к изменениям давления среды в выходном трубопроводе. Снижение величины зазора между уплотнительным элементом 23 из антифрикционного материала и цилиндрическими поверхностями направляющего цилиндра 19 и разгрузочного поршня 18 минимизирует энергетические потери в регуляторе и, соответственно, повышает точность регулирования давления среды.