РЕДУКТОР ГАЗОВЫЙ

Полезная модель относится к газовым редукторам прямого действия с поршнем в качестве чувствительного элемента и предназначена для снижения давления газа перед подачей его потребителю. Заявленное техническое решение может быть использовано в составе дыхательных аппаратов и аквалангов в качестве редуцирующего устройства для снижения давления воздуха (дыхательной газовой смеси) перед подачей ее из баллонов со сжатым газом в легочный автомат пользователя, а также как самостоятельное устройство в различных пневматических системах.
Принцип регулирования давления газа с помощью редуктора прямого действия, имеющего поршень в качестве чувствительного элемента, широко применяется в технике. Например, в известном дыхательном аппарате АИР-300СВ использован редуктор, содержащий корпус, поршень со стойкой и клапаном, пружину, крышку, входной штуцер с фильтром, канал для подключения шланга редуцированного газа и канал для подключения шланга сигнального устройства. Поршень редуктора имеет две посадочные поверхности: большого диаметра для чувствительной части поршня и малого диаметра для стойки с клапаном. Данные посадочные поверхности подвижны и для обеспечения высокого качества регулирования должны быть изготовлены строго концентрично и взаимоувязаны с сопрягаемыми поверхностями в корпусе редуктора. Корпус над поршнем закрыт крышкой с уплотнительным кольцом, которая ограничивает движение поршня вверх, а при сборке редуктора
предварительно сжимает пружину, установленную под поршнем, до рабочего усилия. Полость редуктора под поршнем сообщается с наружной средой через отверстие в корпусе, поэтому давление на выходе редуктора зависит от давления окружающей среды. Редуктор имеет вынесенный предохранительный клапан, расположенный в канале для подключения шланга редуцированного газа.
Недостатками указанного технического решения являются: наличие статической неопределенности в конструктивной схеме размещения поршня в корпусе, а именно, две пары зависимых контактирующих цилиндрических поверхностей разного диаметра размещены в разных, удаленных друг от друга, частях корпуса, поэтому за счет возможных перекосов силы трения велики и при движении поршня оказывают сопротивление самоустанавливаемости поршня, ухудшая тем самым качество регулирования, особенно при работе редуктора в условиях с низкими температурами окружающей среды. В связи с этим предъявляются повышенные требования к точности и чистоте поверхностей при изготовления деталей редуктора. Рассмотренный редуктор имеет элементы, усложняющие конструкцию, а именно, крышка имеет дополнительное резиновое кольцо для уплотнения; в канале для подключения шланга сигнального устройства дополнительно размещены фильтр и дюза (дроссель), доступ к которым во время эксплуатации затруднен; корпус имеет отфрезерованный кронштейн, что приводит к увеличению металлоемкости и трудоемкости при изготовленииредуктора; предохранительный клапан, вынесенный в канал для подключения шланга
редуцированного газа, сложен для регулировки и имеет повышенное гидравлическое сопротивление; камера, в которой размещены клапана поршня и седло корпуса, выполнена без учета влияния на работу поршня температурных эффектов, возникающих при дросселировании газа; из-за отсутствия в конструкции поршня угловой фиксации взаимного положения подушки клапана и седла, разборка редуктора для профилактики во время эксплуатации приводит к нарушению его статической герметичности.
Технический результат, достигаемый в заявленной полезной модели, заключается в создании газового редуктора, содержащего корпус, поршень со стойкой и клапаном, пружину, крышку, входной штуцер с фильтром, предохранительный клапан, канал для подключения шланга редуцированного газа и канал для подключения шланга сигнального устройства, при этом, с целью обеспечения самоустанавливаемости поршня и повышения за счет этого качества регулирования во всем диапазоне рабочих температур, а также с целью упрощения конструкции редуктора, чувствительная часть поршня размещена не в корпусе, а в крышке, которая выполнена в виде цилиндра с посадочной поверхностью и соединена с корпусом с помощью резьбы, обеспечивающей кинематическое разделение двух опорных поверхностей поршня.
С целью уменьшения гидравлического сопротивления выходного канала редуктора и уменьшения влияния на работу поршня температурных эффектов, возникающих при дросселировании газа, седло с клапаном размещены в камере, расположенной непосредственно на пересечении
трех каналов: канала в корпусе для стойки поршня, канала для подключения шланга редуцированного газа и канала предохранительного клапана.
С целью защиты от влаги и пыли подвижных поверхностей поршня, сообщение задающей полости редуктора под поршнем с наружной средой выполнено через винтовой зазор резьбового соединения крышки и корпуса.
С целью обеспечения возможности в процессе эксплуатации многократной разборки редуктора для профилактики без потери статической герметичности его клапана, корпус и стойка поршня имеют конструктивный элемент для их взаимной угловой фиксации в виде сопрягаемых плоских граней, что сохраняет при повторных сборках взаимное положение первоначально приработанной подушки клапана и седла.
С целью снижения металлоемкости редуктора и возможности применения его в аппаратах с различной компоновкой приборов, кронштейн редуктора выполнен штампованным и съемным, с креплением к корпусу с помощью винтов.
Конструкция заявленной полезной модели изображена на фиг.1.
Редуктор (фиг.1) содержит корпус 1, крышку 2, которая связана с корпусом резьбовым соединением 3, пружину 4, которая установлена под поршнем в задающей полости 5 редуктора, предохранительный клапан 6, входной штуцер 7 с фильтром 8, кронштейн 9, закрепленный на корпусе
винтами 10, поршень 11 со стойкой 12 и клапаном 13. В корпусе имеются: канал 14 для газа высокого давления, седло 15 с отверстием 16, камера 17, канал 18 в корпусе для стойки 12, канал 19 для подключения шланга редуцированного газа, канал 20 предохранительного клапана, канал 21 для подключения шланга сигнального устройства. Стойка 12 имеет в центре канал 22, связывающий газовую полость 23 над поршнем с каналом 19. На наружной поверхности стойки выполнена грань 24 для угловой фиксации поршня 11 относительно корпуса 1. Корпус 1 также имеется грань 25, взаимно сопряженную с гранью 24 на стойке 12. Для герметизации внутренней полости редуктора имеются уплотнения 25 и 26. Сообщение с наружной средой задающей полости 5 под поршнем 11 выполнено с помощью винтового зазора 27 в резьбовом соединении 3 и отверстия 28 в проточке крышки.
Редуктор работает следующим образом.
В исходном положении поршень 11 под воздействием сжатой пружины 4 находится в верхнем положении и упирается в дно крышки 2. Сжатие пружины 4 до рабочего усилия производится во время сборки редуктора при установке крышки. В исходном положении клапан 13 находится в открытом положении, при этом кольцевой зазор между клапана 13 и седлом 15 максимален, отверстие 16 открыто для прохода газа. При подаче газа высокого давления во входной штуцер 7 он проходит через фильтр 8, канал 14, отверстие 16 в седле 15, поступает под клапан 11, где дросселируется до заданного давления, и через камеру 17 направляется в
канал 19 и далее к потребителю. В связи с тем, что в первоначальный момент клапан 13 полностью открыт, давление газа в камере 17 повышается, и поскольку она каналом 22 в стойке 12 связана с газовой полости 23, давление над поршнем так же повышается. Из-за увеличивающейся разности давления в полости 23 над клапаном и давления в задающей полости 5 под клапаном, которое равно давлению наружной средой, поршень 11 с клапаном 13, начинает двигаться вниз, сжимая пружину 4 и уменьшая зазор между клапаном 13 и седлом 15. В случае отсутствия потребления газа через канал 19, клапан 13 полностью закрывается. При возникновении расхода через канал 19, давление в камере 17 понижается, соответственно понижается давление в полости 23, пружина 4 отжимает поршень 11 вверх, клапан 13 открывается и с помощью величины зазора между клапаном 13 и седлом 15 автоматически поддерживает давление на выходе из редуктора. Таким образом, при работе редуктора поршень 11 со стойкой 12 и клапаном 13 находится в динамическом равновесии, определяемом балансом сил от давления газа в полости 23 над поршнем, упругого воздействия пружины 4 под поршнем и сил трения при движении контактирующих поверхностей поршня, корпуса и крышки. При этом благодаря резьбовому соединению 3 крышки 2 с корпусом 1 компенсируются избыточные связи, увеличивающие силы трения, и поршень 11, как чувствительный элемент редуктора, обеспечивает необходимое качество регулирования.
Разборка редуктора во время эксплуатации для профилактики производится путем раскручивания резьбового соединения 3, снятия крышки 2, извлечения поршня 11 со стойкой 12 и клапаном 13, при этом благодаря граням 24 на стойке 13 и 25 в корпусе 1 повторная сборка не нарушает первоначально приработанное взаимное положение подушки клапана и седла корпуса, что обеспечивает статическую герметичность закрытия клапана 12 при отсутствии потребления газа пользователем.
Заявленная полезная модель выполнена из известных материалов с применением известных технологий и может быть широко использована в дыхательных аппаратах различного назначения, а также других пневматических системах.