АВТОМАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ
AUTOMATIC PRESSURE REGULATOR

Изобретение относится к автоматическому регулированию давления и может быть использовано в учреждениях здравоохранения для подачи кислорода. Регулятор по заявляемому изобретению предназначено для редуцирования и автоматического поддержания давления кислорода на выходе регулятора, независимо от отбора газа потребителем, колебания давления кислорода на входе регулятора и при минимальных отношениях входного и выходного давлений.
Известен регулятор давления, содержащий корпус с входным патрубком в нижней части, жестко связанный с корпусом выходной патрубок, расположенные в корпусе чувствительный элемент с жестким центром и регулирующий орган, выполненный в виде сопла и заслонки, шток, один конец которого связан с жестким центром, и пружину задания, предназначенную для нагружения жесткого центра чувствительного элемента, при этом полость над жестким центром чувствительного элемента выполнена герметичной, снабжена упругой оболочкой и заполнена несжимаемой рабочей средой, пружина задания снабжена плунжером, один конец которого установлен с опорой на упругую оболочку указанной полости, заслонка жестко связана с наружной поверхностью штока, а корпус снабжен резьбовым поясом, предназначенным для связи с газовым баллоном и патрубком заполнения последнего, расположенным над резьбовым поясом корпуса, при этом выходной патрубок расположен на корпусе оппозитно патрубку заполнения баллона (RU2211475 С2, 27.08.2003).
Недостатком известного регулятора давления является то, что давление в надмембранной полости воздействует на мембрану и через нее на толкатель, преодолевает усилие пружины, что приводит к значительному увеличению выходного давления газа.
Известен редукционный клапан (М.Д. Голубев. Газовые регуляторы давления. - М.: Машиностроение, 1964 г., с. 40), состоящего из корпуса, имеющего камеру входного давления далее (КВД), камеру редуцированного (выходного) давления далее (КРД), перегородку с отверстием, разделяющую КВД и КРД; плунжера, расположенного подвижно в отверстии перегородки с зазором между поверхностью отверстия и части поверхности плунжера; части плунжера, выступающей в КВД, с возможностью перекрытия зазора при перемещении плунжера к перегородке; управляющей камеры, разделенной поршнем с диафрагмой, соединенным с плунжером, на поршневую полость, закрытую крышкой, и под поршневую полость; канала, соединяющего КВД с под поршневой полостью, второй перегородки, разделяющей КРД и под поршневую полость.
Известный редукционного клапана работает следующим образом, для его открытия подается в поршневую полость управляющее давление от специального источника, перемещается поршень и плунжер под действием силы, создаваемой управляющим давлением, действующим на поршень, редуцируют газ, перетекающий через зазор между частью плунжера и перегородкой из КВД в КРД, регулируется давление КРД, изменяя управляющее давление газа, подаваемого в поршневую полость, перемещая плунжер и изменяя зазор между частью плунжера и перегородкой, прекращается подача газа КРД прекращением подачи управляющего давления в поршневую полость и соединением ее с атмосферой.
Недостаток редукционного клапана заключается в необходимости иметь специальную аппаратуру для подачи и регулирования управляющего давления.
В качестве прототипа принят редуктор рамповый кислородный одноступенчатый РКЗ-500-2, изготавливаемый по ГОСТ 13861-89.
Редуктор состоит из двух регуляторов давления основного и управляющего, соединенных параллельно. Основной регулятор состоит из корпуса с входным и выходным штуцерами, фильтра, седла, перекрываемым подпружиненным клапаном, толкателя, проходящего через центр седла и мембраны, находящейся между корпусом и крышкой. Управляющий регулятор прикреплен входным штуцером к корпусу основного регулятора и состоит из корпуса с седлом, перекрываемым подпружиненным клапаном, толкателя, втулки с пружиной и регулировочным винтом прижатой через мембрану к корпусу накидной гайкой. Газ, пройдя фильтр, разделяется на два потока и попадает в полости с клапанами основного и управляющего регуляторов. При вращении регулировочного винта пружина воздействует на мембрану управляющего регулятора и через нее на толкатель, который, преодолевая усилие пружины, отодвигает клапан от седла и газ под заданным давлением попадает в надмембранную полость основного регулятора. Давление в надмембранной полости воздействует на мембрану и через нее на толкатель, который, преодолевая усилие пружины и давления перед клапаном, отодвигает клапан от седла открывая зазор между клапаном и седлом, через который газ из полости высокого давления попадает в полость редуцированного давления.
Недостатком прототипа является то, что давление в надмембранной полости воздействуя на мембрану и через нее на толкатель, преодолевает не только усилие пружины, но и усилие, создаваемое входным давлением на клапан, что приводит к значительному увеличению выходного давления после прекращения отбора газа.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание автоматического регулятора давления с устраненными недостатками прототипа, т.е. компактного магистрального регулятора давления газа на большой расход кислорода при минимальном отношении входного и выходного давлений с высокой точностью регулирования и надежностью.
Технический результат, достигаемый заявляемым изобретением, заключается в обеспечении регулятором давления редуцирования и автоматического поддержания давления газа (кислорода) на выходе регулятора, независимо от отбора газа потребителем, колебаний давления газа (кислорода) на входе регулятора и при минимальных отношениях входного и выходного давлений.
Сущность технического решения заявляемого изобретения заключается в том, что автоматический регулятор давления состоит из основного корпуса и корпуса задающего давление, соединенных через резиновое кольцо, болтовым соединением, основной корпус содержит камеру входного давления и камеру редуцированного давления, которая разделена эластичной мембраной с образованием надмембранной полостью, которая через канал, выполненный в основном корпусе и корпусе задающего давление соединена с подмембранной полостью камеры управляющего давления, расположенной в корпусе задающего давление, при этом в основном корпусе выполнено центральное отверстие с резьбовой втулкой с седлом, отверстие выполнено с диаметром, равным диаметру отверстия седла, по скользящей посадке, и резиновым кольцом, ограничитель хода, имеющий внутреннюю резьбу, и основной клапан расположенный на толкателе основного клапана, в котором выполнен канал соединяющий полость, образованную поверхностями клапана и отверстия, в котором он перемещается с камерой редуцированного давления, в нижней части основного корпуса через эластичную мембрану с диском присоединена крышка, корпус задающий давление содержит по центру корпуса два глухих отверстия, одно из которых выполнено с резьбой, а другое без резьбы, втулку с седлом, вкрученную в глухое отверстие с резьбой, к седлу втулки прижат пружиной управляющий клапан с уплотнителем и толкателем управляющего клапана, на боковой поверхности глухого отверстия без резьбы, выполнена кольцевая канавка с установленными резиновым уплотнительным кольцом, основным клапаном с уплотнителем, толкателем основного клапана и пружиной, верхняя часть корпуса задающего давление соединена с втулкой с регулирующим винтом прижатой к корпусу задающего давление накидной гайкой через эластичную мембрану с подпятником и пружиной, установленной между мембраной и регулировочным винтом, в корпусе задающем давление выполнен канал соединяющий камеру входного давления и глухое отверстие с резьбой.
Также сущность технического решения заявляемого изобретения заключается в том, что к основному корпусу присоединены входной и выходной штуцеры.
Также сущность технического решения заявляемого изобретения заключается в том, что основной и управляющий клапаны расположены на одной оси.
Также сущность технического решения заявляемого изобретения заключается в том, что ко входному и выходному штуцеру крепятся ниппели.
Также сущность технического решения заявляемого изобретения заключается в том, что во входном штуцере расположен фильтр.
Также сущность технического решения заявляемого изобретения заключается в том, что уплотнители являются эластичными.
Также сущность технического решения заявляемого изобретения заключается в том, что крышка прижата к основному корпусу винтами.
Также сущность технического решения заявляемого изобретения заключается в том, что в канале, соединяющем камеру редуцированного давления основного корпуса и подмембранную полостью камеры управляющего давления, корпуса, задающего давление расположен дроссель для сброса газа.
Также сущность технического решения заявляемого изобретения заключается в том, что цилиндрическая поверхность редуцирующего клапана покрыта смазкой, инертной к окислителям.
Принцип действия автоматический регулятора давления (редуктора) с пневмозаданием аналогичен принципу действия одноступенчатого редуктора с пружинным заданием с той разницей, что рабочее давление задается не пружиной, а давлением газа, поступающего от пускового редуктора (задатчика).
Автоматический регулятор давления (редуктор) с пневматическим заданием рабочего давления, благодаря отсутствию в основном редукторе жесткой регулирующей пружины, по сравнению с редукторами с механическим заданием рабочего давления наиболее пригодны для работы при большом диапазоне изменения расхода газа.
Заявляемый автоматический регулятор давления, обеспечивает управляющее давление, действующее на чувствительный элемент (мембрану) создает усилие, отодвигающее основной редуцирующий клапан от седла открывая и увеличивая зазор между ними при увеличение расхода без существенного падения выходного давления в отличие от регуляторов с задающей пружиной, где уменьшение выходного давления при увеличении расхода прямо пропорционально жесткости задающей пружины и ходу клапана.
При этом основной редуцирующий клапан перемещается в отверстие, диаметром равным диаметру отверстия седла, по скользящей посадке, на боковой цилиндрической поверхности отверстия выполнена кольцевая канавка, в которую установлено резиновое кольцо, изолирующее полость, образованную поверхностями основного клапана и отверстия от входного давления, тем самым значительно уменьшая рост редуцированного давления после прекращения отбора газа.
Также цилиндрическая поверхность основного редуцирующего клапана покрыта смазкой инертной к окислителям, в том числе к кислороду, предотвращая износ резинового кольца и уменьшая трение между поверхностями основного клапана и отверстия, тем самым увеличивая надежность регулятора и точность регулирования.
Кроме того, канал, образованный отверстиями в толкателе основного клапана, соединяет полость, образованную поверхностями клапана и отверстия, в котором он перемещается с камерой редуцирующего давления (далее КРД), уравновешивая основной клапан относительно выходного давления, тем самым увеличивая точность поддержания заданной величины выходного давления в рабочем диапазоне расхода газа.
При этом диск, закрепленный на эластичной мембране, перемещающей основной клапан и упор в корпусе регулятора предохраняют мембрану от ненормированной деформации, что позволяет увеличить ресурс и дополнительно способствует устойчивой работе регулятора,
Расположение основного и управляющего клапанов управляющего на одной оси, обеспечивает компактность регулятора.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется нижеследующим описанием и прилагаемыми иллюстрациями, на которых показано:
фиг. 1 - схема автоматического регулятора давления вид спереди;
фиг. 2 - схема автоматического регулятора давления вид сбоку;
Устройство работает следующим образом.
Регулятор содержит два корпуса 1 (основной) и 2 (задающего давление) соединенные четырьмя винтами 3. Между корпусами установлено резиновое кольцо 4 отделяющее камеру входного давления 5 (КВД) от окружающей среды.
Корпус 1 содержит входной штуцер 6 с фильтром 7 и выходной штуцер 8.
К штуцерам накидными гайками 9 крепятся ниппели 10 для присоединения к трубопроводам. В центральном отверстии корпуса 1 установлена резьбовая втулка с седлом 11 и резиновым кольцом 12, отделяющим КВД от камеры редуцированного давления 13 (КРД). Резьбовая втулка 11 прижата к корпусу ограничителем хода 14 имеющим внутреннюю резьбу.
Корпус 2 имеет по центру два глухих отверстия 15 и 16 с резьбой и без резьбы соответственно.
В отверстие 15 вкручена втулка 17, к седлу которой пружиной 18 прижат управляющий клапан 19 с эластичным уплотнителем 20 и толкателем клапана 21. На боковой цилиндрической поверхности отверстия 16 выполнена кольцевая канавка, в которую установлено резиновое уплотнительное кольцо 22, в отверстие вставлены пружина 23 и основной клапан 24 с эластичным уплотнителем 25, прижатый к торцевой поверхности клапана толкателем 26 с дренажным отверстием 27.
К корпусу 2 со стороны втулки 17 через эластичную мембрану 28 накидной гайкой 29 прижата втулка 30 с регулировочным винтом 31. Мембрана 28 собрана в один узел с подпятником 32 между которым и регулировочным винтом установлена пружина 33. Мембрана отделяет полость 34 от окружающей среды.
К корпусу 1 со стороны ограничителя хода 14 через эластичную мембрану 35 винтами 36 прижата крышка 37. Мембрана 35 разделяет полости 13 и 40 между собой и отделяет их от окружающей среды. Мембрана собрана в удин узел с диском 38 препятствующим деформации мембраны от воздействия управляющего давления.
Корпуса 1, 2 и крышка 37 содержат образованный отверстиями канал 39, соединяющий подмембранную полость 34 и надмембранную полость 40, образуя камеру управляющего давления (КУД).
Корпус 2 содержит образованный отверстиями канал 41 соединяющий полости 5 и отверстие 15.
В отверстие канала 39 корпуса 1 установлен дроссель 42 для сброса газа из КУД в КРД 13.
Газ через фильтр 7 попадает в полость 5 и по каналу 41 в отверстие 15. При вращении регулировочного винта 31 пружина 33 воздействуют на мембрану 28 и через нее на толкатель 21, который, преодолевая усилие пружины 18, отодвигает управляющий клапан 19 от седла втулки 17, открывая зазор между управляющим клапаном 19 и седлом втулки 17, через который газ попадает в полость 34, при этом давление газа снижается до заданного усилием пружины 33 уровня. Газ управляющего давления попадает в канал 39 и далее разделяясь на два потока в надмембранную полость 40 и через дроссель в КРД. Управляющее давление в полости 41 воздействует на мембрану 35 и через нее на толкатель 26, который, преодолевая усилие пружины 23, отодвигает основной клапан 24 от седла втулки 11, открывая зазор между основным клапаном 24 и седлом втулки 11, через который газ из полости 5 попадает в полость 13, при этом давление газа снижается до заданного управляющего давления.
Таким образом заявляемое изобретение, автоматический регулятор давления, обеспечивается редуцирование и автоматическое поддержание давления газа (кислорода) на выходе регулятора, независимо от отбора газа потребителем, колебаний давления газа (кислорода) на входе регулятора и при минимальных отношениях входного и выходного давлений.