РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ

Полезная модель относится к области систем регулирования неэлектрических величин, а конкретнее к системам регулирования давления жидкости или газа с вспомогательным внутренним источником неэлектрической энергии и предназначено для поддержания заданного давления жидкостей и газов.
Известен регулятор давления, содержащий корпус с клапаном, жестко связанным штоком с мембраной, расположенной в мембранной коробке под клапаном, рубашку с теплоотводящими ребрами, соединенную с нижним торцом корпуса и верхней частью мембранной коробки [а. с. СССР №383014 МПК G05d 16/06. Регулятор давления для насыщенного водяного пара. С.А.Варанавичюс. Опуб. 23.05.73, БИ №23].
В данном устройстве при установившемся режиме клапан открыт и насыщенный водяной пар проходит через регулятор и зазор, поступает в мембранную коробку. Проходящий по зазору насыщенный водяной пар конденсируется и в виде конденсата попадает в мембранную коробку.
Конденсат заполняет зазор до верхней части, и таким образом, чувствительный элемент отделен от насыщенного водяного пара слоем конденсата с более низкой температурой.
Недостатком данного технического решения является низкая надежность и конструктивная сложность.
Также известен регулятор давления, содержащий корпус с клапаном, шток с двумя седлами, расположенный вертикально, причем один конец центрируется фланцем, а другой конец штока взаимодействует с чувствительным элементом [Делло А.В., Заринский О.Н., Лурье А.В., Шаройко П.М.. Промышленная трубопроводная арматура: Каталог -справочник. - часть третья - М.: ГОСИНТИ, 1963. - 208 с.].
К недостаткам охарактеризованной модели и прототипа следует отнести:
а) конструктивную сложность и многозвенность подвижных звеньев кинематической цепочки «запорный орган - МИМ», снижающих надежность работы арматуры и обуславливающих ее значительные массогабаритные характеристики;
б) малый ресурс службы металлических мембран МИМ, работающих в режиме знакопеременного нагружения, сопряжен с рядом отрицательных множеств:
- ресурс работы металлических упругих элементов, как правило, на порядок-два ниже, чем у эластомерных деталей;
- крепление и центрирование металлических упругих элементов в корпусе сопряжено с усложнением конструкции устройства, увеличением его габаритов и массы, а также увеличением трудоемкости изготовления из-за потребности проведения комплекса мер по герметизации стыков оболочечного элемента с корпусом;
- значительные колебания (разброс) жесткостной характеристики мембран и сильфонов (даже одной партии изготовления) требует индивидуальной тарировки включающего такой элемент чувствительного органа с обеспечением необходимого резерва на его поджатие, что ухудшает габаритно-массовые параметры конструкции;
в) невозможность одновременной работы в режиме нормально-открытого клапана как при давлениях ниже регулируемого давления газа, так и при превышении регулируемого давления величин расчетного максимального выходного давления газа, определяемой прочностными характеристиками трубопроводных цепей за устройством.
Техническим результатом полезной модели является повышение надежности за счет исключения гибких элементов, расширения диапазона регулирования и упрощение конструкции.
Технический результат достигается тем, что в известном регуляторе давления, содержащем корпус с клапаном, шток с двумя седлами, расположенный вертикально, причем один конец центрируется фланцем, а другой конец штока взаимодействует с чувствительным элементом, чувствительный элемент выполнен в виде набора тарированных грузов с возможностью свободного вертикального перемещения и размещен в разъемной коробке, которая имеет центральное отверстие в крышке, причем первый груз уплотнен и жестко соединен со штоком.
На фиг.1 представлен продольный разрез предлагаемого регулятора давления.
1
2
3
Регулятор давления состоит из: 1 - корпус; 2, 5 - седло; 3, 6 - клапан; 4 - шток; 7 - уплотнитель; 8, 9, 10 - набор тарированных по массе съемных грузов; 11 - крышка с отверстием в центре; h - максимальный рабочий ход клапана 3, 6; h, h и h- соответственно, рабочие зазоры между грузами: 8, 9; 9, 10 и между грузом 10 и крышкой 11.
Регулятор давления работает следующим образом.
0
рас
1
рас
При росте давления газа р до заданного (расчетного) значения р, усилие от его воздействия на шток 4 перемещает последний вверх на ход h, выходу рабочей среды препятствует уплотнитель 7. При этом груз 8 входит в контакт с грузом 9, и на шток 4 будет уже действовать сила тяжести двух грузов 8, 9, которая превышает противонаправленное усилие от давления р на шток 4, т.е. движение штока 4 вверх прекращается.
рас
2
При увеличении параметра р до заранее заданного давления, шток 4 под его действием, преодолевая силу тяжести двух грузов 8, 9, переместиться вверх на рабочий ход h. При этом система грузов 8, 9 войдет в контакт с грузом 10, и на шток 4 в этом случае будет воздействовать сила тяжести трех грузов 8, 9, 10, которая превышает противонаправленное усилие от тающего давления газа на шток 4, т.е. движение штока 4 вверх прекратиться.
При дальнейшем росте давления газа на выходе произойдет дальнейшее перемещение штока 4 вверх в аналогичной последовательности и в работу включится последний груз 10. При этом в силу сказанного ранее произойдет уменьшение величины хода h для обеспечения заданной величины редуцированного давления газа или жидкости на выходе устройства.
3
При сверхнормативном росте давления газа или жидкости на входе устройства поршень вновь продолжит движение вверх, выбирая рабочий зазор h. При этом клапан 3, 6 полностью выбирает ход h и сядет на седло 2, 5, отсекая вход устройства от его выхода. Этим обеспечивается исключение прорывов газопроводов и трубопроводов при сверхнормативном повышении входного давления газа.
По сравнению с известными устройствами аналогичного назначения предлагаемый регулятор давления обладает следующими преимуществами:
- имеет более высокий ресурс работы, так как в нем отсутствует МИМ с ограниченным числом срабатывания его исполнительного мембранного органа при знакопеременном нагружении;
- обладает повышенными функциональными свойствами за счет способности работать в режиме нормально-открытого клапана при давлении рабочей среды, меньшим величин регулируемого давления, и при превышении регулируемого давления величины расчетного максимального выходного давления среды, определяемого прочностными характеристиками трубопроводных цепей за устройством;
- обладает более высокой надежностью и меньшими массо-габаритными размерами ввиду снижения конструктивной сложности и числа подвижных звеньев в кинематических цепях запорного органа и исполнительного механизма.