РЕГУЛЯТОР ПЕРЕПАДА ДАВЛЕНИЯ

Предлагаемое устройство относится к области приборостроения, в частности, к пробоотборным системам газоанализаторов. Оно может быть использовано также для регулирования перепада давления в технологических линиях.
Известны регуляторы перепада давления газа, предназначенные для регулирования перепада между опорным и рабочем давлениями.
Известны также регуляторы (редукторы) давления газа, предназначенные для регулирования избыточного давления газа, опорным давлением в этих регуляторах является атмосферное давление. См., например, а.с. №413328 и №516023.
Известные регуляторы перепада давления и регуляторы давления содержат корпус с входным и выходным каналами, устройство "Сопло-клапан", чувствительный элемент в виде мембраны или сильфона, жестко связанный с клапаном, пружину, связанную с чувствительным элементом и винт настройки пружины.
2
Известные регуляторы перепада и регуляторы давления имеют тот недостаток, что при большом перепаде давления, более 1 МПа (более 10 кгс/см), чувствительные элементы разрушаются.
Этот недостаток устранен у редуктора по а.с. №573799. В нем для получения большого давления в качестве чувствительного элемента применен поршень, на который воздействует пружина большой силы.
Несмотря на этот положительный эффект редуктор по а.с. №573799 имеет следующие существенные недостатки:
а) при настройке необходимо прикладывать очень большое усилие к винту настройки, воздействующему на пружину;
б) ввиду значительного усилия настройки трудно с необходимой точностью установить заданный перепад давления;
в) по этой же причине ограничен верхний предел диапазонов настройки.
С целью устранения указанных недостатков, т.е. облегчения, настройки, повышения точности и увеличения диапазона настройки перепада давления предлагается настоящее устройство.
Поставленная цель достигается тем, что предлагаемый регулятор перепада давления содержит устройство для регулирования расстояния от регулирующего клапана до чувствительного элемента, при этом устройством регулирования расстояния служит винт, расположенный в резьбовом отверстии скобы жесткой связи клапана с чувствительным элементом. Винт регулирования связи с клапаном через направляющую изгиба, соединенную с клапаном посредством шарового шарнира. Кроме того, винт регулирования соединен с ручкой настройки через муфту компенсации осевого перемещения.
На фигуре представлен предлагаемый регулятор перепада давления в разрезе.
Регулятор перепада давления включает корпус 1 с входным 2 и выходным 3 каналами. Сопло 4 входного канала перекрывается клапаном 5. Клапан 5 с помощью шарового шарнира 6 соединен с упругой направляющей 7 и через нее с винтом регулировки 8. Винт регулировки расположен в резьбовом отверстии 9 скобы 10, связывающей клапан с чувствительным элементом 11 в виде поршня, связанным с пружиной 12. Сверху корпус 1 закрыт крышкой 13, образующей с чувствительным элементом полость опорного давления 14. В крышке 13 имеется канал 15. Снизу корпус закрыт крышкой 16, образующей с корпусом и чувствительным элементом рабочую полость 17. Через нижнюю крышку 16 пропущена ось ручки настройки 18 перепада давления. Для герметизации ручки служит уплотнительное кольцо 19. Ось ручки настройки заканчивается
муфтой 20, служащей для передачи вращения от ручки настройки к винту 8 регулировки расстояния от клапана до мембраны.
Рабочий газ через входной канал 2 поступает к узлу "сопло-клапан" 4, 5. Здесь происходит снижение входного давления до давления в рабочей полости 17.
Давление в рабочей полости 17 на определенную величину превышает опорное давление в полости 14. Этот перепад давления в полостях 17 и 14 определяется из условия равновесия чувствительного элемента 11:
р
где Р - давление в рабочей полости 17;
оп
P - давление в полости опорного давления 14;
вx
P - давление газа во входном канале 2;
ч.э.
S - площадь чувствительного элемента 11;
c
S - площадь сопла 4;
пр
F - усилие пружины 12.
В случае, если полость опорного давления 14 через канал 15 соединяется просто с атмосферой, устройство является регулятором избыточного давления.
Если же полость 14 через канал 15 соединена с источником давления другого газа, то в этом случае устройство является регулятором перепада давления двух газов.
пр
Из выражения (1) видно, что настройку перепада давления можно производить изменением усилия пружины F, как это делается в существующих стабилизаторах перепада давления и регуляторах давления газа. Но, как было показано выше, при больших перепадах давления это усилие очень велико, что затрудняет настройку, понижает точность настройки и ограничивает верхний предел диапазона настройки.
В предлагаемом же устройстве необходимый перепад давления настраивается регулированием расстояния "А" от клапана до мембраны. Необходимое усилие поджатия пружины обеспечивается чувствительным элементом 11, на который воздействует перепад давления ΔР.
В этом случае необходимо преодолеть только усилие, с которым воздействует входное давление на клапан которое значительно меньше усилия пружины.
В предложенном устройстве усилие настройки в сотни раз меньше усилия настройки существующих регуляторов перепада давления и регуляторов давления. Это влечет за собой также повышение точности настройки. При этом значительно увеличивается верхний предел диапазона настройки.
Шаровой шарнир 6 обеспечивает точную самоустановку клапана 5 к плоскости прилегания. Упругая направляющая 7 предотвращает сдвиг клапана относительно сопла, а также его вращение при вращении винта 8. Вращение винта 8 регулировки расстояния от клапана до чувствительного элемента осуществляется ручкой настройки 18 через муфту 20. Муфта 20 позволяет компенсировать осевое перемещение винта 8 вместе с клапаном 5.
Были изготовлены экспериментальные образцы предложенного стабилизатора перепада давления и проведены их испытания с положительными результатами.