РЕДУКТОР ДАВЛЕНИЯ ГАЗА
GAS PRESSURE CONTROL VALVE

Изобретение относится к автоматическим устройствам регулирования давления газа и может быть использовано в энергетическом машиностроении.
Известны регуляторы давления газа, которые для устранения колебаний регулируемого давления имеют в канале между выходной полостью и полостью чувствительного элемента подвижную преграду (подпружиненный шарик) (см., например, патент США №3251376, кл. 137-4848) или клапан, установленный на чувствительном элементе, который перекрывает каналы, расположенные между выходной полостью и полостью чувствительного элемента. Клапан штоком связан с регулирующим органом (см., например, авторское свидетельство СССР №890370, G05D 16/06, 1979 г.).
Такие клапаны не обладают высокой надежностью и трудоемки в отработке, т.к. при изменении входного давления или расхода газа регулирующий орган открывается или закрывается, что приводит к изменению хода клапана, установленного на чувствительном элементе (см., например, авторское свидетельство №890370), а следовательно эффективность демпфирования нарушается. Кроме того, между штоком и корпусом при работе имеет место нестабильное трение, которое ухудшает точность поддержания выходного давления, а зазор служит источником загрязнения при течении газа и возможен отказ в работе.
Известен также редуктор давления газа, включающий размещенный в корпусе клапан, управляющую мембрану и регулировочную пружину, отличающийся тем, что с целью стабилизации работы он снабжен демпфером, выполненным в виде упругого пластинчатого многогранника, образующего пару трения с тарелью, жестко связанной с затвором (см., например, авторское свидетельство СССР №219970 от 07.05.1966 г. - прототип изобретения).
Недостаток редуктора давления газа по авторскому свидетельству №219970 связан с тем, что одна и та же деталь тарель - служит и для центровки по отношению к мембране и для центровки относительно пластинчатой пружины, что выполнить невозможно. В результате не обеспечена центровка усилия пружины, действующей на чувствительный элемент, поэтому возможна деформация мембраны и толкателя, что при работе приведет к ухудшению точности поддержания регулируемого давления, разрушению мембраны и выходу редуктора из строя. Кроме того, силовая пружина, имеющая допустимые перекосы торцев при изготовлении, действующие непосредственно на тарель, не даст возможности сцентрироваться тарели по пластинчатой пружине, следовательно усилие, действующее на грани, будет неравномерным, что приведет к износу отдельных граней и выходу из строя демпфера. Тарельчатый клапан по авторскому свидетельству №219970 при перекосе толкателя создает повышенную негерметичность и нарушает точность поддержания регулируемого давления.
Изобретение направлено на повышение стабильности, устойчивости и точности работы редуктора.
Для этого известный редуктор, в отличие от прототипа, снабжен диском с выступом, сцентрированным относительно мембраны и герметично с ней связанным, на выступе диска с зазором установлена сцентрированная пластинчатой пружиной тарель демпфера и прижата силовой пружиной к диску через сферический подшипник, внутри и по центру выступа жестко установлен толкатель подпружиненного клапана, а клапан выполнен в виде шарика. Сущность изобретения состоит в том, что силовая пружина установленная на сферический подшипник передает свое усилие на мембрану через сцентрированный по мембране диск с выступом, и тем самым исключает перекос мембраны, который снижает циклопрочность. Тарель демпфера, до затяжки пружины винтом, центрируется по пластинчатой пружине, после чего поджимается силой пружины, и сохраняется стабильное трение в течение всей работы редуктора, благодаря одинаковому прилеганию тарели к граням пластинчатой пружины, в результате чего обеспечивается динамическая устойчивость и длительный ресурс работы редуктора.
Внутри и по центру выступа жестко установлен толкатель, передающий усилие на клапан в виде шарика, что обеспечивает точность поддержания регулируемого параметра, так как исключен перекос клапана.
При таком исполнении редуктора исключается центровка тарели одновременно по двум поверхностям, вследствие чего такая конструкция обладает стабильной величиной силы демпфера, а использование клапана в виде шарика обеспечивает высокую герметичность и точность поддержания регулируемого давления. Редуктор также обладает большим временем работы без разрушения мембраны.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлен редуктор давления газа, общий вид.
Редуктор содержит следующие основные элементы:
- корпус 1 с наконечниками А и Б для подвода и отвода газа;
- исполнительный элемент из подпружиненного клапана 2, седла В и толкателя 3;
- чувствительный элемент - мембрану 4;
- механический демпфер в виде пары трения: тарель 5 - пластинчатая пружина 6; обеспечивает динамическую устойчивость подвижной системы при работе;
- задатчик давления в виде силовой пружины 7;
- диск 8 с выступом 9, на котором установлена с зазором Е тарель 5 демпфера, сцентрированная пластинчатой пружиной 6. Внутри и по центру выступа укреплен толкатель 3 клапана 2, который выполнен в виде шарика;
- сферический подшипник 10, через который тарель 5 демпфера прижата пружиной 7 к диску 8;
- регулировочный винт 11.
При работе редуктора газ высокого давления поступает в наконечник А редуктора, проходит в полость Г, откуда через дросселирующую щель, образованную между кромкой седла В и сферической поверхностью клапана 2, поступает в полость Д, где воздействует на чувствительный элемент - мембрану 4, и отводится к потребителю через наконечник Б.
Давление в полости Д является регулируемым давлением и автоматически поддерживается равным давлению настройки, которое определяется силой затяжки задающей пружины 7, с помощью винта 11.
При рассогласовании регулируемого давления с давлением настройки редуктора на мембране 4 возникают силы, которые перемещают ее и контактирующий с ней через иглу 3 клапан 2, изменяя площадь дросселирующей щели редуктора. При этом изменяется и регулируемое давление в сторону уменьшения рассогласования с давлением настройки. Тарель 5 центрируется только пластинчатой пружиной 6, что не влияет на центровку усилия задающей пружины 7. Это обеспечивает повышение стабильности, устойчивости и точности работы редуктора.