РЕДУКТОР ДАВЛЕНИЯ ГАЗА
GAS PRESSURE CONTROL VALVE

Изобретение относится к автоматическим устройствам регулирования давления газа и может быть использовано в энергетическом машиностроении.
Известен газовый редуктор давления (см., авторское свидетельство СССР №855625 от 15.08.81 г., G05D 16/10), содержащий редуцирующий клапан с седлом, шток и чувствительный элемент в виде поршня, связанный посредством пружины с регулировочным винтом.
В указанном редукторе наличие неуравновешенной силы от переменного входного давления, действующей на клапан, при больших расходах газа снижает точность поддержания регулируемого давления, а организация дросселирования потока газа внутри чувствительного элемента вносит ограничения в возможность уменьшения габаритов конструкции. Кроме того, в конструкции не предусмотрен регламентированный демпфер для устранения автоколебаний, возможность которых обусловлена наличием редуцирующего клапана. Такой редуктор не обладает высокой надежностью, т.к. одно из подвижных уплотнений находится под воздействием полного входного давления.
Известен также газовый редуктор давления, принятый за прототип изобретения, содержащий подпружиненный клапан, чувствительный элемент в виде поршня и со стороны входной полости - пневматический демпфер для устранения автоколебаний (см. авторское свидетельство СССР №678466 от 05.08.79 г., G05D 16/10). Такой демпфер должен иметь высокий запас демпфирования для эффективной работы в условиях переменных входных давлений газа. Кроме того, он вносит собственное возмущение в поток газа, что ухудшает условия обтекания редуцирующего клапана.
К ограничению применения указанного редуктора также относится наличие неуравновешенной переменной силы от входного давления, действующей на клапан, снижающей точность работы редуктора при большом расходе газа. Необходимая точность при этом достигается увеличением площади чувствительного элемента, габаритов и веса конструкции.
Предлагаемое изобретение направлено на повышение стабильности, устойчивости и точности работы редукторов, работающих в широком диапазоне расходов газа.
Для этого в предлагаемом редукторе в качестве редуцирующего клапана выполнен непосредственно сам плунжер, эффективная площадь которого равна площади седла. Плунжер связан с задающей пружиной и демпфером с помощью стопорного кольца, что позволяет перемещать плунжер совместно с пружиной. В плунжере выполнен канал, сообщающий полость регулируемого давления с коллектором уплотнительной полости плунжера, что позволяет уменьшить перепад давления на каждом уплотнении. Демпфер, выполненный в виде пары трения «цанга-обойма», установлен внутри задающей пружины, вне газового потока.
На прилагаемом чертеже изображена схема предлагаемого редуктора.
Редуктор содержит следующие основные элементы:
- корпус 1 с наконечниками А и Б для подвода и отвода газа;
- редуцирующий плунжер 2, выходной торец В которого воспринимает действие регулировочного давления;
- задатчик регулировочного давления в виде силовой задающей пружины 3;
- механический демпфер в виде пары трения «фторопластовая цанга 4 - обойма 5» обеспечивает динамическую устойчивость подвижной системы при работе;
- тарель 6 с завальцованной втулкой 7, опирающейся на стопорное кольцо 8, обеспечивают безотрывную связь плунжера 2 с задающей пружиной 3;
- регулировочный винт 9;
- уплотнительные кольца 10, 11.
Полость К между уплотнительными кольцами 10 и 11 соединена каналом И в плунжере с полостью регулируемого давления Е.
При работе редуктора газ высокого давления поступает в наконечник А редуктора, проходит в полость Г, откуда через дросселирующую щель, образованную между кромкой седла Д и конической поверхностью Ж плунжера 2, поступает в полость Е, где воздействует на чувствительный элемент - плунжер 2 и отводится к потребителю через наконечник Б.
Давление в полости Е является регулируемым давлением и автоматически поддерживается равным давлению настройки, которое определяется силой затяжки пружины 3 с помощью винта 9.
При рассогласовании регулируемого давления с давлением настройки редуктора на плунжере 2 возникают силы, которые перемещают его, изменяя площадь дросселирующей щели редуктора в нужную сторону. При этом изменяется и регулируемое давление в сторону уменьшения рассогласования с давлением настройки.
В предложенном редукторе подвижная система разгружена от действия переменной неуравновешенной силы входного давления за счет равенства эффективной площади чувствительного элемента - плунжера и площади дросселирующего седла, что позволяет повысить точность работы редукторов, работающих в широком диапазоне расходов.
Совместное перемещение плунжера с задающей пружиной и демпфером повышает надежность работы редуктора при возмущениях потока газа и вибронагрузках, а сообщение полости регулируемого давления с коллектором уплотнительной полости плунжера позволяет уменьшить перепад давления на каждом уплотнительном кольце, что повышает надежность работы редуктора в условиях высоких входных давлений.
Демпфер, установленный внутри задающей пружины вне потока газа, не создает при работе возмущений потока газа на входе в редуктор.