РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ

Полезная модель относится к области клапанного агрегатостроения и предназначено для автоматического поддержания в системе давления за клапаном на заданном уровне, и может применяться в наземных газозаправочных комплексах, выполняемых в виде стационарных котлов или резервуаров с избыточном давлением газа мобильной транспортной техники или других потребителей газа.
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, который выполнен в виде набора тарированных грузов, с возможностью свободного вертикального перемещения, размещен в разъемной коробке, имеющей центральное отверстие в крышке, причем первый груз уплотнен и жестко соединен со штоком [патент РФ №73094 МПК G05D 16/02, опуб. 10.05.2008 г., БИ №13, автор О.П.Мулюкина «Регулятор давления»].
Недостатком данного регулятора является увеличение массогабаритных параметров, а так же малая степень чувствительности и плавности регулирования.
Данное техническое решение выбрано авторами в качестве прототипа.
Техническим результатом является осуществление способности работать в режиме нормально-закрытого клапана, повышение чувствительности и плавности регулирования, за счет введения двуплечего рычага регулировки подачи рабочей среды.
Технический результат достигается тем, что в регуляторе давления, содержащий корпус с крышкой, в которой имеется центральное отверстие,
через центр корпуса вертикально размещен плунжер, верхней своей частью взаимодействующий с чувствительным элементом в виде набора тарированных грузов с возможностью их свободного вертикального перемещения, причем корпус выполнен цилиндрическим, в его боковой части выполнены каналы для входного и выходного штуцеров, причем в канале выходного штуцера с внутренней стороны корпуса установлена втулка с центральным конусным отверстием, а с противоположной боковой части корпуса выполнено отверстие, в которое вставлена боковая крышка, закрепленная двумя полукольцами с фиксатором, с внутренней стороны боковой крышки выполнены два цилиндрических канала, в которые входят свободно перемещающиеся поршни со штоками, причем у нижнего поршня конец штока выполнен в виде двухсторонней конусной иглы, одна сторона которой входит в конусное отверстие втулки - седла, другая запирает выходной штуцер - седло, причем штоки поршней и плунжер взаимодействуют с чувствительным элементом, взаимосвязаны между собой и с двуплечим рычагом через сферические шарниры с возможностью возвратно-поступательного перемещения.
На фиг.1 представлен продольный разрез предлагаемого регулятора давления, на фиг.2 - вид регулятора по А-А, на фиг.3 - вид боковой крышки.
2
1
1
2
Регулятор давления состоит из корпуса 1, боковой крышки 2; резьбового фиксатора 3 полуколец, уплотненных поршней 4, 5, набора тарированных по массе съемных грузов 6, 7, 8, крышки 9, гайки 10, контргайки 11, уплотненного плунжера 12, первого сферического шарнира 13, двуплечего рычага 14, второго и третьего сферических шарниров 15, 16, седла кромочного 17, клапанов конусных 18, 19, втулки конусной уплотненной 20, полукольца верхнего 21, полукольца нижнего 22, L, L - длины плеч рычага 14, h - максимальный рабочий ход клапана 19 при отходе клапана 18 от седла 17 и до посадки на седло втулки 20; h, h и
3
h - соответственно, рабочие зазоры между грузами 6, 7 и 7, 8 и между грузом 8 и крышкой 9; а, б - дренажное отверстие; в - опорная поверхность грузов 6.
В исходном положении регулятора (фиг.1) учитывается:
- равенство площадей проходных сечений поршней 4 и 5 находящихся в крышке 2, которое фиксируется за счет полуколец 21, 22 и резьбового фиксатора 3;
2
1
- вес набора грузов 6, жестко связанного с плунжером 12 и контактирующего с опорной поверхностью «в», который превышает усилие, воздействующее на плунжер 12 от подведенного на вход устройства давления Р и сохраняет обеспеченное конструктивно соотношение плеч рычага: L>L;
- рычажно-шарнирная система, которая обеспечивает поджатие клапана 18 к седлу 17 за счет двуплечего рычага 14, находящегося в контакте с уплотненным плунжером 12, зафиксированным гайкой 10 и контргайкой 11, а так же с уплотненными поршнями 4, 5 за счет сферических шарниров 13, 15, 16 в корпусе 1, то есть отбор рабочей среды с выхода устройства отсутствует.
Регулятор давления работает следующим образом.
0
рас.,
1
рас.
При росте давления Р до заданного (расчетного) значения Р усилие от его воздействия на плунжер 12 перемещает последний вверх на ход h. При этом груз 6 входит в контакт с грузом 7 и на плунжер 12 будет уже действовать сила тяжести двух грузов 6, 7, которая превышает противонаправленное усилие от давления Р на плунжер 12, т.е. движение плунжера 12 вверх прекращается.
1
2
1
При перемещении плунжера 12 на ход h автоматически переставляется вверх опора вращения 15 рычага 14, и при достижении соотношения длин плеч рычага L>L клапан 18 отойдет от седла штуцера 17, то есть рабочая среда будет проходить на выход устройства к потребителю.
рас
2
При увеличении параметра Р до заранее заданного давления, плунжер 12 под его действием, преодолевая силу тяжести двух грузов 6, 7, переместиться вверх на рабочий ход h. При этом система грузов 6, 7 войдет в контакт с грузом 8 и на плунжер 12 в этом случае будет воздействовать сила тяжести трех грузов 6, 7, 8, которая превышает противонаправленное усилие от тающего давления на плунжер 12, т.е. движение плунжера 12 вверх прекратиться.
2
1
2
При перемещении плунжера 12 на ход h автоматически переставляется вверх опора вращения 15 рычага (с соответствующим возрастанием L и уменьшением L). Вследствие этого рычажно-шарнирная система будет способствовать дальнейшему отходу клапана 18 от седла и приближению клапана 19 к седлу (уменьшение величин h), что обеспечит снижение подводимого к клапану давления газа до заданной величины редуцируемого давления на выходе устройства.
При дальнейшем росте давления на выходе произойдет дальнейшее перемещение плунжера 12 вверх в аналогичной последовательности и в работу включится последний груз 8. При этом в силу сказанного ранее произойдет уменьшение, величины хода h для обеспечения заданной величины редуцированного давления на выходе устройства.
3
При сверхнормативном росте давления на входе устройства, поршень вновь продолжит движение вверх, выбирая рабочий зазор h до крышки 9. При этом клапан 19 полностью выбирает ход h и сядет на седло втулки 20, отсекая вход устройства от его выхода. Этим обеспечивается исключение прорывов трубопроводов при сверхнормативном повышении входного давления.
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-закрытого 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.