РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ
PRESSURE REGULATOR

Изобретение относится к устройствам пневмоавтоматики и может быть использовано в различных областях промышленности для понижения давления газа до заданной величины и автоматического поддержания заданного давления.
Известен газовый регулятор давления (РД) (Патент RU 2032928), состоящий из корпуса с входной и выходной полостями, седла с уплотнительной поверхностью, соосно связанного с пружиной клапана, поджатого к уплотнительной поверхности седла, чувствительного элемента с задатчиком усилия.
Недостатками известного газового регулятора давления являются высокое усилие страгивания поршня с резиновым кольцом, что ведет к значительным колебаниям выходного давления и большие габариты из-за применения поршня большого диаметра и увеличения корпуса.
Известен регулятор давления (Авторское свидетельство SU 1795429), состоящий из корпуса с входным и выходным патрубками, регулирующего органа, подпружиненного относительно чувствительного элемента, связанного с узлом настройки.
Недостатками вышеописанного регулятора давления являются автоколебания чувствительного элемента, приводящие к нарушению точности настройки, недостаточная прочность тонкостенного сильфона - невозможность получения необходимого давления на выходе РД, большие габариты в результате того, что стержень установлен последовательно с пружиной и сильфоном, нестабильная работа при «нулевом расходе».
Известен регулятор давления газа (Авторское свидетельство SU 1624415 - прототип), состоящий из корпуса с входной и выходной полостями, чувствительного элемента в виде сильфона, связанного с регулирующим органом, настроечной пружины и демпфирующего устройства.
Недостатками известного регулятора давления газа являются:
- ограниченные возможности из-за конструктивных особенностей тонкостенного сильфона, имеющего недостаточную прочность, что не позволяет получить необходимое (более высокое), давление на выходе;
- низкая надежность РД в результате нестабильной работы при «нулевом расходе» и при повышении давления на выходе выше давления настройки из-за негерметичности посадки клапана на седло;
- большие габариты за счет выполнения демпфирующего устройства снаружи сильфона и увеличения корпуса.
Задачи изобретения - расширение возможностей, повышение надежности и уменьшение габаритов регулятора давления.
Поставленные задачи достигаются тем, что в регуляторе давления, включающем в себя корпус с входным и выходным штуцерами, седло с уплотнительной поверхностью, соосно связанный с пружиной клапан, поджатый к уплотнительной поверхности седла, чувствительный элемент в виде сильфона, нагрузочную пружину и демпферный узел, согласно изобретению, демпферный узел расположен внутри сильфона и выполнен в виде поджатой пружиной разрезной втулки, обжимающей шток, направляющая которого неподвижно закреплена в корпусе, и является корпусом для демпферного узла и ограничителем хода сильфона, в гофрах которого размещены кольцевые вкладыши, при этом сильфон одним концом неподвижно закреплен на корпусе, другим - на штоке, связанном с клапаном посредством размещенных в корпусе цилиндрических толкателей, другой конец штока посредством пружины через тарели взаимодействует с регулировочным винтом, а полость рабочего давления сообщается с полостью снаружи сильфона с помощью цилиндрических отверстий, выполненных в корпусе, при этом регулятор давления оснащен травящим устройством в виде закрепленного в крышке дросселя с каналом малого диаметра, перед которым установлен плоский фильтр, а в крышке выполнены сквозные отверстия, с наружной стороны, защищенные резиновым кольцом.
На фиг.1 изображен общий вид РД в разрезе, на фиг.2 - вид А с фиг.1.
РД (фиг.1) состоит из корпуса 1 с седлом 2, входного 3 и выходного 4 штуцеров, клапана 5, сильфонного узла с сильфоном 6, упрочненным установленными внутри гофров кольцевыми вкладышами 7, один конец сильфона 6 посредством фланца 8 неподвижно закреплен на корпусе 1, другой - на штоке 9, связанном с клапаном 5 посредством цилиндрических толкателей 10 (фиг.2), а на другом конце штока 9 установлена тарель 11 с нагрузочной пружиной 12, размещенной в стакане 13, и через тарель 14 поджатой регулировочным винтом 15, установленным во втулке 16, закрепленной в крышке 17, при этом демпферный узел 18 содержит разрезную втулку 19, которая посредством пружины 20, прижима 21 и гайки 22, вкрученной во фланец 8, обжимает цилиндрическую часть штока 9, при этом направляющая 23, являющаяся корпусом для демпферного узла и ограничителем хода сильфона 6, зафиксирована между фланцем 8 и гайкой 22, а пружина 24, одним концом прижимающая клапан 5 к седлу 2, другим - опирающаяся на тарель 25, которая вместе с плоским фильтром 26 прижата к корпусу 1 крышкой 27, в которой выполнено травящее устройство, состоящее из завальцованного дросселя 28 с каналом диаметром ~0,2 мм, сквозных отверстий 29 и резинового кольца 30, полость рабочего давления В сообщена с полостью Г снаружи сильфона 6 с помощью цилиндрических отверстий 31, выполненных в корпусе 1.
Работа РД осуществляется следующим образом.
РД нормально открыт. Понижение входного давления осуществляется путем дросселирования рабочего тела (РТ) в кольцевой щели, образующейся при отжатии клапана 5 от седла 2.
Поддержание установленного рабочего давления постоянным достигается непрерывным автоматическим регулированием кольцевой щели за счет уравновешивания сил, действующих на клапан 5.
РТ поступает во входной штуцер 3, через кольцевую щель дросселируется из полости Б высокого давления во внутреннюю полость В рабочего давления, и через цилиндрические отверстия 31 в полость Г снаружи сильфона 6, при увеличении давления в которой выше настроечного сильфон 6 сжимается, преодолевая усилие нагрузочной пружины 12 и силу трения штока 9 о разрезную втулку 19, при этом нагрузочная пружина 12 посредством цилиндрических толкателей 10 поджимает клапан 5 к седлу 2, кольцевая щель уменьшается, давление в полости Г снаружи сильфона 6 и, соответственно, на выходе уменьшается, пока сила, создаваемая давлением РТ, и сила нагрузочной пружины 12 не уравновесятся, при этом давление на выходе будет равно настроечному.
При расходе РТ происходит снижение давления в полости Г снаружи сильфона 6, сильфон под действием нагрузочной пружины 12 возвращается в исходное положение, перемещает толкатели 10, преодолевая силу пружины 24 и отодвигая клапан 5 от седла 2, тем самым увеличивая кольцевую щель и обеспечивая повышение подачи РТ в полость Г снаружи сильфона и на выход РД, таким образом поддерживая постоянное давление на выходе.
Настройка РД на заданное давление производится вращением регулировочного винта 15.
При повышении давления в полости Б в результате отсутствия потребителя (при «нулевом» расходе) или при негерметичной посадке клапана на седло излишки РТ через дроссель 28 стравливаются в атмосферу, во избежание засорения канала дросселя 28 сквозные отверстия 29 в крышке 27 защищены резиновым кольцом 30, которое отгибается под давлением стравливаемого РТ, плоский фильтр 26 предохраняет регулятор давления от попадания инородных частиц во внутренние полости.
Динамическая устойчивость РД обеспечивается с помощью демпферного узла 18, работающего следующим образом: при частом изменении давления в полости Г снаружи сильфона 6 сильфон 6 начинает колебаться, увлекая за собой шток 9, возвратно-поступательные движения которого будут тормозиться за счет силы трения о разрезную втулку 19, что, в свою очередь, уменьшит амплитуду колебаний клапана 5, предотвратит возникновение резонанса и удары клапана 5 о кромку седла 2.
Предлагаемое техническое решение позволяет расширить возможности РД за счет получения требуемого (более высокого) давления на выходе в результате того, что тонкостенный сильфон упрочнен кольцевыми вкладышами, одновременно, направляющая, являющаяся корпусом демпферного узла, является ограничителем хода сильфона, что предотвращает чрезмерное сжатие, а следовательно, разрушение гофров; повысить надежность РД путем обеспечения стабильной настройки и устойчивой работы РД за счет использования травящего устройства, позволяющего избежать повышения статического давления на выходе при «нулевом» расходе, а также при негерметичной посадке клапана на седло; уменьшить габариты за счет расположения демпферного узла внутри сильфона.