ГАЗОВЫЙ РЕДУКТОР

Полезная модель относится к области регулирующей арматуры газовых систем, в частности к устройствам для снижения давления газа и регулирования и стабилизации выходного давления заданной величины. Газовый редуктор может быть использован в системах питания газом двигателей транспортных средств и для стационарных газопотребляющих аппаратов.
Газовый редуктор - устройство для понижения давления газа или газовой смеси, на выходе из какой-либо емкости (например в баллоне, или газопроводе), до рабочего и для автоматического поддержания этого давления постоянным, независимо от изменения расхода, давления газа в баллоне или газопроводе.
В настоящее время в промышленности используются газовые редукторы высокого и низкого давления. Редукторы низкого давления применяются в качестве регулятора давления газа для бытовой газопотребляющей техники и, как правило, выпускаются однокамерными или, реже, двухкамерными. Такие редукторы имеют достаточно простую конструкцию, дешевы, но не всегда обладают эксплуатационной надежностью и безопасностью, которые со временем эксплуатации становятся прямо зависимыми от условий эксплуатации и надежности материалов, из которых этот редуктор выполнен.
Известен газовый редуктор, (http://autodont.ru/transmission/reducer/gazovyj-reduktor-lovato), состоящий из корпуса, верхней и нижней крышек, и деталей клапанных механизмов (более подробно описан ниже). Данный газовый редуктор является наиболее близким аналогом предложенному.
2
2
Недостатком известного газового редуктора является невозможность работы при подаче низкого давления газа (1…5 кПа, или 0,01…0,05 кг/см) от бытовой магистрали ввиду того, что первая ступень редуктора рассчитана на входное давление около 0,05…0,07 МПа (или 0,5…0,7 кг/см), а дополнительного входа для подачи газа низкого давления у него нет.
Задачей предложенного газового редуктора является устранение вышеуказанного недостатка, а также расширение возможностей применения модернизированного редуктора не только в системах подачи газового топлива низкого давления в двигатели внутреннего сгорания, но и для других газоиспользующих аппаратов.
Указанный технический результат достигается тем, что газовый редуктор, содержащий корпус с верхней и нижней крышками, в котором сформирована, по крайней мере, одна полость камеры первой ступени с входным штуцером и с диафрагмой первой ступени, полость камеры второй ступени, сообщенную через сообщительный канал с полостью камеры первой ступени, полость камеры второй ступени выполнена сообщенной с выходным штуцером и с подпружиненной диафрагмой второй ступени, связанной с регулировочным винтом регулятора выходного давления и клапаном второй ступени перекрытия сообщительного канала, пусковое устройство выполнено с возможностью нажатия на подпружиненную диафрагму второй ступени для принудительного открытия клапан второй ступени, а так же отделенная стенкой от полости камеры первой ступени полость камеры теплоносителя, имеющая, по крайней мере, два штуцера подачи теплоносителя для прохождения теплоносителя по камере теплоносителя, при этом, один из штуцеров подачи теплоносителя выполнен в качестве дополнительного входного штуцера для подключения источника газа низкого давления, в стенке, отделяющей полость камеры теплоносителя от полости камеры первой ступени выполнено отверстие для сообщения этих полостей камер между собой, а входной штуцер и другой штуцер подачи теплоносителя выполнены заглушенными.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Настоящая полезная модель поясняется конкретным примером исполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения требуемого технического результата.
Полезная модель поясняется чертежами, на которых:
на фиг. 1 показан газовый редуктор, принятый за прототип;
на фиг. 2 и фиг. 3 показан пример технической реализации предложенного газового редуктора.
На фиг. 1, 2, 3 следующими позициями обозначены конструктивные элементы как известного, так и предложенного газовых редукторов:
корпус 1
верхняя крышка 2
нижняя крышка 3
камера первой ступени 4
входной штуцер 5
диафрагма первой ступени 6
камера второй ступени 7
сообщительный канал 8
выходной штуцер 9
подпружиненная диафрагма второй ступени 10
регулировочный винт регулятора выходного давления 11
клапан второй ступени 12
пусковое устройство 13
камера теплоносителя 14
штуцер подачи теплоносителя 15
дополнительный входной штуцер 16
отверстие 17
Как показано на Фиг. 1, известный газовый редуктор состоит из корпуса 1, верхней и нижней крышек 2, 3 и деталей клапанных механизмов.
В данном газовом редукторе предусмотрен испаритель газа, выполненный в виде полости камеры теплоносителя 14, в которой находится непрерывно подогреваемая жидкость. Для применения в автомобиле данной жидкостью служит циркулирующий горячий тосол из системы охлаждения двигателя (подвод и отвод тосола на рисунке не показан). Для некоторых случаев подачи подогреваемой жидкости может и не быть, например, для случая, когда корпус редуктора обогревается внешним воздушным тепловым потоком достаточной температуры, или в случае, когда в камеру подается уже газообразная фаза топливного газа, не требующая подогрева для испарения.
2
В результате подогрева корпус редуктора прогревается до рабочей температуры и, поэтому, сжиженный газ через входной штуцер 5 попадает через клапанный механизм первой ступени в полость камеры первой ступени 4, испаряется и переходит в газообразное состояние. При этом газ воздействует на диафрагму первой ступени 6 и, преодолевая сопротивление пружины диафрагмы первой ступени 6, смещает ее вниз и через рычаг закрывает клапан первой ступени. Равновесие силы давления газа и силы упругости пружины достигается при давлении 0,05…0,07 МПа (0,5…0,7 кг/см).
2
Из полости камеры первой ступени 4 через сообщительный канал 8 газ поступает к клапану второй ступени 12 и, проходя через него, заполняет полость камеры второй ступени 7. При этом газ воздействует на подпружиненную диафрагму второй ступени 10, поднимает ее, и через рычаг закрывает клапан второй ступени 12. Равновесие наступает при давлении в полости в 50…100 Па (0,0005…0,001 кг/см), то есть, чуть выше атмосферного.
При работающем двигателе разрежение из смесителя (на фиг. 1 не показано) передается по шлангу в полость камеры второй ступени 7 и газ из нее через выходной штуцер 9 поступает в смеситель двигателя. При этом давление в полости камеры второй ступени 7 снижается, диафрагма 10 опускается, открывает клапан второй ступени 12, и газ из полости камеры первой ступени 4 поступает в полость камеры 7, а оттуда в смеситель двигателя. На короткое плечо рычага диафрагмы второй ступени 10 воздействует регулировочный винт 11 через пружину. При помощи винта 11 настраивают выходное давление редуктора в полости камеры 7, тем самым регулируя состав рабочей газо-воздушной смеси на холостом ходу работы двигателя.
Для облегчения пуска двигателя редуктор снабжен пусковым устройством 13 для обеспечения предварительного заполнения выходного объема редуктора газом. Перед запуском в электрическую обмотку пускового устройства кратковременно подается ток от источника бортового питания двигателя, при этом якорь пускового устройства втягивается в катушку электромагнитной системы и нажимает на подпружиненную диафрагму второй ступени 10, диафрагма через рычаг открывает клапан второй ступени 12 и газ заполняет объем камеры второй ступени 7, доходя до смесителя двигателя.
В случае, когда двигатель не оборудован источником бортового питания, пусковое устройство можно привести в действие путем кратковременного нажатия пальцем руки на выступающую вверх часть якоря пускового устройства 13.
В данном газовом редукторе функцию безопасности (по утечке газа после остановки двигателя) должен выполнять внешний кран или автоматический клапан.
В настоящей полезной модели рассматривается конструкция усовершенствованного газового редуктора, предназначенного для использования в качестве узла питания двигателя внутреннего сгорания от источника низкого давления, например, из системы централизованного снабжения газом (природный газ), или из системы индивидуального газоснабжения от газового баллона (пропан-бутан). Диапазон входных давлений, подаваемых на редуктор, может находиться в пределах от 1 до 5 кПа.
Ниже рассматривается пример конкретного исполнения полезной модели.
Как показано на фиг. 2 и фиг. 3, для подключения источника низкого давления газа редуктор снабжен дополнительным входным штуцером 16. В стенке газового редуктора, отделяющей полости камеры первой ступени 4 и камеры теплоносителя 14 выполнено отверстие 17, в результате чего полости этих камер сообщаются. Полость камеры теплоносителя 14 имеет штуцеры подачи теплоносителя 15 для циркуляции теплоносителя. При реализации варианта 1 один из штуцеров 15 камеры теплоносителя 14 выполняется как входной штуцер для подключения источника низкого давления газа, а входной штуцер 5 полости камеры первой ступени 4 и другой штуцер подачи теплоносителя выполнены заглушенными. В этом случае источник низкого давления газа подсоединяется к одному из штуцеров камеры теплоносителя 14 и газ поступает в сообщающиеся между собой полости камер. Диафрагма 6 выполняет роль герметизирующей прокладки, отделяющей полости камер 4 и 14 от внешней среды. Для такого исполнения элементы подпружинивания диафрагмы камеры первой ступени 4 и клапан перекрытия входа в эту камеру могут быть исключены в связи с потерей их функции, как это показано на фиг. 2 и фиг. 3. В остальном работа редуктора не отличается от исходного.