РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ

Полезная модель относится к области гидро-пневмоавтоматики и может быть использована в гидросистемах или системах подачи текучей среды различного назначения, в частности, для регулирования давления природного газа на выходе газораспределительных станций.
Известен регулятор с командным давлением, выполненный в виде цилиндрического корпуса с полостями входа и выхода, содержащий клапан, чувствительный элемент в виде поршня, седло (US 6,006,780).
Недостатком данного устройства является то, что при поступлении входного давления в регулятор требуется большое усилие на открытие клапана вследствие разницы площадей, действующих на клапан входного давления, что приводит к снижению чувствительности клапана, снижению точности поддержания давления.
Известен регулятор давления газа непрямого действия, включающий в себя цилиндрические корпуса с коаксиально расположенными полостями входа и выхода, клапан, седло, чувствительный элемент в виде поршня, жестко связанный с клапаном, отличающийся тем, что чувствительный элемент снабжен возвратной пружиной, поджимающей его к седлу, а седло снабжено неметаллическим уплотнительным кольцом (RU 73744, прототип).
Недостатком данного регулятора является низкая долговечность, обусловленная повышенным износом клапана и седла при многократных колебаниях - снижении потребления газа на выходе, когда клапан под действием возвратной пружины закрывается и открывается, многократно воздействуя на седло. При этом, в результате многократных ударов материал клапана и седла (особенно неметаллического) в местах взаимодействия подвергается повышенному разрушению. Тем самым снижается и точность поддержания давления на выходе.
Технической задачей полезной модели является создание эффективного регулятора давления и расширение арсенала регуляторов давления текучей среды.
Технический результат, обеспечивающий решение поставленной задачи, состоит в том, что обеспечено реализовано демпфирование изменения давления и перемещения клапана в процессе регулирования давления. При этом, в случае кратковременных колебаний потребления пропускаемой среды и/или колебаниях давления на выходе по любой причине, взаимодействие клапана с седлом может не происходить или происходит замедленно - с меньшим усилием - ударом.
Сущность полезной модели состоит в том, что регулятор давления содержит корпус с полостями входа и выхода, между которыми расположено седло, нормально закрытое клапаном, а также управляющий элемент в виде кольцевого поршня, установленного в корпусе с образованием камеры низкого давления и камеры управления, жестко связанного с клапаном и подпружиненного в направлении закрытия седла возвратной пружиной, расположенной в камере низкого давления, при этом поршень снабжен демпфирующей пружиной, размещенной в камере управления и выполненной с жесткостью и усилием предварительного сжатия, меньшими жесткости и усилия предварительного сжатия возвратной пружины, соответственно.
При этом клапан выполнен цилиндрическим, а седло снабжено неметаллическим уплотнительным кольцом для взаимодействия с клапаном, корпус выполнен цилиндрическим, с кольцевыми камерами низкого давления и управления, и с соосно расположенными полостями входа и выхода, камера управления выполнена с возможностью подключения к управляющему распределителю, а камера низкого давления.- к атмосфере или к сливному резервуару текучей среды, кроме того, в камере низкого давления и камере управления установлены шайбы для регулирования предварительного сжатия возвратной и демпфирующей пружин, соответственно.
На чертеже изображена конструктивная схема регулятора давления
Регулятор давления содержит корпус 1 с полостью 2 входа и полостью 3 выхода, между которыми расположено седло 4, нормально закрытое клапаном 5. Управляющий элемент выполнен в виде кольцевого поршня 6, установленного в корпусе 1 с образованием камеры 7 низкого давления и камеры 8 управления. Поршень 6 жестко связан с клапаном 5 и подпружинен в направлении закрытия седла 4 возвратной пружиной 9, расположенной в камере 7 низкого давления.
Поршень 6 снабжен демпфирующей пружиной 10, размещенной в камере 8 управления и опертой на поршень 6 со стороны, противоположной пружине 9. Пружина 10 выполнена с жесткостью и усилием предварительного сжатия, меньшими жесткости и усилия предварительного сжатия возвратной пружины 9, соответственно.
Клапан 5 выполнен цилиндрическим, а седло 4 снабжено неметаллическим уплотнительным кольцом 11 для взаимодействия с клапаном 5, опертым в статическом положении на кольцо 11 седла 4 своей кольцевой кромкой. Седло 4 закреплено в крышке 13, являющейся частью составного корпуса 1. К крышке 13 пристыкован фланец 14.
Корпус 1 выполнен цилиндрическим, с кольцевыми камерами 7, 8 низкого давления и управления, и с соосно расположенными полостями 2, 3 входа и выхода.
Камера 8 управления выполнена с возможностью подключения к пилотному устройству - двухпозиционному управляющему плавно регулируемому распределителю 12, а камера 7 низкого давления.- к атмосфере или к сливному резервуару текучей среды (не изображен).
В камере 7 низкого давления и камере 8 управления установлены шайбы (не обозначены) для регулирования предварительного сжатия возвратной и демпфирующей пружин 9, 10, соответственно.
Регулятор давления работает следующим образом.
В исходном положении клапан 5 закрыт (оперт на кольцо 11 седла 4) возвратной пружиной 9. Наличие возвратной пружины 9 удерживает клапан 5 в закрытом положении, предотвращая попадание газа в полость 3 выхода. Перекачиваемая текучая среда, например, газ, подводится в полость 2 входа. Регулятор давления подключается камерой 8 к распределителю 12. Для открытия регулятора распределитель 12 устанавливают (вручную или иными средствами) в положение, определяющее давление управления. В камеру 8 управления подается такая же, как в полость 2, или иная управляющая текучая среда (газ) и одновременно в камеру 7 низкого давления подается выходной газ под атмосферным давлением. Поршень 6, жестко связанный с клапаном 5, перемещается влево по чертежу, сжимая пружину 9 и образуя кольцевую щель между клапаном 5 и седлом 4. Пружина 10 не препятствует управляемому перемещению клапана 5 с поршнем 6 на открытие прохода текучей среды через регулятор. Наличие неметаллического уплотнительного кольца 11 в седле 4 предотвращает примерзание клапана 5 к седлу 4 при отрицательных температурах и высокой влажности газа. Регулирование (редуцирование) давления газа происходит за счет его дросселирования при прохождении через кольцевую щель, образованную клапаном 5 и седлом 4. После запуска регулятора распределитель 12 подстраивается на заданный стационарный режим работы по выходному давлению, величина которого задана потребителем газа.
В случае снижения потребления газа в полости 3 выхода давление увеличивается, при этом поршень 6 под воздействием пружины 9 перемещается вправо по чертежу, проходное дросселирующее сечение уменьшается или перекрывается, что снижает расход газа, восстанавливая требуемое давление газа на выходе или прекращая его поступление.
Однако, такое восстановление режима работы не может происходить мгновенно, переходный процесс перемещения пружиной 9 клапана 5 на закрытие в течение некоторого времени не может быть прекращено. В случаях резкого падения давления в полости 3 выхода пружина 10 не останавливает клапан 5 полностью, так как имеет меньшие жесткость и усилие сжатия, но препятствует быстрому перемещению клапана 5 на закрытие и удару его по кольцу 11 седла 4, или смягчает удар в случае взаимодействия. Таким образом, предотвращается быстрый износ клапана 5 и седла 4, особенно, при многократных и частых колебаниях давления в полости 3 выхода.
При уменьшении выходного давления (увеличении потребления газа) в полости 3 регулятор работает в обратном порядке.
Таким образом, обеспечено демпфирование изменения давления и перемещения клапана в процессе регулирования давления. При этом, в случае кратковременных колебаний потребления пропускаемой среды и/или колебаниях давления на выходе по любой причине, взаимодействие клапана с седлом может не происходить или происходит замедленно - с меньшим усилием - ударом. Одновременно, обеспечивается достаточные точность настройки, точность поддержания давления газа на выходе, а также долговечность и надежность устройства, а также удобство и простота эксплуатации и ремонта.