ГАЗОВЫЙ РЕДУКТОР (ВАРИАНТЫ)
GAS PRESSURE REDUCER (VERSIONS)

Область применения изобретения
Настоящее изобретение имеет отношение к созданию газовых редукторов, и, в частности, газовых редукторов для использования с баллонами сжиженного или сжатого газа, например, газовых редукторов применяемых при ацетилено-кислородной резке.
Предпосылки к созданию изобретения
Газовые редукторы используют в различных областях применения для снижения и регулировки давления газов, поступающих из (газового) баллона в расположенное ниже по течению оборудование. В одном из обычных применений, при ацетилено-кислородной резке, используют два баллона, один для газообразного ацетилена, а другой для газообразного кислорода. Как это показано на фиг.1, газовый редуктор 1 прикреплен к верхней части баллона 2, (показаны только один газовый редуктор и один баллон), и им управляет оператор, чтобы надлежащим образом регулировать давление газов для зажигания и последующей резки. Такой обычный газовый редуктор 1 содержит манометр 3 для измерения давления в баллоне, манометр 4 для измерения давления в магистрали и ручку 5 регулировки давления в магистрали. Кроме того, маховичок 6 вентиля баллона установлен на баллоне 2, чтобы открывать и закрывать поток газа из баллона 2 в газовый редуктор 1. Газовый редуктор 1 также содержит другие элементы, такие как показанные на фиг.1 редукционный клапан 7 и выпускное отверстие 8. При использовании такого обычного газового редуктора 1 и средств, при помощи которых его закрепляют па баллоне 2, существует множество мест возможного повреждения за счет неправильного обращения при эксплуатации или если, например, баллон 2 упадет.
Эти обычные газовые редукторы в течение десятилетий сохраняют по существу одинаковую конструкцию, являются тяжелыми, имеют низкую прочность и плохие эргономические характеристики. Усовершенствованные газовые редукторы, которые являются более надежными, более простыми в использовании, и которые позволяют конечному пользователю образовать более компактный комплект, крайне желательны в области регулирования газа, особенно для регулирования горючих или легковоспламеняющихся газов, хранящихся в баллонах, в том числе в баллонах для ацетилено-кислородной резки.
Краткое изложение изобретения
В качестве одного из объектов настоящего изобретения предлагается газовый редуктор для использования с системой подачи газа. Система подачи газа образует наружный профиль, при этом указанный газовый редуктор содержит множество элементов, расположенных так, что существенная часть элементов газового редуктора расположена внутри профиля системы подачи газа, чтобы уменьшить число мест соударения на газовом редукторе в случае неправильного обращения с системой подачи газа при использовании. Множество элементов газового редуктора содержат корпус, образующий передний участок и противоположные боковые участки, первый индикатор газового давления, закрепленный на нижнем конце переднего участка корпуса, и второй индикатор газового давления, закрепленный на верхнем конце переднего участка корпуса.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения предлагается газовый редуктор для использования с системой подачи газа. Система подачи газа образует наружный профиль, при этом указанный газовый редуктор содержит множество элементов, расположенных так, что существенная часть элементов газового редуктора расположена внутри профиля системы подачи газа, чтобы уменьшить число мест соударения на газовом редукторе в случае неправильного обращения с системой подачи газа при использовании.
В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения предлагается газовый редуктор для использования с системой подачи газа. Система подачи газа образует наружный профиль, при этом указанный газовый редуктор содержит корпус и индикаторы газового давления, закрепленные на корпусе и установленные так, что корпус и индикаторы газового давления расположены внутри профиля системы подачи газа, чтобы уменьшить число мест соударения на газовом редукторе в случае неправильного обращения с системой подачи газа при использовании.
Дополнительные области применения настоящего изобретения станут ясны из приведенного далее описания изобретения. Следует иметь в виду, что это описание и приведенные в нем специфические примеры предназначены только для пояснения изобретения и не предназначены для ограничения объема патентных притязаний настоящего изобретения.
Указанные ранее и другие области применения изобретения будут более ясны из последующего детального описания, приведенного со ссылкой на сопроводительные чертежи.
Краткое описание чертежей
На фиг.1. показан вид спереди известного газового редуктора, закрепленного на баллоне.
На фиг.2 показан вид спереди в перспективе газового редуктора, сконструированного в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг.3 показан вид сзади в перспективе газового редуктора в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг.4 показано частично перспективное изображение с пространственным разделением деталей газового редуктора в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг.5 показан вид спереди газового редуктора в соответствии с настоящим
На фиг.6 показан вид сбоку справа газового редуктора в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг.7 показан вид сбоку слева газового редуктора в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг.8 показан вид сверху газового редуктора в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг.9 показан разрез по линии 8-8 на фиг.8 газового редуктора, иллюстрирующий один вид устройства поглощения энергии, сконструированного в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг.10 показан вид спереди, иллюстрирующий газовый редуктор, закрепленный на баллоне, и газовый редуктор, соударяющийся с землей или с окружающей средой в результате неумышленного падения баллона.
На фиг.11 показан вид в перспективе другого вида устройства поглощения энергии для газового редуктора, сконструированного в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг.12 показан вид в перспективе внутреннего участка ручки регулировки давления и группы элементов постепенного поглощения энергии, сконструированных в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг.13 показано поперечное сечение группы элементов постепенного поглощения энергии внутри ручки регулировки давления в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг.14 показан частично вид снизу в разрезе газового редуктора в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг.15 показан вид спереди, иллюстрирующий альтернативный вид газового редуктора, имеющего ручку регулировки давления, обращенную вверх и сконструированную в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг.16 показан вид спереди, иллюстрирующий другой вид газового редуктора, имеющего ручку регулировки давления, обращенную вниз и сконструированную в соответствии с настоящим изобретением.
Указанные чертежи приведены только для пояснения изобретения и не предназначены для какого-либо ограничения объема патентных притязаний настоящего изобретения.
Подробное описание изобретения
Приведенное ниже описание является примерным и не предназначено для ограничения объема патентных притязаний в отношении настоящего изобретения, его применения или использования.
Обратимся теперь к рассмотрению фиг.2-8, на которых показан газовый редуктор в соответствии с настоящим изобретением, обозначенный в общем виде позицией 20. Газовый редуктор 20 содержит корпус 22, образующий передний участок 24 и противоположные боковые участки 26 и 28, соответственно. Первый индикатор 30 газового давления, в виде аналогового манометра в соответствии с одной из форм настоящего изобретения, закреплен на нижнем конце 32 переднего участка 24 корпуса 22. Второй индикатор 40 газового давления, также в виде аналогового манометра в соответствии с одной из форм настоящего изобретения, закреплен на верхнем конце 42 переднего участка 24 корпуса 22. Как это показано на чертежах, первый индикатор 30 газового давления и второй индикатор 40 газового давления преимущественно установлены вертикально друг над другом и со смещением в боковом направлении относительно баллона 2 (показанного штриховой линией на фиг.5). Следует иметь в виду, что баллон 2 является просто примером различных систем подачи газа, в которых может быть использован газовый редуктор 20 в соответствии с настоящим изобретением. Другими такими системами подачи газа могут быть, например, газопроводы или газозаправочные станции. Как таковой, описанный здесь газовый редуктор 20 может найти применение в различных системах подачи газа, а не только в баллонах. Более того, "баллон" 2 не следует понимать только как баллон сжатого газа; он также может содержать жидкости и другие виды флюидов, что не выходит за рамки настоящего изобретения.
Как это также показано на чертежах, ручка 50 регулировки давления установлена на одном из боковых участков 28 корпуса 22. В этом случае, газовый редуктор 20 закреплен на баллоне 2 (фиг.5), так что ручка 50 регулировки давления идет горизонтально относительно продольной оси Х баллона 2. Дополнительные конфигурации ручки 50 регулировки давления относительно баллона 2 описаны далее более подробно. Кроме того, ручка 50 регулировки давления в одной из форм настоящего изобретения содержит текстурированную наружную поверхность для упрощения использования/ захвата, содержащую ребра 52 и вырезы 54.
Как это также показано на фиг.5, элементы газового редуктора 20 (или существенные части элементов газового редуктора 20) расположены внутри наружного профиля Р или внутри удлинения наружной стенки баллона 2, что уменьшает число точек соударения с газовым редуктором 20, когда баллон 2 падает или когда с ним неправильно обращаются при использовании. Как правило, элементами, расположенными внутри профиля Р, являются элементы, которые влияют на способность поддержания давления в системе или влияют на ее целостность. Таким образом, газовый редуктор 20 является более компактным и более прочным, чем традиционные газовые редукторы. Дополнительные обеспечивающие прочность характеристики газового редуктора 20 описаны далее более подробно.
На чертежах дополнительно показано, что газовый редуктор 20 также содержит ограждение 62 корпуса и колпак 64. Следует иметь в виду, что несмотря на то, что ограждение 62 корпуса и колпак 64 показаны как две отдельные детали, эти два компонента могут быть выполнены в виде одной объединенной детали или в виде множества деталей, что не выходит за рамки настоящего изобретения. Колпак 64 в одной из форм изготовлен из сплава цинка с алюминием, заменяющего традиционную латунь, а ограждение 62 корпуса в одной из форм изготовлено из сополимера акрилонитрила, бутадиена и стирола, имеющего средние ударные характеристики. Однако следует иметь в виду, что могут быть использованы и другие материалы, в том числе и латунь, которые являются прочными и могут выдерживать ударные нагрузки при эксплуатации, что не выходит за рамки настоящего изобретения.
Обратимся теперь к рассмотрению ограждения 62 корпуса, показанного на фиг.2 и 5-8; можно видеть, что контур этого ограждения 62 корпуса сконфигурирован так, что индикаторы 30 и 40 давления (манометры) заглублены в отверстия 65, позади ребер 66 и переднего профиля ограждения 62. Более того, индикаторы 30 и 40 давления расположены внутри наружного диаметра "D" колпака 64, как это лучше всего показано па фиг.5. Таким образом, индикаторы 30 и 40 давления лучше защищены от разрушения при ударе, вне зависимости от того, установлено ли ограждение корпуса 62 на корпусе 22 или нет.
Колпак 64 в одной из форм прикреплен к корпусу 22 болтами 68. За счет этого получают более короткий конструктивный профиль газового редуктора 20. Следует иметь в виду, что колпак 64 может быть прикреплен к корпусу 22 с использованием других видов крепления, таких как, например, защелкивание или резьба. Также можно видеть, что колпак 64 имеет рельефную наружную поверхность 70 поблизости от ручки 50 регулировки давления, имеющую ребра 72 и вырезы 74, аналогично ручке 50 регулировки давления.
Обратимся теперь к рассмотрению фиг.4 и 9, на которых показано, что ручка 50 регулировки давления прикреплена к корпусу 22 при помощи подстроечного элемента 80 и пружины 82 сжатия, которые расположены внутри колпака 64. Устройство поглощения энергии в виде упругого элемента 84 расположено между ручкой 50 регулировки давления и корпусом 22, а более конкретно, упирается во внутреннюю выемку 86 ручки 50 регулировки давления и во внутренний выступ 88 колпака 64. Следует иметь в виду, что ручка 50 регулировки давления в этой форме не прикреплена к упругому элементу 84. В одной из форм, кольцо 89 скольжения расположено между упругим элементом 84 и внутренним участком ручки 50 регулировки давления, которое снижает трение между ручкой 50 регулировки давления и упругим элементом 84. Следует иметь в виду, что также могут быть использованы и другие средства снижения трения, такие как смазочные материалы, что не выходит за рамки настоящего изобретения.
Упругий элемент 84 изготовлен из материала, который может деформироваться или сжиматься, и поглощать энергию, когда к ручке 50 регулировки давления приложены ударные нагрузки. Например, в одной из форм, упругий элемент 84 изготовлен из высокопрочного уретана; однако следует иметь в виду, что также могут быть использованы и другие материалы, которые могут сжиматься и/или деформироваться, чтобы поглощать энергию ударных нагрузок, что не выходит за рамки настоящего изобретения. Такое приложение ударной нагрузки показано на фиг.10, где баллон 2 падает в направлении стрелки, и ручка 50 регулировки давления непосредственно соударяется с землей или с окружающей средой. Когда происходит такое соударение, которое может происходить под различными углами и ориентациями, отличающимися от показанных на фиг.10, тогда ударные нагрузки передаются от ручки 50 регулировки давления к упругому элементу 84, который деформируется и, таким образом, поглощает большую часть энергии такого удара. Это позволяет создать более прочный газовый редуктор 20.
Обратимся теперь к рассмотрению фиг.11-13, на которых показана другая форма устройства поглощения энергии для использования с ручкой 50 регулировки давления, к которой приложены ударные нагрузки. Это устройство поглощения энергии содержит группы элементов 92, 94 и 96. Как правило, элементы 92, 94 и 96 постепенно деформируются и замедляют скорость ручки 50 регулировки давления под ударными нагрузками. В принципе, чем больше расстояние, проходимое во время удара, тем меньше становится ударная сила. В соответствии с настоящим изобретением, расстояние, проходимое во время удара, представляет собой расстояние, на которое ручка 50 деформируется/ сдавливается, когда происходит удар. Более конкретно, элемент 92 первой ступени представляет собой дуговидную стенку 93, которая идет вдоль внутреннего центрального участка ручки 50 регулировки давления и концевого участка 95. Стенка 93 имеет специфическую толщину "t", как это показано на фиг.13, так что, под ударными нагрузками, концевой участок 95 контактирует с колпаком 84, а когда нагрузка доходит до заданной предельной величины, стенка 93 выгибается и сдавливается. Затем действует элемент 94 второй ступени, который содержит множество угловых стенок 97, расположенных вокруг внутренней периферии ручки 50 регулировки давления. Под ударными нагрузками, после сдавливания стенки 93 элемента 92 первой ступени, как уже было указано здесь выше, угловые стенки 97 затем движутся ближе к колпаку 84, при непрерывном движении ручки 50 регулировки давления. Когда угловые стенки 97 входят в зацепление с колпаком 84, они постепенно расклиниваются па колпаке 84, так что ручка 50 регулировки давления стремится деформироваться наружу под действием расклинивания. Это расклинивание и деформирование дополнительно снижают скорость ручки 50 регулировки давления под ударными нагрузками. Затем действует элемент 96 третьей ступени, содержащий множество выходящих из него штифтов 99. Под ударными нагрузками, после расклинивания угловых стенок 97 на колпаке 84, как уже было указано здесь выше, штифты 99 входят в зацепление с колпаком 84, чтобы дополнительно замедлить скорость ручки 50 регулировки давления. После входа штифтов 99 в зацепление с колпаком 84, элемент 96 деформируется и дополнительно замедляет скорость ручки 50 регулировки давления. Таким образом, за счет этой серии последовательных зацеплений элементов 92, 94 и 96 с колпаком 84, устройство поглощения энергии побуждает ручку 50 регулировки давления сдавливаться внутри и скользить поверх колпака 84 под действием высоких ударных нагрузок. Такие нагрузки могут составлять, например, ориентировочно 8,000-9,000 фунтов силы. За счет заявленных технических решений, эти нагрузки могут поглощаться ручкой 50 регулировки давления, не вызывая серьезного повреждения газового редуктора 20, что позволяет получить более прочную конструкцию. Кроме того, снижается потенциальная опасность повреждения баллона 2 или системы подачи газа.
Несмотря на то, что группы элементов 92, 94 и 96 показаны как образованные в виде единого целого с ручкой 50 регулировки давления, следует иметь в виду, что могут быть использованы отдельные элементы, что не выходит за рамки настоящего изобретения. Кроме того, следует иметь в виду, что число и специфические конфигурации элементов 92, 94 и 96 приведены просто для примера, и их не следует рассматривать как ограничивающие объем патентных притязаний настоящего изобретения.
Следует также иметь в виду, что специфические устройства поглощения энергии, а именно, упругий элемент 84 и группы элементов 92, 94 и 96, приведены просто для примера, и их не следует рассматривать как ограничивающие объем патентных притязаний настоящего изобретения. Различные устройства поглощения энергии могут быть использованы с ручкой 50 регулировки давления, которые расположены внутри, как уже было описано здесь выше со ссылкой на чертежи, или снаружи, что не выходит за рамки настоящего изобретения. Как таковые, специфические устройства поглощения энергии, описанные здесь выше со ссылкой на чертежи, не ограничивают объем патентных притязаний настоящего изобретения.
Как это лучше всего показано на фиг.2, 5 и 6, как колпак 64, так и ручка 50 регулировки давления содержат различную индикацию, чтобы дать пользователю информацию о том, где находятся и как действуют различные функции. Например, на колпаке 64 приведена индикация "L.P." низкого давления и стрелка 100 поблизости от второго индикатора 40 газового давления, чтобы указать, что этот индикатор показывает низкое давление или давление газа, выходящего из регулятора. Аналогично, приведена индикация "Н.Р." высокого давления и стрелка 102 поблизости от первого индикатора 30 газового давления, чтобы указать, что этот индикатор показывает высокое давление или давление газа внутри баллона 2. На ручке 50 регулировки давления приведена индикация 104, которая дает информацию о том, что вращение ручки 50 по часовой стрелке повышает давление, а вращение ручки 50 против часовой стрелки снижает давление. Следует иметь в виду, что могут быть предусмотрены и другие виды индикации, в том числе (но без ограничения) с использованием СИД, чтобы показывать опасные уровни давления, что не выходит за рамки настоящего изобретения.
Как дополнительно показано на фиг.3, корпус 22 содержит множество фитингов 110, 112 и 114. Фитинг 110 представляет собой предохранительный клапан. Фитинг 112 предназначен для закрепления газового редуктора 20 на баллоне 2 (см. фиг.5). Фитинг 114 представляет собой выпускное соединение, то есть соединение для шланга, соединенного с расположенным ниже по течению оборудованием. Выпускной фитинг 114 преимущественно направлен вниз и наружу назад от корпуса 22 газового редуктора, так что в случае повреждения шланга место повреждения будет находиться в стороне от оператора. Следует иметь в виду, что в соответствии с настоящим изобретением может быть использовано любое число фитингов и/или любые их конфигурации, так что показанные и описанные здесь фитинги являются просто примерными и их не следует рассматривать как ограничивающие объем патентных притязаний настоящего изобретения.
Обратимся теперь к рассмотрению фиг.14, на которой показаны входные фильтры 120, предназначенные для защиты внутренних компонентов газового редуктора 20, и, в соответствии с некоторыми видами настоящего изобретения, двойная (double seat, с двойной посадкой) защита с двумя ступенями входной фильтрации. Дополнительно предусмотрена диафрагма 130, которая в одной из форм изготовлена из высокопрочной ткани, армированной неопреновым материалом, что используют для стандартных промышленных применений. Для применений высокой чистоты или жидкостных применений используют диафрагму из нержавеющей стали, в соответствии с другим видом настоящего изобретения.
На фиг.15 и 16 показаны альтернативные виды газовых редукторов, обозначенных позициями 200 и 210. Газовый редуктор 200 закреплен на баллоне (не показан) с задним впуском (rear station inlet) так, что ручка 50 регулировки давления является вертикальной и обращена вверх. В этой форме, несмотря на то, что индикаторы 202 и 204 газового давления считывают в горизонтальной или линейной конфигурации, это следует понимать и истолковывать как "вертикальную конфигурацию", в том смысле, в котором этот термин использован в описании настоящего изобретения. Альтернативно, газовый редуктор 210 закреплен на баллоне (не показан) с задним впуском так, что ручка 50 регулировки давления является вертикальной и обращена вниз. Аналогично, несмотря на то, что индикаторы 202 и 204 газового давления считывают в горизонтальной или линейной конфигурации, это следует понимать и истолковывать как "вертикальную конфигурацию", в том смысле, в котором этот термин использован в описании настоящего изобретения. Эти и другие установочные конфигурации не выходят за рамки настоящего изобретения.
Следует иметь в виду, что настоящее изобретение не ограничено вариантом, описанным и показанным на чертежах в качестве примера. Например, применение газового редуктора в соответствии с настоящим изобретением не ограничено применениями для ацетилено-кислородной резки, причем заявленный газовый редуктор может быть использован в других применениях, которые позволяют использовать преимущества раскрытой здесь конструкции. Следует иметь в виду, что уже были описаны различные модификации, большинство из которых известно специалистам в данной области. Эти и другие модификации, а также любая замена на технические эквиваленты могут быть использованы, что не выходит за рамки настоящего изобретения.