Редуктор давления газа

 

Изобретение относится к дозирующим агрегатам и может быть использовано в пневматических и гидравлических системах. Цель: повышение эффективности процесса редуцирования входного давления, расширение функциональных возможностей редуктора и снижение его массы и габаритов. Сущность: редуктор давления газа, содержащий корпус 1 с входным и выходным каналами, между которыми расположено седло 3 редукционного клапана 2, нагруженного первой пружиной и связанного через толкатели 6 и упор 7 с чувствительным элементом 4, который нагружен пружиной задания, связанной с механизмом 5 настройки, и образует с корпусом полость управления, снабжен предохранительным клапаном 8, нагруженным второй пружиной и расположенным в полости управления, которая сообщена с выходным каналом и через седло 9 этого клапана с окружающей средой, а также первой и второй тарелями 10 и 11, каждая из которых имеет центральное отверстие с уступом 13 и 14, причем редукционный и предохранительный клапаны расположены в центральных отверстиях соответственно первой и второй тарелей, толкатели установлены между этими тарелями по их периферии, а на толкателях между корпусом и второй тарелью установлены дополнительные пружины 12. Редуктор давления газа может содержать первый электромагнитный привод, якорь которого поджат к первой тарели третьей пружиной, причем первая пружина установлена между якорем и редукционным клапаном. Редуктор давления может быть снабжен вторым электромагнитным приводом, якорь которого поджат к чувствительному элементу четвертой пружиной. В другом варианте в редукторе давления газа четвертая пружина может устанавливаться между якорем и чувствительным элементом. Положительный эффект: возможность создания многофункционального редуктора, обеспечивающего высокую точность поддержания выходного давления. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к дозирующим агрегатам и может быть использовано в пневматических и гидравлических системах.

Известен редуктор давления газа, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, затвор, чувствительный элемент, толкатель, регулировочный винт и пружину [1] Основным недостатком аналога является наличие поршневой пары, которая образована между корпусом и затвором, которая накладывает ограничение на ресурс и предъявляет ряд специфичных требований к техпроцессу изготовления подобного элемента конструкции.

Известен редуктор давления газа, выбранный в качестве прототипа, содержащий корпус с входным и выходным каналами, между которыми расположено седло редукционного клапана, нагруженного первой пружиной и связанного через толкатели с чувствительным элементом, который нагружен пружиной задания, связанной с механизмом настройки, и образует с корпусом полость управления [2] Основными недостатками прототипа являются жесткая связь редукционного клапана, имеющего большую массу из-за своего корпуса с толкателями, вследствие чего на седло оказывает воздействие сумма масс вышеуказанных деталей, что увеличивает его износ; большие общие масса и габариты; малый диапазон входных давлений относительно заданной точности поддержания выходного давления; наличие жестких связей в упруго-подвижном механизме настройки, что приводит к жесткому алгоритму работы вследствие всевозможных бросков по давлению в процессе запуска и дальнейшей работы: наличие настройки, ориентированной на какую-то конкретную заданную величину выходного давления, что ограничивает область применения.

Основными задачами, решаемыми в изобретении, являются повышение точности поддержания выходного давления за счет повышения эффективности процесса редуцирования давления, расширение функциональных возможностей редуктора и снижение его массы и габаритов.

Задачи решены за счет того, что редуктор давления газа, содержащий корпус с входным и выходным каналами, между которыми расположено седло редукционного клапана, нагруженного первой пружиной и связанного через толкатели с чувствительным элементом, который нагружен пружиной задания, связанной с механизмом настройки, и образует с корпусом полость управления, снабжен предохранительным клапаном, нагруженным второй пружиной и расположенным в полости управления, которая сообщена с выходным каналом и через седло этого клапана с окружающей средой, а также первой и второй тарелями, каждая из которых имеет центральное отверстие с уступом, причем редукционный и предохранительный клапаны расположены в центральных отверстиях соответственно первой и второй тарелей, толкатели установлены между этими тарелями по их периферии, а на толкателях между корпусом и второй тарелью установлены дополнительные пружины. Редуктор давления газа может содержать первый электромагнитный привод, якорь которого поджат к первой тарели третьей пружиной, причем первая пружина установлена между якорем и редукционным клапаном. Редуктор может быть снабжен вторым электромагитным приводом, якорь которого поджат к чувствительному элементу четвертой пружиной. Четвертая пружина может быть установленная между якорем и чувствительным элементом.

Введение в редуктор, а именно в упруго-подвижный механизм настройки тарелей и дополнительных пружин, а также одновременная привязка к движению упруго-подвижного механизма настройки предохранительного клапана позволяют повысить с динамической точки зрения эффективность процесса редуцирования давления в полости управления.

Введение электромагнитного привода с якорем и дополнительной пружиной позволяет расширить функциональные возможности редуктора за счет совмещения редукционной клапанной парой дополнительных функций, а именно режима работы в качестве управляющего запорного клапана, что, в свою очередь, позволит использовать данный редуктор без дополнительной установки арматуры на входе.

Размещение предохранительного клапана непосредственно в полости управления и одновременно внутри упруго-подвижного механизма настройки позволяет существенно снизить массу и габариты редуктора в целом.

Введение второго электромагнитного привода с якорем и дополнительной пружиной со стороны чувствительного элемента позволяет расширить функциональные возможности редуктора за счет возможности работы на втором режиме редуцирования, отличном от номинального.

На фиг. 1 представлен редуктор давления газа в разрезе; на фиг. 2 редуктор давления (в положении, когда на электромагнитный привод подано напряжение), в котором редукционный клапан кроме своих функций выполняет функции запирающего клапана; на фиг. 3 редуктор давления, обеспечивающий двухрежимную работу, в положении, когда на электромагнитный привод подано напряжение; на фиг. 4 редуктор давления, обеспечивающий двухрежимную работу, в положении, когда электромагнитный привод обесточен.

Редуктор давления газа содержит корпус 1 с входным и выходным каналами, между которыми расположено седло 3 редукционного клапана 2, нагруженного первой пружиной и связанного через толкатели 6 и упор 7 с чувствительным элементом 4, который нагружен пружиной задания, связанной с механизмом 5 настройки, и образует с корпусом полость управления, предохранительный клапан 8, нагруженный второй пружиной и расположенный в полости управления, которая сообщена с выходным каналом и через седло 9 этого клапана с окружающей средой, а также первую и вторую тарели 10 и 11, каждая из которых имеет центральное отверстие с уступом 13 и 14, причем редукционный и предохранительный клапаны расположены в центральных отверстиях соответственно первой и второй тарелей, толкатели установлены между этими тарелями по их периферии, а на толкателях между корпусом и второй тарелью установлены дополнительные пружины 12.

Редуктор давления может иметь в своем составе второй электромагнитный привод 15, якорь 16 которого поджат к первой тарели 10 третьей пружиной 17, причем первая пружина установлена между якорем и редукционным клапаном.

Редуктор давления может быть снабжен вторым электромагнитными приводом 18, якорь 19 которого поджат к чувствительному элементу 4 четвертой пружиной. В другом варианте редуктора четвертая пружина может быть размещена между якорем и чувствительным элементом.

Редуктор давления работает следующим образом.

Газ подводится к входному каналу корпуса 1 и попадает в седло 3, проходя через которое начинает заполнять полость управления, в которой по мере заполнения происходит увеличение давления до величины настройки, при этом чувствительный элемент 4 прогибается и позволяет сместиться упору 7 и толкателем 6 вместе с тарелями 10 и 11, при этом тарель 10, двигаясь к седлу 3, позволяет за счет отверстия с упором 13 редукционному клапану 2 сесть на седло 3, перекрыв тем самым подачу газа. Если в полости управления происходит рост давления выше значения настройки вследствие перетекания редукционного клапана либо вследствие попадания туда жидкой фазы, то дальнейший прогиб чувствительного элемента ведет к освобождению упора 7, а значит, и тарели 11, которая под действием упругих сил дополнительных пружин 12 начинает свое движение, и захватив при помощи своего уступа 14 в отверстии предохранительный клапан 8, отводит его от седла 9, открыв тем самым прооход для сброса избыточной дозы газа. После того, как давление начинает падать до давления настройки, чувствительный элемент возвращается в свое рабочее состояние под действием собственных сил упругости и сил устройства 5 регулирования и клапан 8 перекрывает седло 9, прекратив сброс. Понятно, что рабочий ход предохранительного клапана должен быть несколько большим хода редукционного клапана.

Редуктор давления с вторым электромагнитным приводом 15 работает следующим образом.

В первый момент времени при подаче газа в седло 3 канал оказывается герметично перекрытым редукционным клапаном 2 из-за того, что на него воздействует повышенное усилие от действия третьей пружины 17, которая упирается в якорь 16. После подачи напряжения на электромагнитный привод 15 (как показано на фиг. 2) якорь устремляется к последнему, сжимая третью пружину и разжимая первую, убирая тем самым дополнительное воздействие от третьей пружины с редукционного клапана 2, после чего он отходит от седла 3 под действием сил механизма настройки, открывая проход для газа, который начинает заполнять полость управления, после чего редуктор начинает работать в режиме редуцирования как описано выше.

Редуктор давления с вторым электромагнитным приводом 18 работает следующим образом.

В случае необходимости перехода на другой режим работы подается напряжение на электромагнитный привод 18 и якорь 19, притягиваясь к последнему, убирает полностью воздействие на чувствительный элемент 4, которое оказывает сила четвертой пружины 20 (как показано на фиг. 3). Тогда редуктор обеспечивает режим работы на другом значении выходного давления в отличие от номинального значения. Если при помощи движения якоря 19 дополнительно деформировать пружину 20, то чувствительный элемент оказывается дополнительно нагруженным, тогда редуктор обеспечивает режим работы на другом значении выходного давления в отличие от номинального значения при том же значении входного давления.

Редуктор давления, представленный на фиг. 4, работает по аналогии предыдущего описания работы.

Формула изобретения

1. РЕДУКТОР ДАВЛЕНИЯ ГАЗА, содержащий корпус с входным и выходным каналами, между которыми расположено седло редукционного клапана, нагруженного первой пружиной и связанного через толкатели с чувствительным элементом, который нагружен пружиной задания, связанной с механизмом настройки, и образует с корпусом полость управления, отличающийся тем, что он снабжен предохранительным клапаном, нагруженным второй пружиной и расположенным в полости управления, которая сообщена с выходным каналом и через седло этого клапана с окружающей средой, а также первую и вторую тарели, каждая из которых снабжена центральным отверстием с уступом, причем редукционный и предохранительный клапаны расположены в центральных отверстиях соответственно первой и второй тарелей, толкатели установлены между этими тарелями по их периферии, а на толкателях между корпусом и второй тарелью установлены дополнительные пружины.

2. Редуктор по п.1, отличающийся тем, что он содержит первый электромагнитный привод, якорь которого поджат к первой тарели третьей пружиной, причем первая пружина установлена между якорем и редукционным клапаном.

3. Редуктор по п.1, отличающийся тем, что он снабжен вторым электромагнитным приводом, якорь которого поджат к чувствительному элементу четвертой пружиной.

4. Редуктор по п.1, отличающийся тем, что он снабжен вторым электромагнитным приводом, якорь которого нагружен четвертой пружиной, установленной между якорем и чувствительным элементом.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4