Баллонный регулятор давления

 

Изобретение относится к спасательным средствам и может быть использовано в составе кислородного аппарата для защиты альпинистов от гипоксии в условиях высокогорья. Изобретение заключается в том, что в баллонном регуляторе давления, содержащем корпус с входным и выходным штуцерами, в котором расположены первая и вторая ступени регулирования давления, устройство контроля баллонного давления установлено в канале, сообщающем выходную полость первой ступени регулирования с входной полостью второй ступени регулирования, при этом канал подачи баллонного давления к клапану первой ступени выполнен таким образом, что направление действия баллонного давления на неуравновешенную площадь клапана первой ступени совпадает с направлением действия нагрузочной пружины на чувствительный элемент первой ступени, при этом регулятор снабжен запорным устройством. Причем запорное устройство имеет ручной привод с фиксированным открытым и закрытым положениями, между которым и чувствительным элементом, выполненным заодно с клапаном первой ступени, установлен упругий элемент, обеспечивающий герметизацию клапана в закрытом положении ручного привода. При этом в открытом положении ручного привода имеется зазор между приводом и упругим элементом. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть использовано в пневмосистемах различного назначения, в том числе в переносных дыхательных аппаратах, устанавливаемых на кислородных баллонах, например альпинистских, пожарных, горноспасательных или медицинских аппаратах.

Известен двухступенчатый редуктор по патенту ФРГ N 804635, содержащий две ступени регулирования давления и манометры на входной и выходной магистралях для контроля давления (прототип). Недостатками его являются большие массы и габариты.

Задачей изобретения является создание достаточно надежного герметичного запорного устройства с достоверностным контролем давления газа в баллоне при минимальных габаритах и массе устройства.

Поставленная задача решается тем, что устройство контроля баллонного давления установлено в канале, сообщающем выходную полость первой ступени регулирования с входной полостью второй ступени регулирования, устройство контроля тарировано по значению давления в баллоне, при этом канал подачи баллонного давления к клапану первой ступени выполнен таким образом, что направление действия баллонного давления на неуравновешенную площадь клапана первой ступени совпадает с направлением действия нагрузочной пружины на чувствительный элемент первой ступени.

Причем возможен вариант, когда в баллонном регуляторе давления между ручным приводом запорного устройства с фиксированным открытым и закрытым положениями и чувствительным элементом, выполненным заодно с клапаном первой ступени, установлен упругий элемент, обеспечивающий герметизацию клапана в закрытом положении привода, при этом в открытом положении имеется зазор между приводом и упругим элементом в регулируемом режиме регулятора.

Из предыдущего уровня техники неочевидно, что выполнение баллонного регулятора давления именно таким образом дает возможность повышения рабочего давления.

В патентной и научно-технической литературе авторы не обнаружили предлагаемую совокупность существенных отличительных признаков, неизвестно им также применение отдельных признаков в другой совокупности, поэтому предлагаемое техническое решение можно считать новым.

Промышленная применимость изобретения доказывается ниже и поясняется чертежом, поэтому оно, по мнению авторов, обладает патентоспособностью.

На чертеже изображен баллонный регулятор давления.

Регулятор состоит из корпуса 1 с входной и выходной полостями, в котором имеется запорное устройство баллонного давления и две ступени регулирования давления.

Первая ступень регулирования состоит из двухступенчатого чувствительного элемента 2, выполненного заодно с клапаном 3, и нагрузочной пружины 4.

Запорное устройство содержит ручной привод 8 с фиксированными открытым и закрытым положениями. Функции запорного клапана выполняет клапан 3 первой ступени регулирования.

Регулятор содержит устройство контроля баллонного давления газа 9, например манометр или индикатор поршневого типа. Устройство контроля давления 9 установлено в канале 10, сообщающем выходную полость 11 первой ступени регулирования с входной полостью 12 второй ступени регулирования. Тарирование устройства контроля давления 9 выполнено по значению давления газа в баллоне.

Канал 13 подачи баллонного давления на клапана 3 первой ступени регулирования выполнен таким образом, что направление действия баллонного давления на неуравновешенную площадь клапана 3 совпадает с направлением действия нагрузочной пружины 4 на чувствительный элемент 2.

Между чувствительным элементом 2, выполненным заодно с клапаном 3 и ручным приводом 8 запорного устройства установлен упругий элемент 14, например в виде тарельчатой пружины. Усилие упругого элемента 14 регулируется таким образом, чтобы обеспечить герметизацию клапана 3 в закрытом положении привода 8 для длительного хранения газа в баллоне.

При открытом положении привода 8 в регулируемом режиме работы первой ступени обеспечен зазор между приводом и чувствительным элементом 2.

Вторая ступень регулирования состоит из двухступенчатого чувствительного элемента 5, выполненного заодно с клапаном 6, и нагрузочной пружины 7. Полость нагрузочной пружины 7 сообщается с окружающей средой посредством дренажного отверстия.

Баллонный регулятор давления работает следующим образом.

В исходном состоянии регулятор подстыкован к баллону, привод 8 находится в закрытом положении. Клапана 3 через упругий элемент 14 герметично перекрывает канал 13 подачи баллонного давления.

При открытом положении привода 8 упругий элемент 14 освобождает чувствительный элемент 2, клапан 3 открывается пружиной 4.

На выходе регулятора устанавливается заданное давление после понижения баллонного давления первой и второй ступенями регулирования. В канале 10 между ступенями регулирования устанавливается промежуточное давление между баллонным и выходным давлением. За счет совпадения направления действия баллонного давления на клапан 3 и усилия пружины 4 на чувствительный элемент 2 обеспечивается пропорциональная зависимость промежуточного давления от баллонного. Эта зависимость определяется выражением: Р_пр P_б · F_кл/F_ч.э. + Q_нагр/F_ч.э., где Р_пр промежуточное давление в канале 10; Р_б баллонное давление; F_кл неуравновешенная площадь клапана 3, на которую действует баллонное давление, F_ч.э. площадь чувствительного элемента 2, на которую действует промежуточное давление; Q_нагр усилие нагрузочной пружины 1.

За счет тарирования устройства контроля по значению давления в баллоне осуществляется достоверный контроль высокого баллонного давления путем измерения более низкого промежуточного давления. За счет снижения величины измеряемого давления достигается снижение массы и габаритов баллонного регулятора давления. Например, при контроле баллонного давления 40 МПа масса существующего манометра типа МТМ составляет 250 г, наружный диаметр 60 мм. При контроле этого давления через промежуточное давление до 4 МПа масса существующего и рекомендуемого к применению в составе данного регулятора манометра типа М1Д составляет 70 г, наружный диаметр 40 мм.

Совмещение клапаном 3 функций регулирования давления и перекрытия баллонного давления снижает массу регулятора с обеспечением надежной герметизации при хранении газа в баллоне за счет подбора достаточного усилия упругого элемента 14.

Вторая ступень регулирования выполнена таким образом, что существует отрицательная обратная связь по выходному давлению. То есть при пережатии газового шланга на выходе регулятора, клапан 6 второй ступени регулирования автоматически запирается избыточным давлением на чувствительный элемент 5, и поток газа через регулятор прекращается. Это предохраняет газовую магистраль, в которую включен баллон с регулятором, от повреждений и разрушений. Это обеспечивается подбором жесткости нагрузочной пружины 7 и сообщением полости пружины 7 с окружающей средой.

Формула изобретения

1. Баллонный регулятор давления, содержащий корпус с входным и выходным штуцерами, в котором расположены первая и вторая ступени регулирования баллонного давления, и устройство контроля балонного давления, отличающийся тем, что устройство контроля баллонного давления установлено в канале, сообщающем выходную полость первой ступени регулирования с входной полостью второй ступени регулирования, и тарировано по значению давления в баллоне, канал подачи балонного давления к клапану первой ступени выполнен так, что направление действия баллонного давления на неуравновешенную площадь клапана первой ступени совпадает с направлением действия нагрузочной пружины на чувствительный элемент первой ступени, при этом регулятор снабжен запорным устройством.

2. Регулятор по п. 1, отличающийся тем, что запорное устройство содержит ручной привод с фиксированным открытым и закрытым положениями, между которым и чувствительным элементом, выполненным заодно с клапаном первой ступени, установлен упругий элемент, обеспечивающий герметизацию клапана в закрытом положении ручного привода, при этом в открытом положении имеется зазор между приводом и упругим элементом в регулируемом режиме регулятора.

РИСУНКИ

Рисунок 1