регулятор давления с предохранительным устройством

Формула изобретения

Регулятор давления с предохранительным устройством, содержащий элемент настройки на заданное низкое давление с подвижным толкателем, газоподводящий канал, полость высокого давления с расположенными в ней впускным седлом и впускным затвором, снабженным вспомогательной пружиной, цилиндрическую камеру, подвижный элемент, снабженный штоком, взаимодействующим кинематически с впускным затвором, и разделяющий камеру на расположенную со стороны штока и сообщенную с атмосферой вспомогательную полость с установленной в ней регулировочной пружиной, а с противоположной стороны рабочую полость низкого давления с отводящим каналом, отделенную от полости высокого давления впускным затвором и впускным седлом, выполненным в торце штока и сообщенным с полостью низкого давления каналом в подвижном элементе и штоке, а от атмосферы - выпускным затвором, соединенным с впускным затвором, и выпускным седлом, выполненным в торце подвижного толкателя и сообщенным с атмосферой каналом в этом толкателе, отличающийся тем, что впускной и выпускной затворы выполнены как одно целое и расположены по одну сторону от подвижного элемента в полости высокого давления.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области систем газоснабжения и промышленной пневмоавтоматики, а более конкретно к устройствам газовой автоматики, обеспечивающим регулирование давления газа.

Известна система газоснабжения газореактивных микродвигателей, содержащая баллон со сжатым газом, заправочно-дренажный клапан, пускоотсечной электропневмоклапан, регулятор давления и сбросовый предохранительный клапан [Реактивные системы управления космических летательных аппаратов / Н.М.Беляев, Н.П.Белик, Е.И.Уваров. - М.: Машиностроение, 1979. - С.45, рис.2.5].

Недостатком данной системы газоснабжения являются большие габариты и масса вследствие применения однофункциональных устройств, осуществляющих регулирование давления и сброс утечки газа в безрасходном режиме.

Известен регулятор давления со встроенным предохранительным устройством, содержащий элемент настройки на заданное низкое давление, газоподводящий канал, полость высокого давления с расположенными в ней впускным седлом и впускным затвором, снабженным вспомогательной пружиной, цилиндрическую камеру, подвижный элемент, снабженный штоком и разделяющий камеру на сообщенную с атмосферой вспомогательную полость с установленной в ней регулировочной пружиной и рабочую полость низкого давления с отводящим каналом, отделенную от полости высокого давления впускным седлом и впускным затвором [Редукторы давления газа / А.И.Эдельман. - М.: Машиностроение, 1980. - С.34, рис.3.11]. Соединенные впускной и выпускной затворы регулятора расположены по одну сторону от чувствительного подвижного элемента, впускное седло сообщено каналом с полостью низкого давления, а выпускное седло сообщено каналом с атмосферой.

Недостатком данного регулятора давления с предохранительным устройством является большая силовая нагрузка на привод элемента настройки вследствие совместного воздействия сил давления на чувствительный подвижный элемент газового двигателя и затворы газораспределителя, что обусловливает большие габариты и массу привода.

Известен выбранный в качестве прототипа регулятор давления с предохранительным устройством, содержащий элемент настройки на заданное низкое давление с подвижным толкателем, газоподводящий канал, полость высокого давления с расположенными в ней впускным седлом и впускным затвором, снабженным вспомогательной пружиной, цилиндрическую камеру, подвижный элемент, снабженный штоком, взаимодействующим кинематически с впускным затвором, и разделяющий камеру на расположенную со стороны штока и сообщенную с атмосферой вспомогательную полость с установленной в ней регулировочной пружиной, а с противоположной стороны рабочую полость низкого давления с отводящим каналом, отделенную от полости высокого давления впускным затвором и впускным седлом, выполненным в торце штока и сообщенным с полостью низкого давления каналом в подвижном элементе и штоке, а от атмосферы - выпускным затвором, соединенным с впускным затвором, и выпускным седлом, выполненным в торце подвижного толкателя и сообщенным с атмосферой каналом в этом толкателе [см. Патент РФ на изобретение № 2367995. Опубл. 20.09.2009. Бюл. № 26]. Настройка регулятора осуществляется за счет перемещения соединенных затворов клапанного распределителя подвижным толкателем.

Недостатком данного регулятора давления с предохранительным устройством является трудоемкость изготовления и сборки, обусловленная расположением соединенных впускного и выпускного отсечных затворов по разные стороны от чувствительного подвижного элемента в полостях высокого и низкого давления.

Задачей настоящего изобретения является снижение трудоемкости изготовления и сборки регулятора давления с предохранительным устройством за счет использования более технологичного клапанного газораспределителя.

Решение данной задачи достигается тем, что в известном регуляторе давления с предохранительным устройством, содержащим элемент настройки на заданное низкое давление с подвижным толкателем, газоподводящий канал, полость высокого давления с расположенными в ней впускным седлом и впускным затвором, снабженным вспомогательной пружиной, цилиндрическую камеру, подвижный элемент, снабженный штоком, взаимодействующим кинематически с впускным затвором, и разделяющий камеру на расположенную со стороны штока и сообщенную с атмосферой вспомогательную полость с установленной в ней регулировочной пружиной, а с противоположной стороны рабочую полость низкого давления с отводящим каналом, отделенную от полости высокого давления впускным затвором и впускным седлом, выполненным в торце штока и сообщенным с полостью низкого давления каналом в подвижном элементе и штоке, а от атмосферы - выпускным затвором, соединенным с впускным затвором, и выпускным седлом, выполненным в торце подвижного толкателя и сообщенным с атмосферой каналом в этом толкателе, впускной и выпускной затворы выполнены как одно целое и расположены по одну сторону от подвижного элемента в полости высокого давления.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

На фиг.1 показана схема регулятора давления с предохранительным устройством.

Регулятор давления с предохранительным устройством содержит элемент настройки 1 на заданное низкое давление с подвижным толкателем 2, газоподводящий канал 3, полость высокого давления 4 с расположенными в ней впускным седлом 5 и впускным затвором 6, снабженным вспомогательной пружиной 7, цилиндрическую камеру 8, подвижный элемент 9, снабженный штоком 10, взаимодействующим кинематически с впускным затвором 6, и разделяющий камеру 8 на расположенную со стороны штока 10 и сообщенную с атмосферой вспомогательную полость 11 с установленной в ней регулировочной пружиной 12, а с противоположной стороны рабочую полость низкого давления 13 с отводящим каналом 14, отделенную от полости высокого давления 4 впускным затвором 6 и впускным седлом 5, выполненным в торце штока 10 и сообщенным с полостью низкого давления 13 каналом 15 в подвижном элементе 9 и штоке 10, а от атмосферы - выпускным затвором 16, соединенным с впускным затвором 6, и выпускным седлом 17, выполненным в торце подвижного толкателя 2 и сообщенным с атмосферой каналом 18 в этом толкателе. Впускной и выпускной затворы 6 и 16 выполнены как одно целое и расположены по одну сторону от подвижного элемента 9 в полости высокого давления 4.

Устройство работает следующим образом. В исходном закрытом состоянии перед настройкой на заданное низкое давление подвижный элемент 9, впускной и выпускной затворы 6 и 16 находятся в крайних нижних положениях под действием регулировочной пружины 12, вспомогательной пружины 7 и сил газодинамического воздействия, обеспечивая отсечку полости низкого давления 13 от полости высокого давления 4. Выпускное седло 17 с помощью элемента настройки 1 прижато к выпускному затвору 16, обеспечивая отсечку полости низкого давления 13 от окружающей среды. В этом состоянии регулировочная пружина 12 благодаря воздействию высокого давления Р_В на торцевую стенку штока 10 может быть полностью разгружена.

При настройке устройства на заданное низкое давление Р_Н элемент настройки 1 перемещает вверх толкатель 2 с выпускным седлом 17, а также выпускной и впускной затворы 16 и 6, сжимающие вспомогательную пружину 7. При этом низкое давление Р_Н в полости 13 возрастает и подвижный элемент 9 со штоком 10 и впускным седлом 5, сжимая регулировочную пружину 12, перемещается вслед за впускным и выпускным затворами 6 и 16 на определенное расстояние, соответствующее равенству сил пружин и силы газодинамического воздействия. В данном случае устройство, как и описанный выше прототип, работает в режиме регулятора давления, обеспечивая подачу газа в потребитель с постоянным низким давлением при отсутствии выпуска газа в окружающую среду через выпускное седло 17.

При закрытии всех потребителей и работе в безрасходном режиме устройство способно выполнять и функцию предохранительного клапана, обеспечивающего сброс через выпускное седло 17 возможной утечки газа, появляющейся при неплотном прилегании впускного седла 5 к впускному затвору 6 в этом режиме. В самом деле, указанная утечка вызовет повышение давления Р_Н в полости низкого давления 13 больше настроечного значения, смещение вверх подвижного элемента 9, впускного и выпускного затворов 6, 16 и сброс избыточного давления из полости низкого давления 13 в окружающую среду через открывшееся выпускное седло 17. В данном случае при повышении низкого давления смещение указанных подвижных деталей и сброс газа происходят только после преодоления дополнительной силы высокого давления на подсоединяемые затворы, что приводит к появлению «ступеньки» по низкому давлению, повышающей экономичность систем газоснабжения, работающих как на сжатом газе, так и на твердом топливе, в которых такое устройство может устанавливаться после ресивера, питаемого последовательно срабатывающими отдельными генераторами газа, для повышения точности регулирования давления или уменьшения числа генераторов при одинаковой точности.

Таким образом, заявленное устройство с настройкой за счет перемещения подвижной механической детали газораспределителя, является двухфункциональным агрегатом, исключающим газодинамическое воздействие на привод элемента настройки со стороны чувствительного элемента и выполняющим в расходном режиме работы функцию регулятора давления, а в безрасходном режиме - функцию предохранительного клапана. В этом агрегате в отличие от прототипа используется более технологичный клапанный газораспределитель, в котором составляющие одно целое впускной и выпускной затворы 6 и 16, как и в других высокотехнологичных устройствах газовой автоматики, могут быть выполнены в виде простого шарика, обладающего к тому же способностью самоустанавливаться потоком газа на впускном и выпускном седлах, что снижает требования к точности изготовления деталей распределителя и повышает надежность функционирования агрегата в целом.