Регулятор тиску газу

Реферат: Регулятор тиску газу містить корпус із вхідною та вихідною порожнинами, між якими розташоване сідло, клапан з наскрізним осьовим отвором, чутливий елемент у вигляді поршня, керуючу порожнину, порожнину чутливого елемента, стакан із пружиною, що притискає клапан до сідла, ущільнювальний елемент у рухомому з'єднанні клапана зі стаканом і канал зворотного зв'язку, що з'єднує вихідну порожнину з порожниною чутливого елемента. Регулятор тиску газу обладнаний металевим самоустановним по сідлу відносно поздовжньої осі тарелем з наскрізним отвором, установленим в клапан, еластичним ущільнювальним кільцем, установленим у зазорі між клапаном і тарелем, а також регулювальним ковпаком, з'єднаним різзю зі стаканом, у торці якого виконані отвори, через які пропущені штовхачі, торці яких упираються в регулювальний ковпак і в торець пружини, що притискає клапан до сідла. UA 76857 U (54) РЕГУЛЯТОР ТИСКУ ГАЗУ UA 76857 U UA 76857 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель стосується пристроїв пневмоавтоматики й призначена для зниження тиску газу й автоматичної підтримки заданого його значення. Відомий редуктор тиску газу, що містить корпус із вхідною та вихідною порожнинами, між якими розташоване сідло, підпружинений клапан, чутливий елемент і керуючу порожнину [Эдельман А.И. Редукторы давления газа. М.: Машиностроение, 1981. - С. 10, рис. 1.4, в]. Недоліком відомого редуктора є велика статична похибка при значній зміні тиску газу на його вході, обумовлена тим, що клапан не має розвантаження від вхідного тиску. Найбільш близьким по технічній суті до пропонованого регулятора тиску газу є пневмокерований редуктор тиску газу, що містить корпус із вхідною та вихідною порожнинами, між якими розташоване сідло, клапан з наскрізним осьовим отвором, чутливий елемент у вигляді поршня, керуючу порожнину, порожнину чутливого елемента, стакан із пружиною, що притискає клапан до сідла, ущільнювальний елемент у рухомому з'єднанні клапана зі стаканом і канал зворотного зв'язку, що з'єднує вихідну порожнину з порожниною чутливого елемента [Эдельман А.И. Редукторы давления газа. М.: Машиностроение, 1981. - С.53, рис.3.36]. Основними недоліками цього редуктора тиску газу є: - обмежений ресурс роботи клапана при динамічних навантаженнях (у моменти подачі й скидання керуючого тиску) і високих вхідних тисках у зв'язку із застосуванням м'якого ущільнювального елемента; - відсутність елементів точного настроювання, що не дозволяє усунути вплив на характеристику редуктора допусків на розміри деталей і на зусилля пружини, що притискає клапан до сідла; - обмеження застосування редуктора при строго заданих вихідному й керуючому тисках через те, що вихідний і керуючий тиски діють на одну і ту саму площу - площу чутливого елемента (поршня), тому величина керуючого тиску повинна вибиратися відповідно до заданого вихідного тиску або вихідний тиск повинен бути вибраний відповідно до керуючого тиску; - відсутність елементів, що дозволяють коректувати форму перехідного процесу по вихідному тиску в моменти подачі й скидання керуючого тиску. В основу корисної моделі "Регулятор тиску газу" поставлені задачі збільшення ресурсу роботи, підвищення точності настроювання й розширення діапазону застосування регулятора тиску газу. Для вирішення поставлених задач пропонується регулятор тиску газу, обладнаний металевим самоустановним по сідлу відносно поздовжньої осі тарелем з наскрізним отвором, установленим в клапан, еластичним ущільнювальним кільцем, установленим у зазорі між клапаном і таріллю, а також регулювальним ковпаком, з'єднаним різзю зі стаканом, у торці якого виконані отвори, через які пропущені штовхачі, торці яких упираються в регулювальний ковпак і в торець пружини, що притискає клапан до сідла, при цьому регулятор тиску газу оснащений пов'язаним із чутливим елементом додатковим поршнем, розміщеним в керуючій порожнині, на вході в яку установлений жиклер. Новими істотними ознаками пропонованого регулятора тиску газу є: - металева самоустановний по сідлу відносно поздовжньої осі таріль з наскрізним отвором, установлений в клапан; - еластичне ущільнювальне кільце, установлене у зазорі між клапаном і тарелем; - регулювальний ковпак, з'єднаний різзю зі стаканом, у торці якого виконані отвори, через які пропущені штовхачі, торці яких упираються в регулювальний ковпак і в торець пружини, що притискає клапан до сідла; - пов'язаний із чутливим елементом додатковий поршень, розміщений в керуючій порожнині; - жиклер, установлений на вході в керуючу порожнину. Застосування металевого самоустановного по сідлу відносно поздовжньої осі тареля з наскрізним отвором, установленої в клапан замість м'якого ущільнювального елемента, дозволяє виключити руйнування ущільнювального елемента при динамічних навантаженнях на клапан на перехідних процесах і підвищити ресурс роботи регулятора тиску газу. Крім того, такий тип ущільнення дозволяє застосовувати регулятор тиску газу при високому вхідному тиску, що розширює діапазон його застосування. Наявність регулювального ковпака дає можливість змінювати зусилля пружини, що притискає клапан до сідла, що дозволяє з високою точністю настроювати регулятор тиску газу на заданий вихідний тиск. Введення пов'язаного із чутливим елементом додаткового поршня, розміщеного в керуючій порожнині, дозволяє, підбираючи площу цього поршня відповідно до заданого тиску в керуючій порожнині, настроїти регулятор на необхідний вихідний тиск, що дає можливість застосувати 1 UA 76857 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 регулятор тиску газу практично в будь-якій пневмосистемі, і тим самим розширити діапазон його застосування. Установка на вході в керуючу порожнину жиклера дозволяє підбором площі його прохідного перерізу відповідно до площі прохідного перерізу каналу зворотного зв'язку коректувати форму й тривалість перехідних процесів регулятора тиску газу при включенні його в роботу й при вимиканні, що також розширює діапазон його застосування. Таким чином, сукупність відомих ознак: - корпус із вхідною та вихідною порожнинами, між якими розташоване сідло; - клапан з наскрізним осьовим отвором; - чутливий елемент у вигляді поршня; - керуюча порожнина; - порожнина чутливого елемента; - стакан із пружиною, що притискає клапан до сідла; - ущільнювальний елемент у рухомому з'єднанні клапана зі стаканом; - канал зворотного зв'язку, що з'єднує вихідну порожнину з порожниною чутливого елемента і нових істотних ознак забезпечує збільшення ресурсу роботи, підвищення точності настроювання й розширення діапазону застосування регулятора тиску газу. Для пояснення роботи регулятора тиску газу додаються креслення, на яких зображене: Фіг. 1 - загальний вигляд регулятора тиску газу, Фіг. 2 - виносний елемент А Фіг. 1. Регулятор тиску газу містить корпус 1 із вхідною 2 та вихідною 3 порожнинами, які розділені сідлом 4. У корпусі 1 установлений стакан 5, у якому розташована пружина 6, що притискає до сідла 4 клапан 7. У клапані 7 за допомогою еластичного ущільнювального кільця 8 і упорного кільця 9 закріплений металевий самоустановний по сідлу відносно поздовжній осі таріль 10 з радіальним зазором 11 і осьовими зазорами 12 і 13, яка має наскрізний отвір. Еластичне ущільнювальне кільце 8 захищене пластмасовою шайбою 14 від видавлювання в радіальний зазор між клапаном 7 і тарелем 10 під дією високого тиску. Зовнішній діаметр еластичного ущільнювального кільця 8 дорівнює середньому діаметру сідла 4. Об'єм канавки під ущільнювальне кільце 8 і шайбу 14 у клапані 7 вибраний таким чином, що при посадці тареля 10 на сідло 4 під дією пружини 6 між торцями клапана 7 і упорного кільця 9 утворилися осьові зазори 12 і 13. За рахунок цього забезпечується самоустановлення тарелі 10 по сідлу 4. Верхній торець пружини 6 через опорну шайбу 15 упирається в торці трьох штовхачів 16, які пропущені в отвори в торці стакана 5 і контактують через шайбу 17 з регулювальним ковпаком 18, з'єднаним за допомогою різі зі стаканом 5. Регулювальний ковпак 18 ущільнюється по зовнішній поверхні стакана 5 гумовим кільцем 19. Хвостовик клапана 7 вставлений у стакан 20, який встановлений усередині стакана 5 і впирається в його торець. Ущільнювальний елемент у рухомому з'єднанні клапана 7 зі стаканом 20 виконаний у вигляді фторопластової манжети 21. Внутрішній діаметр стакана 20 дорівнює середньому діаметру сідла 4. У корпус 1 за допомогою різі вкручена кришка 22, у яку вставлений поршень 23, що виконує функцію чутливого елемента, і поршень 24, що входить у поршень 23. Поршень 23 пов'язаний із клапаном 7 за допомогою двох штовханів 25, які пропущені у отвори в корпусі 1. Поршні 23 і 24 ущільнюються по відповідних внутрішніх поверхнях кришки 22 фторопластовими манжетами 26 і 27. Поршні 23 і 24 утримуються в неробочому стані в крайніх положеннях пружиною 28. Між торцями корпуса 1 і поршня 23 утворена порожнина чутливого елемента 29, сполучена з вихідною порожниною 3 каналом зворотного зв'язку 30. Між торцями поршня 24 і кришки 22 утворена керуюча порожнина 31, що жиклером 32 сполучена з порожниною штуцера подачі керуючого тиску 33. Жиклер 32 захищений фільтром 34. Стакан 5 зафіксований в корпусі 1 за допомогою гайки 35. Стакан 5 і кришка 22 ущільнюються по внутрішніх поверхнях корпуса 1 за допомогою гумових ущільнювальних кілець 36 і 37, відповідно. Регулювальний ковпак 18 зафіксований контргайкою 38 і стопорним гвинтом 39. Регулятор тиску газу працює в такий спосіб: у неробочому стані регулятора - до подачі керуючого тиску в штуцер 33 - клапан 7 і самоустановна по сідлу 4 металевий таріль 10 притиснуті до сідла 4 зусиллям пружини 6, при цьому утворюються осьові зазори 12 і 13, що /дозволяють тарелі 10 самоустановлюватися по сідлу 4. Поршень 23 віджатий штовхачами 25 у крайнє нижнє положення, а поршень 24 зусиллям пружини 28 віджатий униз до упора в торець кришки 22. Газ високого тиску підведений у вхідну порожнину 2, і через наскрізний осьовий отвір у клапані 7 високий тиск попадає в порожнину між стаканом 20 і манжетою 21. Оскільки діаметри манжети 21 і сідла 4 однакові, вхідний тиск не може відкрити клапан 7, і він залишається в закритому положенні доти, поки не буде поданий керуючий тиск. Після подачі в керуючу порожнину 31 керуючого тиску через штуцер 33 і жиклер 32 поршень 24, долаючи зусилля пружини 28, переміщається на величину свого ходу, після чого входить у 2 UA 76857 U 5 10 15 20 25 30 контакт із поршнем 23, який через штовхачі 25 впливає на клапан 7. При цьому пружина 6 стискується, вибирається зазор 13, упорне кільце 9 упирається в таріль 10, і між тарелем 10 і сідлом 4 утворюється регулюючий зазор, у якому відбувається дроселювання газового потоку, що проходить із вхідної порожнини 2 у вихідну порожнину 3, у якій установлюється тиск настроювання. Необхідний закон відкриття клапана 7 забезпечується підбором прохідного перерізу жиклера 32 і величини ходу поршня 24 до упора в поршень 23. З вихідної порожнини 3 через канал зворотного зв'язку 30 газ надходить у порожнину 29 чутливого елемента. При невідповідності тиску у вихідній порожнині 3 настроювальному значенню змінюється баланс сил на рухомих елементах регулятора тиску газу, поршень 23 разом із клапаном 7 переміщується відносно сідла 4, і за рахунок зміни витрати газу через дроселюючий зазор ця невідповідність усувається. Точне настроювання регулятора тиску газу здійснюється обертанням регулювального ковпака 18. При вимиканні регулятора тиску газу скидається тиск із керуючої порожнини 31 через жиклер 32 і штуцер 33 і під дією пружини 6 клапан 7 разом з тарелем 10 переміщується униз на закриття. При упорі в сідло 4 таріль 10 зупиняється, а клапан 7 разом з упорним кільцем 9 продовжує переміщатися на величину зазору 13. Зазори 12 і 13, що утворилися, дозволяють тарелі 10 установитися по сідлу 4 і перекрити його. Для компенсації можливих перекосів у напрямних поверхнях клапана 7 і стакана 5 самоустановна по сідлу 4 металева таріль 10 має можливість повертатися відносно поздовжньої осі клапана 7 за рахунок деформації еластичного ущільнювального кільця 8. Максимальний кут повороту тарелі 10 обмежується радіальним 11 і осьовими 12 і 13 зазорами. Зовнішній діаметр еластичного ущільнювального кільця 8 дорівнює середньому діаметру сідла 4, тому самоустановний по сідлу 4 металевий таріль 10 розвантажений від дії вхідного тиску. Площі прохідних перерізів жиклера 32 і каналу зворотного зв'язку 30 визначають час заповнення (спорожнювання) керуючої порожнини 31 і порожнини чутливого елемента 29, відповідно. Підбором співвідношення цих площ можна коректувати динамічні характеристики регулятора тиску газу. Пропонований регулятор тиску газу забезпечує збільшення ресурсу роботи, більш точне настроювання і має розширений діапазон застосування у техніці арматуробудування. Він буде застосовуватися у складі рушійної установки одного з виробів ракетно-космічної техніки. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 45 Регулятор тиску газу, що містить корпус із вхідною та вихідною порожнинами, між якими розташоване сідло, клапан з наскрізним осьовим отвором, чутливий елемент у вигляді поршня, керуючу порожнину, порожнину чутливого елемента, стакан із пружиною, що притискає клапан до сідла, ущільнювальний елемент у рухомому з'єднанні клапана зі стаканом і канал зворотного зв'язку, що з'єднує вихідну порожнину з порожниною чутливого елемента, який відрізняється тим, що регулятор тиску газу обладнаний металевим самоустановним по сідлу відносно поздовжньої осі тарелем з наскрізним отвором, установленим в клапан, еластичним ущільнювальним кільцем, установленим у зазорі між клапаном і таріллю, а також регулювальним ковпаком, з'єднаним різзю зі стаканом, у торці якого виконані отвори, через які пропущені штовхачі, торці яких упираються в регулювальний ковпак і в торець пружини, що притискає клапан до сідла, при цьому регулятор тиску газу оснащений пов'язаним із чутливим елементом додатковим поршнем, розміщеним в керуючій порожнині, на вході в яку установлений жиклер. 3 UA 76857 U 4 UA 76857 U Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5