РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ Российский патент 2002 года по МПК G05D16/06 F16K21/00 

Изобретение относится к области автоматики, в частности к регуляторам давления, и может быть использовано в газовой, автомобильной и других отраслях промышленности.

Известен регулятор давления газа, содержащий корпус с входом и выходом, между которыми установлен клапан в седле, связанный штоком с поршневым чувствительным элементом, снабженным резиновым кольцом. Уменьшение силы трения и повышение точности работы достигнуты в клапане тем, что он содержит втулку из фторопласта с резиновым уплотнением в корпусе, установленную на поршневом чувствительном элементе и взаимодействующую с резиновым кольцом, при этом резиновое уплотнение в корпусе покрыто фторопластом (1).

Использование фторопластового покрытия в зоне контакта "корпус - поршневой чувствительный элемент" позволило наряду с указанными качествами повысить надежность и долговечность регулятора, вместе с тем, он не может быть использован в качестве вентиля для перекрытия трубопровода при аварийных ситуациях в процессе эксплуатации газо- и нефтепроводов ввиду отсутствия необходимых для этого технических средств.

Известен регулятор, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, чувствительный элемент, установленный в корпусе и связанный с регулирующим органом. Повышение надежности регулятора достигнуто установкой на его входе ограничителя скорости заполнения, выполненного в виде дополнительного корпуса с расположенными по его оси входным и выходным каналами и с установленным в нем штоком с осевым каналом-капилляром, расположенным по оси корпуса между входным и выходным каналами, при этом шток подпружинен в сторону входного канала и снабжен запорной поверхностью, выполненной со стороны выходного канала, и снабжен запорной поверхностью, выполненной со стороны выходного канала с возможностью контакта с кольцевым выступом дополнительного корпуса и образованием с этим выступом полости, соединенной с выходным каналом, причем входной канал соединен с входным патрубком, а выходной канал - с входной камерой регулятора (2).

Наличие дополнительного блока ограничения скорости заполнения рабочей средой позволило повысить долговечность мембраны при эксплуатации регулятора, вместе с тем значительно возросли габариты и сложность его конструктивного исполнения. Кроме того, регулятор, как и устройство по (1), не может быть использован в качестве аварийного вентиля в системе транспортировки рабочей среды ввиду отсутствия в нем необходимых для этого технических средств.

Известен регулятор давления, содержащий корпус с входным и выходным каналами, размещенные в корпусе соосно и последовательно обратный и основной клапаны, основную пружину и регулированный винт, в котором повышение надежности и упрощение конструкции достигнуто установкой в корпусе соосно клапанам регулировочного стакана, втулки и дополнительной пружины, один конец которой связан с регулировочным стаканом, а другой конец - с втулкой, при этом основная пружина размещена в дополнительной пружине, а втулка установлена с возможностью взаимодействия с основным клапаном (3).

Недостаток регулятора состоит в том, что при эксплуатации обе его пружины подвержены вредному воздействию рабочей среды, что создает предпосылки к резкому снижению их долговечности. Кроме того, в аварийной ситуации регулятор не может быть использован в качестве аварийного вентиля ввиду отсутствия в его конструкции необходимых для перекрытия магистрали технических средств.

Известен регулятор давления, содержащий корпус с крышкой и мембраной между ними, клапан, шток, тарель, механизм управления. Повышение надежности и долговечности регулятора достигнуты тем, что механизм управления размещен под крышкой корпуса, один из элементов механизма выполнен в виде стаканчика с отогнутым наружу краем, регулировочная пружина установлена внутри стаканчика, а вспомогательная - снаружи с возможностью взаимодействия одним своим торцом с тарелью, а другим - с отогнутым краем стаканчика, при этом клапан жестко связан со штоком. Механизм управления имеет также колпачок с резьбовым поясом, установленный на резьбовом поясе крышки с возможностью взаимодействия с одним концом регулировочной пружины (4). Регулятор давления наиболее близок к изобретению по совокупности существенных признаков и принят в качестве прототипа.

Размещение обеих пружин механизма управления над мембраной обеспечило надежное исключение вредного воздействия на них протекающей рабочей среды. В критической ситуации регулятор может быть использован также в качестве аварийного вентиля путем перемещения колпачка по резьбовому поясу крышки, но при этом будет полностью нарушена настройка силовых характеристик пружин механизма управления. Кроме того, изготовление специализированного корпуса сопряжено с повышенными материало-, энерго- и трудозатратами.

Задача изобретения состоит в создании регулятора давления, пружинные средства механизма управления которого защищены от вредного воздействия рабочей среды и который, будучи скомпонован на конструктивной базе стандартного вентиля, мог бы быть использован в качестве аварийного вентиля системы транспортировки рабочей среды без нарушения настройки его механизма управления.

Задача решается тем, что в регуляторе давления, содержащем корпус, крышку, шток, клапан, жестко связанный со штоком, размешенные под крышкой мембрану и механизм управления, включающий стакан с отогнутым наружным краем и регулировочную пружину, размещенную внутри стакана, согласно изобретению шток выполнен в виде двух размещенных одна над другой частей, верхняя из которых имеет маховичок для перемещения клапана, а нижняя - снабжена сквозным центральным каналом для подачи рабочей среды в полость над мембраной, установленной с опорой на отогнутый край стакана, снабженный резьбовым поясом для жесткой связи с крышкой, при этом клапан установлен с опорой на донную часть стакана, снабженную уплотнением, установленным в канале для перемещения штока, и наружным резьбовым поясом для жесткой связи с корпусом регулятора.

При использовании изобретения может быть получен технический результат, выражающийся в:
- расширении функциональных возможностей регулятора давления, что обусловлено выполнением штока составным из двух частей, верхняя из которых снабжена устройством принудительного перемещения клапана к седлу при использовании регулятора в качестве аварийного вентиля;
- повышении надежности и упрощении профилактического обслуживания системы транспортировки рабочей среды, что обусловлено отсутствием в ней отдельного аварийного вентиля и связанных с ним дополнительных герметичных соединений на входе и выходе последнего;
- снижении трудоемкости изготовления регулятора давления, что обусловлено изготовлением его на базе стандартного вентиля (корпус, крышка с узлом маховика).

Другие преимущества заявляемого изобретения будут видны из описания и чертежа, где изображен общий вид регулятора в продольном разрезе.

Регулятор давления содержит корпус 1 с выполненным в его полости седлом 2 клапана 3, механизм управления, включающий стакан 4 с регулировочной пружиной 5, размещенной внутри стакана, и отогнутым наружным краем 6, крышку 7, под которой с опорой на указанный край стакана установлена мембрана 8, составной шток, включающий верхнюю (по чертежу) часть 9, снабженную маховичком 10 и нижнюю часть 11, один конец которой жестко связан с мембраной 8, а другой пропущен через снабженную уплотнением 12 донную часть стакана 4 и жестко связан с клапаном 3, который в исходном положении постоянно поджат под воздействием пружины 5 к этой части стакана. Центральный сквозной канал 13 в нижней части 11 штока предназначен для подачи рабочей среды в полость 14 над мембраной 8. Стакан 4 имеет резьбовой пояс 15 для жесткой связи с корпусом 1 и резьбовой пояс 16 для жесткой связи с крышкой 7.

Регулятор давления может работать в двух режимах: как собственно регулятор и как аварийный вентиль в системе транспортировки рабочей среды.

В первом режиме часть 9 штока устанавливается своей донной поверхностью заподлицо с дном крышки, как показано на чертеже. Поток рабочей среды, например сжатого газа в системе газоснабжения легкового автомобиля, поступает на вход регулятора и по каналу 13 в полость 14 над мембраной 8, под действием которой часть 11 штока, сжимая пружину 5, совместно с клапаном 3 займет положение относительно седла 2, соответствующее заданному давлению рабочей среды. При превышении заданной величины давления рабочей среды давление в полости 14 возрастает, соответственно увеличится и ход клапана 3 к седлу 2, что уменьшает зазор между седлом и клапаном, при этом увеличивается зазор между частями 9 и 11 штока.

Во втором режиме при необходимости полного перекрытия системы газоснабжения вращением маховичка 10 "на закрытие" часть 9 штока сближают с его частью 11 до контакта между ними, после чего, сжимая пружину 5, клапаном 3 перекрывают седло 2. Открытие клапана осуществляют в обратном порядке с автоматическим восстановлением настройки пружины механизма управления на рабочее давление в системе.

В обоих режимах работы пружина 5 надежно отсечена от вредного воздействия рабочей среды с помощью уплотнения 12 и мембраны 8.

Регулятор давления с расширенными функциональными возможностями, собранный на корпусе, крышке и узле маховика стандартного вентиля, успешно выдержал испытание на обоих режимах эксплуатации в системе газоснабжения легкового автомобиля "Орбита" производства Ижевского автозавода. Использование регулятора запланировано с начала 2001 года.

Источники информации
1. Патент Российской Федерации N2031438, кл. G 05 D 16/00, опубл. 20.03.1995. Бюл. N8.

2. Авт. св. СССР N1807467, кл. G 05 D 16/00, опубл. 07.04.1993. Бюл. N13.

3. Авт. св. СССР N1305648, кл. G 05 D 16/00, опубл. 23.04.1987. Бюл. N15.

4. Свидетельство Российской Федерации на полезную модель по заявке N98122400/20 от 11.12.1998 (решение о выдаче от 28.12.1998 по кл. G 05 D 16/00) - прототип.

Изобретение относится к области автоматики, в частности к регуляторам давления, и касается регулятора давления, содержащего корпус, крышку, шток, клапан, жестко связанный со штоком, размещенные под крышкой мембрану и механизм управления, включающий стакан с отогнутым наружным краем и регулировочную пружину, размещенную внутри стакана, шток выполнен в виде двух размещенных одна над другой частей, верхняя из которых имеет маховичок для перемещения клапана, а нижняя снабжена сквозным центральным каналом для подачи рабочей среды в полость над мембраной, установленной с опорой на отогнутый край стакана, снабженный резьбовым поясом для жесткой связи с крышкой, при этом клапан установлен с опорой на донную часть стакана, снабженную уплотнением, установленным в канале для перемещения штока, и наружным резьбовым поясом для жесткой связи с корпусом регулятора. Данный регулятор имеет расширенные функциональные возможности. 1 ил.

Регулятор давления, содержащий корпус, крышку, шток, клапан, жестко связанный со штоком, размещенные под крышкой мембрану и механизм управления, включающий стакан с отогнутым наружным краем и регулировочную пружину, размещенную внутри стакана, отличающийся тем, что шток выполнен в виде двух размещенных одна над другой частей, верхняя из которых имеет маховичок для перемещения клапана, а нижняя снабжена сквозным центральным каналом для подачи рабочей среды в полость над мембраной, установленной с опорой на отогнутый край стакана, снабженный резьбовым поясом для жесткой связи с крышкой, при этом клапан установлен с опорой на донную часть стакана, снабженную уплотнением, установленным в канале для перемещения штока, и наружным резьбовым поясом для жесткой связи с корпусом регулятора.