Регулятор давления Российский патент 2021 года по МПК G05D16/04 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к регуляторам газожидкостных потоков, в том числе и конденсатоотводчикам.

В большинстве существующих регуляторах давления газа обычно применяются контактные эластомерные уплотнительные кольца, обеспечивающие герметичность рабочих полостей и подвижность клапана. Например, известна полезная модель «Регулятор давления газа непрямого действия» (патент RU №148399). В состав регулятора входит корпус с коаксиально расположенными каналами входа и выхода, поршневой клапан с центральным каналом, образующий со стенками корпуса две полости - командную полость и полость обратной связи. Предложенная конструкция позволяет полностью разгрузить поршневой клапан. Однако, трение в контактных уплотнениях, обеспечивающих герметичность командной полости и полости обратной связи, не позволяет существенно повысить собственную чувствительность регулятора.

В качестве наиболее близкого аналога выбран термодинамический конденсатоотводчик (Печенегов Ю.Я. «Пароконденсатные системы промышленных предприятий и конденсатоотводчики»). Учебное пособие. Саратовский государственный технический университет, 1998 г., стр. 86). Принцип действия конденсатоотводчика, содержащего седло, диск-клапан и крышку, основан на использовании кинетической энергии пара. При этом энергия пара в виде давления в крышке конденсатоотводчика осуществляет запирание седла диск-клапаном до момента конденсации поступившего в крышку пара. Далее цикл повторяется. При протекании через седло жидкости не происходит динамического повышения давления в камере крышки и перекрытие потока жидкости не происходит. Таким образом, несмотря на возможность автоматического регулирования потока пара и жидкости данный механизм не может быть использован для регулирования потока газа, т.к. газ не конденсируется в отличие от пара.

РД содержит: корпус с седлом клапана, соединенным с впускным и выпускным отверстиями, диск-клапан и крышку с газовой камерой, в которой размещен диск-клапан. При этом, газовая камера имеет вогнутую цилиндрическую поверхность, контактирующую с диском-клапаном через зазор так, что диск-клапан разделяет камеру крышки на две неравномерные камеры объемом V1 над диском-клапаном и V2 на периметре камеры, при этом V1<V2, а в крышке установлен клапан крышки с приводом, соединяющий часть газовой камеры крышки над диском-клапаном с окружающей средой, или с дренажной магистралью, или выходной магистралью, а площадь проходного сечения клапана с приводом больше площади щели между диском-клапаном и цилиндрической поверхностью газовой камеры крышки. На крышке также может быть выполнена дополнительная камера, связанная с дренажной магистралью или магистралью низкого давления, в которой размещен клапан крышки с механизмом привода.

Задачей изобретения является расширение функционала термодинамического конденсатоотводчика для регулирования потока газа, за счет введения демпфирующей камеры и дополнительного контура управления, позволяющего снизить эксплуатационные нагрузки на его механизм и соединительную арматуру, увеличить ресурс работы механизма и осуществлять регулирование чисто газовых (в том числе и воздушных) потоков.

Предлагаемая конструкция позволяет отказаться от уплотнительных колец, применяемых в традиционных регуляторах давления для механического уплотнения зазоров, и, как следствие, максимально повысить чувствительность срабатывания прибора. Отсутствие уплотнителей и управляющих упругих элементов снижает износ, увеличивает надежность и долговечность регулятора.

Изобретение поясняется графическим материалом:

на фиг. 1 изображено сечение РД с закрытым клапаном-диском и закрытым клапаном крышки;

на фиг. 2 увеличено показан зазор между клапаном-диском и цилиндрической поверхностью газовой камеры;

на фиг. 3 изображено сечение РД с открытым клапаном-диском и открытым клапаном крышки, и указанием направлением течения газа через регулятор;

на фиг. 4 изображено сечение РД с закрытым клапаном-диском и закрытым клапаном крышки с полостью над крышкой, которая связана с дренажной магистралью или с магистралью низкого давления.

РД содержит: корпус 1, имеющий впускное отверстие 2 и выпускное отверстие 3, с интегрированным в корпус седлом клапана-диска 4, клапан-диск 5, крышку 6 с внутренней газовой камерой, разделенной диском-клапаном 4 на камеру над диском 7 и камеру на периферии крышки 8, при этом объем камеры 8 больше объема камеры 7. На крышке установлен управляемый клапан 9, соединенный с камерой 7, с механизмом привода клапана 10. Клапан-диск установлен в крышке с зазором d по окружности клапана-диска, при этом площадь щели составляет π×А×d, что должно быть меньше проходного сечения клапана крышки, в данном случае π×В²/4, где: А - диаметр клапана-диска; π - константа окружности; В - диаметр проходного сечения клапана крышки. На крышке также может быть выполнена дополнительная камера 11, в которой размещен механизм привода клапана крышки, связанная штуцером 12 с дренажной магистралью или магистралью низкого давления.

РД работает следующим образом. Во входное отверстие 2 корпуса 1 подается давление газа. При наличии в камерах крышки 6 соответствующего давления газа и закрытом клапане крышки 9, клапан - диск 5 прижат к седлу данным давлением и предотвращает соединение входного 2 и выходного 3 отверстия (см. фиг. 1). При открытии клапана крышки 9 посредством механизма привода 10 давление в камере 7 газовой камеры крышки 6 снижается из-за того, что площадь проходного сечения клапана крышки больше, чем площадь щели по периметру клапана-диска 5 (см. фиг. 2), позволяя клапану-диску подняться с седла 4, таким образом соединив впускное 2 и выпускное 3 отверстия. Газ начинает протекать в образовавшемся зазоре из впускного 2 в выпускное 3 отверстие (см. фиг. 3) по направлению, указанному стрелками до момента, когда механизм привода 10 не перекроет клапан крышки, осуществляя таким образом регулирование давления газа в выпускном отверстии 3. При закрытии клапана крышки 9 давление в камере 7 через зазор d выравнивается с давлением в камере 8, которое равно давлению торможения газового потока, протекающего между седлом 4 и клапаном-диском 5, и обеспечивает закрытие клапана-диска 5 РД. Наличие, при необходимости, дополнительной камеры 11 на крышке 6 позволяет изолировать привод 10 и клапан крышки 9 от окружающей среды, соединяя камеру с дренажной магистралью или магистралью низкого давления посредством штуцера 12.

Регулятор давления содержит корпус с седлом клапана, соединенным с впускным и выпускным отверстиями, диск-клапан и крышку с газовой камерой, в которой размещен диск-клапан, при этом газовая камера имеет вогнутую цилиндрическую поверхность, контактирующую с диском-клапаном через зазор так, что диск-клапан разделяет камеру крышки на две неравномерные камеры объемом V1 над диском-клапаном и V2 на периметре камеры, при этом V1<V2. В крышке установлен клапан крышки с приводом, соединяющий часть газовой камеры крышки над диском-клапаном с окружающей средой, или с дренажной магистралью, или выходной магистралью, а площадь проходного сечения клапана с приводом больше площади щели между диском-клапаном и цилиндрической поверхностью газовой камеры крышки. Повышается чувствительность срабатывания прибора, увеличивается его надежность и долговечность. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Регулятор давления содержит корпус с седлом клапана, соединенным с впускным и выпускным отверстиями, диск-клапан и крышку с газовой камерой, в которой размещен диск-клапан, при этом газовая камера имеет вогнутую цилиндрическую поверхность, контактирующую с диском-клапаном через зазор так, что диск-клапан разделяет камеру крышки на две неравномерные камеры объемом V1 над диском-клапаном и V2 на периметре камеры, при этом V1<V2, а в крышке установлен клапан крышки с приводом, соединяющий часть газовой камеры крышки над диском-клапаном с окружающей средой, или с дренажной магистралью, или выходной магистралью, а площадь проходного сечения клапана с приводом больше площади щели между диском-клапаном и цилиндрической поверхностью газовой камеры крышки.

2. Регулятор давления, по п. 1, отличающийся тем, что на крышке также может быть выполнена дополнительная камера, связанная с дренажной магистралью или магистралью низкого давления, в которой размещен клапан крышки с механизмом привода.