редуктор газовый двухступенчатый

Формула изобретения

Редуктор газовый двухступенчатый, содержащий корпус, крышку с входным штуцером и две ступени редуцирования, где первая ступень редуцирования состоит из первого чувствительного элемента с первым поршнем со штоком и осевым каналом в нем и пружиной, полостями: первой выходной, подпоршневой и надпоршневой, клапана; вторая ступень редуцирования состоит из второго чувствительного элемента со вторым поршнем, винтом и пружиной задания, второго клапана с седлом и полостями: второй выходной и задания, кроме того, подпоршневая полость первой ступени редуцирования соединена каналом со второй выходной полостью второй ступени редуцирования, отличающийся тем, что между корпусом и крышкой с входным штуцером размещен фильтр в виде пакета сеток, второй клапан представлен шаровой поверхностью со штоком, а второй конец штока снабжен упорной шайбой с пружиной и выполнен в виде поверхности с точечным взаимодействием вершины со вторым поршнем.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к газовой промышленности и может быть использовано при транспортировке и потреблении природного газа.

Известен двухкамерный газовый редуктор (см. А.С. СССР №103277, кл. G05D 16/06, 1955 г.).

В корпусе этого устройства размещены две ступени редуцирования.

Первая ступень содержит три полости, в одной из которых выполнен клапан, а в другой - подпружиненный чувствительный элемент.

Вторая ступень редуцирования имеет две полости, выходную и задания, разделенные чувствительным элементом. Выходная полость первой ступени соединена со входом второй ступени, где расположен впускной клапан, а выходная полость второй ступени соединена внутренним каналом с одной из полостей первой ступени.

Данная конструкция отличается сложностью и склонностью к автоколебаниям и малой надежностью из-за загидрачивания соединяющих ступени трубок.

Наиболее близким техническим решением является редуктор двухступенчатый (см. патент РФ №2070730, приоритет 21.12.92).

В этой конструкции первый чувствительный элемент выполнен в виде первого поршня, второй чувствительный элемент - в виде, например, второго поршня. Первый клапан и первая пружина задания расположены в первой выходной полости, седло второго клапана выполнено в перегородке между ступенями, первый поршень образует с корпусом и перегородкой надпоршневую и подпоршневую полости, сообщающиеся соответственно с первой и второй выходными полостями. Причем надпоршневая полость является второй входной полостью, а подпоршневая полость сообщена со второй выходной полостью каналом внутри корпуса.

Данная конструкция более компактна по сравнению с известными, но по надежности, как свидетельствует практика эксплуатации, заставляет искать пути к усовершенствованию, особенно из-за внутреннего засорения и, как следствие, затруднения движения поршней и нарушения герметичности пар клапан - седло.

Целью предлагаемого изобретения является увеличение надежности.

Указанная цель достигается тем, что в редукторе газовом двухступенчатом, содержащем корпус, крышку со входным штуцером и две ступени редуцирования, где первая ступень редуцирования состоит из первого чувствительного элемента с первым поршнем со штоком и осевым каналом в нем и пружиной, полостями: первой выходной, подпоршневой и надпоршневой, клапана, вторая ступень редуцирования состоит из второго чувствительного элемента со вторым поршнем, винтом и пружиной задания, второго клапана и полостями: второй выходной и задания, кроме того, подпоршневая полость первой ступени редуцирования соединена каналом со второй выходной полостью второй ступени редуцирования, между корпусом и крышкой с входным штуцером размещен фильтр в виде пакета сеток, второй клапан представлен шаровой поверхностью со штоком, а второй конец штока снабжен упорной шайбой с пружиной и выполнен в виде поверхности с точечным взаимодействием вершины со вторым поршнем.

Анализ патентных, информационных и каталожных материалов по двухступенчатым газовым редукторам газа по фондам областной, универсальной, научно-технической библиотеки г.Саратова позволяет сделать вывод, что предлагаемое изобретение не известно из уровня техники, т.е. оно является новым. Кроме того, предлагаемое устройство не следует явным образом из уровня техники, т.е. имеет изобретательский уровень.

Конструкция предлагаемого редуктора газового двухступенчатого вызвана к жизни практикой эксплуатации.

Так, из-за наличия в газовом потоке различных механических частиц происходит загрязнение соединительных трубок внутри изделия, а главное пар клапан - седло. Последствием этих загрязнений является нарушение герметизации пар клапан - седло и ухудшение функционирования редукторов газовых двухступенчатых в целом.

Введение фильтра из пакета сеток предотвращает попадание механических частиц на клапаны и седла, что способствует повышению надежности и ресурса работы редукторов газовых двухступенчатых.

В известных конструкциях этих устройств распространенной причиной нарушения герметичности клапанных пар также является смещение верхнего конца штока в радиальном направлении и, как следствие, неполное прилегание клапана к седлу. Для обеспечения постоянного контакта клапана с седлом поверхность второго клапана предлагается выполнять в виде шаровой поверхности, например шарика, серийно выпускаемого подшипниковыми заводами. Именно такие поверхности с минимальным отклонением от шаровой формы позволяют получить клапаны с высоким качеством уплотняющей поверхности и минимальными последствиями при отклонении штока в радиальном направлении.

Кроме того, выполнение на другом конце штока поверхности с точечным контактом, взаимодействием со вторым поршнем также направлено на устранение возможностей последствий перекоса штока. Следовательно, все конструктивные изменения направлены на повышение надежности устройства при эксплуатации. Таким образом, предлагаемый редуктор газовый двухступенчатый обладает промышленной полезностью.

Устройство представлено на чертеже.

Редуктор газовый двухступенчатый состоит из корпуса 1, крышки 2 со входным штуцером 3 и двух ступеней редуцирования, где первая ступень редуцирования состоит из первого чувствительного элемента с первым поршнем 4, со штоком и осевым каналом 5 в нем и пружиной 6, полостями: первой выходной 7, подпоршневой 8 и надпоршневой 9, клапана 10; вторая ступень редуцирования состоит из второго чувствительного элемента со вторым поршнем 11, винтом 12 и пружиной задания 13, второго клапана 14 с седлом 15 и полостями: второй выходной 16 и задания 17. Кроме того, подпоршневая полость 8 первой ступени редуцирования соединена каналом 18 со второй выходной полостью 16 второй ступени редуцирования. Между корпусом 1 и крышкой 2 с входным штуцером 3 размещен фильтр 19 в виде пакета сеток, а второй клапан 14 представлен шаровой поверхностью со штоком 20, второй конец которого снабжен упорной шайбой 21 с пружиной 22 и выполнен в виде поверхности 23 с точечным взаимодействием вершины со вторым поршнем 11.

Редуктор газовый двухступенчатый работает следующим образом.

Газ высокого давления (Р _вх) поступает во входной штуцер 3 и через открытый клапан 10 - в первую выходную полость 7, откуда по осевому каналу 5 в первом поршне 4 поступает в надпоршневую полость 9, которая одновременно служит входной полостью второй ступени, где давление возрастает до тех пор, пока сила действия перепада давления в полостях 9 и 8 на площадь первого поршня 4 не уравновесится усилием пружины 6. После этого первый поршень 4 перемещается вниз и клапан 10 садится на седло, закрывая тем самым входной штуцер 3, т.е. поступление газа прекращается.

Далее, газ через открытый второй клапан 14 (из-за воздействия пружины задания 13 на второй чувствительный элемент - второй поршень 11) поступает во вторую выходную полость 16 и на выход (Р_вых). Давление во второй выходной полости 16 повышается до тех пор, пока сила действия его и площадь второго поршня 11 второго чувствительного элемента уравновесится усилием пружины задания 13, после чего второй клапан 14 закрывается. По мере роста давления во второй выходной полости 16 через канал 18 это давление (Р _вых) поступает в подпоршневую полость 8 первой ступени и давление в надпоршневой полости 9 повышается и достигает величины, равной давлению во второй выходной полости (Р _вых) плюс перепад давления на первом поршне 4 (в надпоршневой полости 9 и подпоршневой полости 8), определяемой площадью первого поршня 4 и усилием пружины 6, т.е.

где: С - усилие пружины 6;

F - площадь первого поршня 4.

Следует отметить, что перепад давления между надпоршневой полостью 9 и второй выходной полостью 16 конструктивно выбирается в пределах 2-6 кгс/см², что повышает точность поддержания выходного давления, делает работу второй ступени независимой от выходного давления и повышает надежность работы. При настройке редуктора газового двухступенчатого на различные выходные величины давления в надпоршневой полости 9 - на выходе второй ступени - давление будет автоматически изменяться так, что величина Р_вых будет попадать через канал 18 в подпоршневую полость 8 и в надпоршневой полости 9 будет устанавливаться давление в соответствии с формулой

, т.е. при изменении настройки редуктора газового F двухступенчатого давление в надпоршневой полости 9 будет изменяться автоматически.