Регулятор давления
Полезная модель относится к устройству клапанов с запорным элементом, нагруженным пружиной и может быть использовано в качестве регулирующей арматуры окрасочных агрегатов высокого давления. Регулятор давления содержит корпус с проходным каналом с калиброванным гнездом и установленным в нем посредством зажимного кольца седлом, запорный орган с пружиной и шариком, расположенным с возможностью взаимодействия с седлом, регулировочный винт с пружиной конической формы и маховиком с фиксатором, кольцевые уплотнения. В средней части регулировочного винта один над другой выполнены опорный уступ и кольцевая проточка, а резьбовой участок выполнен в его нижней части, причем длина резьбового участка регулировочного винта не превышает величину сжатия конической пружины, половины верхнего и нижнего витков которой выполнены соответственно по большему и меньшему радиусам, а остальная часть - по спирали Архимеда. Нижний виток установлен на опорном уступе, а верхний - в кольцевой проточке на внутренней поверхности корпуса. Запорный орган выполнен в виде цилиндра состоящего из трех участков различного диаметра.
Полезная модель относится к устройствам для регулирования параметров потока текучей среды в системах их транспортирования, а более конкретно к клапанам с запорным элементом нагруженным пружиной и может быть использовано в качестве запорно-регулирующей арматуры окрасочных агрегатов высокого давления.
Известен обратный клапан, включающий корпус с проходным каналом и установленным в нем седлом, подпружиненный с двух сторон запорный орган с шариком, расположенным с возможностью взаимодействия с седлом, регулировочный орган, см. патент SU, кл. F 16 К 17/04, №1462927, 1986 г. Клапан обеспечивает точную регулировку давления текучей среды в системе благодаря наличию двух пружин, однако не предназначен для частого оперативного изменения параметров потока в силу отсутствия в нем ряда соответствующих элементов.
Известен регулятор давления, включающий корпус с проходным каналом и установленным в нем седлом, запорный орган состоящий из основного и дополнительного клапанов с пружиной, стакан, шток, регулировочную и накидную гайки, кольцевые уплотнения, см. патент RU, кл. F 16 К 17/06, №2155902, 1998 г. Регулятор обеспечивает возможность оперативного изменения его настройки простым поворотом регулировочной гайки, однако имеет усложненную конструкцию с большим количеством уплотнительных элементов, что затрудняет его применение в системах с небольшими расходами текучей среды.
Известен предохранительный клапан прямого действия, включающий корпус с проходным каналом и установленным в нем седлом, запорный орган с пружиной и шариком расположенным с возможностью взаимодействия с седлом, регулировочный винт, см. патент RU, кл. F 16 К 17/04, №2079756, 1997 г. Данная конструкция клапана обеспечивает надежное перекрытие и плавное регулирование параметров потока текучей среды в широких пределах и может
быть использована в самых различных системах. Указанное известное техническое решение принято в качестве прототипа как наиболее близкий по технической сущности и достигаемому результату аналог.
Недостатком прототипа является наличие в его конструкции установленного в корпусе посредством резьбового участка направляющего стакана, который среди прочих дублирует функцию регулировочного винта. Наличие двойного регулирования усилия взаимодействия шарика с седлом, а именно, путем ввинчивания направляющего стакана в корпус и вращения регулировочного винта, при наличии одной пружины, создает возможность для неоднозначной или ошибочной настройки клапана. Кроме того, конструкция клапана не исключает непреднамеренное или полное самопроизвольное вывинчивание регулировочного винта и особенно направляющего стакана из их посадочных мест, что совершенно недопустимо особенно в условиях функционирования клапана в системах с высоким давлением текучей среды.
Предлагаемая полезная модель направлена на достижение технического результата который выражается в обеспечении простоты и надежности фиксации и крепления всех основных функциональных элементов регулятора давления при максимальном сохранении всех положительных свойств прототипа.
Достижение указанного технического результата обеспечивает в конечном итоге повышение безопасности и удобства использования регулятора давления, улучшает его эргономику при сохранении стоимостных показателей.
Положительный результат достигается тем, что регулятор давления» содержащий, корпус с проходным каналом и установленным в нем седлом, запорный орган с пружиной и шариком расположенным с возможностью взаимодействия с седлом, регулировочный винт, отличающийся тем, что, он снабжен, маховиком с фиксатором, пружиной регулировочного винта, зажимным кольцом для фиксации седла и кольцевыми уплотнениями. Корпус регулятора имеет в нижней части на наружной поверхности и в средней части на внутренней поверхности резьбовой участок соответственно для установки в магистраль высокого давления и установки в нем регулировочного винта, а в
верхней части на внутренней поверхности и в средней части на наружной поверхности - кольцевую проточку. В средней части регулировочного винта один над другой выполнены опорный уступ и кольцевая проточка, а резьбовой участок выполнен в его нижней части. Длина резьбового участока регулировочного винта не превышает величину сжатия пружины регулировочного винта, которая имеет коническую форму. Половины верхнего и нижнего витков пружины регулировочного винта выполнены соответственно по большему и меньшему радиусам, а остальная часть - по спирали Архимеда, при этом сама пружина размещена в корпусе таким образом, что ее нижний виток установлен на опорном уступе регулировочного винта, а верхний - в кольцевой проточке на внутренней поверхности корпуса. Запорный орган выполнен в виде цилиндра состоящего из трех участков различного диаметра, при этом средний участок имеет наибольшый диаметр, нижний участок размещен с возможностью взаимодействия своей торцевой поверхностью с шариком, а верхний - внутри пружины коаксиально с последней. В проходном канале корпуса выполнено калиброваное гнездо, а седло и зажимное кольцо последовательно и неподвижно установлены в калиброваном гнезде со стороны магистрали высокого давления. Кольцевые уплотнения расположены в кольцевых проточках на наружной поверхности корпуса и средней части регулировочного винта. Маховик соединен посредством фиксатора с верхней частью регулировочного винта, с возможностью вращения вместе с последним.
Предпочтительным является выполнение маховика в форме крышки с центральным углублением для установки на верхней части регулировочного винта и боковым углублением для установки в нем фиксатора, выполненого, например, в виде винта.
В дополнение к изложенному, возможно конструктивное исполнение регулятора, в котором зажимное кольцо для фиксации седла неподвижно установлено в калиброваном гнезде проходного канала корпуса посредством завальцовки.
Функционирование запорно-регулирующей арматуры в системах постоянного и частого ручного управления с давлением текучей среды,
составляющим несколько десятков МПа сопряжено с огромными усилиями воздействующими на ее основные функциональные элементы, что в свою очередь предъявляет повышенные требования к конструктивному оформлению узлов и средств их фиксации и крепления.
Оснащение регулятора давления пружиной регулировочного винта позволяет эффективно предотвратить возможность выброса последнего из корпуса при полном открытии, когда резьбовой участок регулировочного винта перестает взаимодействовать с соответствующим резьбовым участком корпуса. В процессе увеличения степени сжатия пружины регулировочного винта при открытия регулятора давления она сигнализирует повышением усилия вращения маховика о приближении момента полного открытия. В состоянии максимального сжатия витки пружины, исполненные по спирали Архимеда, вместе с радиусными половинками ее верхнего и нижнего витков образуют плоскую стопорную шайбу которая упирается в кольцевую проточку на внутренней поверхности корпуса и препятствует извлечению регулировочного винта из корпуса. Кроме того, пружина регулировочного винта предохраняет регулятор давления от самопроизвольного вывинчивания регулировочного винта под действием вибрации, возникающей в процессе работы окрасочного агрегата.
Седло регулятора в процессе его работы испытывает значительные осевые нагрузки и является деталью, которая требует высокой точности изготовления и установки, а производится из износостойкого и высокопрочного материала с повышенной хрупкостью. Для обеспечения надежного крепления седла в проходном канале предусмотрено калиброванное гнездо, которое исключает выдавливание седла внутрь корпуса и обеспечивает его точное взаимное расположение относительно шарика. Зажимное кольцо изготовлено из деформируемого металла и фиксирует седло в калиброванном гнезде, для чего осуществляют завальцовку зажимного кольца со стороны нижней кромки стенки корпуса. Таким образом, завальцовка является конструктивным элементом регулятора, поскольку характеризует форму поверхности корпуса в месте крепления зажимного кольца и выражается в небольшом буртике,
предотвращающем выпадение зажимного кольца из калиброванного гнезда.
Запорный орган выполнен в виде цилиндра состоящего из трех участков, у каждого из которых своя функция, находящаяся в зависимости от диаметра цилиндрического участка. Наибольший диаметр имеет средний участок поскольку он является направляющей поверхностью для перемещения запорного органа относительно стенки корпуса и его величина практически равна величине диаметра внутренней полости корпуса. Диаметр нижнего участка запорного органа определен необходимостью обеспечения достаточной величины его устойчивости и проходного сечения между ним и стенкой корпуса. Диаметр же верхнего участка запорного органа зависит только от величины внутреннего диаметра пружины, для которой он служит направляющей поверхностью.
Маховик с фиксатором является удобным средством для обеспечения оперативного и доступного регулирования параметров устройства, поскольку жестко и непосредственно соединен с управляющим органом, которым является регулировочный винт. Форма маховика и место его крепления на регуляторе создают последнему благоприятные условия закрытости от окружающей среды.
Техническое решение иллюстрировано чертежами.
На фиг.1 изображен общий вид регулятора давления в разрезе; фиг.2 - пружина регулировочного винта, вид сбоку; фиг.3. - пружина регулировочного винта, вид сверху.
Регулятор давления состоит из корпуса 1 с проходным каналом 2, в котором выполнено калиброванное гнездо 3. В калиброванном гнезде 3 со стороны магистрали высокого давления (на фигурах не показана) последовательно посредством завальцовки установлены седло 4 и зажимное кольцо 5. В корпусе 1 размещены запорный орган 6 с пружиной 7 и шариком 8, взаимодействующим с седлом 4, регулировочный винт 9 и его пружина 10. В нижней части корпуса 1 на его наружной поверхности имеется резьбовой участок 11 для монтажа в магистраль высокого давления. Запорный орган 6 выполнен в виде цилиндра состоящего из трех участков различного диаметра.
Средний участок 12 запорного органа 6 имеет наибольший диаметр, нижний участок 13 имеет средний диаметр и на его торцевой поверхности выполнена коническая лунка 14 для взаимодействия с шариком 8, а верхний участок 15 имеет наименьший диаметр и является направляющей поверхностью для пружины 7 внутри которой он коаксиально и размещен. В средней части корпуса 1 на его внутренней поверхности имеется резьбовой участок для установки регулировочного винта 9, который имеет для этого соответствующий резьбовой участок 16 в его нижней части. Длина резьбового участка 16 регулировочного винта 9 составляет величину L В средней части регулировочного винта 9 выполнен опорный уступ 17, на котором установлена пружина 10. Пружина 10 регулировочного винта 9 имеет коническую форму. Половина верхнего витка 18 пружины 10 имеет радиус R соответствующий наибольшему радиусу пружины 10, половина нижнего витка 19 имеет радиус г соответствующий наименьшему радиусу пружины 10, остальная часть пружины 10 выполнена по спирали Архимеда. На опорный уступ 17 опирается нижний виток 19 пружины 10, а верхний виток 18 размещен в специальной кольцевой проточке 20, которая выполнена на внутренней поверхности корпуса 1 в его верхней части. Величина сжатия пружины 10 обозначена на фигуре буквой Н и не должна быть меньше величины L. Регулятор давления оснащен кольцевыми уплотнениями 21 одно из которых расположено в кольцевой проточке 22 выполненной в средней части корпуса 1 на его наружной поверхности, а другое - в кольцевой проточке 23 выполненной в средней части регулировочного винта 9 под опорным уступом 17. Верхняя часть регулировочного винта 9 соединена с маховиком 24, который выполнен в форме крышки с центральным углублением 25 для установки на регулировочном винте 9 и боковым углублением 26 в котором установлен винтовой фиксатор 27.
Регулятор давления работает следующим образом.
Корпус 1 устанавливают в соответствующее место в магистраль высокого давления посредством резьбового участка 11, при этом герметизация посадочного места осуществляется с помощью кольцевого уплотнения 21, расположенного в кольцевой проточке 22, выполненной в средней части
корпуса 1 на его наружной поверхности. Подачу текучей среды осуществляется через проходной канал 2 путем воздействия давления на шарик 8, который поднимается и открывает проходное сечение между ним и седлом 4. Поднятие шарика 8 происходит при достижении давления текучей среды в магистрали и проходном канале 2 определенного значения. Настройка регулятора на заданное значение давления осуществляется путем вращения вручную маховика 24, который посредством винтового фиксатора 27 соединен с регулировочным винтом 9. При перемещении регулировочного винта 9 вниз по резьбовому участку 16 происходит сжатие пружины 7 и увеличение усилия необходимого для поднятия шарика 8. От пружины 7 к шарику 8 усилие передается через запорный орган 6, который имеет возможность свободно перемещаться своим средним направляющим участком 12 вдоль внутренней стенки корпуса 1. При ввинчивании регулировочного винта 9 в корпус 1 на всю длину L резьбового участока 16 происходит максимальное сжатие пружины 7 -регулятор настроен на поддержание в магистрали максимального давления. При возникновении необходимости уменьшения величины давления текучей среды в магистрали, осуществляют вращение маховика 24 против часовой стрелки, регулировочнвый винт 9 поднимается, пружина 7 разжимается, усилие поджатия шарика 8 к седлу 4 ослабевает, шарик 8 поднимается, открывается проходное сечение между ним и седлом 4 и происходит сброс давления до определенной величины, пока шарик 8 не сядет обратно в седло 4. Одновременно с вращением маховика 24 и перемещением регулировочного винта 9 по резьбовому участку 16 происходит деформирование пружины 10. Усилие деформации пружины 10 передается на маховик 24 и сигнализирует об изменении настройки регулятора. При возникновении необходимости полного сброса давления в магистрали, маховик 24 вращают до тех пор, пока регулировочный винт 9 не поднимется на всю длину L резьбового участока 16 и не произойдет полное сжатие пружины 10 на высоту Н, после чего дальнейший подъем регулировочного винта 9 не возможен. Внутренняя герметизация регулятора обеспечивается расположенным в кольцевой проточке 23 кольцевым уплотнением 21, которое препятствует попаданию текучей среды из
нижней части внутренней полости корпуса 1 в верхнюю.
Регулятор давления прост и эргономичен в эксплуатации, а его конструкция обеспечивает надежную и безопасную работу в условиях высоких давлений текуче среды.
1. Регулятор давления, содержащий корпус с проходным каналом и установленным в нем седлом, запорный орган с пружиной и шариком, расположенным с возможностью взаимодействия с седлом, регулировочный винт, отличающийся тем, что он снабжен маховиком с фиксатором, пружиной регулировочного винта, зажимным кольцом для фиксации седла и кольцевыми уплотнениями, корпус имеет в нижней части на наружной поверхности и в средней части на внутренней поверхности резьбовой участок соответственно для установки в магистраль высокого давления и установки в нем регулировочного винта, а в верхней части на внутренней поверхности и в средней части на наружной поверхности - кольцевую проточку, в средней части регулировочного винта один над другой выполнены опорный уступ и кольцевая проточка, а резьбовой участок выполнен в его нижней части, причем длина резьбового участка регулировочного винта не превышает величину сжатия пружины регулировочного винта, последняя имеет коническую форму, половины ее верхнего и нижнего витков выполнены соответственно по большему и меньшему радиусам, а остальная часть - по спирали Архимеда, при этом пружина регулировочного винта расположена в корпусе таким образом, что ее нижний виток установлен на опорном уступе регулировочного винта, а верхний - в кольцевой проточке на внутренней поверхности корпуса, запорный орган выполнен в виде цилиндра, состоящего из трех участков различного диаметра, при этом средний участок имеет наибольший диаметр, нижний участок размещен с возможностью взаимодействия своей торцевой поверхностью с шариком, а верхний - внутри пружины коаксиально с последней, в проходном канале корпуса выполнено калиброванное гнездо, а седло и зажимное кольцо последовательно и неподвижно установлены в калиброванном гнезде со стороны магистрали высокого давления, кольцевые уплотнения расположены в кольцевых проточках на наружной поверхности корпуса и средней части регулировочного винта, маховик соединен посредством фиксатора с верхней частью регулировочного винта, с возможностью вращения вместе с последним.
2. Регулятор давления по п.1, отличающийся тем, что маховик выполнен в форме крышки с центральным углублением для установки на верхней части регулировочного винта и боковым углублением для установки в нем фиксатора, выполненного, например, в виде винта.
3. Регулятор давления по п.1 или 2, отличающийся тем, что зажимное кольцо для фиксации седла неподвижно установлено в калиброванном гнезде проходного канала корпуса посредством завальцовки.
