Регулятор давления газа
Регулятор относится к устройствам для регулирования давления преимущественно чистых газов и может применяться в приборах и системах газового анализа, а также в лабораторных химико-технологических установках. Регулятор содержит корпус с входным и выходным каналами, крышку, чувствительный элемент в виде металлического сильфона, на который воздействует регулирующая пружина. Для достижения компактности регулирующая пружина помещена во внутреннюю полость сильфона. В верхней части корпуса закреплено сопло, которое снизу перекрывается подпружиненным клапаном. Толкатель, проходящий через сопло, упирается снизу в клапан, а сверху в дно сильфона в виде фланца.
Известны регуляторы давления газа (редукторы давления газа), содержащие корпус с расположенным в нем дросселирующим устройством "сопло-клапан" и подпружиненную мембрану, жестко связанную с клапаном при помощи тяг (см. например, авт. св. №413328, М. Кл. F 16 K 18/00, 1974 г.).
Мембрана является чувствительным элементом, регулирующим давление газа на выходе регулятора давления. Работа регулятора давления основана на уравновешивании упругой силы пружины, действующей на мембрану, и силы давления газа под мембраной и на выходе регулятора. Мембрана управляет работой связанного с ней клапана, регулирующего приток газа в подмембранную камеру, благодаря чему стабилизируемое давление на выходе остается постоянным.
Известны друге редукторы, имеющие аналогичное устройство (например, редукторы газовые баллонные, выполняемые по ГОСТ 13861-89).
К недостаткам известных редуктов относятся недостаточная прочность неметаллических мембран. Кроме того, неметаллические мембраны не обладают диффузионной плотностью, что не приемлемо для работы с чистыми газами. Путем молекулярной диффузии через неметаллическую мембрану посторонние примеси проникают из окружающей атмосферы (кислород, азот, углекислый газ) и загрязняют чистые газы.
Целью создания полезной модели является создание безмембранного регулятора давления газа. Чувствительным элементом в регуляторе является сильфон, изготовленный из нержавеющего сплава.
На фигуре изображен предлагаемый регулятор давления газа.
Регулятор состоит из корпуса 1, крышки 2, крышка уплотнена прокладкой 3. К верхней кромке крышки приварен верхним концом сильфон 4. Ко второму концу сильфона приварен фланец 5, на который опирается регулирующая пружина 6. Второй конец регулирующей пружины контачит с нажимной гайкой 7. Нажимная гайка с помощью ручки 8 может передвигаться вдоль винта 9, сжимая или разжимая регулирующую пружину 6. Таким образом, регулирующая пружина
занимает свободное пространство внутри сильфона, благодаря чему габариты регулятора сокращаются.
В корпус 1 сверху ввернуто сопло 10 на прокладке 11. Сопло перекрывается клапаном 12 с помощью пружины 13. Клапан 12 через толкатель 14 контактно связан с фланцем 5 сильфона.
Слева на входе газа в регулятор расположен штуцер входа 15 и фильтр 16 с металлокерамическим фильтрующим элементом. На выходе газа из стабилизатора расположен штуцер 17.
Полость 18, ограниченная корпусом 1, крышкой 2 и сильфоном 4 (фланец 5 является неотъемлемой частью сильфона) является подсельфонной камерой стабилизируемого давления 18.
Работа регулятора происходит следующим образом.
Сжатый газ, пройдя входной канал, дросселируется в зазоре между клапаном 12 и соплом 10 и поступает в камеру стабилизируемого давления 18 и далее на выход. В установившемся режиме устанавливается равновесие сил, действующих на сильфон сверху и снизу.
Сверху на сильфон воздействует усилие пружины 6, снизу - усилие пружины 13 и сила стабилизируемого давления в подсильфонной камере 18.
При нарушении равновесного состояния сильфона, вызванного изменением входного давления или расхода газа, фланец 5 сильфона перемещается вниз или вверх, воздействуя через толкатель 14 на клапан 12, вызывая изменения зазора между ним и соплом 10. Благодаря этому количество газа, поступающего в подсильфонную камеру, изменяется так, что стабилизируемое давление восстанавливается до прежнего значения с небольшим отклонением, обусловленным новым равновесным положением сильфона.
Настройка необходимого стабилизируемого давления осуществляется вращением ручки 8. При повороте ручки против часовой стрелки стабилизируемое давление увеличивается, по часовой стрелке - уменьшается.
В 2005 году изготовлены опытные образцы заявляемого регулятора давления газа. В апреле месяце прошли испытания при работе с чистым аргоном и чистым азотом при определении микроконцентрации кислорода, водорода, и влаги.
Регулятор давления газа, содержащий корпус с входным и выходным каналами, крышку, чувствительный элемент, на который воздействует регулирующая пружина, сопло, перекрываемое подпружиненным клапаном, толкатель, проходящий через сопло и контактно соединенный с чувствительным элементом и клапаном, отличающийся тем, что в качестве чувствительного элемента применен металлический сильфон, а регулирующая пружина расположена внутри сильфона и воздействует на фланец сильфона.
