Результат интеллектуальной деятельности: РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ ГАЗА

Регулятор (редуктор) относится к устройствам для регулирования давления преимущественно чистых газов и может применяться в приборах и системах газового анализа.

К чистым газам относятся газы, в которых жестко ограничено содержание посторонних примесей. Содержание посторонних примесей не должно превышать миллионных долей по объему, т.е. в миллионе молекул чистого газа количество молекул посторонних примесей должно быть не более нескольких единиц, иногда десятков единиц.

Одним из источников появления посторонних примесей в газовых устройствах являются неметаллические материалы, особенно резины, из которых изготовливаются уплотнительные прокладки, мембраны.

Путем молекулярной диффузии посторонние примеси проникают из окружающей атмосферы (это кислород, азот, углекислый газ). Сами неметаллические материалы из своей массы выделяют путем диффузии так же загрязняющие чистый газ примеси.

По этим двум причинам посторонние примеси могут составить несколько десятков миллионных долей.

Известный редуктор давления газа (а.с. 413328, F 16 K 18/00, 1974 г.), состоящий из корпуса с расположенными в нем дросселирующим устройством "сопло-клапан", подпружиненной мембраны, имеющей постоянный дроссель и жестко связанной с клапаном при помощи тяг, верхней и нижней крышки, уплотнительной прокладки между корпусом и нижней крышкой. Уплотнительная прокладка между корпусом и нижней крышкой окружена камерой, образованной буртом корпуса и стенками крышки, соединенной каналами с подмембранным пространством.

Газ, поступающий через входной канал корпуса поступает к узлу "сопло-клапан". Здесь происходит снижение входного давления до стабилизированного выходного. После узла "сопло-клапан" газ делится на два потока. Основной поток поступает в выходной канал. Второй поток через камеру, образованную буртом корпуса и стенками нижней крышки, и отверстие в корпусе поступает в подмембранное пространство и далее через дроссель в мембране и штуцерный канал в верхней крышке выбрасывается в дренажную линию. При этом поток захватывает посторонние примеси, проникающие путем молекулярной диффузии через прокладку между корпусом и нижней крышкой и мембрану, и уносит их в дренажную линию. Таким образом, посторонние примеси в основной поток не попадают. Создается барьер диффузионному проникновению посторонним примесям - "диффузионный барьер".

Недостатком указанного редуктора давления газа является сложность его конструкции и ненадежность работы.

В качестве прототипа принят редуктор газовый баллонный, изготавливаемый по ГОСТ 13861-89 и ТУ 26-05-463-76. Регулятор состоит из корпуса с входным и выходным каналами, в котором размещены фильтр, седло, перекрываемое подпружиненным клапаном, и толкателя, проходящего через сопло седла. Толкатель контактно соединен с подпружиненным клапаном и подпружиненной мембраной, находящейся между корпусом и крышкой.

Газ, пройдя фильтр, попадает в камеру высокого давления. Усилие подпружиненной мембраны передается через толкатель на клапан. Последний, перемещаясь, открывает проход газу через образовавшийся зазор между клапаном и соплом седла в рабочую подмембранную камеру.

Прототип более прост по конструкции и более надежен в работе.

Недостатком прототипа является то, что он не пригоден для регулирования чистых газов, т.к. через мембрану путем молекулярной диффузии проникает в рабочую камеру значительное количество посторонних примесей.

Целью изобретения является создание регулятора давления газа для работы с чистыми газами.

На чертеже изображен предложенный регулятор давления газа.

Регулятор содержит корпус 1 с входным 2, выходным 3 и дренажным 4 каналами, заканчивающимися штуцерными гнездами, крышку 5 с прокладкой 6, подпружиненную мембрану 7. В корпусе 1 установлено резьбовое седло 8, по центру которого проходит сопло 9. Сопло 9 перекрывается подпружиненным клапаном 10. Через сопло проходит толкатель 11, контактно соединенный с мембраной 7 и клапаном 10. Седло 8 в нижней части имеет круговую проточку. Встречно с ней в корпусе также имеется круговая проточка, в результате они образуют круговую полость 12. Эта полость соединена с выходным каналом 3. В седле 8 имеются радиальные каналы 13, соединяющие сопло 9 с круговой полостью 12. Один из радиальных каналов седла соединен вертикальным каналом 14 с подмембранной полостью 15. Подмембранная полость соединена с дренажным каналом 4.

Газ, пройдя фильтр 16, попадает в камеру высокого давления 17. Усилие подпружиненной мембраны 7 передается через толкатель 11 на клапан 10. Последний, перемещаясь, открывает проход газу через образовавшийся зазор между клапаном 10 и соплом 9 в круговую полость 12 и через вертикальный канал 14 в подмембранную полость 15. Стабилизация давления газа в круговой полости 12 и подмембранной полости 15 основана на уравновешивании упругой силы пружины, действующей на мембрану 7, и силы давления газа под мембраной. Мембрана управляет работой связанного с ней через толкатель 11 клапана 10, регулирующего приток газа в круговую полость и подмембранную полость, благодаря чему давление в этих полостях остается постоянным.

Основной поток газа через круговую полость 12 и выходной канал 3 идет потребителю. Второй дополнительный поток через вертикальный канал 14 поступает в подмембранную полость 15 и далее через дренажный канал 4 сбрасывается в дренажную линию или в атмосферу. Этот поток захватывает посторонние примеси, проникшие путем молекулярной диффузии через мембрану 7 и прокладку 6 и уносит их в дренаж, а основной поток газа остается чистым.

В приборах и системах газового анализа регулятор давления газа является частью общей газовой схемы. Деление газового потока на основной и дополнительный решается схемно, установкой пневматических сопротивлений в оба потока.

В 2002 году изготовлены опытные образцы заявляемого регулятора давления газа. В начале 2003 года регуляторы прошли успешное испытание в составе гигрометра "Байкал-2ВМ" (измерителя микроконцентраций влаги в газах).