Редукторы и регуляторы давления

Назначение и классификация редукторов. Редукторы при газо­пламенной обработке материалов предназначены для понижения давления газа, отбираемого из баллона или газопровода, и для под­держания постоянства расхода и давления газа в пределах, тре­буемых данным технологическим процессом.

В зависимости от конструкции и назначения редукторы можно классифицировать по следующим признакам:

1) по пропускной способности и рабочему давлению — баллон­ные, постовые (сетевые) и центральные (рамповые);

2) по принципу действия — прямого и обратного действия;

3) по числу камер (ступеней) редуцирования — однокамерные (одноступенчатые) и двухкамерные (двухступенчатые);

4) по конструкции — безрычажные и рычажные, пружинные и беспружинные;

5) по виду редуцируемого газа — кислородные, ацетиленовые, воздушные, пропановые, водородные и др.;

6) по давлению газа перед редуктором — высокого давления [16, 5—40 МПа (165—400 кгс/см²)] и среднего давления [1, 5—4 МПа (15-40 кгс/см²)].

В технике применяют также редукторы специализированного назначения, отвечающие заданным условиям работы той машины или прибора, в комплект которого они входят.

Выпуск 18 типоразмеров редукторов на различные давления и пропускную ГОСТ 6268—68 «Редукторы для газопламенной обработки» пре­дусматривает способность для газопламенной обработки материалов.

Принцип действия редуктора. На (рис.3) показаны принципиаль­ные схемы редукторов прямого и обратного действия. Для пониже­ния давления газа используется процесс дросселирования сжатого газа с помощью редуцирующего клапана.

Для поддержания давления газа после клапана постоянным служит гибкая мембрана, которая с одной стороны находится под давлением газа после редуцирующего клапана (рабочим давлением), а с другой — под действием усилия главной регулирующей пру­жины или установочного давления (в редукторах с беспружинной регулировкой рабочего давления).

При изменении давления газа в рабочей камере редуктора мемб­рана деформируется в соответствующую сторону, увеличивая или уменьшая площадь проходного сечения редуцирующего клапана, что, в свою очередь, приводит к уменьшению или увеличению сте­пени дросселирования давления газа. При уменьшении проходного сечения клапана расход газа уменьшается, а степень дросселирова­ния возрастает, при увеличении сечения — наоборот.

а б

Рис. 3. Устройство и схема работы однокамерного редуктора: 1 — мембрана; 2 — передаточный диск со штифтами; 3 — штуцер впуска газа; 4 — мано­метр высокого давления; S — вспомогательная пружина; б — камера высокого давления; 7 — редуцирующий клапан; 8 — предохранительный клапан; 9 — манометр низкого (рабочего) давления; 10 — камера низкого давления; 11 — главная нажимная пружина;

12 — регулирующий винт

В редукторе прямого действия давление газа до редуцирования действует под клапан, стремясь его открыть (рис.3, б), а в редук­торе обратного действия — на клапан, стремясь его закрыть (рис.3, а).

Наибольшее применение получили редукторы обрат­ного действия, так как они более компактны, проще по конструкции, имеют меньшее количество деталей и надежнее в работе. Это объяс­няется тем, что в редукторах обратного действия упрощается связь редуцирующего клапана с мембраной.

Замерзание редукторов. При дросселировании газа в редукторе происходит его охлаждение вследствие проявления эффекта Джоуля—Томсона. Если в газе содержатся пары воды, то они могут конденсироваться и замерзать в каналах клапана, забивая его кристаллами льда. Опасность замерзания редуктора тем больше, чем выше влажность и начальное давление газа, больше расход газа через редуктор и чем ниже температура окружающей среды.

Для уменьшения возможности замерзания редуктора применяют двухступенчатое дросселирование или предварительную осушку, или подогрев газа перед редуктором. Отогревать замерзший редук­тор допускается только горячей водой или паром. Применение для этого открытого пламени запрещается.

Негерметичность клапана редуктора. В этом случае редуктор пропускает газ при полностью освобожденной нажимной пружине. Причиной негерметичности может являться повреждение седла или уплотнения клапана, попадание под клапан посторонних частиц и пр. Негерметичность может вызвать недопустимое повышение давления в рабочей камере редуктора и разрыв мембраны. При обнаружении негерметичности редуктора он должен быть сдан в ремонт.

Регуляторы давления. Для поддержания давления на заданном уровне применяют регуляторы, работающие на малых перепадах давлений.

Рис.4. Регулятор постоянного давления ацетилена

По принципу действия они аналогичны редукторам. Их используют в ацетиленовых установках среднего давления для под­держания постоянного 'давления ацетилена, поступающего в сеть, при переменном его давлении в генераторе. Регуляторы применяют также в системах равного давления для обеспечения равенства давлений кислорода и ацетилена перед поступлением их в го­релку.

На (рис.4) представлена конструкция регулятора давления аце­тилена с обратной пружиной. Клапан прижимается к седлу 2 обратной пружиной 3 с постоянным усилием, не зависящим от дав­ления в рабочей камере. Стержень 4 ввернут в тело клапана и пред­ставляет собой отдельную деталь, не скрепленную с нажимным бол­том 5, отходящим от стержня клапана при подъеме мембраны. Вели­чину открытия клапана устанавливают болтом 6, сжимающим глав­ную пружину 7. При изменении давления газа после клапана мемб­рана 8 перемещается в ту или другую сторону, соответственно при­крывая или открывая клапан для поддержания постоянного давле­ния газа после клапана.

Основы безопасной эксплуатации редукторов. Чтобы исключить возможность применения редуктора из-под кислорода для работы с горючим газом и наоборот, присоединительные элементы редукторов изготовляют различными, с правой или левой резьбой или другим соединением, а также с соответствующей окраской.

Рис.5. Регулятор рав­ного давления типа ДКР

На рис.5 показана конструкция регулятора равного давления ДКР1, применяемого в системах равного давления для безынжектор­ных горелок

ГАР конструкции ВНИИАВТОГЕНМАШа. Регулятор беспружинный, в качестве регулирующего газа используется аце­тилен, поступающий в горелку по ниппелям 1 и 6. Воздействуя на двойную мембрану 2, ацетилен поддерживает постоянной пло­щадь проходного сечения регулирующего клапана 3, к которому по штуцеру 4 поступает кислород, выходящий далее в горелку через ниппель 5. Если давление ацетилена уменьшится, то в соответст­вующей степени сократится подача кислорода и снизится его дав­ление после клапана 3, который в этом случае прикрывается, сохраняя заданное постоянное отношение давлений обоих газов, поступающих в горелку. При возрастании давления ацетилена, наоборот, клапан 3 открывается, и давление кислорода после кла­пана несколько повышается. Регулятор обеспечивает постоянство состава горючей смеси в горелке.