2.3. Кислородный редуктор

Кислородный редуктор (КР) является регулятором давления (РД), предназначенным для понижения подводимого давления кислорода и поддержания постоянного избыточного давления на выходе из редуктора в заданном диапазоне расходов.

Устройство и принцип действия

Если клапан открывается в сторону действия подводимого давления, то его называют клапаном прямого хода, если – в противоположную сторону, то – клапаном обратного хода. На рис. 2.7 и 2.8 показаны схемы редукторов с клапанами прямого хода, а на рис. 2.9 – с клапаном обратного хода. Редукторы бывают рычажные (при наличии рычага) и безрычажные. В рычажных редукторах отношение хода жесткого центра мембраны к соответствующему ходу клапана равно отношению плеч рычага. На рис. 2.7 и рис. 2.9 показаны схемы рычажных редукторов, а на рис. 2.8 – схема безрычажного редуктора.

Рис. 2.7. Схема рычажного редуктора прямого действия с клапаном прямого хода: 1- жесткий центр мембраны; 2 -мембрана; 3 - рычаг; 4 - толкатель; 5 - седло клапана; 6 - подушка клапана; 7 - клапанная пружина; 8 - мембранная пружина.

Давление в рабочей полости редуктора в основном определяется силой, действующей из надмембранной полости (управляющим сигналом).

Давление, которое устанавливается в рабочей полости при отсутствии расхода, называется установочным давлением, а при наличии расхода – расходным давлением.

Рис. 2.8. Схема безрычажного редуктора прямого действия с клапаном прямого хода.

Рис. 2.9. Схема рычажного редуктора прямого действия с клапаном обратного хода: 1- жесткий центр мембраны; 2 -мембрана; 3 - рычаг; 4 - толкатель; 5 - седло клапана; 6 - подушка клапана; 7 - клапанная пружина; 8 - мембранная пружина.

Кислородный редуктор называют регулятором прямого действия, если управляющим сигналом является сила действия задающей пружины на жесткий центр мембраны и регулятором непрямого действия, если управляющий сигнал формируется с помощью давления газа в надмембранной полости редуктора, создаваемого серворедуктором. На рис. 2.7, 2.8 и 2.9 показаны схемы редукторов прямого действия, на рис. 19.4 и 19.5 – схемы редукторов непрямого действия.

При отсутствии давления на входе пружина 8 (рис. 2.7, рис. 2.9), воздействуя на жесткий центр 1, прогибает мембрану 2 внутрь рабочей полости Б и поворачивает рычаг 3, который на рис. 2.8 и рис. 2.9 через толкатель 4, преодолевая усилие клапанной пружины 7, отводит клапан 6 от седла, а на рис. 2.7 позволяет клапанной пружине 7 отвести клапан 6 от седла.

При подаче кислорода к редуктору он через зазор между клапаном и седлом поступает в полость Б. По мере повышения давления в полости Б мембрана под его воздействием начинает прогибаться в обратном направлении (в сторону полости А) и клапан начинает уменьшать эффективное проходное сечение, препятствуя поступлению кислорода в полость Б, до тех пор, пока в рабочей полости не установится требуемое давление.

При увеличении отбора кислорода зазор между седлом и клапаном увеличивается, а при уменьшении − уменьшается. В результате в рабочей полости Б избыточное давление меняется незначительно и тем меньше, чем больше точность редуктора.

Обычно предусмотрена возможность регулирования установочного усилия мембранной пружины регулировочным винтом, как это показано на рис. 19.2. Поэтому эту пружину называют управляющей или задающей.

Схемы редукторов непрямого действия показаны на рис. 2.10 и 2.11.

Рис. 2.10. Схема КР непрямого действия: 1 – основная мембрана; 2 – основной клапан подачи; 3 – серворедуктор; 4 – дюза; 5 – перепускной клапан; 6 – предохранительный клапан; 7 – мембранная пружина.

Принцип действия редуктора непрямого действия отличается от описанного только тем, что на мембрану из полости А действует в качестве управляющего сигнала не сила задающей пружины, а давление, создаваемое в этой полости вспомогательным малогабаритным редуктором (серворедуктором), рассчитанным на небольшой расход, лимитируемый дюзой 4 на рис. 2.10, а на рис. 2.11 – дюзой 3. Небольшая дополнительная пружина в надмембранной полости А нужна для того, чтобы держать клапан открытым при отсутствии давления на входе.

Рис. 2.11. Принципиальная схема запорно-редуцирующего устройства: 1 – серворедуктор; 2 – основной редуктор. А, Б – надмембранная и рабочая полости основного редуктора; А₁, Б₁ – надмембранная и рабочая полости серворедуктора.