Поршневой регулятор давления жидких сред

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ПОРШНЕВОЙ РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ ЖИДКИХ СРЕД(71) Заявитель Учреждение образования Гродненский государственный университет имени Янки Купалы(72) Авторы Струк Василий Александрович Белецкий Станислав Владиславович Авдейчик Сергей Валентинович Овчинников Евгений Витальевич(73) Патентообладатель Учреждение образования Гродненский государственный университет имени Янки Купалы(57) 1. Поршневой регулятор давления жидких сред, состоящий из корпуса, входного и выходного патрубков, верхней и нижней крышек и регулирующего устройства, отличающийся тем, что содержит регулирующее устройство, состоящее из штока с уплотнением, золотника с уплотнителем, поршня с уплотнительным элементом, соединенных соосно с помощью резьбы, регулирующей пружины, нижний конец которой фиксируется цилиндрическим выступом на поршне, а верхний конец опирается на днище регулирующего винта, ограничительной полимерной вставки, расположенной соосно с цилиндрическим выступом золотника на контактные поверхности деталей регулирующего устройства 84332012.08.30 нанесено гидрофобное покрытие толщиной 1-5 мкм, а верхняя и нижняя крышки закрыты резьбовыми пробкой с отверстием в днище и заглушкой. 2. Поршневой регулятор давления жидких сред по п. 1, отличающийся тем, что пробка и заглушка выполнены из полимерного материала.(56) 1. Кедров В.С., Ловцов Е.Н. Санитарно-техническое обслуживание зданий. - М. Стройиздат, 1989. - С. 495. 2. Регулятор давления воды Патент РФ 2070955 С 1, МПК 603 7/07,16 17/02,1996. 3. Устройство для стабилизации давления Заявка на изобретение 2005112244/28,МПК 05 7/00, 2006. 4. Регулятор давления Патент РФ на изобретение 2206116, МПК 05 16/06, 2006(прототип). Полезная модель относится к арматуре, применяемой в трубопроводных транспортных системах, а именно к гидравлическим регуляторам, предназначенным для автоматического поддерживания заданного выходного давления, и может быть использована для поддержания определенных параметров давления во внутренних водопроводах жилых и общественных зданий. Известен регулятор воды, состоящий из корпуса с двумя седлами, запорных устройств,выполненных в виде разгруженных клапанов, шарнирно соединенных со штоком, на противоположном конце которого закреплена мембрана, рычага возвратно-поступательного действия с грузами, упирающимися в шток, и узла ввода рычага в корпус устройства. Полость регулятора выше мембраны соединена импульсной трубкой с трубопроводом,в котором должно поддерживаться необходимое давление воды 1. Недостатком этой конструкции регулятора давления является его настройка на определенное давление после себя независимо от условий водоразбора. Это приводит к нерациональному расходованию воды в ночные часы, когда напор воды в здании может быть значительно снижен. Существенным недостатком является сложность конструкции, обусловленная наличием большого числа элементов и необходимостью обеспечения герметичности узла ввода рычага возвратно-поступательного действия в корпус устройства, находящегося под избыточным давлением. Известен регулятор давления воды, который состоит из корпуса с входным и выходным патрубками, разделенными седлом, и запорным устройством. Корпус регулятора давления выполнен в виде полого цилиндра, в теле седла выполнены сквозные продольные пазы, запорное устройство выполнено в виде гравитационного клапана, установленного с возможностью перемещения внутри корпуса, а входной и выходной патрубки соединены байпасом 2. Недостатком данной конструкции является зависимость давления воды от сечения патрубков, которое изменяется со временем эксплуатации вследствие осаждения на внутренних поверхностях корпуса солей металлов, которые определяют жесткость воды. Поэтому эффективность действия регулятора со временем эксплуатации снижается. Известно устройство стабилизации давления, которое содержит корпус с входным и выходным патрубками, регулятор давления со штоком, на котором размещен затвор, между затвором и корпусом расположено уплотнение. Между затвором и седлом, установленным в управляющей полости регулятора, образован зазор, в управляющей полости расположена мембрана, входной патрубок через коллектор и фильтрующий элемент соединен с выходной полостью и выходным патрубком, в корпусе выполнен штуцер с заглушкой для подсоединения устройства для промывки 3. 2 84332012.08.30 Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является регулятор давления, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, регулирующий давление орган, включающий седло и затвор, соединенный тягой с чувствительным элементом и закрепленным на нем штоком, нижнюю крышку, верхнюю крышку, торцевая часть которой выполнена в виде стакана, пружину, размещенную между чувствительным элементом и верхней крышкой, перекрывающей узел, выполненный в виде установленных в торце верхней крышки мембраны с дыхательным отверстием и буртиком и дополнительной крышки с отверстием, соединяющим через каналы полость над чувствительным элементом с окружающей средой, при этом верхняя часть штока выполнена с разрезами,образующими лепестки, имеющие возможность радиального перемещения и снабженные узлом трения, торцевая часть тяги выполнена со сферической законцовкой, а на затворе выполнены оппозитные сферические поверхности, и тяга соединена с затвором посредством установленного винта 4. Данный регулятор давления выбран за прототип полезной модели. Данный регулятор давления позволяет поддерживать заданную величину давления в трубопроводе, исключая попадание жидкости в окружающую среду при прорыве чувствительного элемента при исключении автоколебательного процесса. Вместе с тем, прототипу присущ ряд недостатков, которые снижают эффективность его применения. К наиболее существенным из них относятся недостаточная износостойкость уплотнительных элементов (седел) шарового крана,установленного на патрубке недостаточная износостойкость уплотнения на штоке низкая коррозионная стойкость пружины, обеспечивающей взаимодействие чувствительного элемента с мембраной, вследствие попадания паров воды через зазоры соединений низкая способность к гашению автоколебаний в водопроводной сети. Цель разработки полезной модели состоит в повышении эффективности действия регулятора давления жидких сред при упрощении конструкции и увеличении ресурса эксплуатации. Поставленная цель достигается тем, что регулятор давления жидкости, состоящий из корпуса, входного и выходного патрубков, верхней и нижней крышек и регулирующего устройства, содержит регулирующее устройство, состоящее из штока с уплотнением, золотника с уплотнителем, поршня с уплотнительным элементом, соединенных соосно с помощью резьбы, регулирующей пружины, нижний конец которой фиксируется соосно цилиндрическим выступом на поршне, а верхний конец опирается на днище регулирующего винта,ограничительной полимерной вставки, расположенной соосно с цилиндрическим выступом золотника, на контактные поверхности деталей регулирующего устройства нанесено гидрофобное покрытие толщиной 1-5 мкм, а верхняя и нижняя крышки закрыты резьбовой пробкой с отверстием в днище и заглушкой. Вариантом заявленной модели регулятора давления воды мембранного типа является исполнение пробки и заглушки из полимерного материала. Сущность заявленной модели поясняется фигурой, на которой приведена конструкция поршневого регулятора давления жидких сред, состоящего из корпуса 3 с входным 1 и выходным 5 патрубками и седлом 2, верхней крышки 10, соединенной с корпусом 3 резьбой и плоским уплотнительным кольцом 17, нижней крышки 18, соединенной с корпусом 3 резьбой и плоским уплотнителем 16. Во внутренней полости корпуса расположено регулирующее устройство, состоящее из штока 8 с уплотнением 13, соосно с помощью резьбы соединенного с золотником 4 с уплотнителем 14 и поршнем 6 с уплотнительным элементом 12, на верхнюю часть которого соосно с помощью цилиндрического выступа нижним концом опирается регулирующая пружина 7, верхний конец которой опирается на днище регулирующего винта 11. В полости корпуса 3 соосно с цилиндрическим выступом на нижней части золотника 4 расположена ограничительная полимерная вставка 15. Верхняя 3 84332012.08.30 крышка 10 закрыта резьбовой пробкой 9 с отверстием в днище 21 и рифлениями на боковой поверхности 22. Нижняя крышка 18 через уплотнительное кольцо 20 закрыта резьбовой заглушкой 19. Заявленный поршневой регулятор давления жидкости функционирует следующим образом. При подаче жидкости (воды, водных растворов) в рабочем диапазоне давлений(0,31,0 МПа) во входной патрубок 1 корпуса 3 она поступает через зазор, образованный между седлом 2 и уплотнителем 14 золотника 4, в выходной патрубок 5 (движение потока воды показано на фигуре стрелками). При этом вода заполняет полость под поршнем 6,подпружиненным регулирующей пружиной 7. Под действием давления воды поршень 6 перемешается по оси, преодолевая сопротивление регулирующей пружины 7, увлекая за собой шток 8 с закрепленным на нем золотником 4, изменяя величину зазора между уплотнителем 14 золотника 4 и седлом 2,обеспечивая тем самым автоматическое поддержание установленного с помощью регулирующего винта 11 давления в выходном патрубке 5. При отсутствии необходимого давления воды на входе регулятор находится в открытом состоянии. При прекращении расхода воды через выходной патрубок 5 в диапазоне входного давления (0,31,0 МПа) регулятор герметично перекрывает проходное сечения золотник седло при давлении воды на выходе (после себя) не более установленного (0,29 МПа). Таким образом, обеспечивается дополнительная защита трубопроводной системы от несанкционированных утечек воды, вызванных нарушением технических характеристик применяемой запорной арматуры. При повышении давления воды на входе ниже установленного (0,29 МПа) автоматическое регулирование прекращается и регулятор находится в открытом состоянии. На штоке 8 установлена полимерная вставка 15, предотвращающая возбуждение автоколебаний золотника 4 при прохождении воды через зазор между золотником 4 и седлом 2. Характерными особенностями заявленной модели поршневого регулятора давления жидкости по сравнению с прототипом являются отсутствие мембраны из резинотехнического материала, которая в результате старения и осаждения солей в водной среде теряет свою эластичность, что отрицательно сказывается на эффективности регулирования давления транспортируемой жидкости нанесение на контактные поверхности деталей регулирующего устройства (штока 8,уплотнения 13, уплотнителя 14, поршня 6, уплотнительного элемента 12, регулирующей пружины 7) гидрофобного покрытия толщиной 1-5 мкм, с одной стороны, предотвращает осаждение солейи, образующих на контактных поверхностях осадок, препятствующий их свободному перемещению, а с другой - снижает интенсивность изнашивания трущихся сопряжений поршень 6 - корпус 3, уплотнительный элемент 12 - корпус 3,уплотнение 13 - корпус 3. Кроме того, гидрофобное покрытие снижает интенсивность коррозионного повреждения регулирующей пружины 7 под действием паров и конденсата воды применение ограничительной полимерной вставки 15 препятствует возникновению автоколебаний штока с золотником 4, которые увеличивают вероятность разрушения трубопроводной системы и вызывают негативное воздействие на потребителей применение в конструкции пробки 9 и заглушки 19 из полимерных материалов снижает расход дорогостоящих цветных металлов и снижает стоимость регулятора. Таким образом, заявленный поршневой регулятор давления жидких сред по техническим параметрам существенно превосходит прототип и имеет более простую конструкцию (20 деталей вместо 34). Ниже представлены примеры изготовления поршневого регулятора давления жидких сред согласно заявленной модели. 4 84332012.08.30 Пример 1. Детали поршневого регулятора давления корпус 3, верхнюю крышку 10, нижнюю крышку 18, шток 8, поршень 6, золотник 4, регулировочный винт 11, пробку 9, заглушку 19 - изготавливали из латуни Л 86. Пружину 7 изготавливали из пружинной стали навивкой из термообработанной проволоки. Уплотнительный элемент 12, уплотнение 13,уплотнительное кольцо 20 и уплотнитель 14 изготавливали из резинотехнической смеси общего назначения. На поверхность изделий ротапринтным методом наносили гидрофобное покрытие из ультрадисперсного политетрафторэтилена (УПТФЭ) марки Форум толщиной 5 мкм. Плоское уплотнительное кольцо 17, плоское уплотнение 6 изготавливали из политетрафторэтилена марки Ф-4. Ограничительную полимерную вставку изготавливали из сополимера формальдегида с диоксаланом (СФД) методом литья под давлением. Сборку поршневого регулятора давления жидких сред осуществляли в соответствии с техрегламентом. Испытания изделия в сборе проводили на стенде. Пример 2. Металлические детали 3, 10, 18, 8, 6, 4, 11,7 изготавливали в соответствии с примером 1. Пробку 9 и заглушку 19 изготавливали методом литья под давлением из сополимера СФД. Уплотнительный элемент 12, уплотнение 13, уплотнительное кольцо 20 и уплотнитель 14 обрабатывали 2 мас.раствором фторсодержащего олигомера Фолеокс марки Ф-4 во фреоне и высушивали на воздухе при температуре 2985 С. На поверхностях деталей после такой обработки формировался гидрофобный слой толщиной 1 мкм. Сборку и испытания изделия проводили аналогично примеру 1. Поршневые регуляторы давления жидких сред, изготовленные согласно примерам 1 и 2, успешно прошли стендовые испытания и рекомендованы к внедрению. На ПЧУП Цветлит осуществляется подготовка к промышленному освоению поршневых регуляторов давления жидких сред. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5