1.4.5.Газовые редукторы
При использовании баллонов или газопроводов для газоснабжения сварочных постов применяют также газовые редукторы различных марок и конструкций. Они предназначены для понижения давления газа, отбираемого из баллона, до рабочего и для автоматического поддержания этого давления постоянным, независимо от изменения давления газа в баллоне или газопроводе. В соответствии с ГОСТ 13861-89Е редукторы для газопламенной обработки классифицируются:
- по принципу действия – на редукторы прямого и обратного действия;
- по назначению и месту установки – баллонные (Б), рамповые (Р), сетевые (С);
- по схемам редуцирования – одноступенчатые (О), двухступенчатые (Д), с задатчиком (З), с непроточной пневмокамерой (Е);
- по роду редуцируемого газа – ацетиленовые (А), кислородные (К), пропан-бутановые (П), метановые (М), воздушные (В);
- по числу камер – однокамерные и двухкамерные;
- по давлению газа перед редуктором – высокого давления (до 15 МПа) и среднего давления (до 3 МПа);
- по пропускной способности – для кислорода до 40-60 м3/ч, для ацетилена до 5 м3/ч.
Схемы устройства и работы редукторов прямого и обратного действия приведены на рис. 29.
а) б)
Рис. 29. Схемы устройства и работы редукторов прямого (а) и обратного (б)
действия:
1 – крышка редуктора; 2 – регулировочный винт; 3 – нажимная пружина; 4 – мембрана; 5 – передаточный диск со штоком; 6 – манометр высокого давления; 7 – запорная пружина; 8 – камера высокого давления; 9 – редуцирующий клапан; 10 – седло клапана; 11 – манометр низкого давления; 12 – предохранительный клапан; 13 – камера низкого давления; 14 – стойки клапана; 15 – штуцер
В редукторах прямого действия газ, попадая в камеру высокого давления и действуя на клапан, стремится его открыть. Редуцирующий клапан прижимается к седлу запорной пружиной и преграждает доступ газа. Мембрана стремится отвести редуцирующий клапан от седла и открыть доступ газу высокого давления в камеру низкого давления. Мембрана находится под действием двух взаимно противоположных сил. С наружной стороны на мембрану через регулировочный винт действует нажимная пружина, которая стремится открыть редуцирующий клапан, а с внутренней стороны на мембрану давит газ низкого давления, противодействующий нажимной пружине. При уменьшении давления в камере низкого давления нажимная пружина распрямляется и клапан уходит от седла, при этом происходит увеличение притока газа в редуктор. При возрастании давления в камере низкого давления нажимная пружина сжимается, клапан подходит ближе к седлу и поступление газа в редуктор уменьшается.
В редукторе обратного действия газ поступает в камеру высокого давления и препятствует открыванию клапана. Для подачи газа в горелку с помощью регулировочного винта отжимается мембрана. При этом передаточный диск со штоком сжимает обратную пружину, поднимая клапан, который открывает отверстие для прохода газа в камеру низкого давления. Открыванию клапана препятствует не только давление газа, но и обратная пружина в камере высокого давления, имеющая меньшую силу, чем нажимная пружина. Автоматическое поддержание рабочего давления на заданном уровне происходит следующим образом.
Если отбор газа уменьшится, то давление в камере низкого давления повысится, нажимная пружина сожмется и мембрана выправится, передаточный диск со штоком опустится и редуцирующий клапан под воздействием пружины прикроет седло клапана, уменьшив подачу газа в камеру низкого давления. При увеличении отбора газа процесс будет автоматически повторяться. Если давление в рабочей камере повысится сверх нормы, то при помощи предохранительного клапана произойдет выброс газа в атмосферу.
Принцип действия редуктора определяется его характеристикой. Уравнения равновесия сил в механизме редуктора имеют следующий вид:
- для редуктора прямого действия
- для редуктора обратного действия
где Р2 – абсолютное давление в камере низкого давления; Nп – равнодействующая сила нажимной пружины (Nн), силы вспомогательной пружины (Nв) и силы упругости мембраны (Nм):
п – суммарная жесткость нажимной пружины (н), вспомогательной пружины (в) и мембраны (м):
h – высота подъема клапана; fк – площадь поперечного сечения отверствия клапана; P1 – абсолютное давление до редуктора; Fэ – эффективная площадь мембраны:
где D – наружный диаметр мембраны; D1 – диаметр центрального жесткого диска мембраны.
Из уравнений равновесия сил следует, что у редукторов прямого действия рабочее давление по мере расхода газа из баллона несколько снижается, а у редукторов обратного действия с уменьшением давления газа в баллоне рабочее давление повышается. Следовательно, редуктор прямого действия имеет падающую характеристику, а редуктор обратного действия – возрастающую характеристику рабочего давления.
Редукторы отличаются друг от друга цветом окраски корпуса, материалом и присоединительными устройствами для крепления их к баллону, рампе или сетевому трубопроводу. Редукторы, за исключением ацетиленовых, присоединяются к баллону накидными гайками, резьба которых соответствует резьбе штуцера вентиля. Ацетиленовые редукторы крепятся к баллонам хомутом с упорным винтом. Технические характеристики некоторых редукторов приведены в табл. 26.
Таблица 26
Технические характеристики некоторых редукторов
Марка редуктора |
Рв, МПа |
Рр, МПа |
Q м3/ч |
Масса, кг |
Ацетиленовые |
||||
ДАП-1 |
3 |
0,1 - 0,02 |
5 |
3,0 |
ДАД-1 |
3 |
0,12 - 0,01 |
5 |
3,5 |
ДАМ-1-70 |
3 |
0,1 - 0,02 |
0,5 |
2,6 |
ДАР-1 |
3 |
0,1 - 0,02 |
15 |
14 |
ДАС-66 |
0,12 |
0,1 - 0,01 |
10 |
2 |
Кислородные |
||||
БКО-25 |
20 |
0,1 – 0,08 |
25 |
2,3 |
ДКС-66 |
1,6 |
0,5 – 0,01 |
10 |
2 |
ДКМ-1-70 |
20 |
0,3 - 0,02 |
1 |
2,3 |
ДКП-1 |
20 |
1,5 – 0,01 |
50 |
2,4 |
ДКД-8 |
20 |
0,8 – 0,05 |
25 |
3,6 |
ДКД-15 |
20 |
1,5 – 0,1 |
60 |
3,8 |
ДКР-250 |
20 |
1,6 – 0,3 |
250 |
18 |
ДКР-500 |
20 |
1,6 – 0,3 |
500 |
18 |
РК-1500М |
15 |
1,6 – 0,3 |
1500 |
83,5 |
Пропан-бутановые |
||||
ДПС-66 |
0,3 |
0,15 – 0,02 |
6 |
2 |
ДПП-1 |
2,5 |
0,3 – 0.01 |
5 |
2,5 |
ДПР-1 |
2,5 |
0,3-0,02 |
25 |
14,4 |
Водородный |
||||
ДВП-1 |
20 |
0,15 – 0,01 |
80 |
2,4 |
Метановый |
||||
ДМС-66 |
0,3 |
0,15 – 0,02 |
35 |
2 |