Андрей Смирнов
Время чтения: ~9 мин.
Просмотров: 0

Особенности конструкции, виды и критерии подбора кислородных редукторов

Принцип работы редуктора

Широкое применение получил более надёжный в работе кислородный редуктор обратного действия, как более компактный и простой по конструкции. Редуктор имеет две камеры – одна с высоким давлением кислорода от баллона или магистрали и рабочую камеру с низким давлением. Давление кислорода в камере высокого давления равно давлению кислорода в баллоне, так как камера непосредственно соединена с баллоном. Между камерами имеется клапан, на который, через мембрану, воздействуют две пружины, открытие которого,  зависит от соотношения сжатия этих пружин.

Упругость пружины камеры низкого давления регулируется винтом, соответственно регулируя степень открытости клапана и тем самым изменяя давление во второй камере, с низким давлением. Для перекрытия клапана, необходимо ослабить пружину, то есть выкрутить винт. Камера низкого давления, через газовый вентиль и шланги, соединена с горелкой, а давление газа в горелке равно давлению в рабочей камере с низким давлением. Если, при каком-то положении регулировочного винта, расход кислорода и его поступление равны, то всегда рабочее давление не изменяется.

При расходе кислорода больше его поступления, то давление в рабочей камере низкого давления снизится. При этом нажимная пружина будет давить на диафрагму и деформировать её, что заставит клапан приоткрыться больше и поступление кислорода в рабочую камеру увеличится. При уменьшении расхода кислорода, давление в этой камере увеличится, что вызывает сжатие пружины и деформацию диафрагмы в обратную сторону. Это заставляет клапан перекрывать проходное отверстие и поступление газа уменьшается. Таким образом, обеспечивается автоматическое поддержание давление кислорода на выходе из редуктора.

На кислородном редукторе установлены два манометра: высокого и низкого давления. Манометрия кислорода в баллоне или магистрали отслеживается по манометру высокого давления, а по манометру низкого давления регулируется рабочее давление кислорода, поступающего на горелку.

Типы газовых редукторов

Газовый редуктор с радиатором и малогабаритный газовый редуктор, указан диаметр резьбы.

  • Воздушный редуктор, или регулятор — используется на промышленных предприятиях для понижения давления воздуха и поддержания его постоянным в воздушных сетях и коммуникациях, а также в водолазном деле для понижения давления дыхательной смеси
  • Кислородный редуктор — используется на разного рода предприятиях (особенно много в машиностроении и металлургии) для проведения автогенных работ (газовой сварки, резки и пайки), а также в медицине и подводном плавании.
  • Пропановый редуктор — используется на разного рода предприятиях (особенно много в машиностроении и металлургии) для проведения автогенных работ (резки, пайки и подогрева) при строительстве (для укладки битумных покрытий) или в быту (газовые плиты). Бывают с постоянно заданным рабочим давлением (устанавливается на заводе-изготовителе) и с возможностью регулировки давления в диапазоне 0-3 кгс/см2.
  • Ацетиленовый редуктор — используется на разного рода предприятиях (особенно много в коммунальных хозяйствах) для газовой сварки и резки трубопроводов.

В целом газовые редукторы делятся на редукторы для горючих и негорючих газов. Редукторы для горючих газов (метан, водород и т. д.) имеют левую резьбу, чтобы предотвратить случайное подсоединение редуктора, работавшего с горючими газами, к кислородному баллону. Баллоны с инертными газами (гелий, азот, аргон и др.) имеют правую резьбу, как и баллоны с кислородом. Таким образом, для инертных газов могут использоваться кислородные редукторы.

Кроме того, редуктор может выполнять роль клапана сброса давления. В английском языке редукторы такого типа называются back pressure regulators, в отличие от обычных pressure regulators. Использование редукторов и клапанов сброса давления может быть совместным, в этом случае редуктор устанавливается на входе в систему и регулирует приток газа, тогда как клапан устанавливается на выходе и при необходимости обеспечивает сброс излишнего давления, что повышает общую стабильность системы.

Редукторы, предназначенные для установки на баллоны со сжиженными газами (углекислый газ, закись азота, пропан, бутан) могут иметь корпус с развитым оребрением для предотвращения замерзания газа на выходе. С этой же целью редукторы газобаллонных автомобилей включены в систему охлаждения двигателей внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением, нагретая вода (или антифриз) подогревает редуктор, препятствуя его обмерзанию.

Редуктор

Однокамерный и двухкамерный (двухступенчатый) регулятор давления с последовательным расположением полостей снижения давления настраивается поворотом ручного регулятора изменения потока подачи СО2.

Манометр на входе регистрирует давление двуокиси углерода в баллоне. Второй – в камере регуляции, сети раздачи угольного ангидрида. Не ограничиваясь функцией регистратора изменений, редуктор работает как стабилизатор выходного давления.

Расход диоксида углерода в баллоне не должен влиять на то, какое давление углекислоты должно быть при сварке полуавтоматом. Мембрана редуктора занимает позицию пропуска газа в полость камеры снижения рабочего давления при первичной настройке. Изменение параметров напряжения управляющей пружины приводит в действие противоположную регулировочную пружину.

Площадь открытого сечения впускного клапана плавно меняется в сторону увеличения, но расход углекислоты при сварке полуавтоматом остаётся прежним. Постоянство либо изменение выходного давления корректируется по текущему показанию манометра регулировочным винтом.

Манипуляциями входящего в комплектацию шарового крана ведётся уточнение величины газоистечения. Расходная шайба с дюзой корректируют выпуск по величине значения давления в рабочей камере.

Защитой пневморедуктора занимается вмонтированный предохранительный клапан. Скачок давления приведёт к разрыву мембраны. Потеря герметичности входным штуцером с увеличением пропуска газа ведёт к превентивному запиранию системы.

Пневморедукторы классифицируются по количеству ступеней выравнивания давления (камер). Двухступенчатый редуктор с последовательным снижением давления в неотапливаемом помещении в зимнее время незаменим.

Разделение пневморегуляторов по условиям использования:

  • сетевые – работа в стационарной сети углекислотной станции;
  • рамповые – обслуживание многопостовых участков.

Важно! Использование редуктора на наклонённом, лежачем баллоне недопустимо!

Взаимозаменяемость кислородного и углекислотного

Конструктивно они сходны, а заменяемость частична. Кислородный редуктор рассчитан на давление в 2,5 раза выше, эксплуатационные требования жёстче. Диоксид углерода химически нейтрален и не повреждает мембрану. А углекислотный на кислородном баллоне долго не выдержит именно из-за разрушения мембраны.

Но применение не по назначению будет ошибкой. При сварке с диоксидом углерода кислородный редуктор замерзает. Коэффициент расширения углекислоты приводит к понижению температуры на редуцирующем клапане до –60 С. Кристаллизация влаги приведёт к выходу из строя устройства.

Требования взрывобезопасности диктуют ставить на кислород редуктор с накидными гайками. Баллон углекислотный позволительно крепить хомутом – утечка не приведёт к пожару.

УР 6-6

Среди многообразия редукторов выделяют компактный универсальный стрелочный УР 6-6 с калиброванным жиклёром. Пригоден для регуляции подачи аргона, иных газов и смесей с предельной долей кислорода до 23% на газобаллонном оборудовании 20–50 л. Ударопрочный корпус выполнен из латуни. Рекомендовано подключение электроподогревателя.

Технические характеристики:

  • встроен очистной фильтр во впускной клапан, противодействующий обратному стравливанию в баллон;
  • входное давление – до 20 МПа;
  • пропускная способность – до 1,8 м3/час. (30 л/мин.);
  • рабочее давление – 0,35 МПа;
  • предел неравномерности рабочего давления – 4%
  • вес – 0,7 кг;
  • считается самой экономичной моделью.

С ротаметром

Гарантируется точность управления и показаний газопотока

Манометр указывает единицы расходования. Прибор настроен и уточняющие регулировки нежелательны. Двухротаметрные редукторы предназначаются для защиты шва химически активных металлов с обеих сторон.

Как работать с кислородным редуктором?

Прежде всего следует проверить на манометрах положение стрелок – они должны быть на нулевом значении. Также нужно убедиться в том, что закрыт клапан, для чего проверяют регулировочный винт – вывернут он или нет. Далее подсоединяется к редуктору шланг, открывается на горелке вентиль и регулируется нужное давление в рабочей камере.

Перед самой работой проверяется герметичность всех соединений. Для этого вентиль горелки закрывается, и выкручивается регулировочный винт. Если при этом стрелка манометра рабочего давления поднялась вверх и остановилась, значит, герметичность обеспечена. Еще утечку в редукторе можно проверить при помощи мыльной пены. Для этого ее наносят на отверстие штуцера. Если образовались пузыри, это говорит о наличии утечки, а их отсутствие свидетельствует об исправности кислородного редуктора и его герметичности.

Устройство и принцип работы кислородного редуктора

Прямое назначение редуктора – обеспечивать постоянное соотношение между входным давлением газа из баллона и выходным, рабочим, которое поступает на сварочную горелку.

Простейший кислородный редуктор состоит из следующих элементов:

Запорной пружины.
Впускного клапана.
Толкателя.
Мембраны.
Нажимного диска.
Нажимной пружины.

Впускной клапан является наиболее ответственным узлом кислородного редуктора. Он постоянно находится под влиянием двух усилий, действующих в противоположных направлениях. Одно из них создаётся исходным давлением кислорода, который находится в баллоне. Это давление стремится отжать запорную пружину вверх, и пропустить газовый поток к толкателю. Вместе с тем второе давление, от мембраны препятствует этому. В результате камера пониженного давления всегда поддерживается равновесие усилий, которые создаются запорной пружиной и мембраной, что обеспечивается настройкой редуктора. В принципе, устройство схоже с ацетиленовым редуктором.

Кислородный редуктор работает в следующей последовательности. При попытке поднять тарелку запорного клапана вверх сила, передаваемая на мембрану от нажимной пружины, стремится воспрепятствовать этому. Если рабочее давление кислорода уменьшить, то нажимная пружина начинает перемещаться вверх и перемещать в том же направлении мембрану. Толкатель преодолевает сопротивление запорной пружины и открывает входное отверстие для прохода газа, находящегося в кислородном баллоне. Расход кислорода соответственно увеличивается. И наоборот, при возрастании рабочего давления оно воздействует на толкатель, тот движется вниз, и производит перекрытие части входного отверстия. При правильно отрегулированном кислородном редукторе между этими двумя процессам постоянно поддерживается динамическое равенство.

Регулировка кислородного редуктора заключается в том, что силу натяжения нижней, нажимной пружины можно изменять. В большинстве случаев для этого используется винт с мелким шагом резьбы. Если этот винт вывёртывается, то натяжение пружины ослабевает, а рабочее давление кислорода снижается. При вворачивании винта давление увеличивается.

В комплект обычных редукторов, которые требуются для выполнения газосварочных работ входят два манометра. Один из них контролирует давление на входе в редуктор, а второй – давление после редуцирования.

Конструктивно кислородные редукторы производятся двух исполнений – прямого и обратного. В редукторах прямого давления исходный кислород, который поступает из баллона, стремится открыть клапан, а в редукторах обратного действия – закрыть его, прижав толкатель к седлу.

Зависимость давления кислорода в баллоне, который снабжён редуктором, изменяется по параболической зависимости: оно максимально в начальный период, а со временем понижается до уровня рабочего давления сварочного процесса (в таком случае редуктор фактически уже и не требуется). На практике редуктор обратного действия оказывается более работоспособным, поскольку может обеспечивать постоянство значений рабочего давления (независимо от исходного давления кислорода в баллоне) до полного опоражнивания баллона. В то же время кислородный редуктор прямого действия при полупустом баллоне рабочее давление понижает, поскольку нарушается соотношение сил, действующих на толкатель. Поэтому такие устройства нуждаются в постоянной регулировке сварщиком.

Что такое редуктор, и какие виды редукторов бывают

Редуктор предназначен для того, что бы полученную мощность, давление или количество оборотов понижать до той необходимой величины, которая необходима для работы оборудования. Это могут быть редукторы на ведущие колеса автомобиля, редуктор на электрическую дрель или шуруповерт, газовый редуктор или кислородный редуктор. Редукторы имеют разную конструкцию, но выполняют свою задачу, которая исходит из названия устройства. Редуцировать это означает понижать.


Редуктор ведущего моста в автомобиле

По конструкции он может состоять из шестерен, конических, цилиндрических, может состоять из червяка и колеса, может иметь центральную шестерню, водило и сателлиты, которые расположены вокруг центральной солнечной шестерни, может иметь две камеры высокого и низкого давления и мембрану между ними.


Планетарный редуктор, стандартная конструкция

Предназначение кислородного редуктора

Редуктор кислородный, фото которого вы можете видеть в нашей статье, предназначен для обеспечения равномерного потока газа независимо от перепада давления в газопроводе или баллоне. Это очень важный элемент для газобаллонного оборудования. По его устройству судить можно о работоспособности всей системы. Если его не установить, то возможно возникновение так называемого эффекта запирания. Это означает, что расход газа достигнет критических показателей, и его скорость истечения будет равна скорости звука. Сила достигнет такого значения, что баллон станет прыгать в разные стороны.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Степан Волков
Наш эксперт
Написано статей
141
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации