Обзор газовых редукторов для понижения давления

Маркировка газовых редукторов

Согласно ГОСТ 13861-89, 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 редуцируемому газу: ацетиленовые (А), водородные (В), кислородные (К), пропан-бутановые (П), метановые (М);
• По числу ступеней редуцирования и способу задания рабочего давления: одноступенчатые с пружинным заданием давления (О), двухступенчатые с пружинным заданием давления (Д), одноступенчатые с пневматическим задатчиком давления (З).

Редуктор кислородный	Редуктор пропановый	Редуктор ацетиленовый

Редукторы отличаются друг от друга цветом окраски корпуса и присоединительными устройствами для крепления их к баллону. Редукторы, за исключением ацетиленовых, присоединяются накидными гайками, резьба которых соответствует резьбе штуцера вентиля. Ацетиленовые редукторы крепятся к баллонам хомутом с упорным винтом.

Основные параметры газовых редукторов

Давление на входе — как правило, до 250 атмосфер для сжатых (несжижаемых) газов и 25 атмосфер для сжижаемых и растворённых газов.

Давление на выходе — типовое 1-16 атм., хотя выпускаются и другие модификации (например РК-70, имеющий на выходе давление до 70 атм.).

Расход газа — в зависимости от типа редуктора и его назначения, колеблется от нескольких десятков литров в час до нескольких сот м³/час.

Принцип работы газовых редукторов

Принцип действия редуктора определяется его характеристикой. У редукторов прямого действия — падающая характеристика, то есть рабочее давление по мере расхода газа из баллона несколько снижается, у редукторов обратного действия — возрастающая характеристика, то есть с уменьшением давления газа в баллоне рабочее давление повышается.

Редукторы различаются по конструкции, принцип действия и основные детали одинаковы для каждого редуктора.

Редуктор обратного действия (рис. 1 а) работает следующим образом. Сжатый газ из баллона поступает в камеру высокого давления 8 и препятствует открыванию клапана 9. Для подачи газа в горелку или резак необходимо вращать по часовой стрелке регулирующий винт 2, который ввертывается в крышку 1. Винт сжимает нажимную пружину 3, которая в свою очередь выгибает гибкую резиновую мембрану 4 вверх. При этом передаточный диск со штоком сжимает обратную пружину 7, поднимая клапан 9, который открывает отверстие для прохода газа в камеру низкого давления 13. Открыванию клапана препятствует не только давление газа в камере высокого давления, но и пружина 7, имеющая меньшую силу, чем пружина 3. Автоматическое поддержание рабочего давления на заданном уровне происходит следующим образом. Если отбор газа в горелку или резак уменьшится, то давление в камере низкого давления повысится, нажимная пружина З сожмётся и мембрана 4 выправится, а передаточный диск со штоком 5 опустится и редуцирующий клапан 9 под действием пружины 7 прикроет седло клапана 10, уменьшив подачу газа в камеру низкого давления. При увеличении отбора газа процесс будет автоматически повторяться. Давление в камере высокого давления 8 измеряется манометром 6, а в камере низкого давления 13 — манометром 11. Если давление в рабочей камере повысится сверх нормы, то при помощи предохранительного клапана 12 произойдет сброс газа в атмосферу.

Помимо однокамерных редукторов применяют двухкамерные, в которых давление газа понижается постепенно в двух камерах редуцирования, расположенных последовательно одна за другой. Двухкамерные (двухступенчатые) редукторы обеспечивают более постоянное рабочее давление и менее склонны к замерзанию, однако они сложнее по конструкции, поэтому двухкамерные (двухступенчатые) редукторы используют тогда, когда необходимо поддерживать рабочее давление с повышенной точностью.

Редукторы прямого действия. В редукторах прямого действия (рис. 1, б) газ через штуцер 3, попадая в камеру высокого давления 6 и действуя на клапан 7, стремится открыть его (а в редукторах обратного действия — закрыть его). Редуцирующий клапан 7 прижимается к седлу запорной пружиной 5 и преграждает доступ газа высокого давления. Мембрана 1 стремится отвести редуцирующий клапан 7 от седла и открыть доступ газа высокого давления в камеру низкого (рабочего) давления 10. В свою очередь мембрана 1 находится под действием двух взаимно противоположных сил. С наружной стороны на мембрану 1 через нажимной винт 12 действует нажимная пружина 11, которая стремится открыть редуцирующий клапан 7, а с внутренней стороны камеры редуктора на мембрану давит редуцированный газ низкого давления, противодействующий нажимной пружине 11. При уменьшении давления в рабочей камере нажимная пружина 11 распрямляется, и клапан уходит от седла, при этом происходит увеличение притока газа в редуктор. При возрастании давления в рабочей камере 10 нажимная пружина 11 сжимается, клапан подходит ближе к седлу и поступление газа в редуктор уменьшается. Рабочее давление определяется натяжением нажимной пружины 11, которое изменяется регулировочным винтом 12. При вывертывании регулировочного винта 12 и ослаблении нажимной пружины 11 снижается рабочее давление и, наоборот, при ввертывании регулировочного винта сжимается нажимная пружина 11 и происходит повышение рабочего давления газа. Для контроля за давлением на камере высокого давления установлен манометр 4, а на рабочей камере — манометр 9 и предохранительный клапан 8.

В практике наибольшее распространение получили редукторы обратного действия как более удобные и безопасные в эксплуатации.

Типы газовых редукторов

• 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.

Кислородные редукторы

Кислородный редуктор предназначен для понижения и регулирования давления газа — кислорода, поступающего из баллона, рампы или сети, и автоматического поддержания постоянным заданного рабочего давления газа.

Кислородные редукторы, применяемые при газовой сварке и резке металлов, окрашивают в голубой цвет и крепят к вентилям баллонов накидными гайками.

Кислородный редуктор присоединяется к баллону накидной гайкой. Газ, пройдя фильтр, попадает в камеру высокого давления. При вращении регулировочного винта по часовой стрелке усилие нажимной пружины передается через нажимной диск, мембрану и толкатель на редуцирующий клапан, который, перемещаясь, открывает проход газу через образовавшийся зазор между клапаном и седлом в рабочую камеру.

Редуцирующий узел, состоящий из седла, клапана, пружины и фильтра ЭФ-5, выполнен в виде самостоятельного узла. На корпусе редуктора рабочей камеры установлен предохранительный клапан, отрегулированный на выпуск газа при давлении в рабочей камере в интервале 16,5—25,0 кгс/см².

Давление в баллоне контролируется манометром высокого (входного) давления, а в рабочей камере — манометром низкого (выходного) давления. Отбор газа осуществляется через ниппель, который присоединяется к редуктору гайкой с резьбой М16×1,5. К ниппелю присоединяется рукав диаметром 9 или 6 мм, идущий к горелке или резаку.

Технические характеристики некоторых кислородных редукторов

На редуктор наносится следующая маркировка:

• Товарный знак предприятия изготовителя.
• Марка редуктора.
• Год и месяц выпуска.

Требования к материалам кислородного редуктора

Все детали, контактирующие с кислородом, должны быть обезжирены. Пружины и другие движущиеся детали, находящиеся в контакте с кислородом, должны быть выполнены из стойких к окислению материалов. На пружины кислородных редукторов допускается наносить защитные покрытия, стойкие среде кислорода.

Пропановые редукторы

Пропановый редуктор предназначен для понижения и регулирования давления газа — пропана, поступающего из баллона, рампы или сети, и автоматического поддержания постоянным заданного рабочего давления газа.

Пропановые редукторы, применяемые при газовой сварке и резке металлов, окрашивают в красный цвет. Присоединение к баллону накидной гайкой с резьбой СП21,8LH 14 ниток на 1 дюйм (S27 W21,8LH) с внешним шестигранником под ключ 27. На изображении представлен баллонный пропановый одноступенчатый редуктор KRASS БПО 5 3. Редуктор выпускается согласно ГОСТ 13861-89. Наибольшее допустимое давление газа на входе в редуктор — 25 кгс/см², наибольшее рабочее давление (давление газа на выходе) 4 кгс/см². При наибольшем рабочем давлении расход газа составляет 5 м³/ч. Масса редуктора не более 0,67 кг.

Пропановый редуктор присоединяется к баллону накидной гайкой. Газ, пройдя входной фильтр, попадает в камеру высокого давления. При вращении регулировочного винта по часовой стрелке усилие нажимной пружины передаётся через нажимной диск, мембрану и толкатель на редуцирующий клапан, который, перемещаясь, открывает проход газу через образовавшийся зазор между клапаном и седлом в рабочую камеру.

Баллонные пропановые редукторы (в зависимости от модели) имеют показывающие приборы для определения давления газа, выходящего из редуктора (манометры низкого (выходного) давления), для определения давления газа, входящего в редуктор (манометр высокого (входного) давления) или не имеют их вообще. Отбор газа осуществляется через ниппель, который присоединяется к редуктору гайкой с резьбой М16×1,5LH. К ниппелю присоединяется рукав диаметром 9 или 6 мм, идущий к горелке или резаку.

Технические характеристики некоторых пропановых редукторов.

На редуктор наносится следующая маркировка:

• Товарный знак предприятия изготовителя.
• Марка редуктора.
• Год и месяц выпуска.

Требования к материалам пропанового редуктора

Неметаллические материалы (например используемые в качестве уплотнителей и смазок), контактирующие с пропаном, бутаном и метилацетиленпропадиеновыми смесям, должны быть стойкими к n-пентану. Испытания проводят по ГОСТ 9.030.

Ацетиленовые редукторы

Ацетиленовый редуктор предназначен для понижения и регулирования давления газа — ацетилена, поступающего из баллона, рампы или сети, и автоматического поддержания постоянным заданного рабочего давления газа.

Ацетиленовые редукторы, применяемые при газовой сварке и резке металлов, окрашивают в белый цвет и крепят к вентилям баллонов накидным хомутом.

Ацетиленовый редуктор присоединяется к баллону накидным хомутом. Газ, пройдя войлочный фильтр, попадает в камеру высокого давления. При вращении регулировочного винта по часовой стрелке усилие нажимной пружины передается через нажимной диск, мембрану и толкатель на редуцирующий клапан, который, перемещаясь, открывает проход газу через образовавшийся зазор между клапаном и седлом в рабочую камеру.

Давление в баллоне контролируется манометром высокого (входного) давления, а в рабочей камере — манометром низкого (выходного) давления. Отбор газа осуществляется через ниппель, который присоединяется к редуктору гайкой с резьбой М16×1,5LH. К ниппелю присоединяется рукав диаметром 9 или 6 мм, идущий к горелке или резаку.

Технические характеристики некоторых Ацетиленовых редукторов

На редуктор наносится следующая маркировка:

• Товарный знак предприятия изготовителя.
• Марка редуктора.
• Год и месяц выпуска.

Требования к материалам ацетиленового редуктора

1. Металлические материалы. Для изготовления деталей, контактирующих с ацетиленом, не допускается применять:

• медь и её сплавы с содержанием меди более 65 %;
• серебро и его сплавы (за исключением твердых припоев);
• цинк (за исключением антикоррозионных покрытий);
• ртуть;
• магний.

2. Неметаллические материалы (например используемые в качестве уплотнителей и смазок), контактирующие с ацетиленом, должны быть стойкими к растворителям: ацетону и диметилформамиду (ДМФ)