РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ ГАЗА Российский патент 1998 года по МПК G05D16/00 

Изобретение относится к технике автоматического регулирования давления газа и может быть использовано для автоматизации процесса газоснабжения мелких промышленных и бытовых потребителей.

В настоящее время из-за отсутствия индивидуальных регуляторов давления газа схемы газоснабжения населенных пунктов выполняются двухступенчатыми. На первой ступени газ с высоким давлением преобразуют в газ со средним давлением и подают к крупным потребителям и шкафным газорегуляторным пунктам. На второй ступени газ среднего давления преобразуют в газ низкого давления и подают к мелким промышленным и бытовым потребителям, т.е. к жилым домам. При двухступенчатой схеме на многих участках укладывают по две нити трубопровода. При этом на входе к потребителям давление газа колеблется в широких пределах (от 3,0 до 1,8 КПа).

Применение индивидуальных регуляторов давления газа дает возможность использования одноступенчатой схемы газоснабжения, которая уменьшает на 50% металловложение, обеспечивает подачу газа к потребителю с одинаковым стабильным давлением.

Известен регулятор давления газа, который содержит корпус с крышками, имеющий входной и выходной патрубки. Между корпусом и одной из крышек установлена мембрана, связанная с клапаном камеры редуцирования. Регулятор, кроме того, содержит шток с профилированным концом, дополнительные клапаны, подпружиненный двуплечий рычаг, взаимодействующий со штоком мембраны и клапаном, соединяющим полость корпуса с входным патрубком, а также с клапаном, соединяющим полость корпуса с атмосферой [1].

Недостатками регулятора являются сложность конструкции и низкая надежность, обусловленная наличием большого количества подвижных элементов в механизме отключения газа.

Наиболее близким прототипом по технической сущности по отношению к заявленному техническому решению является регулятор давления газа, который содержит корпус с входным и выходным патрубками, камеру редуцирования с мембраной, взаимодействующей с рабочим клапаном, соединенную каналом с приспособлением для сброса газа в атмосферу, с камерой отсечения газа, включающую мембрану и жестко соединенный с ней шток мембраны и шток отсекающего клапана, на котором закреплены, с одной стороны, отсекающий клапан, а с другой - ручка возврата штока в рабочее положение, при этом на штоках мембраны и отсекающего клапана размещены элементы управления. Кроме того, третий горизонтальный шток элементами управления соединен со штоками мембраны и отсекающего клапана.

Элементы управления штоков представляют собой установленный на горизонтальном штоке упор, взаимодействующий с профилированным толкателем, закрепленным на штоке мембраны, и кольцевой выступ на штоке отсечного клапана, взаимодействующий с концом горизонтального штока [2].

Известному регулятору свойственны недостатки аналога. Сложность конструкции и недостаточная надежность в работе, что обуславливается тем, что передача усилия от мембраны к отсекающему клапану передается через конструктивную связь: мембрана - шток мембраны - толкатель, горизонтальный шток - шток отсекающего клапана - отсекающий клапан, т.е. передача усилия осуществляется через четыре звена, что отрицательно влияет на надежность работы регулятора, уменьшает точность его настройки на необходимый режим работы, усложняет его эксплуатацию. В основу изобретения положена задача создания регулятора давления газа более простого по конструкции и надежного в работе.

Поставленная задача достигается тем, что в регуляторе давления газа, содержащем корпус с входным и выходным патрубками, камеру редуцирования с мембраной, взаимодействующей с рабочим клапаном, соединенную каналом и приспособлением для сброса газа в атмосферу, с камерой отсечения газа, включающую мембрану и жестко соединенный с ней шток мембраны и шток отсекающего клапана, на котором закреплены, с одной стороны, отсекающий клапан, а с другой - ручка возврата штока в рабочее положение, при этом на штоках мембраны и отсекающего клапана размещены элементы управления, работающие в паре и выполненные с проточками, размещенными на штоках мембраны и отсекающего клапана в местах, обеспечивающих возможность прохождения одного из них в другом и фиксацию штока отсекающего клапана в технологически заданные моменты работы. При этом элемент управления штока мембраны может быть выполнен с проточкой в виде продольной сквозной прорези с расширением на ее концах, а элемент управления штока отсекающего клапана - с проточкой в виде канавки или элемент управления штока мембраны выполняется с проточками в виде двух канавок, а элемент управления штока отсекающего клапана - с проточкой в виде продольной сквозной прорези с расширением одного ее конца.

Такое конструктивное выполнение регулятора давления газа дало возможность исключить горизонтальный шток с расположенным на нем упором, а также профилированный толкатель, наличие которых усложняло конструкцию, а дополнительное звено в механической взаимосвязи звеньев регулятора увеличивало потери на трение и уменьшало величину импульса взаимодействия и, соответственно, точность настройки регулятора.

Конфигурация и форма предложенных элементов управления позволяет уменьшить диапазон отклонений настройки от заданного оптимального режима работы регулятора, они более чувствительны и быстрее реагируют на колебание давления газа в сети, упрощают изготовление конструкции, несколько уменьшают ее металлоемкость и обеспечивают надежность в эксплуатации в целом.

В предложенном техническом решении связь и регулирование осуществляется за счет элементов управления, расположенных на штоках мембраны и отсекающего клапана.

На фиг. 1 изображен общий вид регулятора; на фиг. 2 - сечение по А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - механизм отключения газа; на фиг. 4 - сечение по Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 - сечение по В-В на фиг. 3; и на фиг. 6-7 - второй вариант исполнения механизма отключения газа.

Регулятор состоит из разъемного корпуса 1, имеющего входной патрубок 2, в полости 3 которого установлены седла 4 и 5, а также выходной патрубок 6. В корпусе 1 выполнены камера 7 редуцирования газа и камера 8 отсечения газа, соединенные между собой каналом 9. Камера 7 редуцирования содержит закрепленную в ней мембрану 10 с пружиной 11, взаимодействующей с болтом 12, имеющим сквозное отверстие 13 и служащим для регулирования выходного давления газа. В этой же камере установлены одноплечий рычаг 14 и двуплечий рычаг 15, являющийся приводом, взаимодействующим с рабочим клапаном 16.

В камере 8 отсечения газа размещена мембрана 17, связанная пружиной 18 с регулировочным болтом 19, а пружиной 20 - с регулировочной шайбой 21. К мембране 17 жестко закреплен шток мембраны 22, размещенный в полости 23, выполненной в разъемном корпусе 1. На штоке мембраны 22, согласно изобретению, размещен элемент управления, выполненный с проточкой в виде продольной сквозной прорези 25 с расширением на ее концах 24.

В разъемном корпусе 1 соосно с седлом 4 выполнен канал 26, пересекающийся со сквозной прорезью 25 штока мембраны 22.

В канале 26 установлен шток отсекающего клапана 27 с пружиной 28 и отсекающим клапаном 29, соосным с седлом 4. Шток отсекающего клапана 27 имеет ручку 30 для его возврата в исходное положение, а также, согласно изобретению, элемент управления, выполненный с проточкой в виде канавки 31.

В корпусе 1 имеется приспособление 32 для выброса газа в атмосферу в виде подпружиненного клапана, установленное между газопроводом 33 и газопроводом 34, соединенным через канал 9 с полостью, расположенной под мембраной 10 камеры 7 редуцирования газа и над мембраной 17 камеры 8 отсечения газа (фиг. 1, 2). Свободный конец газопровода 33 выходит в атмосферу.

Во втором варианте выполнения элементы управления штока мембраны 22 и штока отсекающего клапана 27 соответственно выполнены, согласно изобретению, с проточками в виде двух канавок 35 и в виде продольной сквозной прорези 37 с расширением одного ее конца 36 (фиг. 6 и 7). Однако этот вариант не изменяет сути изобретения по существу.

Регулятор давления газа работает следующим образом. Газ из сети среднего или высокого давления (от 0,05 и 0,6 МПа) поступает в разъемный корпус 1 регулятора через входной патрубок 2, проходя через отверстие седла 4 и седла 5, газ редуцируется до величины низкого давления (2,0 - 2,2 КПа) и попадает в подмембранную полость мембраны 10 камеры 7 редуцирования и далее через выходной патрубок 6 поступает потребителю. Процесс редуцирования заключается в том, что мембрана 10 под действием усилия пружины 11, с одном стороны, и давления выходного газа, с другой стороны, постоянно находится в положении динамического равновесия. При нарушении этого равновесия мембрана 10, деформируясь, перемещает через рычаг 14 двуплечий рычаг 15 с рабочим клапаном 16, изменяя при этом расход газа, и восстанавливает давление и, следовательно, состояние равновесия. При этом по каналу 9 постоянно поступает импульс выходного давления под клапан 32 устройства выброса газа в атмосферу и надмембранную полость камеры 8 отключения газа, обеспечивая таким образом нормальную работу регулятора.

Понижение давления в сети приводит к деформации мембраны 17, которая, воздействуя на шток мембраны 22, переместит его вверх. При этом канавка 31 штока отсекающего клапана 27 будет находиться в продольной сквозной прорези 25, при выполнении штока, как показано на фиг. 3-5, либо шток мембраны 22 будет перемещаться в отверстии 36 штока отсекающего клапана 27 в случае выполнения элементов управления, как показано на фиг. 6 и 7. При дальнейшем понижении давления мембрана 17 будет деформироваться в направлении вверх до тех пор, пока шток отсекающего клапана 27 не войдет в нижнее расширение 24 продольной сквозной прорези отверстия 25 штока мембраны 22 при варианте на фиг. 3-5, либо канавка 35 штока мембраны 22 попадет в расширение 36 продольной сквозной прорези 37 штока отсекающего клапана 27 фиг. 6 и 7. При этом шток мембраны 22 выйдет из фиксации со штоком отсекающего клапана 27, клапан 29 которого перекроет отверстие седла 4, прекратив подачу газа.

В начале повышения давления газа мембрана 10 будет деформироваться в направлении вверх, при этом рабочий клапан 16 закроет отверстие седла 5, в связи с чем давление будет выдерживаться на заданном уровне.

При дальнейшем повышении давления (с 2 до 3,5 КПа) откроется клапан 32 приспособления сброса газа в атмосферу. Одновременно импульс давления газа будет поступать по каналу 9 в надмембранную полость камеры 8, что нарушит равновесие сил, действующих на мембрану 17, и она вместе со штоком мембраны 22 переместится вниз. При этом канавка 31 штока осекающего клапана 27 будет находиться в верхней части продольной сквозной прорези 25. При дальнейшем повышении давления шток отсекающего клапана 27 попадет в верхнее расширение 24 штока мембраны 22 и выйдет из фиксации с последним, в результате чего отсекающий клапан 29 штока отсекающего клапана 27 перекроет отверстие седла 4.

При втором варианте исполнения (фиг. 6 и 7) перекрытие отверстия седла 4 произойдет в том случае, когда канавка 35 штока мембраны 22 попадает через расширение 36 в продольную сквозную прорезь 37 штока отсекающего клапана 27.

Установка регулятора в рабочее положение происходит путем оттягивания рукоятки 30 штока отсекающего клапана 27 до упора, что возвращает штоки 22 и 27 в исходное положение.

Изобретение относится к технике автоматического регулирования давления газа и может быть использовано как в промышленности, так и в быту. Оно состоит из корпуса 1 с входным 2 и выходным 6 патрубками, камеры 7 редуцирования с мембраной 10, взаимодействующей с рабочим клапаном 16, связанной каналом 9 с приспособлением 32 для сброса газа в атмосферу, а также камеры 8 отсечения газа с механизмом отключения газа. Этот механизм состоит из мебраны 17, штока мембраны 22, соединенного со штоком 27 отсекающего клапана 29. Штоки 22 и 27 имеют элементы управления, выполненные с проточками соответственно в виде продольного сквозного отверстия 25 с расширением на ее концах 24 и канавки 31. Во втором варианте элементы управления штоков 22 и 27 соответственно могут быть выполнены в виде двух канавок 35 и продольной сквозной прорези 37 с расширением одного ее конца 36. 2 з.п.ф-лы, 7 ил.

1. Регулятор давления газа, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, камеру редуцирования с мембраной, взаимодействующей с рабочим клапаном, соединенную каналом с приспособлением для сброса газа в атмосферу и с камерой отсечения газа, включающую мембрану и жестко соединенный с ней шток мембраны и шток отсекающего клапана, на котором закреплены с одной стороны отсекающий клапан, а с другой - ручка возврата штока в рабочее положение, при этом на штоках мембраны и отсекающего клапана размещены элементы управления, отличающийся тем, что элементы управления на штоках мембраны и отсекающего клапана, работающие в паре, выполнены с проточками и размещены на этих штоках в местах, обеспечивающих возможность прохождения одного из них в другом и фиксацию штока отсекающего клапана в технологически заданные моменты работы. 2. Регулятор по п.1, отличающийся тем, что элемент управления штока мембраны выполнен с проточкой в виде продольной сквозной прорези с расширением на ее концах, а элемент управления штока отсекающего клапана - с проточкой в виде канавки. 3. Регулятор по п.1, отличающийся тем, что элемент управления штока мембраны выполнен с проточками в виде двух канавок, а элемент управления штока отсекающего клапана - с проточкой в виде продольной сквозной прорези с расширением одного ее конца.