АВТОМАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ Российский патент 1998 года по МПК G05D16/06 

Изобретение относится к технике автоматического регулирования, а именно к регуляторам низкого давления, и может быть использовано в газовой промышленности в качестве квартирного регулятора или регулятора шкафной установки.

Известны регуляторы давления газа односедельные и двухседельные, прямого и непрямого действия, с мембранным и поршневым приводом, с пружинным и пневматическим заданием выходного давления как отечественного, так и зарубежного производства.

Регулятор давления газа квартирный (РДПС-10), выпускаемый Саратовским авиационным заводом, состоит из корпуса регулятора, корпуса отключающего устройства и крестовины, соединенных между собой с помощью болтов, входного и выходного патрубков.

В крестовине закреплено седло рабочего клапана, являющееся одновременно и седлом отсечного клапана. В корпусе регулятора имеется стакан с регулировочной гайкой и пружиной, упирающейся в тарелку на мембране, которая с помощью рычажного устройства соединена со штоком рабочего клапана. В мембране расположен сбросной клапан с пружиной и регулировочной гайкой. В корпусе отключающего устройства имеется мембрана с тарелкой, связанные со штоком, при этом пружина, упираясь в тарелку, поджимает этот шток к другому штоку, который также поджат пружиной.

Основными недостатками описанного регулятора являются:
одностороннее давление на шток рабочего клапана, в результате выходное давление будет в некоторой степени изменяться при изменении входного давления;
сложность конструкции отключающего устройства, вызванная наличием большого количества штоков, пружины, собачек и т.д.;
зависимость срабатывания запорного клапана от целости мембраны, которая является самым ненадежным элементом.

Известен также регулятор (авт. св. СССР N 193187), который и принят за прототип.

Он содержит корпус привода с верхней и нижней крышками, вентильный корпус, входной и выходной патрубки, мембрану с тарелкой, колонку с регулировочной гайкой и пружиной, причем вентильный корпус имеет два седла и соосно расположенный с ними двухседельный затвор, нижняя часть которого соединена с тарелкой, закрепленной на мембране, она по окружности соединена с корпусом привода, при этом в тарелку одним концом упирается пружина, расположенная в колонке, закрепленной над отверстием в нижней крышке корпуса привода, а другим концом пружина упирается в подвижную, соединенную с колонкой регулировочную гайку.

Но и этот регулятор имеет существенные недостатки:
недостаточная безопасность при использовании газа в быту. Так, в регуляторе отсутствует защита от значительного повышения или понижения выходного давления. Что в первом случае может привести к загазованности местности, а во втором - погасанию горелки с последующим выходом газа в помещение.

Поставлена задача повышения безопасности использования газа в быту.

Это достигается путем выполнения регулятора с двумя дополнительными камерами: камерой защиты и камерой возврата, которые имеют общую стенку и жестко закреплены внутри корпуса привода посредством трубки, соединяющей среднюю часть внутренней полости первой камеры с внутренней полостью входного патрубка.

Верхняя часть камеры защиты имеет глухую перегородку. Снаружи камеры, над перегородкой, имеется магнит, который удерживает под перегородкой внутри камеры шар.

Магнит соединен гибкой тягой с затвором предохранительного клапана. На гибкой тяге имеется неподвижный упор. Нижняя часть камеры имеет гнездо, внутренняя полость которого соединена посредством трубки с внутренней полостью вентильного корпуса.

Вентильный корпус сверху и снизу имеет седла и расположенный соосно с ними двухседельный затвор, нижней частью соединенный с тарелкой, закрепленный на мембране. Последняя по наружной окружности жестко соединена с корпусом привода. В тарелку одним концом упирается пружина, расположенная в колонке, которая жестко закреплена над отверстием в нижней крышке корпуса привода, другим концом пружина упирается в гайку, которая подвижно соединена с колонкой. Верхняя часть затвора снабжена Г-образным рычагом, имеющим на конце вилку, которая охватывает с трех сторон гибкую тягу под упором.

Камера возврата внутри имеет экран, расположенный на уровне магнита камеры защиты, и на этом же уровне в ней имеется свой магнит, который соединен с нижним концом штанги, а верхний ее конец через сальник в верхней крышке корпуса привода выведен наружу.

Камеры защиты и возврата выполнены из диамагнитного материала, а шар и экран - наоборот, из магнитного материала.

На чертеже изображен заявленный регулятор.

Он состоит из корпуса привода 1, закрытого верхней крышкой 2 и нижней крышкой 3. Верхняя крышка герметично соединена с корпусом привода и в ней закреплены входной патрубок 4, выходной патрубок 5, предохранительный клапан 6 и сальник 7. В нижней крышке имеется отверстие, над которым закреплена колонка 8, с подвижно соединенной гайкой 9. Кроме того, в ней имеется отверстие 10 для поддержания атмосферного давления над мембраной.

Внутри корпуса привода жестко закреплены и размещены рядом камера защиты 11 и камера возврата 12, вентильный корпус 13 и мембрана 14. Камера защиты состоит из трех частей. Средняя ее часть посредством трубки 15 соединена с входным патрубком. Верхняя ее часть имеет глухую перегородку 16, над которой размещен магнит 17, удерживающий своим полем шар 18, расположенный под перегородкой. Нижняя часть камеры имеет гнездо 19, которое по диаметру меньше шара. Эта часть камеры посредством трубки 20 соединена со средней частью внутренней полости вентильного корпуса. Камера возврата имеет экран 21 и магнит 22, соединенный со штангой 23, свободный конец которой через сальник выведен за пределы корпуса. Задача экрана - ослабить взаимное влияние магнитов.

Вентильный корпус сверху и снизу имеет седла 24, соосно с которыми расположен двухседельный затвор 25. Нижняя часть затвора соединена с тарелкой 26, закрепленной на мембране.

В тарелку одним концом упирается пружина 27, расположенная в колонке, а другим концом она упирается в регулировочную гайку. Верхняя часть затвора снабжена Г-образным рычагом 28, имеющим на конце вилку 29. Вилка с трех сторон охватывает гибкую тягу 30, которая соединяет магнит камеры защиты с затвором 31 предохранительного клапана. На гибкой тяге, выше вилки, имеется упор 32, который, упираясь в вилку, позволяет затвору при подъеме вверх отрывать магнит 17 от шара 18. При опускании вниз вилка свободно скользит по гибкой тяге.

Работает регулятор следующим образом.

В исходном состоянии регулировочная гайка 9 поджимает пружину 27 к тарелке 26 с некоторым усилием, которое и определяет величину выходного давления.

Средняя часть мембраны 14 прогнута вверх, между гнездами 24 вентильного корпуса и тарелками затвора 25 имеются щели. Шар 18 удерживается магнитом 17 в подвешенном состоянии. Кроме того, этот магнит с некоторым усилием прижимает затвор 31 предохранительного клапана к седлу.

При подаче газа потребителю открывается кран на подводящем газопроводе (не показан) и газ поступает на вход регулятора, затем через входной патрубок 4, трубку 15, гнездо 19, трубку 20 - во внутреннюю полость вентильного корпуса 13 и далее через его седла заполняет внутреннюю полость корпуса привода 1.

По мере увеличения давления в полости 1 будет увеличиваться давление на мембрану 14, в результате она, сжимая пружину 27, начинает прогибаться в обратную сторону, увлекая за собой двухседельный затвор 25 и одновременно уменьшая щели между тарелками последнего и седлами 24. Г-образная часть затвора 28 и ее вилка 29 также сместятся вниз.

Если при этом на газопроводе у потребителя открыт кран (не показан), то газ через выходной патрубок 5 начнет поступать к потребителю. Через некоторое время затвор вентильного корпуса займет такое положение, при котором установится динамическое равновесие, и количество газа, проходящее через седла, будет равно количеству газа, используемому потребителем.

В случае нарушения равновесия в сторону увеличения или уменьшения регулятор уменьшит или увеличит подачу газа, в результате снова наступит динамическое равновесие при новом расходе газа.

Если в результате каких-то причин, например износа уплотнения гнезда, выходное давление начнет увеличиваться, тогда под воздействием силы, действующей на шар 31, последний приподнимется над гнездом и сбросит избыток давления в атмосферу. При этом через гибкую тягу настолько же поднимется и магнит 17.

Если несмотря на стравливание газа через предохранительный клапан давление будет продолжать увеличиваться, тогда сила, действующая на затвор 31, увеличится и поднимет его над седлом на такую величину, при которой магнит 17 не сможет удерживать шар 18, в результате он упадет в гнездо 19 и перекроет подачу газа на вход вентильного корпуса.

Если в силу каких-то причин, например повреждение подводящего газопровода, выходное давление начнет значительно уменьшаться, при этом пружина 27 будет прогибать мембрану 14 вверх все выше и выше, в результате вилка 29 упрется в упор 32 и начнет отрывать магнит 17 от шара 18. Вскоре наступит момент, когда шар 18 оторвется от глухой перегородки 16 и упадет в гнездо 19, перекрывая доступ газа в вентильный корпус 13.

Учитывая, что сбрасывание защиты, как правило, происходит в результате серьезных повреждений регулятора, то правилами Госгортехнадзора предусмотрено, что возобновление подачи газа должно производиться не автоматически, а только обслуживающим персоналом после выяснения причин, приведших к срабатыванию защиты.

Оператор нажатием на штангу 23 до упора передвигает магнит 22 в нижнюю часть камеры возврата 12, при этом шар попадает в поле действия магнита и прижимается к стенке камеры. Поднимая штангу 23 вверх до упора 33, вместе с ней будет подниматься и шар 18, а дойдя до перегородки 16 остановится и попадет в поле магнита 17.

При этом магнит 22 входит в зону действия экрана и в таком положении остается до следующего срабатывания защиты.

Итак, поставленная задача повышения безопасности газа в быту достигается тем, что в заявляемом устройстве при значительном увеличении или уменьшении выходного давления срабатывает защита и тем самым предотвращает загазованность помещений или прилегающей территории.

Примером конкретного осуществления изобретения может служит регулятор, изготовленный на Боярском полигоне ПО "Укргазпром". Корпус регулятора изготовлен из трубы диам. 108 • 2,5 мм, в качестве клапана отсекателя использован стальной шар из подшипника диам. 10 мм, в качестве магнита применен постоянный магнит, изготовленный из сомарий-кобальтового порошка, размером 6 • 6 • 6 мм.

В качестве затвора предохранительного клапана применен отожженный и просверленный насквозь стальной шар, При толщине стенки глухой перегородки 1,5 мм отрыв шара происходит при увеличении расстояния до 3 мм. В качестве магнита для подъема шара в камере возврата также применен магнит из сомарий-кобальтового порошка.

Использование: в области автоматического регулирования, а именно в регуляторах низкого давления, и может быть использовано в газовой промышленности в качестве квартирного регулятора или регулятора шкафной установки. Изобретение решает задачу повышения безопасности использования газа в быту путем введения защиты против повышения или понижения выходного давления от заданной величины. Автоматический регулятор давления содержит корпус привода 1, верхнюю 2 и нижнюю 3 крышки, входной 4 и выходной 5 патрубки, предохранительный клапан 6, сальник 7, колонку 8, гайку 9, отверстие 10, камеру защиты 11, камеру возврата 12, вентильный корпус 13, мембрану 14, трубку 15, глухую перегородку 16, магнит 17, шар 18, гнездо 19, трубку 20, экран 21, магнит, 22, штангу 23, седло 24, двухседельный затвор 25, тарелку 26, пружину 27, Г-образный рычаг 28, вилку 29, гибкую тягу 30, затвор 31, упор 32. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Автоматический регулятор давления, содержащий корпус привода с верхней и нижней крышками, входной и выходной патрубки, вентильный корпус, имеющий два седла и соосно расположенный с ними двухседельный затвор, нижняя часть которого соединена с тарелкой, закрепленной на мембране, которая по окружности соединена с корпусом привода, при этом в тарелку одним концом упирается пружина, расположенная в колонке, закрепленной над отверстием в нижней крышке, а другим концом - в подвижную соединенную с колонкой регулировочную гайку, отличающийся тем, что он снабжен камерами защиты и возврата, имеющими общую стенку, жестко закрепленными внутри корпуса привода посредством трубки, соединяющей среднюю часть внутренней полости камеры защиты с внутренней полостью входного патрубка, верхняя часть камеры защиты снабжена глухой перегородкой, под которой расположен шар, находящийся в поле действия магнита, расположенного над перегородкой и соединенного гибкой тягой с затвором предохранительного клапана, а нижняя часть камеры защиты имеет гнездо, внутренняя полость которого посредством трубки соединена с внутренней полостью вентильного корпуса, верхняя часть двухседельного затвора снабжена Г-образным рычагом, имеющим на конце вилку, подвижно соединенную с гибкой тягой, имеющей упор, камера возврата снабжена экраном и дополнительным магнитом, соединенным со штангой, свободный конец которой через сальник, закрепленный совместно с входным и выходным патрубками и предохранительным клапаном в верхней крышке, выведен за пределы корпуса привода, при этом камеры защиты и возврата изготовлены из немагнитного материала, а шар и экран - из магнитного. 2. Регулятор по п.1, отличающийся тем, что диаметр шара больше диаметра гнезда. 3. Регулятор по п. 1, отличающийся тем, что магниты имеют постоянное поле. 4. Регулятор по п. 1, отличающийся тем, что затвор предохранительного клапана и камера защиты расположены по одной оси. 5. Регулятор по п.1, отличающийся тем, что изогнутая часть Г-образного рычага расположена под упором на гибкой тяге.