АВТОМАТИЧЕСКИЙ ГАЗОВЫЙ РЕГУЛЯТОР Российский патент 2001 года по МПК F16K17/28 G05D7/00 

Изобретение относится к области автоматизации теплотехнических процессов с использованием газового топлива и может быть использовано, преимущественно для автоматизации, контроля и регулирования коммунально-бытовой газовой аппаратуры.

Автоматические газовые регуляторы, рассматриваемые в качестве аналогов заявленного устройства, содержат исполнительный орган с пусковой кнопкой, с датчиками контролируемых и регулируемых параметров [1]. Многомембранные исполнительные органы этих устройств с микропружинами и с усложненной схемой требуют повышенных трудозатрат производства, в том числе высокой точности, кропотливой сборки и наладки.

Известен автоматический газовый регулятор, выбранный в качестве прототипа, содержащий корпус с входным и выходным патрубками и расположенный между ними клапан с седлом, надклапанной и подкапанной полостями, пусковую кнопку, запальник, горелку, датчики типа сопло - заслонка тяги, пламени и регулируемых параметров [2]. Недостатком прототипа является высокая трудоемкость изготовления, сборки и наладки мембранных узлов клапана. Возможный натяг мембраны при сборке и длительной эксплуатации, особенно при низких температурах, нарушает герметичность запорного органа, снижая надежность изделия. Кроме того, принципиальная схема прототипа допускает выброс хотя и незначительных, но все же порций газа, которые приходится эвакуировать дополнительными импульсными рубками в топочное пространство, что также усложняет и удорожает производство и эксплуатацию.

Задачей настоящего изобретения является, снижение трудоемкости производства и эксплуатации, а также повышение надежности.

Указанная задача в автоматическом газовом регуляторе, содержащем корпус с входным и выходным патрубками и расположенный между ними клапан с седлом, надклапанной и подклапанной полостями, пусковую кнопку, запальник, горелку, датчики типа сопло - заслонка тяги, пламени и регулируемых параметров, достигнута разделением подклапанной и надклапанной полостей через гидродроссель, образованный гарантированным микрозазором между боковой стенкой клапана и корпусом, выполнением запальника с двумя соплами, соединением надклапанной полости через последовательно подключенные датчики типа сопло - заслонка сначала тяги, затем пламени к первому соплу запальника, второе сопло которого подключается через сопло пусковой кнопки также к надклапанной полости, причем датчик пламени одновременно подключается через неограниченное число датчиков типа сопло - заслонка любых регулируемых параметров к выходному патрубку корпуса либо к инжекционной полости горелки.

Задача изобретения достигнута также установкой двух сопел запальника концентрично и выполнением датчиков контролируемых и регулируемых параметров с соплами, помещенными в загерметизированные полости, заслонки сопел связаны через регулировочные резьбовые соединения с чувствительными элементами контролируемых и регулируемых параметров.

Изобретение поясняется конструктивной схемой, представленной на чертеже.

Предлагаемый автоматический газовый регулятор содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками и расположенный между ними клапан 4 в виде стакана с седлом 5. На клапане предусмотрена прокладка 6, а боковая поверхность его образует с корпусом гарантированный микрозазор 7 в виде гидродросселя, соединяющего подклапанную 8 и надклапанную 9 полости. К клапану прикреплен упор 10, благодаря которому в крайнем верхнем положении между клапаном и корпусом сохраняется зазор, исключающий нарушение гидравлической схемы устройства. Надклапанная полость через канал 11 и импульсную трубку 12 подключена к соплу 13 датчика тяги 14, мембрана с жестким центром 15 которого разделяет загерметизированную полость 16 с соплом от связанной с атмосферой через отверстия 17 полости с пружиной 18. Жесткий центр мембраны прикреплен к штоку 19, на резьбу второго конца которого насажена регулировочная гайка 20 с канавкой, в которую вставлен подвижный конец биметаллического термочувствительного элемента 21, прикрепленного к корпусу датчика тяги и находящегося под воздействием продуктов сгорания газа дымоотводящего канала 22. Полость 16 датчика тяги импульсной трубкой 23 подключена к соплу 24, установленному в загерметизированной полости 25 датчика пламени 26, мембрана 27 с пружиной 28 которого разделяет загерметизированную полость датчика от связанной через отверстия 29 с атмосферой полости. К корпусу датчика пламени закреплен неподвижный конец биметаллической пластины 30, второй подвижный конец которой вставлен в канавку регулировочной гайки 31, навинченной на резьбу штока 32, второй конец которого прикреплен к жесткому центру мембраны 27. Биметаллическая пластина 30 находится под воздействием пламени запальника 33 с двумя концентрично расположенными соплами, причем центральное сопло 34 импульсной трубкой 35 подключено к загерметизированной полости 25 датчика пламени, а второе наружное сопло 36 импульсной трубкой 37 через канал 38 подключено к полости сопла 39 пусковой кнопки 40 с штоком 41 и заслонкой 42 сопла, с пружиной 43 и сальниковым уплотнением 44 штока.

Одновременно загерметизированная полость 25 датчика пламени импульсной трубкой 45 подключена к загерметизированной полости 46 датчика 47 температуры, теплоносителя отопительной системы с дилатометрическим чувствительным элементом 48, с настроечной ручкой 49, с сальниковым уплотнением 50 штока 51 заслонки 52 сопла 53, расположенных во второй загерметизированной полости 54 датчика, который в свою очередь импульсной трубкой 55 подключается к такому же датчику 56 температуры, расположенному непосредственно в помещении для поддержания заданной температуры воздуха помещения. При необходимости число датчиков температуры и других датчиков регулируемых параметров может быть увеличено. Последний в последовательной цепи датчик регулируемого параметра подключается либо импульсной трубкой 57 к выходному патрубку 3, либо к газопроводу 58, соединяющую выход регулятора с соплом 59 горелки 60, либо импульсной рубкой 61 соединяется к инжекционной полости горелки вблизи сопла 59. Датчики регулируемых параметров могут находиться также в независимых параллельных цепях, соединяющих полость 25 датчика пламени с газопроводом 58 сопла 59, либо о инжекционной полостью горелки вблизи сопла.

Горелка 60 имеет надежную огневую связь с запальником 33.

Замкнутая цепь последовательно подключенных импульсных трубок 12, 23, 35 и 37 с датчиками сначала тяги 14 и затем пламени 26 с соплом 36 и с соплом 34 запальника, пусковой кнопкой 40 и с надклапанной полостью 9 регулятора образует канал контроля, а разомкнутая цепь трубок 45, 55 и 57 /61/ с датчиком температуры 47, либо с датчиками температуры 47 и 56, а также с любым числом датчиков типа сопло - заслонка регулируемых параметров образует канал регулирования предлагаемого автоматического газового регулятора, причем, как указано выше, датчики в канале регулирования могут подключаться как последовательно, так и параллельно.

Предлагаемый автоматический газовый регулятор работает следующим образом.

В исходном состоянии газ подается на вход 2 регулятора и через гидродроссель 7 в виде микрозазора между клапаном 4 и корпусом заполняет надклапанную полость 9, где устанавливается входное давление, прижимающее клапан с уплотнительной прокладкой 6 к седлу 5. Это исключает подачу газа на выходной патрубок 3. Подача газа на запальник 33 и через датчики температуры 47 и 56 на горелку также исключается, так как сопла пусковой кнопки 40 и датчика пламени 26 под действием пружин 28 и 43 закрыты. В исходном положении сопло 13 датчика тяги удерживается биметаллом 21 в открытом положении, однако подача газа на запальник и горелку исключена, так как датчик тяги подключен в последовательную цепь по ходу газа до датчика пламени, сопло 24 которого, как указано выше, в исходном состоянии закрыто.

Для запуска регулятора в работу необходимо нажать на пусковую кнопку 40 и газ через открывшееся сопло 39, канал 38, импульсную трубку 37 через внешнее сопло 36 поступит на запальник 33, который розжигают. Под действием пламени запальника биметаллический элемент 30 датчика пламени разгибаясь, откроет сопло 24 и газ через полость 25, импульсную трубку 35 и центральное сопло 34 поступит на запальник, пламя которого резко увеличится, указывая на то, что пусковую кнопку 40, которая до сего момента удерживалась нажатой, можно освободить, после чего на запальнике установится номинальное пламя. Выбором соотношений гидравлических сопротивлений дросселя 7 и сопел запальника достигается сохранение и практическая неизменность величины давления в надклапанной полости 9 при подаче газа на запальник, поэтому седло 5 продолжает оставаться закрытым клапаном 4 и газ на горелку не поступает. Одновременно газ из полости 25 датчика пламени через импульсную трубку 45 и через нормально открытые сопла датчиков температуры 47 и 56 поступает через импульсную трубку 57, газопровод 58, сопло 59 на горелку 60, что резко снижает давление в полости 9, клапан 4 под действием входного давления отрывается от седла 5 и газ поступает на горелку, которая розжигается от запальника благодаря надежной огневой связи между горелкой и запальником. Это достигается надлежащим выбором соотношения сечений гидродросселя и сопел датчиков температуры. С достижением заданного ручкой 49 значения температуры теплоносителя сопло 53 закрывается дилатометрическим чувствительным элементом 48, давление в полости 9 вновь повышается, что приводит к закрытию клапаном 4 седла 5, подача газа на горелку 60 прекращается, горелка гаснет, теплоноситель охлаждается и при достижении заданной температуры датчик 47 вновь подает газ на горелку как указано выше и процесс повторяется. Аналогичным образом работают и прочие датчики регулируемых параметров, например датчик температуры 56. В процессе работы для подачи газа на горелку вручную можно установить на импульсной трубке 45 запорный газовый кран.

При нарушении тяги в дымоотводящем канале 22 под действием температуры продуктов сгорания газа биметаллический чувствительный элемент 21 датчика тяги освобождает шток 19 и мембрана под действием пружины 18 закрывает сопло 13, давление в полости 9 повышается до входного значения, клапан 4 опускаясь на седло 5 закрывает поступление газа на горелку. Таким образом, подача газа на запальник и горелку полностью прекращается. Повторный запуск в работу газогорелочного устройства возможен только нажатием на пусковую кнопку 40 и повторным розжигом запальника. Аналогичным образом работает и датчик пламени 26 при случайном погасании пламени прекращая работу запальника и горелки.

Таким образом реализуется контроль и регулирование газового теплотехнического агрегата.

Предлагаемое устройство, в отличие от прототипа, исключает трудоемкие мембранные узлы в корпусе регулятора, что приводит к упрощению конструкции, сборки и наладки работы регулятора, а также к существенному уменьшению габаритов и повышению надежности.

Предложенный автоматический газовый регулятор, благодаря простоте, малым габаритам, повышенной надежности и уменьшению трудозатрат производства, найдет широкое применение при автоматизации газовых теплотехнических агрегатов с обеспечением рыночной конкурентоспособности.

Источники информации
1. А.С. Рагозин. Бытовая аппаратура на газовом, жидком и твердом топливе, изд-во: Недра, Ленинград, 1982, рис. 61,66 и 71.

2. Там же, рис. 68.

Автоматический газовый регулятор предназначен для автоматизации, контроля и регулирования коммунально-бытовой аппаратуры. Автоматический газовый регулятор содержит корпус с входным и выходным патрубками и расположенный между ними клапан с седлом, надклапанной и подклапанной полостями, а также пусковую кнопку, запальник, горелку, датчики тяги, пламени и регулируемых параметров типа сопло - заслонка. Подклапанная и надклапанная полости разделены гидродросселем, который образован гарантированным микрозазором между боковой стенкой клапана и корпусом. Запальник содержит два сопла. Надклапанная полость соединена через последовательно подключенные датчики типа сопло - заслонка сначала тяги, а затем пламени к первому соплу запальника, второе сопло которого подключается через сопло пусковой кнопки также к надклапанной полости. Причем датчик пламени одновременно подключен через датчик типа сопло - заслонка регулируемого параметра к выходному патрубку корпуса либо к инжекционной полости горелки. Изобретение позволяет упростить конструкцию, сборку и наладку работы регулятора, а также уменьшить габариты и повысить надежность регулятора. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Автоматический газовый регулятор, содержащий корпус с входным и выходным патрубками и расположенный между ними клапан с седлом, надклапанной и подклапанной полостями, пусковую кнопку, запальник, горелку, датчики тяги, пламени и регулируемых параметров типа сопло - заслонка, отличающийся тем, что подклапанная и надклапанная полости разделены гидродросселем, образованным гарантированным микрозазором между боковой стенкой клапана и корпусом, запальник содержит два сопла, надклапанная полость соединена через последовательно подключенные датчики типа сопло - заслонка сначала тяги, затем пламени к первому соплу запальника, второе сопло которого подключается через сопло пусковой кнопки также к надклапанной полости, причем датчик пламени одновременно подключен через датчик типа сопло - заслонка регулируемого параметра к выходному патрубку корпуса либо к инжекционной полости горелки. 2. Автоматический газовый регулятор по п.1, отличающийся тем, что в цепь датчика регулируемого параметра подключено любое число датчиков типа сопло - заслонка любых регулируемых параметров. 3. Автоматический газовый регулятор по п.1 или 2, отличающийся тем, что сопла запальника расположены концентрично. 4. Автоматический газовый регулятор по одному из пп.1 - 3, отличающийся тем, что сопла датчиков контролируемых и регулируемых параметров помещены в загерметизированные полости, заслонки сопл связаны через регулировочные резьбовые соединения с чувствительными элементами контролируемых и регулируемых параметров.