РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ ГАЗА Российский патент 2002 года по МПК G05D16/06 

Предлагаемое изобретение относится к области автоматического поддержания давления газа на определенном уровне перед потребителем в системе газоснабжения, в которой также предусмотрено полное автоматическое отключение газа в момент отклонения давления газа от допустимых пределов перед потребителем.

Известен регулятор давления газа, содержащий редуктор давления газа, в котором между входным и выходным патрубками установлен регулирующий орган, жестко связанный с мембранным приводом, отсекатель и блок управления, вход которого соединен через отсекатель с входным патрубком регулятора, а выход - с управляющим входом мембранного привода. Выходной патрубок регулятора соединен с управляющими входами блока управления и отсекателя, причем последний выполнен в виде одномембранного привода с первым штоком, на котором установлены два подпружиненных шариковых задатчика порогов давления отсечки газа, и отсечного клапана со вторым штоком, имеющим коленчатый участок для обеспечений свободного хода штоков при установке системы в исходное положение. При этом первый и второй штоки установлены перпендикулярно друг другу и снабжены рукоятками настройки, причем первый шток снабжен двумя узлами фиксации второго штока, а между узлами фиксации выполнена опорная площадка для расположения на ней коленчатого участка второго штока в исходное положение системы (см. авт. св. СССР 1196823, М.кл. G 05 D 16/06, 1985).

Перед включением в работу данного регулятора с помощью динамометра производится настройка задатчиков верхнего и нижнего порогов давления отсечки газа. Затем в исходном состоянии системы при помощи рукоятки настройки коленчатый участок второго штока устанавливается на опорную площадку первого штока. Заданная величина давления на выходе из системы настраивается при помощи пружины задания, после чего эта система готова к работе.

При подаче газа во входной патрубок регулятор давления газа поддерживает заданное давление на выходном патрубке, в результате чего газ под этим давлением поступает в систему газоснабжения.

При изменении расхода газа мембрана блока управления осуществляет поддержание в системе заданного давления газа за счет подачи или прекращения подачи последнего на управляющий вход мембранного привода. При этом давление газа на управляющем входе отсекателя не оказывает воздействия на срабатывание задатчиков верхнего и нижнего порогов давления отсечки газа.

В случае существенного отклонения давления газа от допустимых пределов одномембранный привод воздействует на один из задатчиков порогов давления отсечки газа. При этом, если давление газа в линии потребителя поднимется выше верхнего предела порога давления отсечки газа, то срабатывает отсекатель, коленчатый участок второго штока проваливается в вырез первого штока, и второй шток зафиксируется в этом положении. Если давление газа понизится ниже нижнего предела давления отсечки газа, то второй шток зафиксируется в другом вырезе первого штока. В обоих случаях отсечной клапан перекрывает подачу газа к потребителю, в результате чего происходит отсечка газа к потребителю. После устранения причин, вызвавших отсечку газа, вновь осуществляется настройка данного регулятора, и подача газа к потребителю возобновляется.

Недостатком данного регулятора является то, что он достаточно сложен по конструкции из-за введения двух штоков и настройки коленчатого участка второго штока на опорную площадку первого штока. Кроме того, во время работы регулятора возможно заедание механизма отсекателя, что снижает надежность этой системы.

Наиболее близким техническим решением к данному регулятору по числу совпадающих признаков и достигаемому результату является регулятор давления газа, содержащий входной и выходной канал к потребителю, мембранный запорный клапан минимального и максимального давления газа со штоковым указателем и узлом фиксации, мембранный редуктор давления газа с гидравлической обратной связью и клапан сброса, ось которого совпадает с осями мембранного запорного клапана и клапана мембранного редуктора, причем седла последних двух клапанов выполнены в виде единого одностороннего седла с концентрическими опорными элементами, а заслонка с уплотнителем мембранного редуктора жестко связана со стержнем, установленным в проходном отверстии одностороннего седла (см. технические условия на установку ШБДГ-100, выпущенное предприятием АО "ЭТА", 1995 г.).

В данном регуляторе газ от газовой магистрали высокого давления подводится во входной канал и далее через запорный кран и фильтр направляется к мембранному запорному клапану, заслонка которого образует со своим седлом определенную щель, через которую газ поступает к клапану мембранного редуктора. Заслонка этого клапана занимает относительно своего седла определенное положение в зависимости от затяжки пружины, действующей на его мембрану с одной стороны, и величины давления газа в выходном канале, действующей с другой стороны.

Газ, отрегулированный мембранным редуктором на определенную величину, затем поступает через запорный кран и выходной канал к потребителю. Во время работы данного регулятора возможны случаи повышения давления газа перед потребителем.

В случае повышения давления газа на определенную величину по сравнению с требуемой в работу вступает клапан сброса, через который часть газа стравливается через сбросную линию в атмосферу. При превышении давления газа перед потребителем выше определенной допустимой величины в работу вступает мембранный запорный клапан максимального давления. В этом случае резко повышается давление газа в командной полости мембраны, последняя прогибается и открывает клапан, через который высокое давление газа поступает в управляемую полость мембраны узла фиксации. Под действием этого давления мембрана смещается и увлекает за собой шток, находящийся на цилиндрической поверхности штока запорного клапана. Этот шток освобождается от штока узла фиксации и под действием пружины смещается на закрытие клапана, отсекая подвод газа к потребителю.

При снижении давления газа перед потребителем ниже допустимого предела давления в командной полости мембраны запорного клапана резко падает, и под действием пружины эта мембрана прогибается в другую сторону и открывает другой клапан, через который высокое давление газа поступает в управляемую полость мембраны узла фиксации. Под действием этого давления мембрана смещается и увлекает за собой шток, находящийся на поверхности штока запорного клапана. Последний шток освобождается от штока узла фиксации и под действием пружины смещается на закрытие клапан, отсекая подвод газа к потребителю.

Недостатком данного регулятора давления газа является то, что он достаточно сложен по конструкции и имеет значительные габариты.

Целью предлагаемого изобретения является устранение указанных выше недостатков, а также упрощение конструкции и повышения надежности работы регулятора.

Указанная цель достигается тем, что в регуляторе давления газа, содержащем входной и выходной канал к потребителю, мембранный запорный клапан минимального и максимального давления газа со штоковым указателем и узлом фиксации, мембранный редуктор газа с обратной гидравлической связью и клапан сброса, ось которого совпадает с осями мембранного запорного клапана и клапана мембранного редуктора, причем седла последних двух клапанов выполнены в виде единого одностороннего седла с двумя концентрическими опорными элементами, а заслонка с уплотнителем клапана мембранного редуктора газа жестко связана со стержнем, установленным в проходном отверстии одностороннего седла, клапан сброса выполнен за одно целое с мембранным запорным клапаном, размещен на штоковом указателе и узле фиксации последнего, а на одностороннем седле с противоположной его стороны от опорных элементов выполнена опора для оси вращения рычага, связывающего стержень с мембраной редуктора газа, узел фиксации мембранного запорного клапана выполнен в виде колпачка с тремя внутренними поясками и двумя канавками, размещенными между ними, и шток штокового указателя снабжен углублением, напротив которого в детали, связанной с корпусом регулятора и охватывающей шток, выполнены отверстия с установленными в них шариками, опирающимися на центральный поясок колпачка, причем на первом крайнем пояске размещен шток, а на втором - деталь, связанная с корпусом. Клапан сброса выполнен в виде уплотнителя, размещенного на первом крайнем пояске колпачка и сквозного радиального отверстия, выполненного в штоке штокового указателя и соединенного через осевое отверстие, выполненное в том же штоке и через дросселирующее отверстие с атмосферой, заслонка запорного клапана выполнена П-образной и внутри нее расположена заслонка редуктора газа, связанная через пружину с заслонкой запорного клапана, все элементы регулятора могут быть помещены внутри шкафа, снабженного запорным устройством.

Перечисленные выше новые признаки в данном регуляторе являются существенными, так как они достаточны для того, чтобы отличить данный регулятор от всех известных регуляторов давления газа, и при наличии этих признаков добиваются положительного эффекта, а именно упрощения конструкции и повышения надежности.

На фиг.1 представлена схема работы данного регулятора давления газа, на фиг.2 - схема работы клапана сброса и узла фиксации со штоком.

Регулятор содержит входной канал 1, выходной канал 2, мембрану 3 мембранного запорного клапана минимального и максимального давления газа, пружину 4, размещенную между мембраной 3 и крышкой 5, подвижную опору 6, грибковый наконечник 7, установленный на шток 10, заслонку 8 запорного клапана с уплотнителем 9, шток 10 штокового указателя, жестко связанного с заслонкой 8, колпачок 11 узла фиксации, соединенный с мембраной 3 и установленный на штоке 10 и детали 12, связанной с корпусом 13, мембрану 14 мембранного редуктора газа, командная полость 15 которого соединена через канал 16 с выходным каналом 2, единое одностороннее седло 17 с двумя концентрическими опорными элементами 18 и 19, причем элемент 18 образует с заслонкой 8 запорный клапан, а элемент 19 - с заслонкой 20, имеющей уплотнитель 21, клапан мембранного редуктора, стержень 22, жестко связанный с заслонкой 20. На едином седле 17 с противоположной от опорных элементов 18 и 19 выполнена опора 23, предназначенная для установки в ней оси вращения рычага 24, связывающего стержень 22 с мембраной 14 редуктора газа.

Внутри колпачка 11 выполнены три пояска 25, 26, 27 и две канавки 28 и 29, а на штоке 10 - углубление 30, напротив которого размещены шарики 31, установленные в отверстиях, выполненных в детали 12, и опирающиеся на поясок 26. В пояске 25 размещен уплотнитель 32 клапана сброса, а на штоке 10 выполнено сквозное радиальное отверстие 33, связанное с осевым отверстием 34, которое связано через дросселирующее отверстие 35 грибкового наконечника 7 с атмосферой.

Командная полость 15 мембранного запорного клапана и командная полость 36 редуктора давления газа связаны между собой каналом 37, в котором установлен жиклер 38. Заслонка 8 запорного клапана выполнена П-образной, внутри которой размещена заслонка 20 редуктора давления газа. Между заслонками установлена пружина 39, пружина 40 размещена между заслонкой 20 и деталью 12, а пружина 41 - между мембраной 14 и крышкой 42. Во входном канале 1 установлен запорный кран 43. Мембрана 14 через шток 44 связана с рычагом 24.

Регулятор давления газа работает следующим образом.

Газ под высоким давлением из газовой магистрали подводится к запорному крану 43. В случае его открытия газ направляется по входному каналу 1 к запорному клапану, заслонка 8 которого при нормальной работе регулятора все время приподнята относительно своего запорного элемента 18. Одновременно приподнята заслонка 20 редуктора газа относительно своего опорного элемента 19, причем величина зазора между ними зависит от величины давления газа в выходном канале 2 и затяжки пружины 41. Благодаря такому положению этих заслонок относительно своих опорных элементов газ беспрепятственно поступает в выходной канал 2 и далее направляется к потребителю.

На величину давления газа перед потребителем реагируют мембраны 3 и 14, командная полость 15 последней из которых непосредственно связана через канал 16 с каналом 2, а командная полость 36 связана с полостью 15 через канал 37 и жиклер 38.

В случае незначительного повышения давления в канале 2 повышается давление и в полостях 36 и 15. Мембрана 3 прогибается вверх (по схеме), сжимая пружину 4. Вместе с ней смещается колпачок 11 относительно штока 10, который фиксируется на детали 12 при помощи шариков 31. При смещении колпачка 11 уплотнитель 32 продолжает прикрывать отверстие 33 и герметичность клапана сброса не нарушается. При прогибе мембраны 14 вниз (по схеме) сжимается пружина 41, опускается вниз шток 44, поворачивается рычаг 24, связанный с последним, в результате чего стержень 22 вместе с заслонкой 20 опускаются вниз, уменьшая проходное сечение для прохода газа в канал 2. Давление газа в последнем понижается до определенной величины.

В случае незначительного понижения давления в канале 2 мембрана 3 прогибается вниз, колпачок 11 смещается в ту же сторону относительно штока 10. При смещении колпачка 11 уплотнитель 32 продолжает прикрывать отверстие 33 и герметичность клапана сброса по-прежнему не нарушается. Мембрана 14 в то же время прогибается вверх, увлекая за собой шток 44, который через рычаг 24 смещает стержень 22 с заслонкой 20 вверх, увеличивая проходное сечение для прохода газа в канал 2, в результате давление газа в последнем повышается до определенной величины.

В случае повышения давления в канале 2 несколько выше требуемой величины в работу вступает клапан сброса. В этом случае при смещении мембраны 3 и колпачка 11 относительно штока 10 уплотнитель 32 не полностью будет прикрывать отверстие 33, что приведет к нарушению герметичности клапана сброса. Газ по зазору между штоком 10 и пояском 25 попадает в канал 33 и далее через канал 34 и отверстие 35 стравливается в атмосферу до тех пор, пока давление в канале 2 не восстановится. В этом случае мембрана 3 возвратится в первоначальное положение, уплотнитель 32 прикроет отверстие 33, и герметичность клапана сброса восстановится.

Во время работы данного регулятора возможны случаи резкого изменения давления газа перед потребителем. Так, например, при резком увеличении давления газа перед потребителем в выходном канале 2 в работу вступает запорный клапан, мембрана 3 которого на значительную величину смещается вверх, сжимая пружину 4. При смещении колпачка 11, связанного с мембраной 3, шарики 31 сходят с центрального пояска 26 в канавку 29, выходя из углубления 30 штока 10, в результате чего последний имеет возможность под действием пружины 40 опустится вниз. Заслонка 8, связанная с этим штоком, своим уплотнителем 8 садится на опорный элемент 18, закрывая подвод газа в канал 2, а следовательно, к потребителю.

При резком падении давления газа в канале 2 падает давление в полости 36. Мембрана 3 вместе с колпачком 11 под действием пружины 4 смещается на значительную величину вниз. Шарики 31 в результате этого смещения сходят с пояска 26 в другую канавку 28, выходя из углубления 30 штока 10, в результате чего последний под действием пружины 40 спускается вниз. В этом случае заслонка 8 своим уплотнителем 9 также садится на опорный элемент 18, закрывая подвод газа к потребителю.

После выявления причин резкого изменения давления газа перед потребителем шток 10 штокового указателя возвращают в исходное положение, и регулятор готов к дальнейшей работе.

Следует отметить, что установка жиклера 38 в канал 37 позволяет несколько сгладить колебания давления газа в полости 36 мембранного запорного клапана, а установка дросселирующего отверстия 35 обеспечивает более плавное стравливание воздуха из полости регулятора во время работы клапана сброса. Кроме того, использование в данном регуляторе П-образной заслонки 8 позволяет уменьшить габариты самого регулятора.

Для сохранения работоспособности данного регулятора и исключения проникновения посторонних лиц к этому регулятору предусматривается установка последнего во внутрь шкафа, снабженного запорным устройством.

Таким образом, конструкция данного регулятора благодаря данной компановки получается достаточно простой, с малыми габаритами и достаточно надежной в работе.

Изобретение относится к области автоматического поддержания давления газа на определенном уровне перед потребителем в системе газоснабжения. В регуляторе давления газа, содержащем входной и выходной канал к потребителю, мембранный запорный клапан минимального и максимального давления газа со штоковым указателем и узлом фиксации, мембранный редуктор газа с обратной гидравлической связью и клапан сброса, ось которого совпадает с осями мембранного запорного клапана и клапана мембранного редуктора, причем седла последних двух клапанов выполнены в виде единого одностороннего седла с двумя концентрическими опорными элементами, а заслонка с уплотнителем клапана мембранного редуктора газа жестко связан со стержнем, установленным в проходном отверстии одностороннего седла, клапан сброса выполнен за одно целое с мембранным запорным клапаном, размещен на штоковом указателе и узле фиксации последнего, а на одностороннем седле с противоположной его стороны от опорных элементов выполнена опора для оси вращения рычага, связывающего стержень с мембраной редуктора газа. Такая конструкция обеспечивает повышение надежности работы регулятора. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Регулятор давления газа, содержащий входной и выходной канал к потребителю, мембранный запорный клапан минимального и максимального давления газа со штоковым указателем и узлом фиксации, мембранный редуктор газа с обратной гидравлической связью и клапан сброса, ось которого совпадает с осями мембранного запорного клапана и клапана мембранного редуктора газа, причем седла последних двух клапанов выполнены в виде единого одностороннего седла с двумя концентрическими опорными элементами, а заслонка с уплотнителем клапана мембранного редуктора газа жестко связана со стержнем, установленным в проходном отверстии одностороннего седла, отличающийся тем, что клапан сброса выполнен за одно целое с мембранным запорным клапаном, размещен на штоковом указателе и узле фиксации последнего, а на одностороннем седле с противоположной его стороны от опорных элементов выполнена опора для оси вращения рычага, связывающего стержень с мембраной редуктора газа. 2. Регулятор по п. 1, отличающийся тем, что узел фиксации мембранного запорного клапана выполнен в виде колпачка с тремя внутренними поясками и двумя канавками, размещенными между ними, и шток штокового указателя снабжен углублением, напротив которого в детали, связанной с корпусом регулятора и охватывающей шток, выполнены отверстия с установленными в них шариками, опирающимися на центральный поясок колпачка, причем на первом крайнем пояске размещен шток штокового указателя, а на втором - деталь, связанная с корпусом. 3. Регулятор по п. 1, отличающийся тем, что клапан сброса выполнен в виде уплотнителя, размещенного на первом крайнем пояске колпачка и сквозного радиального отверстия, выполненного в штоке штокового указателя и соединенного через осевое отверстие, выполненное в том же штоке, и через дросселирующее отверстие с атмосферой. 4. Регулятор по п. 1, отличающийся тем, что заслонка запорного клапана выполнена П-образной и внутри нее расположена заслонка редуктора газа, связанная через пружину с заслонкой запорного клапана. 5. Регулятор по п. 1, отличающийся тем, что все элементы регулятора могут быть помещены внутри шкафа, снабженного запорным устройством.