РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ ГАЗА Российский патент 2004 года по МПК G05D16/06 

Изобретение относится к устройствам регулирования давления газа прямого действия и может быть использовано в системах газоснабжения с давлением ниже атмосферного для его редуцирования и поддержания в заданных пределах.

Известен регулятор давления газа, содержащий корпус с входной и выходной полостями, установленный между ними запорно-регулирующий клапан с конусом на конце, перемещающийся по направляющей и соединенный через рычаг с чувствительным элементом в виде мембраны имеющей жесткий центр и нагруженный задающей пружиной. Один конец рычага закреплен шарнирно на оси мембраны, а второй конец шарнирно связан с запорно-регулирующим клапаном. (АС SU №948292, G 05 D 16/00).

Недостатком этой конструкции является малая точность поддержания регулируемого давления при различных расходах газа из-за наличия зазоров в направляющих запорно-регулирующего клапана, что вызывает перекос его конуса относительно отверстия в седле, а также отсутствие универсальности при широком диапазоне изменения входного давления, т.к. требуется установка новых задающих пружин. К недостаткам можно отнести и большие габариты, т.к. ось приложения усилия к рычагу совпадает с осью мембраны, что требует для обеспечения передачи заданного усилия более длинных плеч рычага, невозможность работы при перестановке входной и выходной полостей.

Известен также регулятор давления газа, содержащий корпус с входной и выходной полостями, установленный между ними запорно-регулирующий клапан, связанный через рычаг с чувствительным элементом, выполненным в виде нагруженной пружиной задания мембраны, направление перемещения центра которой перпендикулярно направлению движения клапана, рычаг связан с мембраной через упругий толкатель, выполненный в виде плоской пружины, один конец которой закреплен в центре мембраны, а другой жестко соединен с концом рычага, взаимодействующим с запорно-регулирующим клапаном. В этом регуляторе седло и направляющий элемент клапана установлены в соосные сквозные расточки в стенке корпуса, разделяющей входную и выходную полости, с возможностью взаимной перестановки их местами, а толкатель выполнен Г-образной формы. (Патент РФ №2018907, G 05 D 16/06).

Недостатком данной конструкции является малая точность поддержания регулируемого рабочего давления при различных расходах газа, даже при высокой точности изготовления, из-за наличия люфтов и зазоров в направляющих элементах запорно-регулирующего клапана, приводящих к его перекосу и неравномерности открытия выходного отверстия в седле.

Технической задачей изобретения является повышение точности поддержания регулируемых давлений при широком изменении давления и расхода рабочего газа с расширенными функциональными возможностями путем обеспечения в режимах работы “после себя” и “до себя” без усложнения конструкции.

Технический результат достигается благодаря тому, что запорно-регулирующийся клапан выполнен в виде плоской шайбы, имеющей по крайней мере на одном из торцев бурт, ограничивающий ее поворот в плоскости, проходящей через ось отверстия седла клапана, при этом запорно-регулирующий клапан установлен шарнирно с возможностью свободного качания на оси на плече рычага, выполненного в виде самоустанавливающей вилки, зафиксированной от осевых перемещений установочным винтом, эта ось расположена внутри вилки перпендикулярно ее боковой поверхности; а толкатель, закрепленный на одной из шайб мембраны и расположенный с эксцентриситетом по отношению к оси мембраны, выполнен с отверстием, в котором установлен палец по посадке с зазором, например ходовой, при этом величина эксцентриситета не превышает диаметр этой шайбы.

На чертежах схематично показаны варианты выполнения регулятора и его элементов:

фиг.1 - регулятор давления газа, положение “до себя”;

фиг.2 - регулятор давления газа, положение “после себя”;

фиг.3 - конструкция установки запорно-регулирующего клапана;

фиг.4 - шайба;

фиг.5 - статические характеристики регулятора.

Регулятор давления газа “до себя” содержит корпус 1 с входной полостью 2 и с выходной полостью 3, закрепленный на основании 4, в котором герметично установлен чувствительный элемент, выполненный в виде упругой мембраны 5 и отделяющий входную полость 2 от полости 6 настройки регулятора. Для исключения деформации центральной части мембраны 5 установлены опорные шайбы: со стороны полости 6 установлена шайба 7, со стороны полости 2 на мембране закреплена жесткая шайба 8, на которой установлен толкатель 9 с эксцентриситетом Е по отношению к оси симметрии мембраны 5. Толкатель 9 выполнен тонкостенным с отверстием 10, в которое по ходовой посадке входит палец 11, являющийся плечом рычага 12,способного поворачиваться вокруг оси 13 при воздействии на него толкателя 9. В корпусе установлен запорно-регулирующий клапан 14, представляющий собой плоскую шайбу 15, на которой для уменьшения амплитуды качания выполнен бурт 16, который может размещаться на любом из торцов шайбы 15. Плоская шайба 15 установлена на оси 17 расположенной в плече рычага 18 выполненного в виде вилки. Ось 17 расположена внутри вилки перпендикулярно ее боковой поверхности. Плечо рычага 18 имеет ось 19, установленную по ходовой посадке в расточке рычага 12. От вертикального перемещения рычаг 18 зафиксирован установочным винтом 20, входящим в кольцевую проточку оси 19. Запорно-регулирующий клапан 14 имеет возможность перемещения относительно седла 20, расположенного на выходном отверстии 21. Седло 20 установлено в корпусе таким образом, что при перемещении толкателя 9 в его сторону, отверстие 21 открывается. Регулировать усилие поджатия плоской шайбы 15 запорно-регулирующего клапана 14 к седлу 20 можно меняя величину эксцентриситета Е, но величина эксцентриситета не должна превышать диаметр шайбы.

В основании 4 со стороны полости 6 установлен штуцер 22, через который подается от внешнего источника газ, создавая давление настройки регулятора. В корпусе 1 установлены штуцера 23 и 24 подачи входного и выходного давления.

Работа регулятора “ до себя” заключается в следующем.

Через штуцер 22 в полость 6 подается газ, создается давление настройки регулятора, происходит перемещение мембраны 5, которая через толкатель 9 передает усилие на палец 11 рычага 12, поворачивая его на оси 13. Плечо рычага 18 перемещает плоскую шайбу 15 запорно-регулирующего клапана 14 в сторону седла 20 в направлении плоскости, проходящей через ось отверстия 21, при этом бурт 16 ограничивает поворот плоской шайбы 15 в этой плоскости. Плоская шайба 15, закрепленная на оси 17, поворачивается и происходит самоустановка запорно-регулирующего клапана 14 на седле 20 и перекрывается выходное отверстие 21. Если давление на входе в полости 2 растет, то упругая мембрана 5 прогибается вниз и перемещает толкатель 9, который тянет за собой палец 11, поворачивая рычаг 12 на оси 13, при этом плечо рычага 18 отводит плоскую шайбу 15 запорно-регулирующего клапана 14 от седла 20, открывая отверстие 21, через которое потечет газ и давление на выходе в полости 2 будет падать до тех пор пока давление в ней не уравновесится давлением настройки в полости 6. Такой клапан позволяет поддерживать постоянное давление на входе регулятора в широком диапазоне.

Отличие регулятора “после себя” заключается в том, что шайба 15 повернута на оси 17 на 180°, одновременно на 180° поворачивается на основании 4 корпус 1, вместе с которым разворачивается на этот же угол седло 20, а функциональное назначение входной и выходной полостей 2 и 3 изменяется на противоположное. В исходном положении шайба 15 под действием давления настройки в полости 6 открыт, а при повышении давления на выходе он перекрывает сечение, уменьшая расход газа через седло 20, что уменьшает выходное давление.

Введение запорно-регулирующего клапана в виде шарнирно-закрепленной плоской шайбы позволяет даже при наличии больших люфтов в шарнирах плотно перекрывать отверстие в седле клапана и при высокой чувствительности точно регулировать заданное давление на выходе при различных входных давлениях и расходах, в свою очередь наличие толкателя, передающего на плечо рычага усилие, направленное с эксцентриситетом по отношению к оси мембраны, позволяет при сохранении чувствительности уменьшать габариты регулятора при одинаковых коэффициентах передачи усилия от мембраны к плоской шайбе, контактирующей с седлом, за счет возможности размещения оси качания рычага в диаметрально противоположном направлении. Перестановкой седла клапана на диаметрально противоположное направление, например за счет поворота корпусной детали, расширяет функциональные возможности регулятора, позволяя изменить функциональное назначение входной и выходной полостей. Следовательно, из одного и того же комплекта деталей может быть собран как регулятор для поддержания заданного давления в линии “до себя”, так и регулятор давления газа “до себя”.

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано в устройствах регулирования давления газа. Техническим результатом является повышение точности поддержания регулируемых давлений при изменении давления и расхода рабочего газа путем обеспечения работы в режимах "после себя" и "до себя", который достигается за счет того, что запорно-регулирующий клапан выполнен в виде плоской шайбы, имеющей, по крайней мере, на одном из торцов бурт, ограничивающий ее поворот в плоскости, проходящей через ось отверстия седла клапана, при этом запорно-регулирующий клапан установлен шарнирно с возможностью свободного качания на оси на плече рычага, выполненного в виде самоустанавливающейся вилки, зафиксированной от осевых перемещений, например, установочным винтом, эта ось расположена внутри вилки перпендикулярно ее боковой поверхности, а толкатель, закрепленный на одной из шайб мембраны и расположенный с эксцентриситетом по отношению к оси мембраны, выполнен с отверстием, в котором установлен палец по посадке с зазором, например ходовой, при этом величина эксцентриситета не превышает диаметра этой шайбы. 5 ил.

Регулятор давления газа, содержащий корпус с входной и выходной полостями, между которыми установлен с возможностью перемещения относительно седла запорно-регулирующий клапан, связанный через рычаг с чувствительным элементом, выполненным в виде мембраны, имеющей в центре опорные шайбы, и перемещающийся в направлении плоскости, проходящей через ось отверстия в седле, отличающийся тем, что запорно-регулирующий клапан выполнен в виде плоской шайбы, имеющей, по крайней мере, на одном из торцов бурт, ограничивающий ее поворот в плоскости, проходящей через ось отверстия седла клапана, при этом запорно-регулирующий клапан установлен шарнирно с возможностью свободного качания на оси на плече рычага, выполненного в виде самоустанавливающейся вилки, зафиксированной от осевых перемещений, например, установочным винтом, эта ось расположена внутри вилки перпендикулярно ее боковой поверхности, а толкатель, закрепленный на одной из шайб мембраны и расположенный с эксцентриситетом по отношению к оси мембраны, выполнен с отверстием, в котором установлен палец по посадке с зазором, например, ходовой, при этом величина эксцентриситета не превышает диаметра этой шайбы.