РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ ГАЗА Российский патент 2006 года по МПК G05D16/06 

Регулятор давления газа относится к устройству автоматического поддержания давления рабочей среды на заданном уровне и предназначен для обеспечения природным газом производственных и коммунальных потребителей.

Известно много конструкций устройств, предназначенных для автоматического поддержания выходного давления рабочей среды на заданном уровне. Так, в издании (Регулирующее и предохранительное оборудование для современных систем газоснабжения. А.И.Ревин, Б.П.Адинсков, Б.П.Щуркин. Издательство Саратовского университета, 1989 г.) даны описания и конструктивные схемы регуляторов РДСК-50 и РДНК-400.

Недостатком РДСК-50 является значительная металлоемкость из-за соосного расположения привода и регулирующего клапана и низкий показатель ремонтопригодности. Так, в процессе эксплуатации, замена изношенных седла и клапана возможна при полном извлечении регулятора из трубопровода. Низкий показатель ремонтопригодности постоянно подвергается критике со стороны эксплуатационников.

Конструкция регулятора РДНК-400 несколько лучше, чем регулятора РДСК-50. Несоосное расположение привода и регулирующего клапана, обеспечение их взаимодействия за счет рычага первого рода, позволяют использовать мембранный привод меньшего размера, что напрямую ведет к снижению металлоемкости. Но использование пружины для разгрузки клапана от действия входного давления снижают точность поддержания выходного давления, т.к. входное давление меняется, а усилие пружины постоянно.

Одновременно рассмотрим регулятор давления газа по патенту РФ №1201032 (G 05 D 16/06, 1993 г. Конструкция этого регулятора современна. Регулирующий клапан разгружен компенсационной мембраной, дополнительно введена защитная мембрана.

Недостаток этого регулятора заключается в том, что как при изготовлении, так при ревизии во время эксплуатации не контролируются визуально ход клапана и посадка его на седло. А именно эти параметры определяют пропускную способность устройства. Не гарантируется достижение цели по данному патенту по причине того, что седло клапана и регулирующий клапан установлены в разных сборочных единицах: седло в корпусе регулятора, а клапан в съемном корпусе мембранного привода. При этом, если осевое смещение "седло-клапан" не так существенно заметно при больших расходах газа, то неперпендикулярность штока регулирующего клапана и уплотняемой поверхности седла плюс несоосность значительно влияют на надежность работы в тупиковом режиме, т.е. при отсутствии расхода газа не обеспечивается герметичность затвора регулятора.

Недостатком этого регулятора является также отсутствие в его конструкции запорного клапана, срабатывающего при отклонении выгодного давления за пределы настройки по минимуму и максимуму давления срабатывания.

Наиболее близким по назначению и сущности к заявляемому техническому решению является выбранный в качестве прототипа регулятор давления газа по патенту РФ №2182720, G 05 D 16/06, 1997, содержащий входной и выходной канал к потребителю, мембранный запорный клапан минимального и максимального давления срабатывания со штоковым указателем и узлом фиксации, мембранный редуктор газа 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. Кроме того, регулирующий клапан размещен во входной полости и через связанный с ним стержень контактно взаимодействует за счет рычага с мембраной редуктора, газа. Рычаг имеет точку опоры для оси вращения на одностороннем седле со стороны выходной полости.

Основной недостаток данного регулятора давления газа состоит в том, что регулирующий клапан расположен во входной полости и дополнительно к действию входного давления рабочей среды нагружен пружиной, прижимающей его к рычагу, обеспечивающему за счет контактного соприкосновения взаимодействие с толкателем мембранного привода. Отсутствие неразрывной связи стержня клапана с рычагом на малых расходах приводит регулятор в вибрационный режим работы.

Вибрационный режим работы регулирующего клапана ведет к нестабильности поддержания выходного давления на заданном уровне и, как правило, влечет за собой разрушение клапана и седла.

В связи с тем, что сброс газа в атмосферу при повышении давления сверх заданного значения происходит через зазоры сопряженных по посадке деталей чувствительного механизма минимального и максимального давления газа, это снижает надежность работы шарикового фиксатора из-за засорения зазоров механическими частицами. При этом даже сам сброс газа в атмосферу у регуляторов природного газа должен осуществляться организованно через свечу, чего нет у этого устройства.

Еще один существенный недостаток этого регулятора заключается в низком показателе ремонтопригодности, когда смена клапанного узла и мембраны привода требуют полного извлечения регулятора из трубопровода.

Целью настоящего изобретения является достижение гарантированной надежности работы регулятора в диапазоне расходов от максимума до полного прекращения подачи газа потребителю, а также сокращения времени на устранение возможных неисправностей.

Цель достигается тем, что шток регулирующего клапана установлен в ступенчатом цилиндрическом корпусе, имеющим окна для пропуска рабочей среды из входной полости в выходную, связанного на резьбе с корпусом мембранного привода, а торец, находящийся в выходной полости, имеет седло регулирующего клапана, при этом взаимодействие мембранного привода и штока регулирующего клапана обеспечено рычагом второго рода через контактно-неразрывные соединения скользящего типа.

Анализ найденных в результате поиска патентных, информационных материалов на регуляторы давления газа по фондам областной универсальной научно-технической библиотеки г.Саратова позволяет сделать вывод, что предлагаемое устройство не известно из достигнутого уровня, т.е. является новым.

Кроме того, предлагаемое устройство не следует явным образом из анализируемых источников, т.е. имеет изобретательский уровень.

Регулятор давления газа по заявленному изобретению необходим, промышленно полезен, т.к. способствует надежному и безопасному использованию его при газообеспечении производственных и коммунальных объектов.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 представлен осевой разрез регулятора давления газа; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.

Регулятор давления газа состоит из корпуса 1 с входной 2 и выходной 3 полостями (каналами). Во входной полости 2 расположен запорный клапан минимального и максимального давления газа 4 с чувствительным мембранным механизмом 5. Мембранный привод 6 установлен на привалочный фланец корпуса 1 и крепится к нему винтами 7. Пружина 8 обеспечивает настройку регулятора на требуемое выходное давление за счет нажимного диска 9. Регулирующий клапан 10 расположен в выходной полости 3. Шток 11 регулирующего клапана 10 установлен в цилиндрическом ступенчатом корпусе 12 и имеет окна 13 для пропуска рабочей среды из входной полости 2 в выходную полость 3. Цилиндрический корпус 12 на резьбе связан с мембранным приводом 6. Центральные отверстия привода 6 и цилиндрического корпуса 12, а также седло 14 строго соосны еще в процессе изготовления деталей. От действия входного и выходного давления клапан 10 разгружен уравновешивающей мембраной 15. Верхний конец штока 11 выходит в подмембранную полость привода 6 и с помощью рычага второго рода 16 связан с поводком 17 привода 6. Опорная точка 18 выполнена на стойке 19.

Неразрывность или постоянство сопряжения поводка 17 и штока 11 обеспечено подвижными соединениями скользящего типа. Трубка 20 обеспечивает передачу давления рабочей среды в подмембранную полость привода 6, а трубка 21 в подмембранную полость чувствительного механизма 5. Запорный клапан 4 имеет встроенный перепускной клапан 22 для выравнивания давления при открытии после срабатывания. Открытие клапана 4 осуществляется вилкой 23, связанной со штоком 24, концы которого через уплотнения выведены наружу и имеют лыски под съемный рычаг (на чертеже показан).

Регулятор давления газа работает следующим образом. Исходное положение: газ в полости 2 отсутствует, регулирующий клапан 10 открыт, газ в трубопроводе газопотребителя отсутствует. Мембранный привод 6 настроен на требуемое выходное давление газа.

При подаче газа на вход регулятора при открытом запорном клапане 4 газ через окна 13 поступает в выходную полость 3 и далее по трубопроводу идет к потребителю. По импульсным трубкам 20 и 21 давление газа передается на мембраны привода 6 и чувствительного механизма 5. При установившемся отборе газа дросселирующий зазор между клапаном 10 и седлом 14 будет оставаться постоянным.

При изменении расхода газа давление в трубопроводе потребителя будет поддерживаться на требуемом уровне за счет привода 6, который через шток 11 перемещает клапан 10 адекватно изменяя дросселирующий зазор.

При прекращении отбора газа давление в выходной полости 3 и в подмембранной полости привода 6 будет расти. Мембрана привода через рычаг 16 закроет клапан 10 и будет обеспечивать полную его герметичность.

При аварийном повышении или понижении давления газа в линии газопотребителя мембрана чувствительного механизма 5 прогибается вниз или вверх, размыкается шариковый замок 25 и клапан 4 закрывается, обеспечивая полное прекращение подачи газа потребителю. Клапан 4 открывается вручную после устранения причин, вызвавших его закрытие.

Устранение возможных неисправностей, свойственных всем регулирующим устройствам, а это износ седла или уплотнителя регулирующего клапана, производится простым снятием мембранного привода 6 вместе с цилиндрическим корпусом 12 и клапаном 10, после отдачи 4-х винтов 7. Корпус 1 из трубопровода не извлекается, что обеспечивает сокращение времени на устранение выявленных визуально неисправностей деталей клапанной группы.

Изобретение относится к устройству автоматического поддержания давления рабочей среды на заданном уровне и может быть использовано в системах обеспечения природным газом производственных и коммунальных потребителей. Сущность: устройство содержит корпус со входной и выходной полостями, запорный клапан, мембранный чувствительный механизм, регулирующий клапан. Регулирующий клапан управляется мембранным приводом посредством рычага второго рода, рычага для контактного взаимодействия и штока регулирующего клапана. Технический результат: повышение надежности работы устройства. 2 ил.

Регулятор давления газа, содержащий корпус с входной и выходной полостями, запорный клапан минимального и максимального давления срабатывания с мембранным чувствительным механизмом, расположенные в корпусе со стороны входной полости, мембранный привод, управляющий регулирующим клапаном, рычаг для контактного взаимодействия регулирующего клапана и мембранного привода, отличающийся тем, что шток регулирующего клапана установлен в цилиндрическом корпусе, имеющем окна для пропуска рабочей среды из входной полости в выходную, один конец которого на резьбе связан с корпусом мембранного привода, а торец, находящийся в выходной полости, имеет седло регулирующего клапана, при этом взаимодействие мембранного привода и штока регулирующего клапана обеспечено рычагом второго рода через контактно-неразрывные соединения скользящего типа.