КЛАПАННОЕ УСТРОЙСТВО ПОДАЧИ Российский патент 2022 года по МПК F23N1/00 

Область техники

Изобретение относится к устройству подачи газа к горелке, имеющейся в устройстве, питаемом газом или смесью воздуха и газа.

В качестве неограничивающего примера, рассматриваемые здесь устройства, питаемые газом, могут включать в себя бойлеры, накопительные водонагреватели, сушильные установки, печи, камины или другие подобные или сопоставимые устройства.

Предшествующий уровень техники

Известно, что устройства, питаемые газом, имеют высокую эффективность и обеспечивают гигиеничное сгорание только в том случае, если поддерживается правильный состав смеси воздуха и газа в диапазоне применимых расходов теплового потока.

Некоторые известные устройства подачи газа имеют регулятор давления, способный устанавливать давление подачи газа, выходящего из подающего трубопровода к горелке устройства, питаемого газом или заданной смесью воздуха и газа.

Регуляторы давления обычно имеют клапанный элемент, связанный с отверстием и выполненный с возможностью взаимодействия с регулирующей мембраной, соединенной с регулирующей пружиной, для установки давления газа ниже по потоку относительно отверстия.

Регуляторы обеспечивают то, что путем установки противодействующего усилия регулирующей пружины на регулирующей мембране и, следовательно, на клапане, можно устанавливать давление газа ниже по потоку относительно клапана.

Эти известные решения обеспечивают то, что операция по регулированию давления выполняется с помощью механического калибровочного устройства, которым, возможно, управляет элемент шагового перемещения, который воздействует на регулирующую пружину и задает ее нагрузку.

Однако формирование кривой регулирования для обеспечения гигиенического сгорания путем воздействия на нагрузку регулирующей пружины с помощью калибровочного устройства требует точности изготовления компонентов, участвующих в регулировании, что делает их конструкцию сложной и дорогостоящей.

Эта проблема обостряется в случаях применений, которые используют электронный контроль сгорания.

Фактически, в таких применениях требуется высокое модулирующее поле (модулирующее поле определяется как отношение между максимальным расходом и минимальным расходом) и четко определенный градиент кривой модуляции во всем рабочем диапазоне.

Известные регуляторы давления не позволяют получить точный ход характеристики модуляции выходящего газа в функции команды при низких расходах, будь то команда в виде прикладываемого противодействующего усилия или количество шагов шагового элемента перемещения.

Также известно, что расход газа, выходящего из регулятора давления, не является линейно пропорциональным противодействующему усилию, создаваемому регулирующей пружиной на регулирующей мембране.

Также можно использовать датчики для определения характеристик сгорания, которые посредством косвенных измерений позволяют проверять и адаптировать подачу выходящего газа для обеспечения гигиенического сгорания.

Такие датчики, однако, не могут обеспечить быстрое и точное регулирование количества выходящего газа, особенно когда это необходимо для доставки небольших количеств, поскольку в данном последнем случае время реакции датчиков является большим и гораздо менее приемлемым.

В этом контексте вышеупомянутые аспекты приводят к усложнению регулирования количества подаваемого газа и невозможности его динамической адаптации в каждом случае к возможным изменениям в газе и/или в требуемом соотношении воздуха и газа.

Следовательно, существует необходимость в усовершенствовании и создании устройства подачи газа, которое свободно по меньшей мере от одного из упомянутых выше технических недостатков.

Задачей изобретения является создание устройства подачи газа, которое позволяет в каждом случае подавать точное и необходимое количество газа в соответствии с требованиями, типом газа и соотношением воздуха и газа, требующимся в каждом случае, но в то же время гарантирует высокую производительность и гигиеничное сгорание в широком диапазоне расхода теплового потока.

Другой задачей изобретения является создание устройства подачи газа, способного обеспечить кривую модуляции с возрастающим градиентом при низких расходах газа.

Заявитель разработал, испытал и воплотил изобретение, чтобы преодолеть недостатки известного уровня техники и решить упомянутые и другие задачи и обеспечить иные преимущества.

Раскрытие изобретения

Изобретение изложено и охарактеризовано в независимом пункте формулы изобретения, в то время как зависимые пункты формулы изобретения описывают другие особенности изобретения или варианты осуществления основной идеи изобретения.

В соответствии с вышеупомянутыми задачами, изобретение относится к устройству подачи газа, имеющему подающий трубопровод, который проходит от входного конца до выпускного конца и вдоль которого последовательно установлены:

– по меньшей мере один входной компонент с двумя электроклапанами, коаксиальными друг другу или отделенными друг от друга и взаимодействующими с по меньшей мере первым отверстием, имеющимся в подающем трубопроводе, и удерживаемыми в нормально закрытом состоянии двумя соответствующими удерживающими пружинами, причем электроклапаны выполнены с возможностью перехода в каждом случае в открытое состояние под воздействием по меньшей мере одной катушки, связанной с одним или обоими электроклапанами, на которую подается электропитание;

– регулятор давления, снабженный клапаном, взаимодействующим со вторым отверстием, имеющимся в подающем трубопроводе, и соединенным с первой регулирующей мембраной, выполненной с возможностью формирования регулирующей камеры, в которой внутреннее давление равно атмосферному давлению, причем первая регулирующая мембрана также соединена с регулирующей пружиной, выполненной с возможностью установки давления газа ниже по потоку относительно второго отверстия в соответствии с усилием сжатия, приложенным к регулирующей пружине с помощью механического калибровочного устройства.

В возможных вариантах осуществления, регулятор давления содержит вторую регулирующую мембрану, соединенную с клапаном и ограничивающую совместно с первой регулирующей мембраной компенсационную камеру, соединенную по текучей среде с подающим трубопроводом ниже по потоку относительно второго отверстия посредством проходного канала, имеющегося в клапане.

В возможных вариантах осуществления, устройство механической калибровки представляет собой элемент перемещения, выполненный с возможностью приложения усилия сжатия к регулирующей пружине для установки давления газа ниже по потоку относительно второго отверстия.

В соответствии с характерным аспектом изобретения устройство подачи газа также имеет регулятор расхода, расположенный ниже по потоку относительно регулятора давления, причем регулятор расхода содержит:

– неподвижную корпусную часть, установленную в подающем трубопроводе и имеющую сквозное отверстие,

– подвижную корпусную часть, снабженную заслонкой, перекрывающей сквозное отверстие, чтобы устанавливать в каждом случае сечение прохода для газа в зависимости от их взаимного положения,

– элемент перемещения, выполненный с возможностью позиционирования заслонки по меньшей мере между открытым и частично закрытым положениями, в которых сквозное отверстие, соответственно, открыто и частично закрыто заслонкой.

В соответствии с возможными решениями, заслонка содержит гибкую створку, например, лопасть, позиционируемую относительно сквозного отверстия в неподвижной корпусной части так, чтобы устанавливать сечение прохода для газа и, следовательно, расход газа. Гибкая створка позиционируется с помощью элемента перемещения.

Элемент перемещения, который воздействует на гибкую створку, может содержать стержень с первым концом, находящимся в контакте с гибкой створкой, и вторым концом, соединенным с линейным приводом, выполненным с возможностью позиционирования стержня вдоль его собственной продольной оси.

В возможных вариантах осуществления первый конец стержня содержит головку, находящуюся в контакте с гибкой створкой. Головка эксцентрична относительно продольной оси стержня.

Элемент перемещения, который воздействует на гибкую створку, может быть выполнен с возможностью вращения стержня вокруг его продольной оси.

Вращение стержня, предпочтительно осуществляемое вручную на этапе сборки, предназначено для правильного позиционирования стержня относительно гибкой створки.

Между продольной осью и плоскостью, касательной к гибкой створке в точке, где она крепится к неподвижной корпусной части, может быть установлен угол.

В возможных вариантах осуществления, сквозное отверстие в неподвижной корпусной части может иметь первый участок с линейным профилем периметра и второй участок с коническим профилем периметра, при этом первый участок и второй участок соединены друг с другом соединительным участком, имеющим, по существу, экспоненциальный профиль периметра.

В возможных вариантах осуществления первый элемент перемещения, связанный с регулятором давления, и/или второй элемент перемещения, связанный с регулятором расхода, представляют собой шаговый двигатель, линейный и/или вращательный привод и другой тип аналогичного или сопоставимого элемента перемещения.

В возможных вариантах осуществления первый элемент перемещения и/или второй элемент перемещения могут представлять собой модулирующий элемент электромагнитного типа или пневматического типа, или иного типа.

В соответствии с возможными решениями первый элемент перемещения и/или второй элемент перемещения управляются блоком управления, чтобы приводиться в действие согласованно друг с другом с целью модулирования давления газа и расхода газа, выходящего из выпускного конца.

Блок управления выполнен с возможностью адаптации функционирования первого и/или второго элементов перемещения под тип используемого газа.

В возможных вариантах осуществления второй элемент перемещения имеет вал, снабженный червячным винтом, а подвижная корпусная часть имеет по меньшей мере на части ее внешнего периметра зубчатый сектор, взаимодействующий с червячным винтом, причем подвижная корпусная часть выполнена с возможностью вращения вокруг оси вращения, ортогональной плоскости сквозного отверстия, под воздействием второго элемента перемещения.

Согласно еще одному варианту осуществления, неподвижная корпусная часть и подвижная корпусная часть могут иметь трубчатую форму, например цилиндрическую форму.

В таком случае подвижная корпусная часть соосна неподвижной корпусной части и имеет сквозное отверстие, которое может позиционироваться относительно сквозного отверстия в неподвижной корпусной части, чтобы обеспечивать подачу газа.

Расход подаваемого газа в каждом случае определяется взаимным положением двух сквозных отверстий.

В соответствии с этим вариантом осуществления сквозное отверстие в подвижной корпусной части может позиционироваться относительно сквозного отверстия в неподвижной корпусной части с помощью линейного привода или вращательного привода.

Согласно возможному варианту осуществления ниже по потоку относительно выпускного конца подсоединено устройство для смешивания воздуха и газа, снабженное вентилятором, способным подавать необходимое количество воздуха, чтобы на выходе в каждом случае получать смесь, имеющую требуемое соотношение воздуха и газа.

Краткое описание чертежей

Эти и другие характеристики изобретения станут очевидными из последующего описания некоторых вариантов осуществления, приведенных в качестве неограничивающего примера со ссылками на чертежи.

На фиг. 1 схематично показано устройство подачи газа согласно одному из возможных вариантов осуществления изобретения;

на фиг. 2 – устройство подачи газа согласно одному из возможных вариантов осуществления изобретения, вид в разрезе;

на фиг. 3 – часть устройства подачи газа согласно одному из возможных вариантов осуществления изобретения, вид в разрезе;

на фиг. 4 – неподвижная корпусная часть регулятора расхода устройства подачи газа, вид сверху;

на фиг. 5 – регулятор расхода согласно одному из возможных вариантов осуществления изобретения, подробный вид в разрезе;

на фиг. 6 – развитие характеристики расхода в зависимости от команды и как ее можно модулировать при низком расходе, схематичный вид;

на фиг. 7 и 8 – два устройства подачи газа согласно возможным вариантам осуществления изобретения, виды в разрезе;

на фиг. 9 – устройство подачи газа, показанного на фиг. 8, вид в разрезе;

на фиг. 10 – регулятор расхода устройства подачи газа согласно одному из возможных вариантов осуществления изобретения, поэлементный вид;

на фиг. 11 – регулятор расхода в соответствии с описанными вариантами осуществления, вид в разрезе;

на фиг. 12 – регулятор расхода в соответствии с описанными другими вариантами осуществления, подробный вид в разрезе.

Чтобы облегчить понимание, одни и те же ссылочные позиции, по-возможности, использованы для обозначения на чертежах идентичных общих элементов. Понятно, что элементы и характеристики одного варианта осуществления могут быть удобно включены в другие варианты осуществления без дополнительных пояснений.

Варианты осуществления изобретения

Варианты осуществления, описанные со ссылками на чертежи, относятся к устройству 10 подачи газа для питания горелки 11, имеющейся в устройстве, питаемом газом или смесью воздуха и газа.

Рассматриваемые здесь устройства, работающие на газе, включают в себя бойлеры, накопительные водонагреватели, сушильные камеры, печи, камины или другие подобные или сопоставимые устройства, в которых имеется по меньшей мере одна горелка 11, питаемая природным газом, метаном, пропаном или другими газами или смесью воздуха и газа.

Устройство 10 подачи газа имеет подающий трубопровод 12, который проходит от входного конца 13 до выпускного конца 14; причем вдоль подающего трубопровода 12 последовательно расположены входной элемент 15, регулятор 16 давления и регулятор 17 расхода.

В возможных вариантах осуществления, входной компонент 15 имеет два электроклапана 18a и 18b, взаимодействующих по меньшей мере с первым отверстием 19, имеющимся в подающем трубопроводе 12, и удерживаемых в нормально закрытом состоянии двумя соответствующими удерживающими пружинами 20a и 20b.

Ссылаясь на фиг. 3, два электроклапана 18a и 18b могут располагаться последовательно. В этом случае приведенные в качестве примера электроклапаны 18a и 18b соответственно связаны с отверстием 19a и отверстием 19b.

В возможных вариантах осуществления два электроклапана 18a и 18b могут быть коаксиальными или отделенными друг от друга.

Электроклапаны 18a и 18b выполнены с возможностью нахождения в каждом случае в открытом состоянии под воздействием по меньшей мере одной катушки 21 с электропитанием.

Катушка 21 с электропитанием может быть функционально связана с обоими электроклапанами 18a и 18b.

В возможных вариантах осуществления входной компонент 15 может содержать две катушки 21 с электропитанием, каждая из которых связана с соответствующим электроклапаном 18a и 18b.

В возможных вариантах осуществления, когда на катушку 21 подано электропитание, она противодействует удерживающему усилию, прикладываемому двумя удерживающими пружинами 20a и 20b, и переводит оба электроклапана 18a и 18b в состояние, позволяющее газу проходить через первое отверстие 19.

В случае двух обособленных и отдельных электроклапанов 18a и 18b, каждая катушка 21 во время использования противодействует удерживающему усилию, прикладываемому соответствующей удерживающей пружиной 20a и 20b, связанной с соответствующим электроклапаном 18a и 18b.

Электроклапаны 18a и 18b могут располагаться в общем направлении, перпендикулярном плоскости расположения первого отверстия 19.

Входной компонент 15 выполняет функцию обеспечения безопасности, поскольку, если возникает неисправность или необходимо вмешаться в работу устройства 10 подачи газа или в подключенное к нему устройство, питаемое газом, его можно привести в действие, чтобы быстро прекратить подачу газа.

Входной компонент 15 может быть выполнен с возможностью замены без изменения или замены первого отверстия 19 подающего трубопровода 12.

Это позволяет использовать входные компоненты 15, имеющие различные характеристики, без изменения геометрии подающего трубопровода 12 и, в частности, первого отверстия 19.

В возможных вариантах осуществления изобретения регулятор 16 давления снабжен клапаном 22, взаимодействующим со вторым отверстием 23, имеющимся в подающем трубопроводе 12.

Клапан 22 соединен с первой регулирующей мембраной 24, способной ограничивать регулирующую камеру 25, в которой внутреннее давление равно атмосферному давлению.

Первая регулирующая мембрана 24 также соединена с регулирующей пружиной 26, выполненной с возможностью установки давления газа ниже по потоку относительно второго отверстия 23 в зависимости от усилия сжатия, прикладываемого к регулирующей пружине 26 механическим калибровочным устройством 27.

Регулирующая пружина 26, усилие сжатия, устанавливаемое устройством 27 механической калибровки на регулирующей пружине 26, и атмосферное давление в регулирующей камере 25 способствуют установке давления газа ниже по потоку относительно клапана 22.

Механическое калибровочное устройство 27 может содержать опорный корпус 28, который в каждом случае может быть съемно закреплен внутри канала 29 регулятора 16 давления, например, посредством механического взаимодействия.

В зависимости от положения опорного корпуса 28, можно задавать опорное положение регулирующей пружины 26, и, следовательно, усилие, прикладываемое ей к первой регулирующей мембране 24 и клапану 22.

В возможных вариантах осуществления опорный корпус 28 может представлять собой ключ-шестигранник, резьбовую гайку или другой аналогичный или сопоставимый элемент, который можно позиционировать, например, путем ввинчивания/вывинчивания его с помощью инструмента, такого как отвертка либо что-то подобное.

В возможных вариантах осуществления механическое калибровочное устройство 27 может содержать первый элемент 48 перемещения, выполненный с возможностью приложения усилия сжатия к регулирующей пружине 26, чтобы устанавливать давление газа ниже по потоку относительно второго отверстия 23.

Первый элемент 48 перемещения может представлять собой серводвигатель, шаговый двигатель, исполнительный механизм или аналогичный или сопоставимый элемент.

Согласно возможным вариантам осуществления регулятор 16 давления содержит вторую регулирующую мембрану 30, соединенную с клапаном 22.

Вторая регулирующая мембрана 30 совместно с первой регулирующей мембраной 24 ограничивает компенсационную камеру 31, соединенную по текучей среде с подающим трубопроводом 12 ниже по потоку относительно второго отверстия 23 посредством проходного канала 32, имеющегося в клапане 22.

Проходной канал 32 имеет два отверстия 33а и 33b, которые позволяют подающему трубопроводу 12 соединяться с компенсационной камерой 31.

Такая конфигурация позволяет поддерживать постоянное давление газа ниже по потоку относительно второго отверстия 23, а также давление газа в компенсационной камере 31 за счет усилия, определяемого сжатием регулирующей пружины 26, независимо от входного давления и падения давления ниже по потоку относительно регулятора 17 расхода.

Согласно одному из аспектов изобретения устройство 10 подачи газа также имеет регулятор 17 расхода, расположенный ниже по потоку относительно регулятора 16 давления.

Регулятор 17 расхода имеет неподвижную корпусную часть 34, установленную в подающем трубопроводе 12 и имеющую сквозное отверстие 35, а также подвижную корпусную часть 36, снабженную заслонкой 37, перекрывающей сквозное отверстие 35, для установки в каждом случае сечения прохода газа через сквозное отверстие 35 в зависимости от их взаимного положения.

Регулятор 17 расхода также содержит второй элемент 38 перемещения, выполненный с возможностью позиционирования заслонки 37 по меньшей мере между открытым и частично закрытым положениями, в которых сквозное отверстие 35, соответственно, открыто и частично закрыто заслонкой 37.

В возможных вариантах осуществления заслонка 37 подвижной корпусной части 36 может представлять собой гибкую створку 52, которая в каждом случае позиционируется относительно сквозного отверстия 35 в неподвижной корпусной части 34 посредством второго элемента 38 перемещения.

Один конец гибкой створки 52 может быть прикреплен к неподвижной корпусной части 34 с помощью подходящих крепежных средств 53, таких, например, как винты или т.д.

В возможных вариантах осуществления второй элемент 38 перемещения содержит стержень 54, имеющий первый конец 55, находящийся в контакте с гибкой створкой 52, и второй конец, соединенный с линейным приводом 56.

Линейный привод 56 выполнен с возможностью позиционирования стержня 54 вдоль его продольной оси Z. Это позволяет позиционировать гибкую створку 52 относительно сквозного отверстия 35 так, чтобы устанавливать расход подаваемого газа.

Например, линейный привод 56 может представлять собой серводвигатель, шаговый двигатель, механизм преобразования движения с линейным перемещением или другой аналогичный или сопоставимый элемент.

Сечение прохода газа через сквозное отверстие 35 определяется в каждом случае положением гибкой створки 52 относительно сквозного отверстия 35, которое, в свою очередь, определяется положением стержня 54 вдоль его продольной оси Z.

Этот вариант осуществления не только упрощает геометрию регулятора 17 расхода, поскольку он содержит ограниченное количество компонентов, но также позволяет управляемо модулировать функциональное соотношение, которое связывает расход Q газа с положением заслонки 37, устанавливаемым каждый раз вторым элементом 38 перемещения.

Заявитель обнаружил, что можно получить четко определенную кривую модуляции расхода Q газа в зависимости от положения заслонки 37 или гибкой створки 52, устанавливаемого вторым элементом 38 перемещения, с возрастающим градиентом при низком расходе газа.

Угол α определяется между продольной осью Z стержня 54 и плоскостью, касательной к гибкой створке 52 в точке, где последняя прикреплена к неподвижной корпусной части 34.

Заявитель обнаружил, что при увеличении угла α, развитие кривой модуляции расхода Q газа изменяется как функция команды d, будь то выдвижение стержня 54 вдоль продольной оси Z, или ряд шагов привода 56, который приводит в движение стержень 54. См., например, схематичный вид на фиг. 6.

На фиг. 6 стрелкой схематично показано, как кривая модуляции изменяется в зависимости от угла α.

В возможных вариантах выполнения, показанных на фиг. 5, профиль сквозного отверстия 35 может представлять собой дугу окружности.

Также могут иметься другие профили сквозного отверстия 35.

Заявитель обнаружил, что при уменьшении радиуса кривизны профиля сквозного отверстия 35 градиент кривой модуляции расхода Q увеличивается в функции команды d.

В возможных вариантах осуществления сквозное отверстие 35 в неподвижной корпусной части 34 имеет по меньшей мере первый участок 57 с линейным профилем периметра и по меньшей мере второй участок 58 с сужающимся профилем периметра.

Первый участок 57 и второй участок 58 соединены друг с другом посредством соединительного участка 59.

В возможных предпочтительных вариантах осуществления соединительный участок 59 предпочтительно имеет экспоненциальный профиль периметра.

Заявитель обнаружил, что при переходе от соединительного участка 59 с линейным профилем периметра к соединительному участку 59 с экспоненциальным профилем периметра градиент кривой модуляции расхода Q увеличивается как функция команды d.

В возможных вариантах осуществления, первый конец 55 стержня 54, контактирующий с гибкой створкой 52, имеет головку 60, находящуюся в контакте с гибкой створкой 52.

Головка 60 преимущественно эксцентрична относительно продольной оси Z стержня 54.

В возможных предпочтительных вариантах осуществления точка контакта головки 60 с гибкой створкой 52 эксцентрична относительно продольной оси Z стержня 54.

В некоторых вариантах осуществления второй элемент 38 перемещения содержит электродвигатель 61, например, шагового типа, снабженный приводным валом, соединенным со стержнем 54 или представляющим собой сам стержень 54, выполненный с возможностью перемещения последнего в осевом направлении с занятием предварительно заданных положений.

В возможных вариантах осуществления подающий трубопровод 12 может по меньшей мере частично закрываться сверху верхним закрывающим элементом 62, и элемент 38 перемещения, в случае примера с электродвигателем 61, может устанавливаться над ним со своим собственным приводным валом или стержнем 54, проходящим через соответствующее проходное отверстие 63, выполненное в нем.

В некоторых вариантах осуществления верхний закрывающий элемент 62 может иметь такую форму, чтобы определять посадочные места 64, подходящие для размещения по меньшей мере нижней части 65а вмещающего корпуса 65 элемента 38 перемещения, чтобы гарантировать его стабильное и точное позиционирование (фиг. 11).

В возможных вариантах осуществления нижняя часть 65а может продолжаться внутри проходного отверстия 63 через верхний закрывающий элемент 62 (фиг. 12).

В некоторых вариантах осуществления электродвигатель 61 может быть газонепроницаемым, то есть выполненным с возможностью предотвращения утечек газа через него в окружающую среду или по меньшей мере для поддержания утечек газа ниже установленных законодательством пределов.

Согласно альтернативным вариантам осуществления, например, описанным со ссылкой на фиг. 11-12, электродвигатель 61 может не быть газонепроницаемым, чтобы снизить общую стоимость регулятора 17 расхода и, следовательно, устройства 10.

В таких вариантах осуществления регулятор 17 расхода может содержать уплотнительное устройство 66, выполненное с возможностью обеспечения уплотнения второго элемента 38 перемещения, предотвращающего утечку газа из подающего трубопровода 12 во внешнюю среду.

В некоторых вариантах осуществления, например, описанных со ссылкой на фиг. 11, уплотнительное устройство 66 содержит кольцевую прокладку 67, выполненную с возможностью взаимодействия со стержнем 54, гарантируя радиальное уплотнение последнего.

Кольцевая прокладка 67 может иметь уплотнительную кромку 68, называемую также «губчатым кольцом» одинарного или двойного типа, которая проходит по направлению к центральной части кольцевой прокладки 67, образуя скользящее уплотнение на стержне 54.

В других вариантах осуществления кольцевая прокладка 67 может располагаться внутри посадочного места 64 и иметь форму, по существу, совпадающую с ним. Таким образом, нижняя часть 65а вмещающего корпуса 65 двигателя 61 располагается в посадочном месте 64 над кольцевой прокладкой 67, что предотвращает нежелательные осевые перемещения последней, которые в противном случае могли бы возникнуть из-за скольжения стержня 54. В возможных вариантах осуществления, например, описанных со ссылкой на фиг. 12, уплотнительное устройство 66 содержит сильфонное уплотнение 69, преимущественно выполненное из сжимаемого и гибкого материала, прикрепленное к стержню 54 и выполненное с возможностью удлинения и сжатия в зависимости от осевого перемещения последнего.

Сильфонное уплотнение 69 выполнено с возможностью полного окружения стержня 54 в радиальном направлении.

На фиг. 12 в качестве примера показаны два возможных положения стержня 54 и сильфонного уплотнения 69, из которых сжатое положение показано сплошной линией, а расширенное положение показано пунктирной линией.

Сильфонное уплотнение 69 в сжатом положении может иметь множество складок, наложенных друг на друга и собранных в пачку, которая стремится расшириться.

В некоторых вариантах осуществления сильфонное уплотнение 69 ограничено нижним концом 70 совместно со стержнем 54 вблизи первого конца 55 последнего и верхним концом 71 совместно с верхним закрывающим элементом 62.

В некоторых вариантах осуществления нижний конец 70 снабжен нижним уплотнительным кольцом 72, выступающим внутрь и играющим роль радиального уплотнительного элемента. Стержень 54 может быть снабжен соответствующим посадочным местом 73, рассчитанным на размещение и удержание нижнего уплотнительного кольца 72.

В некоторых вариантах осуществления верхний конец 71 содержит верхнее уплотнительное кольцо 74, предназначенное для выполнения функции осевого уплотнительного элемента, которое во время использования зажато между верхним закрывающим элементом 62 и вмещающим корпусом 65.

В некоторых вариантах осуществления также может содержаться тонкая направляющая втулка 75, имеющая такую форму, чтобы она окружала нижнюю часть 65а вмещающего корпуса 65, которая продолжается под проходным отверстием 23, оставляя проход для стержня 54, и следовала профилю верхнего закрывающего элемента 62 в верхней части.

Между направляющей втулкой 75 и вмещающей конструкцией двигателя 61 может также иметься еще одно уплотнительное кольцо 76.

В случае разрыва мембраны, зазор в месте контакта стержня 54 и направляющей втулки 75 гарантирует контролируемую утечку газа в соответствии с правилами техники безопасности.

В одном из возможных вариантов осуществления, описанном, например, со ссылкой на фиг. 9 и 10, второй элемент 38 перемещения может быть выполнен с возможностью обеспечения вращения стержня 54 вокруг его продольной оси Z.

Вращение стержня 54, предпочтительно осуществляемое вручную во время этапа сборки, предназначено для правильного позиционирования стержня 54 относительно гибкой створки 52.

При наличии головки 60, путем вращения стержня 54 вокруг его продольной оси Z можно регулировать положение точки контакта головки 60 с гибкой створкой 52.

Согласно возможным вариантам осуществления второй элемент 38 перемещения может содержать винт с ручным приводом.

В возможных вариантах осуществления второй элемент 38 перемещения имеет вал 39, снабженный червячным винтом 40, а подвижная корпусная часть 36 имеет по меньшей мере на части своей внешнего периметра зубчатый сектор 41, взаимодействующий с червячным винтом 40.

В возможных вариантах осуществления подвижная корпусная часть 36 выполнена с возможностью вращения под воздействием второго элемента 38 перемещения вокруг оси X вращения, перпендикулярной плоскости сквозного отверстия 35.

В одном из возможных вариантов осуществления ось X вращения, по существу, перпендикулярна оси перемещения двух электроклапанов 18a и 18b и/или клапана 22.

Такая конфигурация устройства 10 подачи газа является особенно преимущественной, поскольку она имеет ограниченный объем, упрощает операции сборки и/или технического обслуживания, позволяет также вмещать в себе удлинение подающего трубопровода 12 и обусловливает более низкие нагрузочные потери, поскольку поток не отклоняется.

В зависимости от количества оборотов, шагов подачи или также электрического командного сигнала второго элемента 38 перемещения можно задавать взаимное положение заслонки 37 и сквозного отверстия 35.

Такое взаимное положение позволяет устанавливать расход газа в зависимости от его типа. Адаптируя в каждом случае взаимное положение в зависимости от типа газа, можно обеспечивать точную подачу требуемого количества газа.

В возможных вариантах осуществления регулятор 17 расхода содержит гибкий распорный элемент 42, находящийся в контакте с подвижной корпусной частью 36 и с опорным участком 43 подающего трубопровода 12, или с опорной частью 44, находящейся в контакте с опорным участком 43.

Гибкий распорный элемент 42 выполнен с возможностью создания бокового давления на подвижную корпусную часть 36 в направлении неподвижной корпусной части 34 так, чтобы уменьшать сквозное отверстие 35 до минимума, когда заслонка 37 находится в частично закрытом положении.

В возможных вариантах осуществления регулятор 17 расхода содержит цилиндрическую корпусную часть 45, прикрепленную к неподвижной корпусной части 34 или образующую ее часть, вставленную в сквозное отверстие 46 в подвижной корпусной части 36 и способную определять ось вращения X самой подвижной корпусной части 36.

В одном из вариантов осуществления гибкий распорный элемент 42 вставлен внутрь цилиндрической корпусной части 45 и взаимодействует с ней, чтобы определять направление бокового давления, в котором действует гибкий распорный элемент 42.

В возможных вариантах осуществления неподвижная корпусная часть 34 может иметь один или более базовых выступов 47, сопрягающихся с подвижной корпусной частью 36, которые расположены так, чтобы определять механические базовые точки для позиционирования заслонки 37.

Другими словами, подвижная корпусная часть 36 выполнена так, что она не может вращаться дальше в том или ином направлении вращения, когда она упирается в тот или иной базовый выступ 47.

Согласно еще одному, не показанному на чертежах, варианту выполнения, неподвижная корпусная часть 34 и подвижная корпусная часть 36 могут иметь трубчатую форму, например, цилиндрическую форму.

В таком случае подвижная корпусная часть 36 соосна неподвижной корпусной части 34 и имеет сквозное отверстие, которое может позиционироваться относительно сквозного отверстия 35 в неподвижной корпусной части 34 так, чтобы обеспечивать прохождение газа.

Сечение прохода и, следовательно, расход подаваемого газа в каждом случае определяются взаимным положением двух сквозных отверстий.

Согласно этому варианту осуществления, сквозное отверстие в подвижной корпусной части 36 может позиционироваться относительно сквозного отверстия 35 в неподвижной корпусной части 34 с помощью второго элемента 38 перемещения, который в таком случае может содержать линейный привод или вращательный привод.

В возможных вариантах осуществления ниже по потоку относительно выпускного конца 14 может быть установлено устройство 49 смешивания воздуха и газа, снабженное вентилятором 50, способным доставлять необходимое количество воздуха, чтобы в каждом случае получать смесь воздуха и газа с требуемым соотношением.

В соответствии с возможными решениями первый элемент 48 перемещения и второй элемент 38 перемещения управляются блоком 51 управления и приводятся в действие скоординировано друг с другом, чтобы модулировать давление и расход газа, выходящего из выпускного конца 14.

Блок 51 управления может быть связан с устройством, питаемым газом, например, блок 51 управления может быть щитом управления бойлером, предназначенным для выполнения множества функций.

В некоторых вариантах осуществления блок 51 управления может представлять собой электронную плату снаружи щита управления бойлером.

Расход подачи и давление газа, выходящего из выпускного конца 14, могут устанавливаться в отношении одного или более параметров, выбранных из группы, включающей в себя тип используемого газа, положение заслонки 37, давление газа ниже по потоку относительно второго отверстия 23, которое, в свою очередь, является функцией усилия сжатия регулирующей пружины 26 и положения клапана 22 регулятора 16 давления.

В возможных вариантах осуществления блок 51 управления определяет расход подачи, давление газа и количество воздуха, подаваемого вентилятором 50 для получения требуемого соотношения воздуха и газа.

Одним из преимуществ изобретения является то, что благодаря регулятору 16 давления и, в частности, возможности калибровки усилия регулирующей пружины 26, можно каждый раз определять правильную функциональную характеристику расхода газа и командный сигнал для второго элемента 38 перемещения.

Фактически, основываясь на типе газа, можно устанавливать конкретное усилие, которое должно быть приложено к регулирующей пружине 26, которая, в свою очередь, определяет конкретную калибровочную кривую функционального отношения для потока выходящего газа.

Кроме того, в зависимости от конфигурации сквозного отверстия 35 и/или сопрягаемой с ним заслонки 37 можно задавать конкретную кривую расхода Q газа как функцию команды d.

Другими словами, устройство 10 подачи газа позволяет параметризовать функциональную взаимосвязь между расходом газа и командным сигналом для второго элемента 38 перемещения путем выбора подходящего давления газа ниже по потоку относительно второго отверстия 23.

Чтобы получить тот же результат без регулятора 17 расхода, фактически было бы необходимо каждый раз заменять регулирующую пружину 26.

Другими словами, изобретение позволяет адаптировать подачу газа в зависимости от его типа без необходимости ручного вмешательства оператора.

Понятно, что в описанном выше в устройстве 10 подачи газа могут быть выполнены модификации и/или добавлены детали, не выходя за рамки технической области и объема изобретения.

Также понятно, что, хотя изобретение описано со ссылкой на некоторые конкретные примеры, специалист в данной области техники наверняка сможет реализовать многие другие эквивалентные формы устройства 10 подачи газа, имеющие характеристики, изложенные в формуле изобретения, и, следовательно, попадающие в объем защиты, определенный формулой изобретения. В пунктах формулы изобретения единственная цель обозначений, приведенных в скобках, состоит в том, чтобы облегчить чтение: они не должны рассматриваться как ограничивающие факторы в отношении объема защиты, заявленного в конкретных пунктах формулы изобретения.

Изобретение относится к области энергетики. Устройство подачи газа к по меньшей мере одной горелке (11) в устройстве, снабжаемом газом или смесью воздуха и газа, причем устройство (10) подачи газа имеет подающий трубопровод (12), который проходит от входного конца (13) к выпускному концу (14), при этом вдоль подающего трубопровода (12) последовательно установлены: входной элемент (15) с двумя электроклапанами (18a, 18b), коаксиальными друг другу или отделенными друг от друга и взаимодействующими с по меньшей мере одним первым отверстием (19), имеющимся в подающем трубопроводе (12), и удерживаемыми в нормально закрытом состоянии двумя соответствующими удерживающими пружинами (20a, 20b), причем электроклапаны (18a, 18b) выполнены с возможностью перехода в каждом случае в открытое состояние под воздействием по меньшей мере одной катушки (21) с электропитанием, связанной с одним или обоими из электроклапанов (18а, 18b); регулятор (16) давления, снабженный клапаном (22), взаимодействующим со вторым отверстием (23), имеющимся в подающем трубопроводе (12), и соединенным с первой регулирующей мембраной (24), способной ограничивать регулировочную камеру (25), в которой внутреннее давление равно атмосферному, причем первая регулирующая мембрана (24) также связана с регулирующей пружиной (26), выполненной с возможностью устанавливать давление газа ниже по потоку относительно второго отверстия (23) в зависимости от усилия сжатия, прикладываемого к регулирующей пружине (26) механическим калибровочным устройством (27); регулятор (17) расхода, содержащий неподвижную корпусную часть (34) со сквозным отверстием (35), закрепленную в подающем трубопроводе (12), подвижную корпусную часть (36), снабженную заслонкой (37), перекрывающей сквозное отверстие (35), чтобы устанавливать в каждом случае сечение прохода для газа в зависимости от их взаимного положения, и второй элемент (38) перемещения, выполненный с возможностью позиционирования заслонки (37) по меньшей мере между открытым положением и частично закрытым положением, в которых сквозное отверстие (35), соответственно, открыто и частично закрыто заслонкой (37). Изобретение позволяет в каждом случае подавать точное и необходимое количество газа в соответствии с требованиями, типом газа и соотношением воздуха и газа, требующимся в каждом случае. 15 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Устройство подачи газа к по меньшей мере одной горелке (11) в устройстве, снабжаемом газом или смесью воздуха и газа, причем устройство (10) подачи газа имеет подающий трубопровод (12), который проходит от входного конца (13) к выпускному концу (14), при этом вдоль подающего трубопровода (12) последовательно установлены:

- входной элемент (15) с двумя электроклапанами (18a, 18b), коаксиальными друг другу или отделенными друг от друга и взаимодействующими с по меньшей мере одним первым отверстием (19), имеющимся в подающем трубопроводе (12), и удерживаемыми в нормально закрытом состоянии двумя соответствующими удерживающими пружинами (20a, 20b), причем электроклапаны (18a, 18b) выполнены с возможностью перехода в каждом случае в открытое состояние под воздействием по меньшей мере одной катушки (21) с электропитанием, связанной с одним или обоими из электроклапанов (18а, 18b);

- регулятор (16) давления, снабженный клапаном (22), взаимодействующим со вторым отверстием (23), имеющимся в подающем трубопроводе (12), и соединенным с первой регулирующей мембраной (24), способной ограничивать регулировочную камеру (25), в которой внутреннее давление равно атмосферному, причем первая регулирующая мембрана (24) также связана с регулирующей пружиной (26), выполненной с возможностью устанавливать давление газа ниже по потоку относительно второго отверстия (23) в зависимости от усилия сжатия, прикладываемого к регулирующей пружине (26) механическим калибровочным устройством (27);

- регулятор (17) расхода, содержащий неподвижную корпусную часть (34) со сквозным отверстием (35), закрепленную в подающем трубопроводе (12), подвижную корпусную часть (36), снабженную заслонкой (37), перекрывающей сквозное отверстие (35), чтобы устанавливать в каждом случае сечение прохода для газа в зависимости от их взаимного положения, и второй элемент (38) перемещения, выполненный с возможностью позиционирования заслонки (37) по меньшей мере между открытым положением и частично закрытым положением, в которых сквозное отверстие (35), соответственно, открыто и частично закрыто заслонкой (37).

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что регулятор (16) давления содержит вторую регулирующую мембрану (30), соединенную с клапаном (22) и ограничивающую совместно с первой регулирующей мембраной (24) компенсационную камеру (31), связанную по текучей среде с подающим трубопроводом (12) ниже по потоку относительно второго отверстия (23) посредством проходного канала (32), имеющегося в клапане (22).

3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что механическое калибровочное устройство (27) содержит первый элемент (48) перемещения, выполненный с возможностью приложения усилия сжатия к регулирующей пружине (26) для установки давления газа ниже по потоку относительно второго отверстия (23).

4. Устройство по любому из пп. 1-3, отличающееся тем, что заслонка (37) содержит гибкую створку (52), позиционируемую каждый раз относительно сквозного отверстия (35) с помощью второго элемента (38) перемещения, причем второй элемент (38) перемещения содержит стержень (54) с первым концом (55), находящимся в контакте с гибкой створкой (52), и вторым концом, соединенным с линейным приводом (56), выполненным с возможностью позиционирования стержня (54) вдоль его продольной оси (Z).

5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что первый конец (55) стержня (54) содержит головку (60), находящуюся в контакте с гибкой створкой (52), причем головка (60) эксцентрична относительно продольной оси (Z).

6. Устройство по п. 4 или 5, отличающееся тем, что между продольной осью (Z) и плоскостью, касательной к гибкой створке (52) в точке крепления последней к неподвижной корпусной части (34), определен угол (α).

7. Устройство по любому из пп. 1-6, отличающееся тем, что сквозное отверстие (35) в неподвижной корпусной части (34) имеет по меньшей мере первый участок (57) с линейным профилем периметра и по меньшей мере второй участок (58) с сужающимся профилем периметра, причем первый участок (57) и второй участок (58) соединены друг с другом соединительным участком (59) с экспоненциальным профилем периметра.

8. Устройство по любому из пп. 3-7, отличающееся тем, что первый элемент (48) перемещения и второй элемент (38) перемещения управляются блоком управления (51), чтобы приводиться в действие скоординировано друг с другом с целью модуляции давления выходящего газа и расхода подачи из выпускного конца (14).

9. Устройство по любому из пп. 1-3, отличающееся тем, что второй элемент (38) перемещения имеет вал (39), снабженный червячным винтом (40), а подвижная корпусная часть (36) имеет вдоль по меньшей мере части своего внешнего периметра зубчатый сектор (41), взаимодействующий с червячным винтом (40), причем подвижная корпусная часть (36) выполнена с возможностью вращения вокруг оси вращения (X), перпендикулярной плоскости сквозного отверстия (35), под воздействием второго элемента (38) перемещения.

10. Устройство по любому из пп. 1-9, отличающееся тем, что первый элемент (48) перемещения и/или второй элемент (38) перемещения представляют собой элемент перемещения, выбранный из группы, включающей в себя серводвигатель, шаговый двигатель (61), линейный и/или вращательный привод и винт с ручным приводом.

11. Устройство по любому из пп. 1-10, отличающееся тем, что регулятор (17) расхода содержит уплотнительное устройство (66), выполненное с возможностью герметизации второго элемента (38) перемещения и предотвращающее утечку газа из подающего трубопровода (12) во внешнюю среду.

12. Устройство по пп. 4 и 11, отличающееся тем, что уплотнительное устройство (66) представляет собой кольцевую прокладку (67), выполненную с возможностью взаимодействия со стержнем (54) и обеспечивающую радиальное уплотнение последнего.

13. Устройство по п. 12, отличающееся тем, что подающий трубопровод (12) по меньшей мере частично закрыт сверху верхним закрывающим элементом (62), имеющим такую форму, чтобы образовывать посадочное место (64), подходящее для размещения по меньшей мере нижней части (65а) вмещающего корпуса (65) элемента (38) перемещения, и кольцевая прокладка (67) расположена внутри посадочного места (64) между закрывающим элементом (62) и вмещающим корпусом (65).

14. Устройство по пп. 4 и 11, отличающееся тем, что уплотнительное устройство (66) включает в себя сильфонное уплотнение (69), выполненное из сжимаемого и гибкого материала, соединенное нижним концом (70) со стержнем (54), а верхним концом (71) – с верхним закрывающим элементом (62), и выполненное с возможностью расширения и сжатия в зависимости от осевого перемещения стержня (54).

15. Устройство по п. 14, отличающееся тем, что нижний конец (70) содержит нижнее уплотнительное кольцо (72), выступающее внутрь, выполненное с возможностью действия в качестве радиального уплотнительного элемента, а стержень (54) имеет посадочное место (73), подходящее для установки и удержания нижнего уплотнительного кольца (72).

16. Устройство по п. 14 или 15, отличающееся тем, что верхний конец (71) имеет верхнее уплотнительное кольцо (74), выполненное с возможностью осевого уплотнения, которое в процессе эксплуатации зажато между верхним закрывающим элементом (62) и вмещающим корпусом (65).