РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ ГАЗА С УСТРОЙСТВОМ КОНТРОЛЯ ПОДВИЖНОСТИ ЗАТВОРА Российский патент 2024 года по МПК G05D16/06 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее решение относится к области газоснабжения и газораспределения промышленных, сельскохозяйственных и коммунальных объектов, в частности к технике автоматического регулирования давления газа и поддержания давления рабочей среды на заданном уровне.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Из уровня техники известен регулятор давления газа (патент РФ №2319193, опубл. 10.03.2008), содержащий исполнительное устройство, стабилизатор давления с обходной линией и пилот, имеющий многокамерную конструкцию, регулируемый дроссель и клапан, отличающийся тем, что стабилизатор выполнен со скрытой внутрь корпуса обходной линией, выполненной в виде канала в перегородке корпуса стабилизатора, пилот выполнен с каналом, в котором сцентрирован клапан пилота, и регулируемый дроссель установлен в стенке пилота, таким образом, что его ось параллельна оси пилота и он связан с камерами пилота при помощи каналов.

Известен ускоритель пилотного регулятора давления газа (патент РФ №177414, опубл. 21.02.2018), характеризующийся тем, что он выполнен с возможностью установки в регулятор и представляет собой корпус с крышкой, между которыми закреплена подвижная система, обеспечивающая передачу усилия пружины на клапан, установленный в корпусе ускорителя, при этом в корпусе ускорителя выполнен внутренний канал, обеспечивающий сброс избыточного управляющего давления, создаваемого пилотом, в газопровод после регулятора.

Известен регулятор давления газа (патент РФ №86328, опубл. 27.08.2009), содержащий исполнительное устройство, выполненное с возможностью подключения между входной и выходной линиями и соединенное со стороны входной линии со стабилизатором давления, в свою очередь соединенным с пилотом, исполнительное устройство включает корпус с крышкой, мембранный привод, делящий полость исполнительного устройства на исполнительную и управляющую камеры, при этом выход пилота соединен через первый дроссель с управляющей камерой, а выходная линия соединена с исполнительной камерой и пилотом, отличающийся тем, что он снабжен импульсной стойкой с расположенным в ней вторым дросселем, выполненным с возможностью обеспечения исключения колебаний выходного давления в процессе работы, при этом импульсная стойка закреплена на корпусе исполнительного устройства со стороны входа в исполнительную камеру, обеспечивая соединение выходной линии с исполнительной камерой и пилотом, а первый дроссель расположен в крышке исполнительного устройства, стабилизатор выполнен с возможностью регулирования выходного давления газа, а выход пилота, соединенный через первый дроссель с управляющей камерой, одновременно соединен через второй дроссель с исполнительной камерой. При этом пилот регулятора давления газа снабжен регулировочным стаканом, встроенным в корпус пилота и выполненным с возможностью перемещения для обеспечения настройки выходного давления. Мембранный элемент мембранного привода исполнительного устройства выполнен литым из сырой резины НО-68, а корпус с крышкой исполнительного устройства изготовлен из алюминия марки от АК 5 М2 до АК 12 ОЧ. Рабочая поверхность клапана исполнительного устройства покрыта слоем вулканизированной резины. Мембранный элемент пилота выполнен из литой резины. Регулировочный стакан и корпус пилота соединены посредством резьбового соединения, при этом полость регулировочного стакана выполнена сообщающейся с полостью корпуса пилота, который выполнен из алюминия.

Анализ предшествующего уровня техники показал, что недостатком конструкции регуляторов является отсутствие в пилоте устройства контроля подвижности затвора. Необходимость контроля подвижности затвора обусловлена современными отраслевыми требованиями нормативной документации к регуляторам давления газа, работающих в качестве регуляторов - мониторов (Национальный стандарт РФ ГОСТ Р 58423-2019 «Регуляторы давления газа для давления на входе не выше 10 МПа» пункт 4.1.2.2 Регуляторы давления газа со встроенным монитором: «Для автономного монитора в режиме ожидания (в полностью открытом положении в нормальных условиях эксплуатации) необходимо принять соответствующие проектные меры во избежание эффекта прилипания, который может возникать между подвижными и неподвижными частями».

Регулятор, имеющий в своём составе устройство контроля подвижности затвора, обеспечивает возможность проведения контроля подвижности затвора регулятора за счёт герметичного перекрытия подачи давления после стабилизатора и сброса управляющего давления из соответствующей камеры исполнительного устройства в импульсный канал пилота, тем самым, провоцируя закрытие затвора регулятора. Контроль начала движения затвора регулятора осуществляется по индикатору хода затвора (гильзы), скорость и степень закрытия затвора регулируется усилием воздействия на толкатель устройства контроля подвижности затвора.

Таким образом, включение устройства контроля подвижности затвора в состав регулятора отвечает современным нормативным требованиям, предъявляемым к регуляторам давления газа, повышает безопасность за счёт возможности предотвращения эффекта прилипания подвижных частей регулятора, влияющих на степень открытия регулятора, повышает надёжность.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Заявляемое изобретение направлено на устранение недостатков предшествующего уровня техники и на решение следующих задач: повышение безопасности системы газоснабжения, повышение надёжности.

Техническим результатом изобретения является повышение безопасности и надёжности. Технический результат достигается за счёт применения устройства контроля подвижности затвора, обеспечивающего возможность проведения контроля подвижности затвора регулятора, за счёт герметичного перекрытия подачи давления после стабилизатора и сброса управляющего давления из соответствующей камеры исполнительного устройства в импульсный канал пилота, тем самым, провоцируя закрытие затвора регулятора, и как следствие, предотвращение эффекта прилипания и закисания подвижных частей регулятора. Контроль начала движения затвора регулятора осуществляется по индикатору хода затвора, скорость закрытия регулируется усилием воздействия на толкатель устройства контроля подвижности затвора.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Заявляемое изобретение поясняется чертежами:

На фиг. 1 изображён общий вид регулятора давления газа с устройством контроля подвижности затвора.

На фиг. 2 изображён регулятор давления газа с устройством контроля подвижности затвора в разрезе.

Позициями на чертежах обозначены:

1. исполнительное устройство,

2. пилот,

3. штуцер,

4. импульсная трубка,

5. импульсная трубка,

6. канал,

7. пружина,

8. винт,

9. тяга,

10. мембрана,

11. коромысло,

12. камера с импульсным давлением,

13. штуцер,

14. канал,

15. мембрана;

16. клапан;

17. камера с выходным давлением,

18. тарелка,

19. камера с управляющим давлением,

20. болт,

21. тарелка,

22. индикатор хода затвора,

23. затвор (подвижное седло),

24. пружина,

25. камера с импульсным давлением,

26. стабилизатор,

27. канал,

28. толкатель,

29. канал,

30. пружина,

31. клапан,

32. втулка,

33. седло,

34. пружина,

35. канал,

36. седло,

37. канал,

38. втулка,

39. пружина,

40. канал,

41. клапан,

42. толкатель,

43. пробка.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На фиг. 1 показан регулятор давления газа с устройством контроля подвижности затвора, который содержит исполнительное устройство 1, пилот 2, соединённый с исполнительным устройством при помощи импульсных трубок 4, 5. На фиг. 1-2 видно, что для подачи импульсного (выходного) давления предусмотрены штуцеры 3 и 13. Внутренняя полость исполнительного устройства 1 разделена мембраной 15, жестко связанной с затвором 23 посредством тарелок 18, 21 и болтов 20, на камеру с управляющим давлением 19 и камеру с импульсным давлением 25. В выключенном состоянии затвор 23 герметично прижат к уплотняющей поверхности клапана 16 при помощи пружины 24.

В пилот 2 встроены стабилизатор 26, механизм управления вид А и устройство контроля подвижности затвора вид Б. Входное давление по импульсной трубке 4 поступает на вход стабилизатора 26. Стабилизатор 26 редуцирует входное давление на заданную величину. Давление после стабилизатора 26 через канал 37 поступает на вход устройства контроля подвижности затвора, заявленного в качестве изобретения. Под действием пружины 39, клапан 41 находится в открытом положении. Через каналы 40 и 27 давление из канала 37 поступает на вход механизма управления вид А. Клапан 31 под действием пружины 30 находится в открытом состоянии. Давление через канал 35 и канал 14 поступает в камеру с управляющим давлением 19. Под действием давления между затвором 23 и клапаном 16 образуется небольшой зазор. В камере 17 образуется выходное давление, которое через штуцеры 3 и 13 поступает в камеры 12 и 25 с импульсным давлением соответственно. Импульсное давление в камере 12 создаёт усилие на мембране 15. Тяга 9, жестко закреплённая на мембране 10, приходит в движение и через коромысло 11 воздействует на толкатель 28. Толкатель 28 в свою очередь приводит в движение втулку 32. Под действием пружины 30 клапан 31 прижимается к седлу 33, перекрывая канал 35. Давления в камерах 19 и 25 выравниваются, затвор 23 под действием пружины 24 плотно прижимается к уплотняющей поверхности клапана 16. При этом, при разгруженной пружине 7, значение образовавшегося давления на выходе регулятора меньше минимального значения настройки регулятора.

Настройка регулятора на необходимое выходное давление осуществляется при помощи вращения винта 8. При вращении винта 8 по часовой стрелке происходит сжатие пружины 7. Под воздействием усилия пружины 7 тяга 9 приходит в движение. Усилие на коромысле 11, а, следовательно, и на толкателе 28, создаваемое тягой 9, ослабевает. Втулка 32 с седлом 33 и клапаном 31 под действием пружины 34 приходят в движение. Образуется зазор между клапаном 31 и седлом 36. Каналы 35 и 14 соединяются и в камере с управляющим давлением 19 образуется управляющее давление. Мембрана 15 приходит в движение под действием сил, создаваемых управляющим давлением, приходит в движение и затвор 23, жестко закреплённый с мембраной 15. Образуется зазор между затвором 23 и клапаном 16. В камеру 17 поступает выходное давление. Затем в камеру 12 через канал в штуцере 13, а в камеру 25 через канал в штуцере 3 поступает импульсное (выходное) давление. Если усилие, создаваемое импульсным давлением на мембране 10 соответствует усилию пружины 7 то система находится в равновесии. Регулятор поддерживает заданное пружиной 7 значение выходного давления с требуемой точностью.

При прекращении отбора газа потребителем в газопроводе после регулятора начинает возрастать давление. Пружина 7 сжимается под нарастающим усилием, создаваемым мембраной 10. Тяга 9 снова приходит в движение. Усилие, создаваемое тягой 9 через коромысло 11, передается на толкатель 28. Толкатель передаёт поступательное движение втулке 32 с закреплённой на ней седлом 33 и установленным в неё клапаном 31. Клапан 31, под действием пружины 30 упирается в уплотнительную кромку седла 33. Подача управляющего давления в камеру 19 прекращается. При дальнейшем повышении выходного давления втулка 32 с седлом 33 продолжает движение. При этом пружина 30 сжимается и образуется зазор между клапаном 31 и седлом 33. За счёт образовавшегося зазора камера с управляющим давлением 19 через канал 29 соединяется с камерой импульсного давления 12. Происходит быстрый сброс управляющего давления из камеры 19. Регулятор закрывается.

Контроль подвижности затвора работает следующим образом. Устройство, состоящее из пяти деталей, встроено в канал между стабилизатором и механизмом управления, и разбивает его на два независимых канала 37, расположенного до устройства, и канал 27, расположенный после устройства.

Пружина 39 удерживает клапан 41 в положении, при котором каналы 37 и 27 беспрепятственно сообщаются посредством канала 40. Толкатель 42 находится в непосредственном контакте с клапаном 41. Таким образом, воздействуя на толкатель 42, поступательное движение передается клапану 41. При поступательном движении клапана 41 сначала происходит перекрытие канала 37, а затем, при дальнейшем движении происходит соединение каналов 6 и 27 через канал 40, вследствие чего происходит сброс управляющего давления из камеры 19 и затвор регулятора под действием пружины 24 начинает закрываться, о чём можно судить по индикатору 22.

Следовательно, воздействуя на толкатель 42 с усилием, превышающим усилие пружины 39, можно спровоцировать открытый затвор регулятора к движению, тем самым произвести контроль подвижности затвора, предупредить эффект прилипания подвижных частей регулятора к неподвижным, что особенно актуально при работе регулятора в качестве регулятора-монитора, затвор которого находится в крайнем открытом положении длительное время.

Отличительной особенностью данного изобретения от существующих аналогов является наличие устройства контроля подвижности затвора регулятора. Данное конструктивное решение позволяет предотвратить эффект прилипания (закисания) подвижных частей регулятора при работе регулятора в системе регулятор-монитор - регулятор в качестве регулятора-монитора. Особенностью работы регулятора-монитора является то, что он в рабочем состоянии находится в полностью открытом положении, в связи с чем со временем может наблюдаться эффект прилипания (закисания) подвижных частей регулятора относительно неподвижных. Чем дольше затвор регулятора находится в одном положении, тем сильнее данный эффект проявляет себя. При выходе из строя основного регулятора и повышении выходного давления сверх установленного, регулятор-монитор вступает в работу в качестве регулятора и ограничивает повышение выходного давления согласно ранее настроенному значению. Чем быстрее регулятор-монитор начнёт закрываться, тем меньше будет прирост выходного давления и тем безопаснее будет газораспределительная система. Заявленное изобретение служит для контроля подвижности затвора регулятора и, как следствие, предотвращения эффекта прилипания (закисания). Контроль подвижности осуществляется без необходимости изменения настроек регулятора и регулятора-монитора, что также увеличивает безопасность системы газораспределения.

Для подтверждения заявленного в описании изобретения технического результата ниже приведены объективные данные, полученные в результате оценок, принятых в области механики и теоретические обоснования, основанные на научных знаниях.

Как правило, управляющее давление газа поступает в исполнительное устройство через отверстие диаметром от 0,8 мм до 2,0 мм, (площадью от 0,5 мм2 до 3,14 мм2). Ход толкателя в устройстве контроля подвижности затвора до перекрытия давления после стабилизатора (канала 37) составляет от 2,2 до 2,5 мм. Ход до начала сброса управляющего давления через канал 27 посредством канала 40 устройства контроля подвижности затвора составляет от 2,6 до 3,0 мм, при этом площадь сброса составляет от 0,07 мм2 до 0,64 мм2, что соответствует диаметрам от 0,3 мм до 0,9 мм соответственно. Максимальная площадь сброса 3,14 мм2, что соответствует диаметру отверстия 2 мм, достигается при максимальном ходе толкателя 42 в 5 мм. Скорость сброса управляющего давления также зависит и от наличия сбросного дросселя, установленного в регуляторе, и степени его открытия, чем больше его степень открытия, тем быстрее происходит сброс. При наличии сбросного дросселя достаточно перекрыть канал 37 подачи давления после стабилизатора. Для исключения влияния регулятора-монитора на значение выходного давления в системе регулятор-монитор-регулятор в регуляторе-мониторе сбросной дроссель может отсутствовать.

Таким образом, регулируя степень воздействия на толкатель устройства контроля подвижности затвора, можно регулировать скорость сброса управляющего давления в импульсный канал и, как следствие, скорость и степень закрытия затвора регулятора, регулятора-монитора.

Изобретение относится к устройствам для регулирования давления. Технический результат заключается в повышении безопасности и надёжности газораспределительной системы за счёт возможности осуществления контроля и предотвращения эффекта прилипания подвижных частей регулятора. Технический результат достигается за счет того, что регулятор давления газа содержит пилот, снабженный устройством контроля подвижности затвора регулятора. Устройство контроля подвижности затвора состоит из набора деталей, обеспечивающих герметичное перекрытие подачи давления на клапан пилота и сброс управляющего давления из соответствующей камеры исполнительного устройства в импульсный канал пилота, тем самым провоцируя закрытие затвора регулятора. Контроль начала движения затвора регулятора осуществляется по индикатору хода затвора, скорость закрытия регулируется усилием воздействия на толкатель устройства контроля подвижности затвора. 2 ил.

Регулятор давления газа содержит исполнительное устройство с подвижным седлом, жестко закреплённым на мембране, которая разделяет внутреннюю полость исполнительного устройства на камеру с импульсным и камеру с управляющим давлением, пилот со встроенным стабилизатором, механизмом управления, соединённый с исполнительным устройством посредством импульсных трубок, отличающийся тем, что пилот снабжен устройством контроля подвижности затвора регулятора, выполненным с возможностью герметичного перекрытия подачи давления на клапан пилота и сброса управляющего давления из соответствующей камеры в импульсный канал пилота, обеспечивая движение затвора регулятора в сторону закрытия.