Поплавковый регулятор давления газа Советский патент 1982 года по МПК G05D16/12 

Изобретение относится к автомати- ке и может быть использовано, в частности , в системах автоматического регулирования давления газов в электролизной установке для получения водорода и кислорода.

Известна электролизная установка для получения водорода и кислорода, содержащая электролизер, мембранные регуляторы давления прямого действия и блок автоматической защиты от аварийных перепадов давления, включающий отсечные поплавковые ус4роЯства. В этой установке перепад давления между водородом и кислородом регулируется мембранными регуляторами, а поплавковые устройства используются только для отсечки в аварийных режимах 1.

Недостатком такой установки является сложность, связанная с применением большого числа регуляторов. Известно также устройство для регулирования давления газов в диафрагменном электролизе, содержащее гидравлические регуляторы давления с поплавковыми клапанами и регулятор перепада давления в виде эластичной емкости. Регулятор перепада давления осуществляет тонкое р егулирование

перепада, а грубое регулирование выполняется гидравлическими регуляторами с поплавковыми клапанами 2. 5 Недостатком этого устройства является низкая надежность поплавковых клапанов, склонных к заклиниванию в закрытом состоянии.

Наиболее близким к изобретению

10 является поплавковый регулятор давления, используемый в электролизной установке для получения водорода и кислорода под давлением. Регулятор содержит герметизированный корпус,

15 барботажную трубу и регулирующий поплавок, жестко связанный с конусным штоком, который сопряжен с седлом. Два поплавковых регулятора, соединенные переточной трубой с со20ответствующими промывателями газов и друг с другом, осуществляют компенсацию перепада давлений в водородном и кислородном коллекторах. Так при снижении давления в любом

25 цеховом коллекторе поднимается уровень волы в соответствующем поплавковом регуляторе и конусный шток перекрывает выход для газа пока, давление газов в обоих промывателях не , О)авнивается ГЗ.

30 Недостаток регулятора состоит в заклинивании конусного штока в седле клапана при резких колебаниях давления в газовых коллекторах. Это существенно снижает надежность регулятора и может вызвать следующие ава рийные ситуации. Так как заклинивание штока происходит при закрытом положении клапана, в регуляторах увеличивается перепад давлений между водородом и кислородом. При дости жении установленного предела перепада давлений (200-300 мм водяного столба) срабатывает автоматическая система защиты, отключающая электролизер, что снижает производительность установки. В случае отказа (несрабатывания) системы защиты происходит вытеснение газа из регулятора с большим давлением через переточную трубу в другой регулятор, что приводит к образованию взрывоопасной смеси водорода с кислородом. Водородно-кислородные смеси в аппаратах электролизной установки взрываются даже при отсутствии видимого импульса (искры удара и т.п.). Цель изобретения - повышение надежности поплавкового регулятора дав ления газа. Указанная цель достигается тем, что поплавковый регулятор давления газа, содержащий корпус с входным и выходным патрубками и установленный в нем поплавок, жестко связанный через шток с конусным клапаном, установленным в выходном патрубке, соде жит дополнительный поплавок, связанный с шарнирно закрепленным в корпусе рычагом, в отверстии которого установлен шток. На чертеже изображен поплавковый регулятор давления газа. Регулятор содержит корпус 1, поплавок 2, поплавковую камеру 3, што 4, конусный клапан 5, барботажную трубу 6, дополнительный поплавок 7 , упор Q, рычаг 9. Корпус имеет входной 10 и выходной:11 патрубки.. Регулятор работает следующим образом. В нормальном режиме поплавок 2 поднимается при повышении уровня жидкости в корпусе 1. Жестко связан ный с поплавком 2 через шток 4 кону ный клапан 5 уменьшает выход барботируемого газа, что приводит к по. вышению давления газа в корпусе 1. Повышение давления в свою очередь препятствует повышению уровня жидко ти в корпусе 1. В таком режиме шток 4 с конусным клапаном 5 свободно пе ремещается в отверстии рычага 9. Рычаг 9 не препятствует подъему поплавка 2, так как при повышении уро ня жидкости рычаг 9 поворачивается за счет;подъема дополнительного поплавка 7. Рычаг 9 устанавливают таКИМ образом, что даже при полном подъеме поплавка 2 между поплавком 2 и рычагом 9 сохраняется гарантированный зазор.- Таким образом, система дополнительного поплавка 7 и рычага 9 не влияет ни на статические, ни на динамические характеристики регулятора. В случае заклинивания конусного клапана 5, например при полном закрытии, в корпусе 1 поднимается давление газа, вытесняющего из корпуса жидкость. Однако поплавок 2 не опускается в связи с заклиниванием конусного клапана 5. При этом опускающийся вместе с уровнем жидкости дополнительный поплавок 7 воздействует упором 8 на рычаг 9 и заставляет последний поворачиваться вокруг оси. После того как будет выбран гарантированный зазор, рычаг 9 упрется в поплавок 2. Вес дополнительного поплавка 7, воздействуя на большее плечо рычага 9, развивает на мень шем плече (в точке опоры на поплавок 2) добавочное усилие, которое, суммируясь с весом поплавка 2, обеспечивает извлечение конусного клапана 5 из седла и возврат всей системы в нормальный режим. Величина добавочного усилия извлечения конусного клапана 5 при заклинивании определяется по формуле где Д - дополнительное усилие; РА- вес дополнительного поплавка 7 плечо рычага 9 до опоры на поплавок 2; плечо рычага 9 до точки подвеса дополнительного поплавка ,7 Прижимакндее усилие непосредственно перед моментом заклинивания складывается из вытсшкивакнцей силы, возникакхцей при затоплении пЬплавка, и воздействия давления газа на клапан (В - Рр)+ Г, где П - прижимающее усилие- В - выталкивающая сила поплавка; Г - воздействие давления газа. Таким образом, использование предлагаемого регулятора в электролизной установке для получения водорода и кислорода позволяет повысить надежность регуляторов давления и установок в целом. Это в свою очередь позволяет снизить число остановок электролизеров из-за неисправности оборудования. Формула изобретения Поплавковый регулятор давления газа, содержащий корпус с входным и 59 выходным патрубками и установленный в нем поплавок, жестко связанный через шток с конусньм клапаном, установленным в выходном патрубке, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности регулятора, он бодержит дополнительный поплавок, связанный с шарнирно закрепленным в корпусе ptwaroM, в отвер стии которого установлен шток. 5 Источники информации, приня1ые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 486784, кл. В 01 К 5/00, 1971. 2.Авторское свидетельство СССР 404062, кл. G 05 D 16/12, 1971. 3.Гольдштейн А.В. и др. Эксплуатация электролизных установок для получения водорода и кислорода. Н,, Энергия ,1969 ,с. 26 ,64 (прототип) .