Поплавковый регулятор давления газа Советский патент 1983 года по МПК G05D16/12 

(S) ПОПтВКОВЫЙ РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ ГАЗА

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано, в част ности, в системах автоматического ре гулирования давления газов в электро лизной установке для получения водорода и кислорода. Известно устройство для регулирования давления газов в диафрагменном электролизере, содержащее гидравлические регуляторы давления с поплавковыми клапанами и регулятор перепада давления в виде эластичной емкоети DI Регулятор перепада давления, осуществляет тонкое регулирование перепада, а грубое регулирование выполня ется гидравлическими регуляторами с поплавковыми клапанами. Известен поплавковый регулятор давления, используемый в электролизной установке для получения водорода и кислорода под давлением. Регулятор содержит герметизированный корпус, барботажную трубу и регулируемый поп лавок, жестко связанный с конусным штоком, который сопряжен с седлом. Два поплавковых регулятора, соединенные переточкой трубой с соответствую-. щими промывателями газов и друг с другом, осуществляют компенсацию перепа да давлений в водородном и кислородном коллекторах 2. Недостаток известных регуляторов состоит в заклинивании конусного штока в седле клапана при резких колебаниях давления в газовых коллекторах. Это существенно снижает надежность регуляторов и может вызвать аварийную ситуацию. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является поплавковый регулятор давления газа, 007 держащий герметизированный от внешней среды корпус, в котором установлен поплавок, жестко связанный со штоком конусного клапана, и дополнительный поплавок, связанный с шарнирно закрепленным в корпусе рычагом, в от39верстии которого установлен шток конусного клапана t3. В нормальном режиме работы поплавкового регулятора наличие дополнител ного поплавка и рычага не влияют ни на статические, ни на динамические характеристики регулятора. При заклинивании штока рычаг воздействует на упор, расположенный на штоке, и усилием, равным весу дополнительного поп лавка, умноженному на соотношение плеч рычага, извлекает шток из клапана. Недостатком регулятора является его сложность, обусловленная, например, наличием дополнительного поплавка. Цель изобретения - упрощение конст рукции и уменьшение габаритных размеров регулятора. Поставленная цель достигается тем что в поплавковом регуляторе давления газа, содержащем герметичную емкость внутри которой установлен в направляющих поплавок и шток, одним концом связанный с конусным клапаном, а другим шарнирно по меньшей мере с одним неравноплечим рычагом установлена по меньшей мере одна тяга, шарнирно связанная с поплавком и с большим плечом неравномерного рь1Чага. На чертеже изображен поплавковый регулятор давления газа. Регулятор содержит герметичную емкость 1 , регулирующий поплавок 2, поп лавковую камеру 3 конусный клапан со штоком 5 барботажную трубу 6, неравноплечий рычаг 7. упор 8, тягу 9 направляющие. 10 и 11, шарнир;з1 12-1. Устройство работает следующим образом. Газ через барботажную трубу 6 поступает в емкость 1 и выходит из нее через конусный клапан k. При снижении давления газа в емкости 1 уровень жид кости в ней, а следовательно-, и в поплавковой камере 3, повышается. При этом регулирующий поплавок 2, перемещаясь в направляющих 10, поднимает опирающийся на него под действием собственного веса и веса рычага 7 шток 5, который другим концом связан с конусным клапаном 4. Проходное сечение конусного клапана Ц уменьшается, давление газа в емкости 1 возрастает и подъем уровня жидкости прекращается. При повышении давления газа в емкости 1 процесс регулирования идет в обратном направлении. 74 Однако нормальная работа регулятора может быть нарушена заклиниванием конусного клапана А. При этом давление газа в емкости 1 возрастает и уровень жидкости снижается, но шток 5 не опускается, так как его веса (вместе с рычагом 7) недостаточно для открытия клапана i. В таком случае вес поплавка 2, опускающегося по мере снижения уровня жидкости, окатывается приложенным к большему плечу рычага 7 через тягу 9 и шарниры 12 и 14. Рычаг 7 поворачивается в шарнире 13 до касания упора 8. После этого на меньшем плече рычага (в шарнире . 13) развивается усилие, направленное вниз и имеющее величину большую веса поплавка 2 во столько раз, во сколько длина большего плеча (от точки касания упора 8 до шарнира 12) больше длины меньшего плеча (от точки касания упора 8 до шарнира 12) больше длины меньшего плеча (от точки касания упора 8 до шарнира 13). Такого усилия достаточно для открытия заклиненного клапана i. После открытия клапана устройство возвращается в исходное положение и продолжает функционировать в нормальном режиме. Для уменьшения трения свободный конец рычага 7 может быть снабжен роликом. Поперечные усилия на направляющие 10 и 11 штока 5 и поплавка 2, возникающие в случае заклинивания клапана 4, могут быть при необходимости компенсированы установкой п рычагов 7 с соответствующим количеством тяг 9 симметрично относительно вертикальной оси штока 5 и поплавка 2. Равновесие шарнира k достигается взаимной компенсацией следующих сил: веса поплавка 2, реакции тяги 9 и реакции направляющей 10. Наличие реакции направляющей 10 вызывает при перемещении поплавка появление силы трения, на уравновешивание которой расходуется масть веса поЬлавка 2. Таким образом, на полезное (извлекающее), усилие приходится только часть веса поплавка 2, причем полезная часть тем меньше, чем больше коэффициент трения в направляющих 10. Для устранения силы трения в направляющей 10 устройство может быть оснащено двумя тягами 9, расположенными в одной плоскости. При этом возникает равновесие между реакциями тяг и весом поплавка, а реакция направляющей 10 отсутствует. Однако при 5 этом сохраняется необходимость в направляющей 10 для штока поплавка 2, так как не ограничивается перемещение шарнира 1 в направлении, перпен дикулярном плоскости чертежа, В случае установки в устройстве трех тяг 9. расположённых в плане под углом 120 друг относительно друга не только исключается реакция направляю щей 10, но и отпадает необходимость в последней. Ось штока поплавка 2 удерживается на месте самим рычажным механизмом, состоящим из тяг 9 и рычагов 7. Выбор количества тяг 9 при реализации устройства определяет кон структивные особенности элементов ре гулятора в каждом конкретном случае. В частности, если конструкция направ ляющей 10 гарантирует малый коэффици ент трения, устройство может содержать одну тягу. При этом не будет значительных потерь извлекающего уси лия. В случае, если конструкция направляющей 10 обладает значительным коэффициентов трения, приводящим к ощутимым потерям извлекающего усилия или величина коэффициента трения может меняться с течением времени, или не исключена возможность заклинивания штока поплавка 2 в направляющей 10 в связи с перекосами, целесообразно использовать вариант с двумя тягами 9- С целью исключения направляющей 10 может быть использован вариант с тремя тягами 9Дальнейшее увеличение количества тяг нецелесообразно, так как не ведет к упрощению конструкции. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет исключить дополнительный поплавок, что с оцественно упрощает конструкцию и обслуживание регулятора давления Сокращаются габаритные размеры устройства, так как искяечение дополнительного поплавка 17 дает возможность уменьшить диаметр емкости. Кроме того, при одинаковых параметрах рычажной системы высвобождающее от заклинивания усилие увеличивается на 20-30% за счет того, что на рычаг действует основной поплавок, вес которого больше веса дополнительного поплавка. Использование устройства в электролизных установках для получения водорода и кислорода позволит повысить надежность регулятора давления и установки в целом. В свою очередь это позволит снизить число аварийных остановок электролизеров из-за неисправности оборудования. формула изобретения Поплавковый регулятор давления газа , содержащий герметичную емкость, внутри которой установлены в направляющих поплавок и шток, одним концом связанный с конусным клапаном, а другим шарнирно по меньшей мере с одним неравноплечим рычагом, отличающийся тем, что, с целью упрощения и уменьшения габаритных размеров регулятора, в нем установлена по меньшей мере одна тяга, шарнирно связанная с поплавком и с большим плечом неравноплечего рычага. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР М- 404062, кл. G 05 О 16/12, 1971. 2.Гольдштейн А.Б. , Серебрянский Ф.З. ксплуатация электролизных установок ля получения водорода и кислорода. ., Энергия, 1969, с. 26, 64. 3- Авторское свидетельство СССР по аявке №2940611/18-24, кл. G 05 О 16/12, 1980 (прототип).

8

7