регулятор давления газа

Формула изобретения

1. Регулятор давления газа, содержащий последовательно размещенные в шкафу со сбросной магистралью, входом и выходом газа к потребителю, фильтр с клапаном перепуска, мембранный запорный клапан максимального и минимального давления газа со штоковым указателем и узлом фиксации, мембранный редуктор давления газа с обратной связью и компенсатором давления, клапан сброса и манометр входного давления газа, отличающийся тем, что гнезда мембранного запорного клапана максимального и минимального давления газа и клапана мембранного редуктора выполнены в виде единого двустороннего седла с соответствующими опорными поверхностями, компенсатор давления представляет собой золотник, выполненный за одно целое с клапаном редуктора, имеющий уплотнение и связанный через рычаг с мембраной редуктора, причем диаметр золотника равен проходному сечению диаметра седла, а торцевая полость золотника сообщена каналом, выполненным в теле последнего и выходящим на торец клапана редуктора.

2. Регулятор по п.1, отличающийся тем, что мембраны редуктора, запорного клапана и клапана сброса выполнены из полиимидного материала, имеют профильное сечение и дополнительно уплотнены резиновыми кольцами со стороны высокого давления.

3. Регулятор по п. 1, отличающийся тем, что командные полости мембран запорного клапана и клапана редуктора давления газа сообщены между собой каналом, в котором установлен жиклер.

4. Регулятор по п. 1, отличающийся тем, что уплотнение золотника компенсатора выполнено в виде резинового кольца, обрамленного с внешней стороны фторопластовой оболочкой.

5. Регулятор по п. 1, отличающийся тем, что узел фиксации мембранного запорного клапана максимального и минимального давления газа со штоковым указателем выполнен в виде жестко связанного с мембраной колпачка с центральным пояском и двусторонними канавками, а шток снабжен пояском, против которого в детали, охватывающей шток, выполнены сквозные отверстия с размещенными в них шариками.

6. Регулятор по п. 5, отличающийся тем, что соединение штока непосредственно с запорным клапаном максимального и минимального давления газа, который выполнен в виде плоского клапана, осуществлено при помощи штифта.

7. Регулятор по п.5, отличающийся тем, что опора пружины максимального давления запорного клапана снабжена пояском, контактирующим с ограничителем хода.

8. Регулятор по п.5, отличающийся тем, что крышка запорного клапана имеет наружную накатку, а отверстие выхода штока снабжено резьбой, идентичной резьбе, выполненной на штоке.

9. Регулятор по п.1, отличающийся тем, что клапан сброса установлен на выходе газа к потребителю за редуктором давления газа и выполнен в виде плоского клапана.

10. Регулятор по п.1, отличающийся тем, что сбросная магистраль выведена за заднюю стенку шкафа.

11. Регулятор по п.1, отличающийся тем, что манометр входного давления подключен дополнительно к газовой магистрали за фильтром при помощи двухходового крана.

12. Регулятор по п.1, отличающийся тем, что шкаф с крышкой снабжен запорным устройством.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области автоматического поддержания давления газа на определенном уровне перед потребителем в системе газоснабжения, в которой предусмотрено также полное автоматическое отключение газа в момент отклонения давления газа от допустимых пределов перед потребителем.

Известен регулятор давления газа, содержащий редуктор давления газа, в котором между входным и выходным патрубками установлен регулирующий орган, жестко связанный с мембранным приводом, отсекатель и блок управления, вход которого соединен через отсекатель с входным патрубком регулятора, а выход - с управляющим входом мембранного привода. Выходной патрубок регулятора соединен с управляющими входами блока управления и отсекателя, причем последний выполнен в виде одномембранного привода с первым штоком, на котором установлены два подпружиненных шариковых задатчика порогов давления отсечки газа, и отсечного клапана со вторым штоком, имеющим коленчатый участок для обеспечения свободного хода штоков при установке регулятора в исходное положение. При этом первый и второй штоки установлены перпендикулярно друг другу и снабжены рукоятками настройки, причем первый шток снабжен двумя узлами фиксации второго штока, а между узлами фиксации выполнена опорная площадка для расположения на ней коленчатого участка второго штока в исходное состояние регулятора (см. авторское свидетельство СССР N 1196823, М.кл. G 05 D 16/06, 1985).

Перед включением в работу данного регулятора с помощью динамометра производится настройка задатчиков верхнего и нижнего порогов давления отсечки газа. Затем в исходном состоянии регулятора при помощи рукояток настройки коленчатый участок второго штока устанавливается на опорную площадку первого штока. Заданная величина давления на выходе регулятора настраивается при помощи пружины задания. После этого регулятор готов к работе.

При подаче газа во входной патрубок редуктор давления газа поддерживает заданное давление на выходном патрубке. Газ с заданным давлением поступает в систему газоснабжения.

При изменении расхода газа мембрана блока управления осуществляет поддержание в регуляторе заданного давления газа за счет подачи или прекращения подачи последнего на управляющий вход мембранного привода. При этом давление газа на управляющем входе отсекателя не оказывает воздействие на срабатывание задатчиков верхнего и нижнего порогов давления отсечки газа.

Если произойдет отклонение давления газа от допустимых пределов, то одномембранный привод воздействует на один из задатчиков порога давления отсечки газа. При этом, если давление газа в линии потребителя поднимается выше верхнего предела порога давления отсечки газа, то срабатывает отсекатель, коленчатый участок второго штока провалится в вырез первого штока и второй шток зафиксируется в этом положении. Если давление газа понизится ниже нижнего порога давления отсечки газа, то второй шток зафиксируется в другом вырезе первого штока. В обоих случаях отсечной клапан перекрывает подачу газа к потребителю, в результате чего происходит отсечка газа. После устранения причин, вызвавших отсечку газа, вновь осуществляется настройка данного регулятора и подача газа к потребителю возобновляется.

Недостатком данного регулятора является то, что он достаточно сложен по конструкции из-за введения двух штоков и настройки коленчатого участка второго штока на опорную площадку первого штока, Кроме того, во время работы регулятора возможно заедание механизма отсекателя, что снижает надежность всего регулятора.

Наиболее близким техническим решением к данному регулятору по числу совпадающих признаков и достигаемому результату является регулятор давления газа, содержащий размещенные в шкафу с входом и выходом газа к потребителю фильтр, связанный с одной стороны со входом газа, а с другой - с предохранительным запорным устройством, имеющим отсечный клапан со штоком, связанным с узлом фиксации, два задатчика верхнего и нижнего порогов давления отсечки газа, и мембранный привод с управляющей полостью, редуктор давления газа, в котором между входной и выходной магистралями установлен регулирующий орган, связанный с подпружиненным чувствительным элементом, трубопроводом, подключенным через предохранительный сбросной клапан к сбросной линии, и манометр (см. книгу Е. Б. Столпнер и З.Ф.Панюшева. Справочное пособие для персонала газифицированных котельных, Ленинград, Недра, с.141-171, 1990).

Данный регулятор, общий вид которого представлен на рис. 6.20 размещен в металлическом шкафу, имеющему входной и выходной патрубки. К входному патрубку газ подводится от газовой магистрали под высоким давлением, а через выходной патрубок газ отводится под более низким настроенным на определенную величину давлением. В этом же шкафу размещена вторая ветвь регулятора, аналогично первой по конструкции. Во вторую ветвь газ начинает поступать в тот момент, когда требуется проверить настройку узлов, входящих в регулятор, или во время профилактических работ.

Газ, пройдя входной патрубок, поступает через входной запорный кран к фильтру, где происходит его очистка от твердых частиц, пыли и смолистых веществ. После фильтра газ направляется к предохранительному запорному устройству, конструкция которого представлена на рис. 6.13 и 6.14. В состав этого устройства входит первый узел, содержащий отсеченный клапан со штоком, который связан с мембраной и на конце которого выполнено отверстие, связывающее обе полости мембраны. При подводе газа к предохранительному запорному устройству мембрана под действием давления газа прогибается и увлекает за собой шток с отсечным клапаном. Клапан поднимается со своего седла, и газ направляется к регулятору давления газа, причем клапан фиксируется в верхнем положении, не мешая проходу газа. Узел фиксации выполнен в виде резиновой пробки, которая прикрывает отверстие, выполненное на конце штока, в результате чего одна полость мембраны отсоединяется от другой полости мембраны. Под действием высокого давления поступающего газа мембрана будет удерживаться в верхнем положении до тех пор, пока давление перед потребителем не превысит или не окажется ниже определенной величины.

В первом случае в работу вступает мембранный привод, выполненный в виде второй мембраны, управляющая полость которой связана с выходом газа к потребителю. При росте давления газа на выходе выше заданного предела увеличивается давление газа в управляющей полости второй мембраны. Под действием этого давления вторая мембрана прогибается, сжимая свою пружину, играющую роль задатчика верхнего порога давления отсечки газа, и увлекает за собой резиновую пробку. Отверстие в штоке отсечного клапана открывается, в результате чего давление газа по обе стороны первой мембраны выравнивается. Под действием силы пружины, действующей через шток на первую мембрану, последняя прогибается в сторону закрытия отсечного клапана, и поступление газа к регулятору давления и, следовательно, к потребителю прекращается.

Импульсное реле, которое является вторым узлом предохранительного запорного устройства, контролирует снижение давления газа ниже допустимой величины перед потребителем. Это реле связано через штуцер с одной из полостей первой мембраны первого узла. Подпружиненная мембрана импульсного реле имеет полость, связанную с выходом газа к потребителю. Если давление газа перед потребителем окажется ниже допустимого предела, то снизится давление и в этой полости. Под действием своей пружины мембрана и связанная с ней заслонка плоского клапана сместится так, что высокое давление газа через открывшееся седло этого клапана сначала поступит в промежуточную полость импульсного реле, а затем в управляющую полость второй мембраны первого узла. Эта мембрана прогибается, увлекая за собой резиновую пробку, отверстие в штоке отсечного клапана открывается, и давление газа по обе стороны первой мембраны выравнивается. Под действием своей пружины первая мембрана прогибается в сторону закрытия отсечного клапана. Этот клапан закрывается, в результате чего газ прекращает поступать в регулятор давления газа и, следовательно, к потребителю.

От предохранительного запорного устройства газ направляется к регулятору давления газа, конструкция которого представлена на рис. 6.4. В этом регуляторе между входной и выходной магистралями установлен регулирующий орган, связанный с подпружиненным чувствительным элементом, выполненным в виде мембраны. Усилие пружины, которая опирается на мембрану, определяет давление газа перед потребителем. Настраивают регулятор на требуемое давление при помощи регулирующего винта, действующего на пружину мембраны. Для предохранения мембраны от разрыва в случае кратковременного увеличения давления газа перед потребителем в регуляторе предусмотрен предохранительный сбросной клапан, расположенный в центральной части мембраны и подключенный к сбросной магистрали.

На выходе из регулятора давления газа установлен выходной запорный кран, связанный с выходным патрубком. Перед выходным патрубком врезан штуцер, который служит для подсоединения переносного манометра, измеряющего выходное давление газа. Для измерения входного давления газа в шкафу установлен манометр входного давления.

Шкаф, в котором установлена данная система, имеет тепловую изоляцию и обогревательный коллектор, подсоединенный к действующей системе водяного отопления.

Недостатком данного устройства является то, что, во-первых, в предохранительном запорном устройстве недостаточно надежная система фиксации отсечного клапана, недостаточно хорошее быстродействие запорного устройства в момент отклонения давления газа от допустимых пределов перед потребителем и недостаточно хорошая герметичность отсечного клапана, во-вторых, недостаточно надежная работа мембран, используемых в качестве чувствительных элементов в данной системе, малый срок их эксплуатации и достаточно большой их вес и габариты, в-третьих, значительные габариты металлического шкафа из-за размещения в ней второй системы, аналогично первой по конструкции, в четвертых, необходимость иметь систему водяного отопления для обогрева данного устройства в зимнее время.

Целью предлагаемого изобретения является устранение указанных выше недостатков, повышение надежности и снижение веса данной системы.

Сущность изобретения заключается в том, что в предложенном регуляторе давления газа, содержащем последовательное размещение в шкафу со сбросной магистралью, входом и выходом газа к потребителю, фильтр с клапаном перепуска, мембранный запорный клапан максимального и минимального давления газа со штоковым указателем и узлом фиксации, мембранный редуктор давления газа с обратной связью и компенсатором давления, клапан сброса и манометр входного давления газа с переключателем для замера перепада на фильтр, гнезда запорного клапана и редуктора выполнены в виде единого двухстороннего седла, а компрессор давления выполнен за одно целое клапаном редуктора золотника с уплотнением, связанного рычагом с мембраной редуктора, причем диаметр золотника равен проходному сечению диаметра седла, а торцевая полость золотника сообщена каналом, выходящим на торец клапана редуктора. Мембраны запорного клапана, клапана сброса и редуктора выполнены из полиимидного материала, имеют профильное сечение и дополнительно уплотнены резиновыми кольцами со стороны высокого давления, а командные полости мембран запорного клапана и редуктора давления газа сообщены между собой каналом, в котором установлен жиклер.

Кроме того, уплотнительное кольцо золотника компенсатора выполнено в виде резинового кольца, обрамленного с внешней стороны фторопластовой оболочкой. Узел фиксации мембранного запорного клапана максимального и минимального давления газа со штоковым указателем выполнен в виде жестко связанной с мембраной колпачка с центральным пояском и двусторонними канавками, а шток снабжен пояском, против которого в детали, схватывающей шток, выполнены сквозные отверстия с размещенными в них шариками, причем соединение штока непосредственно с плоским клапаном осуществлено при помощи штифта, а опора пружины максимального давления запорного клапана снабжена пояском, контактирующим с ограничителем его хода.

Крышка запорного клапана имеет наружную накатку, а отверстия выхода штока снабжено резьбой, идентичной резьбе, выполненной на штоке. Клапан сброса установлен в выходной магистрали за редуктором давления газа и выполнен в виде плоского клапана. Сбросная магистраль выведена за заднюю стенку шкафа, манометр входного давления подключен дополнительно к газовой магистрали за фильтром при помощи двухходового крана, а шкаф с крышкой снабжен запорным устройством.

Описанная совокупность существенных признаков позволяет упростить конструкцию регулятора, повысить надежность его работы и уменьшить габариты и себестоимость.

На фиг. 1 представлена конструктивная схема предложенного регулятора давления газа.

На фиг. 2 представлен вид шкафа со стороны задней стенки.

На фиг. 3 представлено в увеличенном виде место "А" золотника компенсатора.

На фиг. 4 представлено в увеличенном виде место "В" узла фиксации запорного клапана.

Регулятор давления газа содержит последовательно размещенные в шкафу 1 со сбросной магистралью 2 с входом 3 и выходом 4 газа к потребителю (см. фиг. 2), фильтр 5 с клапаном 6 перепуска, мембранный запорный клапан 7 максимального и минимального давления газа со штоковым указателем 8 и узлом 9 фиксации, мембранный редуктор давления газа с клапаном 10 и магистралью 11 обратной связи, клапаном 12 сброса и компенсатором давления, выполненного в виде золотника 13, и манометр 14 входного давления газа.

Гнезда запорного клапана 7 и редуктора 10 выполнены в виде единого двустороннего седла 15, а компенсатор давления выполнен заодно целое с клапаном 10 и золотника 13 с уплотнением 16. Клапан 10 связан рычагом 17 с мембраной 18 редуктора, а торцевая полость 19 золотника 13 компенсатора сообщена каналом 20, выходящим на торец 21 клапана 10 редуктора.

Мембраны 18, 22 и 23 соответственно редуктора, запорного клапана и клапана сброса выполнены из полиимидного материала, имеют профильное сечение, выполненное в виде гофра и дополнительно уплотнены резиновыми кольцами 24, 25 и 26 со стороны высокого (командного) давления. Командные полости 27 и 28 мембран 18 и 22 запорного клапана и редуктора давления газа сообщены между собой каналом 29, в котором установлен жиклер 30. Уплотнение 16 золотника 13 компенсатора (см. фиг. 3) выполнено в виде резинового кольца 31, обрамленного с внешней стороны фторопластовой оболочкой 32.

Узел фиксации мембранного запорного клапана 7 максимального и минимального давления газа со штоковым указателем 8 (см. фиг. 4) выполнен в виде жестко связанной с мембраной 22 колпачка 33 с центральным пояском 34 и двусторонними канавками 35 и 36, а шток 37 снабжен пояском 38, против которого в детали 39, охватывающей шток, выполнены сквозные отверстия 40 с размещенными в них шариками 41. Соединение штока 37 непосредственно с плоским клапаном 7 осуществлено при помощи штифта 42. Опора 43 пружины 44 максимального давления запорного клапана снабжена пояском 45, контактирующим с ограничителем 46 хода пружины 44.

Крышка 47 запорного клапана имеет наружную накатку 48, а отверстие 49 выхода указателя 8 снабжено резьбой 50, идентичной резьбе 51, выполненной на штоке 37. Сбросная магистраль 3 регулятора выведена за заднюю стенку 52 шкафа 1. Манометр 14 входного давления газа подключен дополнительно к газовой магистрали 53 за фильтром 5 при помощи двухходового крана 54.

Шкаф 1 с крышкой 55 снабжен замком 56.

Регулятор давления газа работает следующим образом.

Газ от газовой магистрали под высоким давлением подводится к входу 3 шкафа 1. Через основной входной запорный шаровой кран 57 он направляется к фильтру 5, где происходит его очистка от твердых частиц, пыли и смолистых веществ. Очищенный газ затем подводится к запорному клапану 7, который с седлом 15 образует определенную щель, через которую газ поступает к редуктору 10 и далее через шаровой кран 58 в выходную магистраль 4 к потребителю. Редуктор 10 занимает относительно седла 15 определенное положение в зависимости от затяжки пружины 59, действующей на мембрану 18 с одной стороны и величины давления газа на выходе, поступающего по магистрали 11 обратной связи с другой стороны.

Для исключения влияния давления газа, действующего на торец 21 клапана 10 редуктора предусмотрен золотник 13, в торцевую полость 19 которого по каналу 20 поступает давление газа, действующее на торец 21 клапана 10. Поскольку диаметр золотника 13 равен проходному сечению седла 15, то силы, действующие на торец 21 клапана 10 и торец золотника 13 со стороны полости 19 равны и направлены в противоположные стороны, и поэтому они не воздействую через рычаг 17 на мембрану 18 и не влияют на давление газа на выходе 4.

Для устранения заедания золотника 13 в нем предусмотрено уплотнение с фторопластовой оболочкой 32 по наружному диаметру золотника.

Во время работы регулятора возможны отклонения давления газа, поступающего к потребителю от требуемой величины. В случае, когда давление газа перед потребителем (в выходной магистрали) по какой-либо причине повысилось на небольшую величину, оно передается в командную полость 60, мембрана 23 перемещается вверх, и клапан сброса 12 открывается, перепуская часть газа в сбросную магистраль 2. Давление, при котором происходит сброс газа задается затяжкой пружины 61 клапана сброса 12.

Если при этом давление газа на выходе не восстановится до заданной величины, а продолжает расти, то вступает в работу запорный клапан 7. Давление газа, поступающее в его командную полость 28 по каналу 11 и жиклер 30, перемещает мембрану 22 вниз (см. фиг. 4). Вместе с ней перемещается колпачок 33 с пояском 34. В момент, настроенный пружиной 44, шарики 41 проваливаются в канавку 36, освобождая шток 37 от фиксации. Последний под действием пружины 62 перемещается вверх, закрывая запорный клапан 7. Подача газа к потребителю прекращается.

Срабатывание запорного клапана 7 происходит и при снижении давления газа перед потребителем ниже допустимого значения. В этом случае мембрана 22 усилием пружины 63 перемещается вверх и при заданном этой пружиной усилии шарики 41 проваливаются в канавку 35, освобождая шток 37 от фиксации, который усилием пружины 62 перекрывает выход 4 газа к потребителю.

После выяснения причин изменения давления газа и их устранения запорный клапан 7 возвращают в рабочее положение. Для этого отворачивают крышку 47 с насечкой 48, переворачивают, наворачивают ее на резьбу 51 штока 37 и вытягивают последний на величину, пока шарики 41 не займут свое место на пояске 34 и зафиксируют шток 37 в рабочем положении при помощи пояска 38, выполненного в штоке. После этого крышку 47 устанавливают в прежнее положение, а по положению указателя 8 определяют готовность регулятора давления газа к работе.

Жиклер 30, установленный в канале 29 служит для сглаживания колебаний давления газа в командных полостях 28 и 27 запорного клапана и редуктора давления газа.

Клапан 62 перепуска газа срабатывает при определенной степени загрязнения фильтра 5, которую можно определить с помощью манометра 14, переключив его при помощи двухходового крана 54 с входа 3 на магистраль 53 за фильтром 5.

Мембраны 22, 18 и 23 запорного клапана 7, редуктора 10 и клапана сброса 12 выполнены профильными из полимидной пленки, которая обладает хорошей эластичностью, имеет малый вес и надежна в работе. Для повышения герметичности она дополнительна уплотнена со стороны высокого давления резиновыми кольцами.

Для сохранения работоспособности регулятора и исключения проникновения посторонних лиц внутрь шкафа 1, он снабжен замком 56, а трубка сбросной магистрали 2 выведена за заднюю стенку 52 шкафа 1.

Чтобы не прекращать подачу газа к потребителю по время профилактических работ с данным регулятором давления газа, а также при ремонте отдельных узлов регулятора в нем установлены два запорных крана 57 и 58, а к выходу 3 и выходу 4 подключается байпасная линия 64 с установленным в нем технологическим регулятором 65 давления газа. В этом случае краны 57 и 58 закрываются, и газ начинает поступать к потребителю через байпасную линию 64.

В предложенном регуляторе давления газа герметичность системы не нарушается, когда производится съем манометра 14 или отключение обратной связи 11, так как перед ними установлены обратные клапаны 66 и 67.

Таким образом, перечисленные выше новые существенные признаки, используемые в данном регуляторе давление газа позволяют упростить его конструкцию, повысить надежность его работы, снизить вес и себестоимость.