Регулятор давления газа

Изобретение относится к технике автоматического регулирования и предназначено для газоснабжения котельных и других промышленных и коммунальных объектов. Регулятор давления газа содержит клапан, расположенный на штоке, седло, центральное отверстие, чувствительный элемент, соединенный посредством рычажной передачи со штоком. В клапане и штоке выполнен канал для подвода газа в компенсационную полость. Эта полость образована защитной и компенсационной мембранами. Регулятор имеет расположенный в периферийной краевой части клапана канал для впуска (ввода) газа. Центральная торцевая часть клапана со стороны периферии имеет элемент перекрытия, образуя под собой полость для хода газа. Изобретение направлено на повышение производительности устройства за счет повышения его пропускной способности. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к технике автоматического регулирования и может быть использовано для газоснабжения котельных и других промышленных и коммунальных объектов.

Известны регуляторы давления газа (патенты RU 2035058, 2062505 и 2010302). Все они характеризуются наличием компенсационных камер или полостей, которые нужны для уравновешивания сил давления газа на регулирующий клапан.

Регулятор давления газа (патент RU №2035058) имеет корпус с входной полостью, соединенной через седло отсечного и регулирующего клапанов с промежуточной полостью, которая связана с выходной полостью и отделена перегородкой от управляющей полости, чувствительный элемент в виде мембраны с жестким центром, закрепленной в корпусе между управляющей и задающей полостями. Мембрана нагружена пружиной, расположенной в задающей полости, и связана с органом настройки. Жесткий центр мембраны связан через рычаг со штоком регулирующего клапана. Отличием данного регулятора давления газа является наличие компенсационного элемента в виде сильфона. Его торцы прикреплены к основаниям разгрузочной камеры. Верхнее основание этой камеры соединено с регулирующим клапаном или штоком, а нижнее основание связано с защитным чувствительным элементом, выполненным в виде кольцевой мембраны, прикрепленной по внешнему и внутреннему контурам к нижнему основанию разгрузочной камеры и штоку регулирующего клапана. Между нижним основанием разгрузочной камеры и перегородкой имеется зазор, а промежуточная полость соединена с полостью разгрузочной камеры через осевой канал, выполненный в регулирующем клапане.

Регулятор давления газа в патенте RU №2062505 имеет, в основном, те же элементы и узлы, что и вышеназванное устройство. Сущность данного изобретения заключается в том, что в него введена защитная мембрана, образующая с корпусом подмембранную полость, сообщенную с выходной полостью. Предназначение данного решения - повышение точности стабилизации выходного давления при изменении входного путем компенсации усилия на штоке.

Однако производительность данных регуляторов снижена за счет недоиспользования возможности седла, поскольку последнее используется не полностью, так как давление, развиваемое компенсационной полостью, больше давления на клапан.

Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является регулятор давления газа (патент RU №2010302). Отличительным элементом данного регулятора является защитная мембрана, которая выполнена в виде гофрированного кожуха. В оптимальном случае геометрия защитной мембраны подчиняется соотношению, связывающему соотношение элементов регулятора: площади седла Sc и площадей компенсационной Sк и защитной Sз мембран

Sc=Sк-Sз.

Однако и этот регулятор имеет тот же недостаток - невысокую производительность.

Задачей заявляемого решения является повышение производительности регулятора давления газа.

Сущность данного изобретения заключается в том, что в регуляторе давления газа, содержащем клапан, расположенный на штоке, причем в клапане и в штоке выполнен канал для подвода газа в компенсационную полость, которая образована защитной и компенсационной мембранами, седло, центральное отверстие, чувствительный элемент, соединенный посредством рычажной передачи со штоком, имеется расположенный в периферийной краевой части клапана канал для впуска (ввода) газа, а центральная торцевая часть клапана со стороны периферии имеет элемент перекрытия, образуя под собой полость для хода газа.

Кроме того, заявляется регулятор давления газа со всеми признаками, перечисленными выше, у которого элемент перекрытия расположен непосредственно на наружной поверхности клапана и протяжен от зоны краевой части, не перекрывая в ней отверстие, до центральной части, перекрывая центральное отверстие.

Заявляется также регулятор давления газа, у которого элемент перекрытия выполнен в форме грибообразного тела в виде верхней радиальной части и полой ножки, в которых сформирован канал для подвода газа в компенсационную полость.

Заявляемый регулятор давления газа состоит из корпуса 1 с входной 2 и выходной 3 полостями, между которыми расположено седло 4. Сбоку от корпуса 1 регулятор имеет второй корпус 5 с чувствительным элементом 6 с настроечной пружиной 7, со штоком 8 чувствительного элемента 6, который посредством рычажной передачи 9 соединен со штоком 10 клапана 11. На штоке 10 клапана 11 закреплены компенсационная 12 и защитная 13 мембраны. Последняя образует компенсационную полость 14, соединенную с входной полостью 2 регулятора. На штоке 10 клапана 11 расположен и закреплен элемент перекрытия, например, в виде пробки 15, имеющий радиальный канал 16, соединяющий входную полость 2 посредством канала 16 штока 10 с компенсационной полостью 14. Наилучшая форма элемента перекрытия 15 имеет конфигурацию грибообразного круглого тела.

Работа заявляемого регулятора давления газа.

1. Положение регулятора при отсутствии расхода газа. В этом случае сила давления на клапан 11 равна произведению входного давления на площадь клапана 11. Усилие, развиваемое компенсационной полостью 14, равно произведению величины входного давления на разность площадей защитной 13 и компенсационной мембран 14 или площади седла клапана 11. Сила, давящая на клапан, уравновешивается усилием, развиваемым компенсационной полостью 14.

2. Положение регулятора в режиме расхода газа. Газ поступает через корпус 1, седло 4 и клапан 11 и через радиальный канал элемента перекрытия 15 в осевой канал и далее через канал 16 штока 10 поступает в компенсационную полость 14, образованную компенсационной 12 и защитной 13 мембранами. Динамическое уравновешивание клапана 11 с компенсационной полостью 14 наилучшим образом осуществляется в заявляемом регуляторе при выполнении соотношения

D_эп=0,8-0,95D_с,

где D_эп - диаметр элемента перекрытия,

D_c - диаметр седла.

Ввиду того, что полное давление газа равно Р_стат.+Р_{динам.напора}=const, при движении газа через седло часть полного давления преобразуется в динамический напор. В этом случае статическое давление Р_стат. на клапан 11 уменьшается. В то же время в компенсационной полости 14 давление остается постоянным (см. выше соотношение Р_стат.+Р_{динам.напора}). Элемент перекрытия 15 служит для отбора статического давления Р_стат. таким образом, чтобы сила давления на клапан 11 была равна усилию, развиваемому компенсационной полостью 14.

Технико-экономический результат заявляемого регулятора давления газа заключается в повышении производительности устройства за счет повышения пропускной способности. Преимущество устройства в том, что оно позволяет получить полный ход клапана 11 при любом давлении, обеспечивая получение пропускной способности регулятора до пропускной способности седла, что дает максимальную производительность регулятора при данном размере седла. Например, для сравнения, при конструкции регулятора давления газа, подобной конструкции, описанной в патенте RU №2010302 автора Фролова Н.М. с пропускной способностью в 120 м³/час, заявляемый в данном изобретении регулятор давления газа имеет пропускную способность 300 м³/час (при одном и том же входном давлении 0.1 МПа).

1. Регулятор давления газа, содержащий клапан, расположенный на штоке, в которых выполнен канал для подвода газа в компенсационную полость, образованную защитной и компенсационной мембранами, седло, центральное отверстие, чувствительный элемент, соединенный посредством рычажной передачи со штоком, отличающийся тем, что он имеет расположенный в периферийной краевой части клапана канал для впуска (ввода) газа, а центральная торцевая часть клапана со стороны периферии имеет элемент перекрытия, образуя под собой полость для хода газа.

2. Регулятор давления газа по п.1, отличающийся тем, что элемент перекрытия расположен непосредственно на наружной поверхности клапана и протяжен от зоны краевой части, не перекрывая в ней отверстие, до центральной части, перекрывая центральное отверстие.

3. Регулятор давления газа по п.1, отличающийся тем, что элемент перекрытия выполнен в форме грибообразного тела в виде верхней радиальной части и полой ножки, в которых сформирован канал для подвода газа в компенсационную полость.