РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ ГАЗА И СПОСОБ ЕГО СБОРКИ И РАЗБОРКИ
GAS PRESSURE CONTROL AND METHOD OF ASSEMBLY AND DISASSEMBLY THEREOF

Область техники
Настоящее изобретение относится к регулятору давления газа.
В частности, изобретение относится к управляемому регулятору давления газа, устанавливаемому на трубопроводах для транспортировки и распределения газа.
Уровень техники
Регуляторы давления, используемые в настоящее время, также широко известны как "редукторы давления", потому что их регулирующее действие достигается путем понижения входного давления газа посредством элементов ламинарного течения.
Известные регуляторы в основном содержат основной корпус, имеющий впускное отверстие, через которое газ втекает при высоком давлении, и выпускное отверстие, через которое газ вытекает при пониженном давлении. Этот основной корпус содержит средства управления и регулирования газового потока.
Средства управления и регулирования содержат по меньшей мере один затвор, приводимый в действие пружинными устройствами с диафрагмой, которые обеспечивают возможность скольжения затвора по своей шахте, и управляющее устройство, которое измеряет давление газа перед регулятором и за ним и соответствующим образом управляет диафрагмой, воздействующей на затвор.
Другими словами, диафрагма разделяет объем, ограниченный двумя фланцами, на две камеры. Давление в одной из камер - это давление регулирования, заданное управляющим устройством, в то время как другая камера проточно сообщается с трубой, расположенной за выпускным отверстием, и, таким образом, давление в ней является вышеуказанным пониженным давлением.
Во время работы при условии равновесия, т.е. когда давления перед регулятором и за ним по существу равны, управляющее устройство поддерживает регулирующее давление постоянным, и затвор остается в одном и том же положении.
Когда давление за регулятором или перед ним изменяется, управляющее устройство изменяет регулирующее давление с обеспечением воздействия на пружинное устройство с диафрагмой, чтобы изменить положение затвора соответствующим образом.
В пружинном устройстве с диафрагмой регулирующая пружина, действующая прямо или косвенно на затвор, противодействует действию регулирующего давления на диафрагму. Пружина, таким образом, стремится закрыть затвор.
Обычно результатом изменения положения затвора является изменение рабочих параметров регулятора, который, соответственно, приспосабливается к новым условиям, чтобы содействовать регулированию давления за ним до установленного значения.
Обычные операции по обслуживанию включают периодическую проверку и замену уплотнений и уплотнительных прокладок, которые находятся во взаимодействии с движущимися частями регулятора, т.е. находятся в контакте с затвором.
Чтобы сделать это в регуляторах существующих конструкций, регулирующую пружину, действующую на затвор, необходимо разгрузить и верхнюю часть регулятора удалить как одно целое.
Части, которые нужно удалить, часто очень тяжелые, потому что они используются для регулирования чрезвычайно больших величин потоков и, следовательно, должны противостоять чрезвычайно большому давлению. По этой причине обращение с ними включает значительные усилия и риски для обслуживающего персонала.
Кроме того, необходимость удалять сильно сжатые, предварительно нагруженные пружины подвергает персонал дополнительному риску.
Дальнейшие проблемы возникают при разборке регулятора, когда пружина, которая была разгружена и удалена, должна быть снова помещена назад в регулятор и опять нагружена, что может потребовать специального пресса или сложного устройства винтового типа.
Описание изобретения
Целью изобретения является создание регулятора давления, в котором преодолены вышеупомянутые недостатки, который имеет простую и недорогую конструкцию и который практичен в обслуживании.
Другой целью изобретения является упрощение способов сборки и разборки частей внутри регулятора путем уменьшения числа частей, которые необходимо удалять.
Технические характеристики изобретения согласно вышеупомянутым целям могут быть легко получены из содержимого пунктов формулы изобретения, особенно п.1, а также любого зависимого от него, прямо или косвенно, пункта формулы изобретения.
Изобретение также относится к способу сборки регулятора давления и к способу разборки регулятора давления.
Способы сборки и разборки определены, соответственно, в пунктах 17 и 20 и в зависимых от них прямо или косвенно пунктах формулы изобретения.
Краткое описание чертежей
Кроме того, преимущества изобретения видны из подробного описания, которое следует далее со ссылкой на сопровождающие чертежи, которые показывают предпочтительный вариант изобретения, приведенный только в качестве примера, без ограничения объема изобретения, и где
фиг.1 изображает схематический разрез предпочтительного варианта выполнения предложенного регулятора давления;
фиг.2, 3 и 4 изображают схематические разрезы регулятора давления, показанного на фиг.1, в трех различных стадиях разборки/сборки, на которых некоторые части для ясности не показаны;
фиг.5 изображает первый альтернативный вариант выполнения предложенного регулятора давления;
фиг.6 изображает разрез другого варианта выполнения части регулятора давления, показанного на чертежах, упомянутых выше;
фиг.7 изображает схематический разрез еще одного предпочтительного варианта выполнения предложенного регулятора давления;
фиг.8, 9 и 10 изображают схематические разрезы регулятора давления, показанного на фиг.7, в трех различных стадиях его разборки/сборки, на которых некоторые части для ясности не показаны.
Подробное описание предпочтительных вариантов изобретения
На фиг.1 номер 1 позиции обозначает в целом регулятор давления газа, выполненный в соответствии с данным изобретением.
Регулятор 1 давления содержит основной корпус 2, имеющий впускное отверстие 3, через которое газ входит при первом входном давлении и которое соединено с соответствующей впускной трубой 4, и выпускное отверстие 5 для газа, соединенное с соответствующей второй, выпускной, трубой 6, в которой газ течет при давлении, которое отличается от входного давления.
Вторая, выпускная, труба 6 расположена за первой, впускной, трубой 4 относительно направления, показанного стрелкой F1, в котором газ течет через регулятор 1.
Между первой трубой 4 и второй трубой 6 имеется кольцо 7, ограничивающее калиброванный проход 8 для газа.
Регулятор 1 также внутри содержит затвор 9, который перемещается в продольном направлении вдоль первой обозначенной линии D для регулирования отверстия калиброванного прохода 8 между первым конечным положением, показанным на фиг.1, в котором проход закрыт, и полностью открытым положением, которое не проиллюстрировано на сопровождающих чертежах.
Затвор 9 содержит полый цилиндрический корпус 10, имеющий центральную ось А, и элемент 11, предназначенный для закрывания калиброванного прохода 8 и расположенный на нижнем конце 9а затвора 9.
Закрывающий элемент 11 содержит два блока 11а, 11b, прикрепленные к цилиндрическому корпусу 10 и имеющие зажатую между ними уплотнительную прокладку 12, выполненную с возможностью взаимодействия с кольцом 7, чтобы закрывать проход 8 для газа.
Затвор 9 с возможностью скольжения расположен в цилиндрической втулке 13, прочно прикрепленной к основному корпусу 2.
Основной корпус 2 имеет установленное на нем устройство 14 для приведения в действие затвора 9, которое содержит первую, верхнюю, вогнутую крышку 15 и вторую, нижнюю, вогнутую крышку 16, соединенные таким образом, что их вогнутые поверхности обращены друг к другу с образованием ограниченного объема V.
В объеме V расположена кольцевая диафрагма 17, внешний край которой плотно зажат между двумя крышками 15, 16 и которая разделяет объем V на две камеры V1, V2, объем которых изменяется как функция рабочих параметров регулятора 1 давления.
Устройство 14 также содержит два фланца 18 и 19, соответственно, верхний и нижний, которые плотно удерживают между собой внутренний край 17а кольцевой диафрагмы 17.
В своей внутренней части два фланца 18, 19, которые, по существу, являются кольцевыми по форме, образуют отверстие 20, показанное на фиг.4, через которое вставляется цилиндрический корпус 10 затвора 9.
Два фланца 18, 19 прочно соединены друг с другом и присоединены к затвору 9 крепежными элементами 21.
Если смотреть более детально, на внешней поверхности 10а цилиндрического корпуса 10 затвора 9 находится первое упорное кольцо 22, которое упирается в верхнюю поверхность 18а верхнего фланца 18 и прижимается к ней указанными крепежными элементами 21, которые содержат пластины 23, прикрепленные к самому фланцу 18 соответствующими болтами 24.
Элементы 21 образуют съемное соединительное средство 25 между диафрагмой 17 и затвором 9.
Две камеры V1, V2, на которые разделен объем V, предназначены для приема газа при заданных давлениях через соответствующие питающие трубы 26, 27.
Верхняя крышка 15 имеет сделанное в ней отверстие 28, показанное на фиг.2, через которое может проходить затвор 9, причем отверстие 28 закрывается съемным колпаком 29 во время работы регулятора 1.
В цилиндрическом корпусе 10 затвора 9 расположен пружинный блок 30 регулятора, который содержит две винтовых пружины 31, 32, расположенные коаксиально вокруг указанной центральной оси А и действующие путем сжатия вдоль оси А.
Блок 30 также содержит первую и вторую пластины 33, 34 регулятора, соответственно, верхнюю и нижнюю, расположенные в контакте с соответствующими противоположными концами пружин 31, 32.
Верхняя пластина 33 имеет первую, проходящую вниз, цилиндрическую часть 35, нижний конец 35а которой вставлен в соответствующее центральное отверстие 36, выполненное в нижней пластине 34 регулятора.
Первая цилиндрическая часть 35 пластины 33 регулятора имеет отверстие 35b, которое проходит через нее.
Верхняя пластина 33 регулятора также содержит вторую, верхнюю, цилиндрическую часть 37, имеющую множество радиальных отверстий 37а.
Сквозное отверстие 35b и радиальные отверстия 37а, выполненные, соответственно, в первой и второй цилиндрических частях 35, 37 верхней пластины 33, предназначены для осуществления проточного сообщения между нижней стороной 34а нижней пластины 34 с верхней поверхностью 33а верхней пластины 33.
Нижняя пластина 34 опирается на круглый выступ, выполненный внутри полого цилиндрического корпуса 10.
Второе упорное кольцо 38, которое помещено в круговую канавку, сделанную в нижней цилиндрической части 35 верхней пластины 33 регулятора, образует удерживающий элемент, который ограничивает максимальное относительное расстояние между пластинами регулятора.
Дополнительные удерживающие элементы в целях безопасности содержат третье упорное кольцо 39, которое расположено в круговой канавке, сделанной в цилиндрическом корпусе 10 затвора, вблизи его верхнего конца, и первую кольцевую гайку 40, навинченную на нижний конец 35а части 35.
Удерживающие элементы 38, 39, 40, таким образом, образуют удерживающее средство 42, предназначенное для задания максимального относительного расстояния между пластинами 33, 34. Все эти три элемента могут быть использованы как в вариантах, показанных на сопровождающих чертежах, так и в альтернативных вариантах, которые не показаны.
Нижняя цилиндрическая часть 35 верхней пластины 33 и отверстие 36 в нижней пластине 34 образуют для пружинного блока 30 средство 41 скользящего соединения пластин 33, 34 друг с другом.
Устройство 14, содержащее вышеуказанные крышки 15, 16, диафрагму 17 и фланцы 18, 19, образует для регулятора 1 давления исполнительное средство 43 для создания рабочего перемещения затвора 9.
Блок 30, содержащий пружины 31, 32 и пластины 33, 34, образует для регулятора 1 давления пружинное средство для противодействия перемещению затвора 9.
Фиг.5 иллюстрирует вариант регулятора 1 давления, альтернативный описанному выше со ссылкой на фиг.1-4.
Регулятор давления на фиг.5 обозначен в целом номером 1' позиции, но ради простоты описания его части и компоненты, которые такие же или подобны уже описанным со ссылкой на регулятор 1, на фиг.5 имеют такие же номера, как и на фиг.1-4.
В основном регулятор 1' отличается от регулятора 1 тем, что пластины 33 и 34 регулятора не соединены друг с другом с возможностью скольжения.
Другими словами, пружинный блок 30, состоящий из винтовой пружины 31 и пластин 33, 34 регулятора, собирают в предварительно нагруженном состоянии непосредственно внутри затвора 9, в отличие от регулятора 1, в котором пружинный блок 30 сначала собирают и затем помещают в затвор.
Что касается удерживающего средства 42, упорное кольцо 39 расположено в круговой канавке, выполненной внутри цилиндрического корпуса 10 затвора, и вторую кольцевую гайку 45 завинчивают над кольцом 39 в резьбовую часть на верхнем конце 9b самого затвора 9.
Вторая кольцевая гайка 45 используется для безопасности в случае выхода из строя упорного кольца 39.
Другое различие между регулятором 1' и регулятором 1 лежит в конфигурации крепежных элементов 21, которые крепят фланцы 18, 19 к затвору 9.
Как показано на фиг.5, затвор 9 регулятора 1' содержит кольцевой выступ 46, который выполнен на внешней стороне 10а цилиндрического корпуса 10 затвора 9 и который опирается на круговой выступ 19а, выполненный на нижнем фланце 19.
Элементы 21 содержат пластины 23, которые посредством обычных винтовых соединений прижимают кольцевой выступ 46 к блоку, состоящему из двух пластин 18 и 19, устойчиво соединенных друг с другом.
Фиг.6 показывает другой вариант съемного колпака 29, где колпак 29 содержит центральный канал 29а для осуществления проточного сообщения между внешней стороной и внутренней стороной затвора 9. Другими словами, очевидно, когда колпак 29 присоединен к регулятору 1, канал 29а может быть использован, например, для измерения давления газа, протекающего через впускную трубу 4.
Фиг.7 показывает еще один вариант регуляторов 1 и 1', описанных выше со ссылкой на фиг.1-5.
Регулятор давления на фиг.7 в целом обозначен номером 1'' позиции, но для простоты описания его части и компоненты, которые одинаковы или подобны частям, уже описанным со ссылкой на регуляторы 1 и 1', обозначены на фиг.7-10 теми же номерами, что и части на фиг.1-5.
В основном регулятор 1'' отличается от регуляторов 1 и 1' тем, что цилиндрическая втулка 13, в которой с возможностью скольжения расположен затвор 9, не присоединена неподвижно к основному корпусу 2 путем присоединения к нему нижней крышки 16, а привинчена непосредственно к самой крышке 16.
Если посмотреть более подробно, как отчетливо показано на фиг.10, нижняя крышка 16 имеет центральное круглое отверстие 100, внутренняя поверхность которого имеет резьбовую часть 101.
Аналогично втулка 13 на части 13а внешней поверхности имеет резьбу, так что она может быть завинчена в резьбовую часть 101 крышки 16.
Таким образом, как описано более подробно ниже, втулка 13 может вставляться в основной корпус 2 и выниматься из него без необходимости удалять нижнюю крышку 16 со своего места.
Что касается удерживающего средства 42, как видно на фиг.7, вторая кольцевая гайка 45 привинчивается к соответствующей части с внутренней резьбой на верхнем конце 9b затвора.
В отличие от регуляторов 1 и 1', описанных выше, верхняя пластина 33 регулятора 1'' не имеет упорного кольца 39, вставленного в канавку внутри цилиндрического корпуса 10, а только кольцевую гайку 45.
Другое различие между регулятором 1'' и регуляторами 1 и 1' заключается в конфигурации крепежных элементов 21, которые крепят фланцы 18, 19 к затвору 9.
Как показано на фиг.7, элементы 21 имеют несколько винтов 24, завинченных в соответствующие резьбовые отверстия, выполненные в нижнем фланце 19, для присоединения последнего непосредственно к затвору 9.
Как показано на фиг.8 и 9, втулка 13 содержит на своем верхнем конце 13b множество элементов 102 зацепления, распределенных по окружности и предназначенных для взаимодействия с соответствующим завинчивающим/отвинчивающим инструментом 103.
Предпочтительно, элементы 102 состоят из выступов, чередующихся с впадинами, не показанными подробно, выполненными с возможностью сцепления с соответствующими элементами 104 зацепления, состоящими из соответствующих выступов и впадин, выполненных в соответствующем инструменте 103.
Элементы 102 образуют средство сцепления втулки 13 с соответствующим завинчивающим/отвинчивающим инструментом 103.
Как показано на фиг.8, в предпочтительном варианте изобретения элементы 104 зацепления выполнены на нижнем кольцевом конце 29а съемного колпака 29, который, таким образом, образует инструмент 103 для завинчивания/отвинчивания цилиндрической втулки 13.
В другом варианте, который не показан, вышеуказанное средство сцепления содержит множество отверстий, выполненных во втулке 13 и предназначенных для сцепления с соответствующими штырями, расположенными на завинчивающем/отвинчивающем инструменте 103.
Оставляя в стороне работу регулятора 1 давления, показанного на фиг.1, который при использовании в основном такой, как описан во введении к этой заявке, опишем подробно этапы отсоединения затвора 9 от регулятора 1.
Способ разборки, описанный ниже, необходим, например, для замены уплотнительной прокладки 12, расположенной в элементе 11.
На фиг.1, где регулятор 1 показан в собранном состоянии, затвор 9 расположен внутри цилиндрической втулки 13 с возможностью скольжения вдоль оси А для регулирования отверстия калиброванного прохода 8 с обеспечением изменения давления газа в выпускной трубе 6 за проходом 8 согласно требованиям.
Как указано выше, затвор 9 показан на фиг.1 в конечном положении, в котором калиброванный проход 8 закрыт.
Если исходить из конфигурации, показанной на фиг.1, предполагающей, что приток газа остановлен перед регулятором 1, то способ извлечения затвора 9 из основного корпуса 2 будет включать прежде всего удаление колпака 29, который соединен, предпочтительно с помощью резьбы, с отверстием 28, выполненным в верхней крышке 15.
Фиг.2 показывает регулятор 1 после того, как колпак 29 удален.
Так как колпак 29 действует непосредственно на верхнюю поверхность 33а верхней пластины 33, чтобы сжимать пружинный блок 30, его удаление вызывает отход двух пластин 33, 34 друг от друга, таким образом, уменьшая силу предварительной нагрузки блока 30.
Как отчетливо показано на фиг.2, после того, как колпак 29 удален, две пластины 33, 34 перемещаются в положение, в котором они удалены друг от друга насколько это возможно.
Это положение определяется вторым упорным кольцом 38, которое упирается в нижнюю сторону 34а нижней пластины 34.
Если исходить из конфигурации, показанной на фиг.2, ослабление винтов 24 и поворот пластин 23 отсоединяет фланцы 18, 19 от затвора 9 и, таким образом, косвенно отделяет диафрагму 17 от затвора 9.
Фиг.3 показывает пластины 23 в повернутом положении, в котором они отсоединены от первого упорного кольца 22.
Таким образом, как показано на фиг.3, затвор 9 можно потянуть вдоль линии D в направлении стрелки F2, чтобы извлечь его из цилиндрической втулки 13, в которой он находится во время нормальной работы.
Затвор 9 можно затем провести через отверстие 28, выполненное в верхней крышке 15, таким образом, чтобы отделить затвор 9 от регулятора 1.
Предпочтительно, следовательно, затвор 9 можно вынуть из регулятора 1 без необходимости в удалении либо первой, верхней, крышки 15, либо второй, нижней, крышки 16.
Способ разборки регулятора 1, описанный выше со ссылкой на фиг.1-3, может быть также применен к регулятору 1', показанному на фиг.5.
Как показано на фиг.3 и 4 со ссылкой на регулятор 1, удаление третьего упорного кольца 39 из цилиндрического корпуса 10 затвора 9 делает возможным извлечение пружинного блока 30 из цилиндрического корпуса 10, так как не существует препятствий для прохода пластин 33, 34.
Фиг.4 показывает пружинный блок 30, извлеченный из затвора 9, который, в свою очередь, извлечен из втулки 13, в которой он помещен, будучи в основном корпусе 2 регулятора 1.
Уплотнительную прокладку 12 затвора, таким образом, легко сменить.
Предпочтительно, пружинный блок 30, будучи извлеченным из регулятора 1 давления, остается предварительно нагруженным до определенного заранее предела: действительно, пружины 31, 32, по меньшей мере, частично сжаты между пластинами 33 и 34 регулятора.
Минимально нагруженное состояние пружин 31, 32, таким образом, не зависит от того, находится ли блок 30 внутри регулятора давления или нет.
В варианте 1', показанном на фиг.5, минимальное предварительно нагруженное состояние пружины 31 также не зависит от того, находится ли блок 30 внутри регулятора 1' давления или нет, но не является независимым от того, находится ли сам блок 30 внутри затвора 9 или нет, так как только после того как блок 30 вставлен в затвор 9, он может быть предварительно нагружен до требуемого предела.
Другими словами, пружинный блок 30 может быть предварительно нагружен до требуемого предела вне регулятора 1' просто посредством сборки блока 30 и цилиндрического корпуса 10 затвора 9, когда последний находится вне регулятора 1'.
Термин "регулирующая пластина", относящийся к компонентам 33 и 34 блока 30, используется, чтобы обозначить механическую часть любой формы и размера, используемую для передачи пружине сжимающей силы, необходимой для достижения требуемого значения предварительной нагрузки и поддержания пружины в определенном заранее предварительно нагруженном состоянии.
Подобно тому, что описано выше со ссылкой на варианты 1 и 1' регулятора давления согласно этому изобретению, способы сборки и разборки затвора 9 варианта, обозначенного 1'', показанного на фиг.7-10, по существу те же и не будут повторяться ниже.
Как уже отмечено, способы разборки, описанные выше, необходимы, например, для замены уплотнительной прокладки 12, расположенной у запирающего элемента 11.
Способ разборки, описанный ниже, с другой стороны, используется для извлечения втулки 13, в которой с возможностью скольжения находится затвор 9, из основного корпуса 2 и описан со ссылкой на регулятор 1''.
На фиг.8 регулятор 1'' показан в частично разобранном состоянии; в частности, предполагается, что регулятор 1'' освобожден согласно способу, описанному выше, от затвора 9, от пружинного блока 30 и от блока, состоящего из диафрагмы 17 и двух соответствующих фланцев 18 и 19.
Также болты, крепящие верхнюю вогнутую крышку 15 к нижней вогнутой крышке 16, удалены, и верхняя крышка 15 поднята.
Предпочтительно, колпак 29 также был отвинчен от соответствующего отверстия 28 с резьбой в верхней крышке 15.
Как показано на фиг.9, после того как первая, верхняя, крышка 15 удалена, к концу 13b цилиндрической втулки 13 сверху открыт свободный доступ.
Как только колпак 29 удален с верхней крышки 15, он может быть помещен на верхний конец 13b втулки 13 таким образом, чтобы зацепить соответствующие элементы 104, 102 зацепления, состоящие из сопрягающихся впадин и выступов, так что втулка 13 может быть отвинчена от своего гнезда.
Фиг.9 показывает втулку 13, когда ее отвинчивают от регулятора 1'', на промежуточной стадии, при этом соответствующие части 13а, 101 с резьбой самой втулки 13 и нижней крышки 16 все еще частично сцеплены друг с другом.
На фиг.10 втулка 13 полностью отвинчена от резьбовой части 101 центрального отверстия 100, выполненного в нижней крышке 16.
Предпочтительно, следовательно, что описанный выше способ может быть использован для удаления втулки 13 без необходимости в удалении второй, нижней, крышки 16 из основного корпуса 2 регулятора.
Это особенно полезно при разборке регуляторов давления для больших объемных потоков (расходов), которые имеют очень большие и тяжелые крышки, с которыми трудно обращаться.
Согласно конструктивному варианту регулятора давления на фиг.6, не описанному, но, тем не менее, попадающему в объем защиты изобретения, резьбовая часть 13а втулки 13 может привинчиваться непосредственно к соответствующей резьбовой части основного корпуса 2.