РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ ГАЗА

Полезная модель относится к области приборостроения, а конкретно к регуляторам давления газа, и предназначена для автоматизации котлов наружного размещения, которые используются для отопления и горячего водоснабжения сооружений различного назначения.
Известны регуляторы давления газа РДК-2, РДГ-6, РД-32М, РД-50М, РДУК (Устройство и эксплуатация городского газового хозяйства, изд. Высшая школа, Москва, 1968 г., стр.126-136), предназначенные для регулирования давления газа в бытовых и промышленных газовых установках. Эти регуляторы представляют собой дроссельные устройства, приводимые в действие мембраной, находящейся под воздействием регулируемого давления. Всякое изменение давления газа вызывает перемещение мембраны, а вместе с ней и клапана, который при своем перемещении изменяет площадь проходного сечения седла, регулируя, таким образом, давление в контролируемом газопроводе. Для устранения протечки газа через закрытый клапан, клапан снабжен резиновым уплотнительным кольцом (регуляторы РДК-2, РД-32М, РД-50М, РДУК) или выполнен в виде шарика, взаимодействующего с седлом, которое для обеспечения герметичности изготовлено из наиболее мягкого материала, чем клапан - баббита (регулятор РДГ-6). Настройка регуляторов на заданное давление осуществляется при помощи регулировочной пружины, сжимаемой регулировочным винтом.
Отличительной особенностью регуляторов давления РД-32М и РД-50М является то, что регулирующий клапан расположен в крестовине, а мембрана с регулировочной пружиной в отдельном корпусе. Крестовина имеет два отверстия для входа газа и одно - для выхода газа и соединяется с корпусом при помощи накидной гайки, что дает возможность располагать газопровод в любом направлении.
Регулятор давления РДУК отличается тем, что работает только в комплекте с регуляторами управления типа КН-2 и КВ-2, которые обеспечивают настройку регулятора на заданное значение контролируемого давления.
Недостатками рассмотренных регуляторов являются: низкая надежность из-за применения мембран, изготовленных из прорезиненной шелковой или хлопчатобумажной ткани; большие габариты и масса, обусловленные диаметром применяемых мембран и их арматуры; использование дополнительных комплектующих - регуляторов управления и регулирующих устройств (крестовин), работающих в комплекте с регуляторами давления; низкие эксплуатационные качества из-за неустойчивой работы при минусовой температуре окружающего воздуха, так как происходит обмерзание клапанов, герметично перекрывающих седла; низкая экономическая эффективность регуляторов, так как они не имеют датчиков контроля температуры окружающего воздуха.
Наиболее близкими к предлагаемому техническому решению являются термостатические радиаторные вентили фирмы «Danfoss», Дания (каталог VD.53.P6.50, стр.4, изд. 12.1997) и фирмы «Oventrop», Германия (каталог PR238-1/500, стр.2, изд. 12.2000), предназначенные для поддержания в помещении необходимой температуры путем автоматического регулирования потока горячей воды через отопительный прибор. Термостатические радиаторные вентили состоят из двух основных частей: термостатического элемента и корпуса с регулирующим клапаном. Основным устройством термостатического элемента является сильфон, который заполнен парами легко кипящей жидкости (вентиль фирмы «Danfoss») или жидкостью с высоким коэффициентом объемного расширения (вентиль фирмы «Oventrop»). При повышении температуры окружающего воздуха сильфон под действием давления заполнителя совершает ход, перемещая клапан в сторону герметичного перекрытия седла, предназначенного для протока горячей воды в отопительный радиатор. При понижении температуры окружающего воздуха сильфон совершает ход в обратную сторону, перемещая клапан в сторону открытия седла корпуса. Термостатический элемент настраивается на требуемую комнатную
температуру при помощи рукоятки с нанесенной на ней условной круговой шкалой, так как фактическая температура в помещении часто отличается от температуры воздуха вокруг термостатического элемента.
Однако термостатические радиаторные вентили не обеспечивают необходимую норму герметичности, предъявляемую к газовой автоматике, так как имеют съемный термостатический элемент, свободно закрепленный на корпусе вентиля, а уплотнение штока клапана осуществляется за счет резиновых колец, которые не предохраняют от возможной утечки газа особенно при минусовых температурах окружающего воздуха. Кроме того, клапан термостатического радиаторного вентиля, снабженный резиновым уплотнением для герметичного перекрытия седла, при использовании на газопроводах при низкой температуре окружающего воздуха будет обмерзать из-за влаги, выпадающей из газа при его дросселировании в седле корпуса. Перебои с подачей газа в зону горения, вследствие обмерзания клапана или его герметичного перекрытия седла корпуса, приведут к неустойчивой работе котла или полной его остановке, что недопустимо особенно в зимнее время.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является повышение надежности и эксплуатационных качеств регулятора давления, снижение его габаритов и массы, а также повышение экономичности работы котлов наружного размещения, за счет регулирования подачи газа в зону сгорания в зависимости от температуры окружающего воздуха.
Поставленная цель достигается за счет того, что в предлагаемом регуляторе давления клапан представляет собой диск с направляющими элементами на торцевой поверхности, обеспечивающими соосное расположение клапана относительно седла корпуса регулятора и имеющими на внешней боковой поверхности упоры, взаимодействующие с седлом корпуса регулятора, таким образом, что при полной посадке клапана на седло, между торцевыми поверхностями клапана и седла остается проходное сечение, обеспечивающее минимально допустимое давление газа для поддержания режима работы котла.
На фиг.1 показана схема регулятора давления газа. Клапан регулятора закрыт, подача газа в зону сгорания осуществляется через проходное сечение, образованное торцевыми поверхностями клапана и седла.
1
2
2
1
На фиг.2 показана зависимость изменения давления газа на выходе регулятора от повышения температуры окружающего воздуха, где: t - температура, соответствующая началу закрытия клапана; t - температура, при которой клапан полностью закрылся; Δt=t-t - зона пропорциональной работы регулятора давления газа (составляет 8-12°С).
На фиг.3 показан внешний вид клапана регулятора давления газа.
Регулятор давления газа состоит из: манометрической системы 1 с упругим чувствительным элементом 2, корпуса 3, имеющего входную камеру 4 и выходную камеру 5, крышки 6, соединяющей манометрическую систему 1 с корпусом 3, резьбовой втулки 7, изменяющей начальное усилие регулировочной пружины 8, закрепленной одним концом на штоке 9 при помощи стопорной шайбы 10, клапана 11, кинематически связанного с упругим чувствительным элементом 2 через шток 9, и взаимодействующего с седлом 12 корпуса 3.
Регулятор давления газа работает следующим образом.
При изменении температуры окружающего воздуха выше значения, устанавливаемого при помощи резьбовой втулки 7, вращение которой изменяет начальное усилие регулировочной пружины 8, повышается давление наполнителя в манометрической системе 1, действующее на упругий чувствительный элемент 2. С противоположной стороны на упругий чувствительный элемент 2 действует давление рабочей среды (природного газа), которое составляет не более 2 кПа, что несоизмеримо меньше давления, развиваемого наполнителем манометрической системы 1. Перемещаясь под действием разности давлений, упругий чувствительный элемент 2 через шток 9 передает движение клапану 11. Клапан 11, перемещаясь в направлении седла 12, расположенного в корпусе 3, уменьшает расход и соответственно давление газа, поступающего в зону сгорания котла. Соосное перемещение клапана 11 относительно седла 12 обеспечивается при помощи направляющих элементов
13, расположенных на торцевой поверхности 14 клапана 11. При взаимодействии клапана 11, посредством упоров 15, выполненных на внешней боковой поверхности направляющих элементов 13, с седлом 12, между торцевыми поверхностями клапана 11 и седла 12 остается гарантированное проходное сечение 16, обеспечивающее минимально допустимое давление газа для поддержания режима работы котла (Р мин), составляющее ориентировочно 40% от максимального давления (Р мак). Наличие гарантированного проходного сечения 16 исключает возможность обмерзания клапана 11 при минусовой температуре окружающего воздуха и обеспечивает бесперебойную подачу газа в зону сгорания.
При понижении температуры окружающего воздуха давление наполнителя в манометрической системе 1 снижается и упругий чувствительный элемент 2 под действием усилия регулировочной пружины 8 перемещает клапан 11 в направлении от седла 12, увеличивая подачу газа в зону сгорания. Наличие резьбовой втулки 7 позволяет производить настройку регулятора в широком диапазоне температур окружающего воздуха, что дает возможность использовать регулятор давления газа в различных климатических районах.
Применение предлагаемого регулятора давления газа позволяет повысить надежность и эксплуатационные качества регулятора, снизить его габариты и массу, а также повысить экономичность работы котлов наружного размещения, за счет регулирования подачи газа в зону сгорания в зависимости от температуры окружающего воздуха.