РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ ГАЗА КОМБИНИРОВАННЫЙ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Предлагаемая полезная модель относится к автоматике, в частности к  регулятору давления газа комбинированному (РДГК 6/3), который предназначен для редуцирования высокого давления на среднее, автоматического поддержания выходного давления рабочей среды на заданном уровне при изменениях расхода и входного давления, и может быть использован в системах газоснабжения и других промышленных объектах.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Из уровня техники известно множество конструкций устройств, предназначенных для автоматического поддержания выходного давления рабочей среды на заданном уровне.
Так,  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).
Из патента РФ № 2090923, опубл. 20.09.1997 г., известен регулятор давления, содержащий корпус, в котором расположены управляющие камеры двух сервоприводов, сообщенные с нагрузкой импульсными трубками, входная и выходная камеры с размещенными в них седлами и регулирующим и отсечным клапанами, закрепленными на штоках, первый мембранный сервопривод с пружинным узлом задания, связанный со штоком регулирующего клапана, и второй мембранный сервопривод с пружинным узлом задания, связанный со штоком отсечного клапана, отличающийся тем, что в управляющую камеру малого сервопривода введены подпружиненная пусковая кнопка, закрепленная на корпусе с одной степенью свободы, Т-образный рычаг, установленный на закрепленной в корпусе оси, и связанный со штоком отсечного клапана, диск и пружина, размещенная между корпусом и диском, причем длинное плечо рычага связано с мембраной второго сервопривода и установлено с возможностью контакта с пусковой кнопкой, короткие плечи выполнены профильными с регулируемым межцентровым расстоянием между профилями, связанными с плоскостью диска, а управляющие камеры сервоприводов сообщены между собой импульсной трубкой.
Из патента РФ № 2124224, опубл. 27.12.1998 г., известен 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.
Из патента РФ № 2182720, опубл. 20.05.2002 г., известен регулятор давления газа, содержащий входной и выходной канал к потребителю, мембранный запорный клапан минимального и максимального давления срабатывания со штоковым указателем и узлом фиксации, мембранный редуктор газа и клапан сброса, ось которого совпадает с осями мембранного запорного клапана и клапана мембранного редуктора, причем седла последних двух клапанов выполнены в виде единого одностороннего седла с двумя концентрическими опорными элементами. Кроме того, регулирующий клапан размещен во входной полости и через связанный с ним стержень контактно взаимодействует за счет рычага с мембраной редуктора газа. Рычаг имеет точку опоры для оси вращения на одностороннем седле со стороны выходной полости.
Из уровня техники также известен регулятор давления газа, раскрытый в описании изобретения по патенту РФ №2276804, опубл. 20.05.2006 г. Регулятор включает корпус с входной и выходной полостями, запорный клапан минимального и максимального давления срабатывания с мембранным чувствительным механизмом, расположенные в корпусе со стороны входной полости, мембранный привод, управляющий регулирующим клапаном, при этом взаимодействие мембранного привода и штока регулирующего клапана обеспечено рычагом второго рода через контактно-неразрывные соединения скользящего типа.
Из патента РФ № 150728, опубл. 20.02.2015 г., известен регулятор давления газа, содержащий корпус, имеющий входную и выходную полости, между которыми расположено седло и клапан, закрепленный на штоке, который соединен при помощи двуплечего рычага с чувствительным элементом и задающим устройством и имеет канал, соединяющий входную полость регулятора с разгрузочной камерой, которая образована компенсационной и защитной мембранами, отличающийся тем, что жесткий центр защитной мембраны закреплен на штоке со смещением от плоскости закрепления фланца в направлении седла и клапана, при этом места закрепления фланца и жесткого центра компенсационной мембраны расположены на расстоянии от седла, равном или большем, чем расстояние, соответствующее полному ходу клапана.
Из патента РФ № 2589953, опубл. 10.07.2016 г., известен регулятор давления газа комбинированный, который включает корпус, соединенный с клапаном-отсекателем через седло, и исполнительный механизм, соединенный с корпусом и содержащий мембранную камеру, включающую головку и крышку исполнительного механизма, между которыми расположена подвижная система мембранного типа (мембрана), регулирующий клапан, при этом он включает выполненный с возможностью возвратно-поступательного перемещения в обойме шток-поршень, расположенный под мембраной исполнительного механизма и обеспечивающий передачу усилия, развиваемого мембраной исполнительного механизма регулирующему клапану регулятора, при этом площадь контактной поверхности шток-поршня равна площади отверстия в седле исполнительного механизма регулятора за вычетом площади сечения штока, проходящего сквозь седло.
Изобретение по патенту РФ № 2589953 является наиболее близким к заявленному техническому решению.
Крупными производителями регуляторов давления газа на настоящий момент являются:
АО «Газаппарат», г. Саратов;
ООО Производственно-коммерческая фирма «Экс-Форма», г. Саратов;
ООО «Газовик-Комплект», г. Саратов;
ГК «Газовик», г. Саратов;
ООО «Итгаз», г. Волгоград.
Основными  недостатками указанных выше регуляторов давления газа являются:
- использование в мембранных узлах регуляторов давления газа резины, на которую представляется гарантия сроком только на один год;
- соединение командных полостей регуляторов и предохранительных запорных клапанов (ПЗК) снаружи произведено медными трубками при помощи накидных гаек, при этом под командной полостью понимается пространство, образованное вокруг работающей мембраны;
- наличие скачков давления;
- сложная для изготовления конструкция корпусных деталей и узлов;
- не возможность работы регуляторов при температуре ниже -20°С без обогрева;
- отсутствие в конструкции регуляторов взаимозаменяемых узлов для ремонтопригодности и  ускорения их настройки.
Указанные недостатки представленных выше технических решений устранены путем доработки конструкции регулятора давления газа комбинированного, описанного в настоящей полезной модели.
РАСКРЫТИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Заявляемый регулятор давления газа совмещает в себе два устройства – непосредственно узел регулятора давления газа и узел предохранительного запорного клапана (узел ПЗК). Комбинация двух устройств в одном и определила название заявляемого устройства как регулятор давления газа комбинированный.
Задачей настоящей полезной модели является устранение вышеперечисленных недостатков предшествующего уровня техники, в частности увеличение гарантийного и назначенного сроков службы.
Заявляемый регулятор давления газа является поршневым и не имеет аналогов по конструкции.
Технический результат заключается в повышении ресурса работы регулятора за счет устранения скачков давления посредством установки жиклера в канале, образованном между командными полостями поршня регулятора и втулки ПЗК.
Заявленный технический результат достигается за счет конструкции регулятора давления газа комбинированного, который содержит корпус с входной и выходной полостями, внутри которого установлены и соединены между собой узел регулятора и узел ПЗК, при этом узел регулятора включает опору пружины давления на выходе, пружину регулятора, крышку регулятора, поршень регулятора, шток клапана регулятора, рычаг, клапан регулятора,  седло клапана  регулятора, а узел ПЗК включает ПЗК, втулку ПЗК, пружину ПЗК минимального давления срабатывания, пружину ПЗК максимального давления срабатывания, опору регулирования ПЗК минимального давления срабатывания, опору регулирования ПЗК максимального давления срабатывания, ручку пуска, шток ПЗК, отличающийся тем, что командные полости поршня регулятора и втулки ПЗК связаны межу собой каналом, в котором установлен жиклер.
Преимущества настоящей полезной модели  заключаются в том, что:
- все узлы регулятора давления газа комбинированного изготовлены из коррозионностойких материалов (нержавеющая сталь, алюминиевые сплавы, латунь, бронза).
- использование данного регулятора в отдаленных малонаселенных жилых и промышленных точках (военные гарнизоны, узлы связи, базы и т. д.).
- регуляторы РДГК 6/3 компактные и малогабаритные.
- регулятор давления газа комбинированный бесперебойно работает без его обогрева  при низких температурах (до – 40ºС).
- подача давления на выходе газа к торцу штока клапана позволяет регулировать давление на выходе максимально точно, при этом диаметр штока клапана выполнен на 1 мм больше, чем диаметр седла клапана регулятора для закрытия клапана регулятора в режиме ожидания (т.е. при отсутствии расхода потребителем).
- регулятор давления газа комбинированный работает в режиме отсутствия расхода и при этом не происходит его отключения.
- командные полости поршня регулятора и втулки ПЗК связаны межу собой каналом, в котором установлен жиклер для уменьшения скачков давления. При этом под командной полостью понимается пространство, образованное вокруг работающего поршня или втулки.
- седло клапана регулятора выполнено из латуни и имеет острую фаску (60º) со стороны штока клапана регулятора, что позволяет работать регулятору при температуре до – 40ºС.
- в режиме отсутствия расхода газа клапан регулятора плотно прижимается к торцу седла клапана с острой фаской для обеспечения герметичности клапана, т.е. создает режим  «тупика».
- весь узел ПЗК целиком можно заменить на другой с аналогичной или другой настройкой в течение нескольких минут, открутив болты, при этом весь узел ПЗК (кроме  ПЗК, пружины ПЗК минимального давления срабатывания, пружины ПЗК максимального давления срабатывания) взаимозаменяем во всем ряде регуляторов.
- все пружины в регуляторе давления газа комбинированном изготовлены из нержавеющей проволоки повышенной точности, с двойной термообработкой и последующим «заневоливанием» что не дает пружинам изменять заданные характеристики в процессе эксплуатации.
Вышеуказанные и другие задачи, особенности, преимущества, а также техническая значимость данной полезной модели будут более понятны из нижеследующего подробного описания полезной модели со ссылками на сопровождающий чертеж.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖА
На фигуре 1 представлен заявляемый регулятор давления газа комбинированный в разрезе.
Позициями на чертеже обозначены:
1 – опора пружины давления на выходе; 2 – пружина регулятора; 3 – крышка регулятора; 4 – поршень регулятора; 5 – шток клапана регулятора; 6 – рычаг; 7 – клапан регулятора; 8 – седло клапана регулятора; 9 – ПЗК; 10 – втулка ПЗК; 11 – пружина ПЗК минимального давления срабатывания; 12 – пружина ПЗК максимального давления срабатывания; 13 – опора регулирования ПЗК минимального давления срабатывания; 14 – опора регулирования ПЗК максимального давления срабатывания; 15 – ручка пуска;  16 – болт; 17– шток ПЗК; 18 – жиклер.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Регулятор давления газа комбинированный (РДГК 6/3) согласно настоящей полезной модели представляет собой изделие, в котором скомпонованы, соединены и работают: узел регулятор и узел ПЗК.  РДГК 6/3 содержит корпус с входной и выходной полостями. Узел регулятора включает опору пружины (1) давления на выходе, пружину регулятора (2), крышку регулятора (3), поршень регулятора (4), шток (5) клапана регулятора, рычаг (6), клапан регулятора (7),  седло (8) клапана  регулятора.
Узел ПЗК включает ПЗК (9), втулку ПЗК (10), пружину ПЗК (11) минимального давления срабатывания, пружину ПЗК (12) максимального давления срабатывания, опору регулирования ПЗК (13) минимального давления срабатывания, опору регулирования ПЗК (14) максимального давления срабатывания, ручку пуска (15), шток (17) ПЗК.
При этом узел регулятора и узел ПЗК соединены по меньшей мере, четырьмя болтами (16).
Отличает конструкцию РДГК 6/3 от других регуляторов, известных из уровня техники, то, что командные полости поршня регулятора (4) и втулки ПЗК (10) связаны межу собой каналом, в котором установлен жиклер (18), а поршень регулятора (4) и втулка ПЗК (10) выполнены из нержавеющей стали.
Работает регулятор следующим образом.
Газ подается через входную полость и через открытый ПЗК (9) на клапан регулятора (7), и выходную полость к потребителю. Давление выхода по линии обратной связи подается под поршень регулятора (4), которая занимает равновесное положение под действием пружины регулятора (2), настройка которой производится опорой пружины (1) давления на выходе через рычаг (6), при этом между клапаном регулятора  (7) и седлом  (8) клапана  регулятора устанавливается определенный зазор.
Любое изменение расхода газа или давления на входе меняет равновесное положение поршня регулятора (4), что приводит к изменению зазора между клапаном регулятора (7) и седлом (8) клапана регулятора  до тех пор, пока заданное давление выхода не восстановится.
Для повышения точности регулирования и исключения влияния меняющегося давления входа на противоположный торец штока (5) клапана регулятора по внутреннему каналу подводится то же давление, что и на клапан регулятора  (7).
В случае повышения или понижения давления на выходе сверх допустимых заданных значений настройки ПЗК (9) втулка ПЗК (10), преодолевая усилия пружины ПЗК (11) минимального давления срабатывания и пружины ПЗК (12) максимального давления срабатывания, смещается или  вниз (при повышении давления), или  под действием  пружины ПЗК (11) минимального давления срабатывания, вверх (при понижении давления), освобождая шарики стопорного механизма и снимая фиксацию ПЗК (9), который садится на седло (8) клапана регулятора и прекращает подачу газа в направлении выхода. При этом ручка пуска (15) втягивается внутрь, свидетельствуя о срабатывании узла ПЗК.
Регуляторы давления газа комбинированные по заявленному техническому решению могут иметь разный расход и соответственно разные габаритные размеры, а также разные габаритные размеры внутренних комплектующих (опора пружины (1) на выходе, пружина регулятора (2), поршень регулятора (4), шток (5) клапана регулятора, рычаг (6), клапан регулятора (7), седло (8) клапана регулятора, ПЗК (9)).
Таким образом, конструкция регулятора давления газа комбинированного гарантирует длительный срок работы РДГК 6/3 и высокую надежность изделия, в частности поршень регулятора и втулка ПЗК, выполненные из нержавеющей стали, позволяют перемещаться им вверх и вниз, сохраняя свои характеристики в диапазоне температур от – 60 до +220ºС. Срок годности деталей из такого материала не менее 50 лет.
РДГК 6/3 бесперебойно работает без обогрева при температурах до– 40ºС. Подача давления газа на выходе к торцу штока клапана позволяет регулировать давление на выходе максимально точно. РДГК 6/3 работает в режиме отсутствия расхода, и при этом не происходит его отключения. Командные полости поршня регулятора и втулки ПЗК связаны межу собой каналом, в котором установлен жиклер, что позволяет уменьшить скачки давления. Седло клапана регулятора выполнено из латуни и имеет острую фаску со стороны штока клапана регулятора, что позволяет работать регулятору при температуре до – 40ºС. Узел ПЗК целиком можно заменить на другой с аналогичной или другой настройкой в течение нескольких минут, открутив болты (16), при этом болтов в РГДК 6/3 может быть предусмотрено, по меньшей мере, четыре. Узел ПЗК, кроме ПЗК, пружин ПЗК минимального и максимального давления срабатывания, взаимозаменяем во всем ряде регуляторов. Все пружины в РДГК 6/3 изготовлены из нержавеющей проволоки повышенной точности, с двойной термообработкой.