РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ ГАЗА

Полезная модель относится к устройствам для регулирования давления газа и может быть использована в газовой и других отраслях промышленности.
Известны регуляторы давления газа непрямого действия с управляющим устройством, в которых изменение проходного сечения происходит за счет изменения прогиба эластичной (упругой) диафрагмы (затвора) под действием управляющего давления. В том числе:
- регулятор давления газа «Axial Flow Vales» (Проспект фирмы American Meter, сайт - www.elster-americanmeter.com). Данная конструкция содержит исполнительное устройство с затвором и седлом, входной, выходной и управляющей камерами, распределитель с фильтром и регулируемым дросселем, а также управляющее устройство.
Основным недостатком этого регулятора является нестабильность поддержания выходного давления при существенном колебании входного давления, а, следовательно, и недостаточно высокая надежность работы.
- регулятор давления газа по патенту RU №2239862, МПК G05D 16/06, опубл. 10.11.2004, бюл. №31, содержащий исполнительное устройство с затвором, седлом, входной, выходной и управляющей камерами, дроссель, пилот с регулирующим клапаном, мембранным блоком и механизмом настройки, причем входная камера исполнительного устройства через дроссель соединена с управляющей камерой и пилотом, а пилот связан с выходной камерой исполнительного устройства, отличающийся тем, что в него между входной и управляющей камерами исполнительного устройства введен резервный канал с пневмоуправляемым запорным устройством нормально закрытого типа, а в пилоте размещен аварийный клапан, взаимодействующий с пневмоуправляемым запорным устройством нормально закрытого типа.
Основными недостатками такого регулятора являются сложность конструкции, а также невысокая точность работы вследствие наличия резервного канала и аварийного клапана.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является регулятор давления газа ООО Фирма «СГПА» - РДЭ 100 (Руководство по монтажу, наладке, эксплуатации и техническому обслуживанию АЯД 2.573.069 РЭ, сайт: www.sgpa.ru). Главным его отличием от рассмотренных выше регуляторов является наличие редуктора перепада, который позволяет снизить нестабильность поддержания выходного давления при существенном колебании входного давления.
Регулятор РДЭ 100 содержит: исполнительное устройство с эластичным затвором, седлом в виде колосников, входной, выходной и управляющей камерами; усилитель с регулирующим клапаном, седлом, мембранным блоком и механизмом настройки; редуктор перепада с подпружиненным поршневым клапаном и седлом; распределитель с фильтром и дросселем; фланцы.
Основными недостатками этого регулятора является сложность конструкции, низкая чувствительность при изменении выходного давления, а также сравнительно невысокая точность и надежность работы.
Это связано с тем, что функционирование исполнительного устройства регулятора обеспечивается в основном тремя устройствами - усилителем, редуктором перепада и распределителем. Каждое из этих устройств имеет свой корпус и устанавливается с помощью специальных кронштейнов на исполнительном устройстве. При этом они связаны между собой и исполнительном устройством, а также с входным и выходным газопроводом шестью наружными импульсными трубками с фитингами.
Наличие большого количества импульсных трубок небольшого сечения и сравнительно большой длины приводит к запаздыванию передачи управляющего сигнала между исполнительным устройством, распределителем, редуктором перепада, усилителем, входным и выходным газопроводами.
Кроме того, при низкой температуре окружающей среды и наличии влаги в проходящем через регулятор газе, в импульсных трубах, расположенных в окружающей среде, может возникать кристаллизация или застывание газа, что может привести к потере управляющего сигнала и возникновению аварийной ситуации.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является повышение точности и надежности работы регулятора давления газа, а также упрощение его конструкции.
Указанная техническая задача решается в регуляторе давления газа, содержащем исполнительное устройство с эластичным затвором, седлом в виде колосников с дросселирующими пазами, входной, выходной и управляющей камерами, распределитель с фильтром и регулируемым дросселем, редуктор перепада с подпружиненным поршневым клапаном и седлом, усилитель с регулирующим клапаном, седлом, мембранным блоком и механизмом настройки.
Отличием от прототипа является то, что усилитель выполнен в виде корпуса с фильтром и дросселем, подпружиненным поршневым клапаном и седлом, регулирующим клапаном с седлом, мембранным блоком и механизмом настройки, при этом их взаимодействие между собой, исполнительным устройством, а также входным и выходным газопроводами производится с помощью каналов, выполненных в корпусе усилителя.
Анализ отобранных в результате патентных, информационных и каталожных материалов по регуляторам давления газа позволяет сделать вывод, что предлагаемая полезная модель не известна из уровня техники, то есть является новой. Кроме того, данное устройство не следует явным образом из уровня техники, то есть имеет изобретательную новизну.
В предлагаемой конструкции благодаря тому, что усилитель выполнен в виде корпуса с фильтром и дросселем, подпружиненным поршневым клапаном и седлом, регулирующим клапаном с седлом, мембранным блоком и механизмом настройки, при этом их взаимодействие между собой, исполнительным устройством, а также входным и выходным газопроводами производится с помощью каналов, выполненных в корпусе усилителя, отсутствует необходимость: в корпусных деталях распределителя и редуктора перепада; специальных кронштейнах для крепления к исполнительному устройству усилителя и редуктора перепада; импульсных трубок с фитингами. Кроме того, использование для взаимодействия между исполнительным устройством, фильтром, дросселем, подпружиненным поршневым клапаном, регулирующим клапаном с мембранным блоком, а также входным и выходным трубопроводами каналов, выполненных непосредственно в корпусе усилителя и исполнительного устройства, обеспечивает:
- существенное сокращение запаздывания передачи управляющего сигнала к исполнительному устройству;
- отсутствие возможности застывания или кристаллизации газа в каналах исполнительного устройства и усилителя, так как они находятся в непосредственной близости к потоку газа во входном газопроводе, который всегда имеет положительную температуру.
Это позволяет повысить точность и надежности работы регулятора давления газа, а также упростить его конструкцию.
Следовательно, предлагаемый регулятор давления газа обладает критерием «промышленная применимость».
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид регулятора давления газа (разрез), а на фиг. 2 - сечение А-А.
Регулятор давления газа состоит из исполнительного устройства 1 и усилителя 2.
Исполнительное устройство 1 включает в себя: корпус 3; седло в виде колосников 4, 5 с дросселирующими пазами; эластичной затвор 6, взаимодействующий с колосниками 4, 5 и корпусом 3; входную 7, управляющую 8 и выходную 9 камеры; фланцы 10.
Усилитель 2 содержит: фильтр 11; регулируемый дроссель 12; подпружиненный поршневой клапан 13 с седлом 14, входной 15, выходной 16 и контрольной 17 камерами; регулирующий клапан с мембранным блоком 18 и седлом 19, имеющий входную 20, контрольную 21 и сбросную 22 камеры; механизм настройки 23 с регулировочной пружиной 24 и установочным винтом 25.
При этом: входная камера 7 исполнительного устройства 1 соединена каналом 26 с фильтром 11, который в свою очередь соединен с регулируемым дросселем 12 усилителя 2; регулируемый дроссель 12 через каналы 27 и 28 одновременно соединен с управляющей камерой 8 исполнительного устройства 1, а также с входной камерой 15 подпружиненного поршневого клапана 13 усилителя 2; входная камера 15 подпружиненного поршневого клапана 13 через отверстие в седле 14 соединена с выходной камерой 16 подпружиненного поршневого клапана 13, которая в свою очередь соединена каналом 29 с входной камерой 20 и далее через отверстие в седле 19 со сбросной камерой 22 регулирующего клапана с мембранным блоком 18; сбросная камера 22 соединена каналом 30 с выходной камерой 9 исполнительного устройства 1; контрольная камера 21 регулирующего клапана с мембранным блоком 18 соединена каналом 31 с контрольной камерой 17 подпружиненного поршневого клапана 13, а также с выходным газопроводом (не показан).
Регулятор давления газа работает следующим образом.
вх
вых
вых
Газ высокого давления Р из входного газопровода (не показан) поступает через фланец 10 во входную камеру 7 исполнительного устройства 1 и по каналу 26 попадает в фильтр 11 усилителя 2, а затем и в регулируемый дроссель 12, который обеспечивает стабильность работы регулятора. После регулируемого дросселя 12 газ по каналам 27 и 28 одновременно попадает в управляющую камеру 8 исполнительного устройства 1 и входную камеру 15 подпружиненного поршневого клапана 13 усилителя 2. Из входной камеры 15 газ через отверстие в седле 14 поступает в выходную камеру 16, а затем, через канал 29 во входную камеру 20 регулирующего клапана с мембранным блоком 18. При этом подпружиненный поршневой клапан 13, контрольная камера 17 которого соединена каналом 31 с контрольной полостью 21 регулирующего клапана с мембранным блоком 18, в которую подается газ из выходного газопровода под давлением Р, за счет регулирования проходного сечения отверстия седла 14, поддерживает постоянный перепад между давлением во входной камере 20 и выходным давлением Р в контрольной камере 21 регулирующего клапана с мембранным блоком 18.
До настройки регулятора установочный винт 25 усилителя 2 вывинчен, регулировочная пружина 24 полностью ослаблена, а клапан 18 закрыт. Расход газа через регулируемый дроссель 12 отсутствует и поэтому давление в управляющей камере 8 равно давлению во входной камере 7 исполнительного устройства 1. При этом, благодаря предварительному натягу эластичного затвора 6, он плотно прилегает к колосникам 4, 5, не пропуская газ из входной 7 в выходную 9 камеру. В этом случае регулятор закрыт, и расход газа отсутствует.
вх
вых
Настройка регулятора на требуемое значение выходного давления выполняется следующим образом. С помощью установочного винта 25 регулировочная пружина 24 сжимается на определенную величину, усилие сжатой пружины 24 воздействует на регулирующий клапан с мембранным блоком 18, приводя его к перемещению и приоткрытию отверстия седла 19. При этом газ из управляющей камеры 8 исполнительного устройства 1 будет стравливаться в его выходную камеру 9 через канал 28, входную камеру 15, отверстие седла 14, выходную полость 16 подпружиненного поршневого клапана 13, канал 29, приоткрытое отверстие седла 19, сбросную камеру 22 регулирующего клапана с мембранным блоком 18 и каналу 30. Давление в управляющей камере 8 исполнительного устройства 1 будет снижаться относительно входного давления Р в камере 7, и по мере его снижения эластичный затвор 6 будет приоткрываться, позволяя газу проходить через дросселирующие пазы колосников 4, 5 в выходную камеру 9, а затем через фланец 10 и в выходной газопровод (не показан). Снижение давления в управляющей камере 8 исполнительного устройства 1, а, следовательно, и открытие эластичного затвора 6, будет происходить до тех пор, пока давление в выходной камере 9, а также и выходном газопроводе, не будет равно настроенному регулировочной пружиной 25 давлению Р.
вых
вых
вых
вых
Автоматическое поддержание требуемого выходного давления Р осуществляется регулирующим клапаном с мембранным блоком 18 за счет изменения давления в управляющей камере 8 исполнительного устройства 1. Повышение выходного давления Р вызывает прикрытие отверстия седла 19 регулирующим клапаном с мембранным блоком 18. При этом давление в управляющей камере 8 повышается, эластичный затвор 6 приближается к колосникам 4, 5 и расход газа через регулятор уменьшается до восстановления заданной величины выходного давления Р. При уменьшении выходного давления Р регулятор работает в обратном порядке.
Таким образом, конструкция регулятора давления газа удовлетворяет поставленной технической задаче.