УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПОТОКА ГАЗА
GAS FLOW CONTROL DEVICE

Область техники
Изобретение относится к устройству для контроля потока газа с целью автоматического закрывания расположенных ниже по потоку газопроводов при превышении определенного максимального расхода в соответствии с ограничительной частью пункта 1 формулы изобретения.
Уровень техники
Устройства для контроля потока газа служат для того, чтобы при повышении потребления газа сверх предварительно заданного значения, как это имеет место, например, при разломах трубопроводов или недопустимо высокой течи, прерывать подачу газа в расположенный ниже по потоку нижестоящий газопровод. Они существуют во множестве различных исполнений. Они применяются в трубопроводах, например, перед газовой арматурой, газовыми устройствами и т.д. Для установки желаемого значения номинального расхода или расхода закрывания пружина приводится в напряженное состояние при помощи регулируемых упоров настолько, что равнодействующая силы предварительного натяжения пружины и силы течения потока газа заставляет устройство для контроля потока газа принимать закрытое или открытое положение.
Из патентного документа DE 4344575 A1 известно указанное устройство для контроля потока газа, названное закрывающим устройством для безопасности газопроводов. Это закрывающее устройство для безопасности состоит из тела клапана, которое прижимается к седлу клапана. Тело клапана оснащено пальцем, на котором укрепляется блокировочный элемент, в него упирается закрывающая пружина, которая другим своим концом прилегает к телу клапана. Путем изменения положения блокировочного элемента на пальце можно изменять силу предварительного напряжения пружины для юстировки расхода срабатывания.
В патентном документе WO 92/01184 A1 описано устройство для контроля потока газа, также обозначенное как закрывающее устройство для безопасности, которое при появляющемся в системе трубопровода повреждении запирает ее, не вызывая, однако, преждевременного закрывания подвода, если потребитель в течение более длительного периода нуждается в определенном количестве газа, соответствующем его мощности. В этом закрывающем устройстве для безопасности клапан выполнен в виде тарельчатого клапана.
При этом тело клапана укреплено на стержне клапана, который смонтирован с двух сторон в подшипниках скольжения с возможностью перемещения клапана в осевом направлении, преодолевая силу пружины. При этом тарелка клапана взаимодействует с находящимся в одном из двух кольцеобразных дисков седлом клапана, причем кольцеобразные диски одновременно служат в качестве опор для уже упомянутых подшипников скольжения. Кольцеобразные диски снабжены выемками или прорезями.
Чтобы иметь возможность точно приспосабливать расход срабатывания к виду, типам и количественным параметрам нагрузки, упругость пружины и/или расстояние закрытия клапана являются регулируемыми. Для установки расстояния закрытия клапана на свободном конце стержня клапана предусмотрена гайка, навинченная на имеющуюся на стержне клапана резьбу. Для установки упругости служит регулировочное устройство, расположенное в области между двумя подшипниками скольжения, например, образованное еще одной гайкой.
Еще одно устройство для контроля потока газа описано в патентном документе DE 10043811 B4. Оно состоит из газонепроницаемого корпуса, вставляемого в трубопровод, по которому протекает газ. Во внутренней части корпуса выполнено седло клапана для подвижной заглушки (запорного элемента). Заглушка укреплена на подвижном в осевом направлении стержне, который опирается на входную направляющую и выходную направляющую. Он удерживается в открытом положении закрывающей пружиной, которая упирается одной стороной в регулировочный элемент, завинченный в середине выходной направляющей, а другой стороной в заглушку. Дополнительно на входной направляющей расположена прокладка, которая в открытом положении устройства для контроля потока газа образует упор для заглушки, также регулируемый.
Другое исполнение устройства для контроля потока известно из патентного документа DE 20116899 U1. Это устройство для контроля потока также состоит из корпуса с имеющимся внутри него седлом клапана и расположенной в корпусе заглушки, которая в нормальном состоянии удерживается в открытом положении удерживающей силой. На заглушке укреплен направляющий стержень, который, выходя из заглушки в направлении, противоположном седлу клапана, проходит сквозь отверстие, выполненное в опорном элементе, и при этом направляется в нем. На конце направляющего стержня, находящемся напротив заглушки, имеются кольцеобразные пазы. В одном из кольцевых пазов фиксируется установочное кольцо. Между установочным кольцом и опорным элементом расположена пружина, которая воздействует на установочное кольцо силой давления. Эта сила давления образует удерживающую силу, которая держит заглушку в открытом положении. Фиксируя установочное кольцо в другом кольцевом пазу, можно изменять воздействие силы давления, оказываемое пружиной, а тем самым и удерживающую силу.
При всех этих упомянутых решениях установка определенного диапазона значений закрывания или номинального расхода происходит благодаря изменению предварительного напряжения пружины, которая удерживает заглушку/тело клапана в открытом положении. При этом недостатком является то, что одновременно с изменением предварительного напряжения пружины происходит изменение величины хода заглушки/тела клапана и вместе с этим уменьшение или увеличение просвета потока. С этим связано уменьшение или увеличение силы, действующей на заглушку/тело клапана, вследствие давления потока или разницы давлений. Это одновременное уменьшение или увеличение противоположно направленных сил приводит к частичной или полной компенсации изменяемости расхода срабатывания. Таким образом, юстировка затрудняется или становится невозможной. Еще один проявляющийся при этом недостаток - это изменение падения давления на устройстве для контроля потока газа. Это становится особенно проблематичным, если при установке расхода не допускается превышение граничных величин.
Раскрытие изобретения
В основе данного изобретения лежит проблема разработки устройства для контроля потока газа упомянутого вида, в котором задание определенного диапазона значений расхода закрывания, или номинального расхода, производится путем изменения предварительного напряжения пружины без изменения хода заглушки/тела клапана и, таким образом, без уменьшения или увеличения просвета потока.
Согласно изобретению проблема решается посредством того, что стержень, на конце которого на стороне входа укреплена заглушка, под действием силы закрывающей пружины упирается находящимся на его конце со стороны выхода упором через трубчатую проставку в направляющую, расположенную со стороны выхода в корпусе. В середине направляющей имеется втулка, положение которой регулируется в осевом направлении, в ней стержень проходит с возможностью перемещения в продольном направлении. Проставка и втулка жестко соединены друг с другом.
Тем самым найдено решение, при котором устранен вышеназванный недостаток уровня техники. Решение согласно изобретению обеспечивает постоянный просвет потока между корпусом и заглушкой в открытом положении и тем самым фиксированное значение падения давления. На юстировку влияет только один параметр, сила закрывающей пружины. Вместе с тем возможна более точная регулировка желаемого расхода закрывания, или номинального расхода, в обоих направлениях.
Дальнейшие предпочтительные варианты осуществления изобретения следуют из других пунктов формулы изобретения. Так, возможно дополнительное встраивание в процедуру закрывания устройства для контроля потока газа функции сглаживания. Это всегда желательно в тех случаях, когда в системе трубопроводов, включенной ниже устройства для контроля потока газа, возможны кратковременные пики потока, которые настолько превышают нормальный уровень расхода, что превосходят установленное значение расхода срабатывания. В качестве примера здесь достаточно назвать такие газовые устройства, которые включаются резко открывающимся электромагнитным клапаном. Благодаря этой функции сглаживания даже при значении расхода срабатывания, близком к уровню нормального потребления, как это рекомендуется из соображений безопасности, не происходит нежелательного закрывания устройства для контроля потока газа.
Для этого проставка имеет цилиндрическое расширение, которое с торцевой стороны закрыто колпачком. Стержень вдвигается в пространство, образованное расширением и колпачком, причем упор стержня проходит по внутренней стенке в продольном направлении. В результате достигается разделение этого пространства, и при движении заглушки необходимая компенсация объема вследствие места дросселирования, образованного упором и внутренней стенкой, при появлении пика расхода не приводит к внезапному закрыванию устройства для контроля потока газа. После сглаживания пика расхода заглушка снова приводится в открытое положение закрывающей пружиной.
Кроме того, в технологическом отношении предпочтительным оказывается исполнение, при котором корпус и направляющая выполнены как единое целое. При еще одном также технологически предпочтительном варианте осуществления втулка с одной стороны завинчена в направляющую, а с другой стороны запрессована в проставку или наоборот. Также возможно выполнение стержня и упора как единого целого, в котором упор образуется заплечиком.
Краткое описание фигур чертежей
Ниже устройство для контроля потока газа согласно изобретению описывается более подробно в вариантах исполнения.
На фиг.1 показано устройство согласно изобретению для контроля потока газа в разрезе в открытом положении
На фиг.2 - вид А устройства согласно изобретению для контроля потока газа с фигуры 1.
На фиг.3 - устройство согласно изобретению для контроля потока газа с функцией сглаживания в разрезе, в закрытом положении
Осуществление изобретения
На фиг.1 представлен первый вариант осуществления устройства согласно изобретению для контроля потока газа. Оно имеет корпус 1 в форме трубы, который может вставляться с усилием в не показанный газопровод. Чтобы гарантировать необходимую герметичность соединения между газопроводом и корпусом 1, корпус 1 имеет проходящий по окружности паз 2, в котором находится кольцо 3 круглого сечения. Само собой разумеется, что возможно также другое соединение.
В направлении, показанном стрелкой 4, сквозь корпус 1 протекает газ. Примерно в середине корпуса 1 имеется сужение, которое на стороне, обращенной ко входу потока газа, выполнено в виде седла 5 клапана. На конце корпуса 1, находящемся на стороне выхода, расположена направляющая 6, которая имеет несколько отверстий 8 для прохождения потока газа, образованных несколькими радиальными перегородками 7. Перегородками 7 направляющая 6 связана с корпусом 1, в этом варианте осуществления составляя единое целое (фиг.2).
Направляющая 6 имеет проходящее в осевом направлении центральное сквозное отверстие 9, в котором смонтирована втулка 10 с возможностью регулирования ее положения в осевом направлении. Чтобы иметь возможность производить эту регулировку как можно более просто и точно, оказывается предпочтительной конструкция, в которой сквозное отверстие 9 снабжено резьбой, в которую завинчивается втулка 10.
Во втулке 10 проходит с возможностью перемещения в продольном направлении стержень 11. На его конце со стороны входа укреплена заглушка 12, например, посредством посадки с натягом. Для достижения желаемой герметичности при закрытом положении устройства для контроля потока газа заглушка 12 имеет кольцеобразный паз 13 для кольца 14 круглого сечения, служащего в качестве эластичного уплотнительного элемента. На буртик 18 втулки 10 опирается закрывающая пружина 15, которая другим своим концом удерживает заглушку 12 в ее открытом положении.
На выходную сторону направляющей 6 опирается трубчатая проставка 16, которая жестко связана со втулкой 10, предпочтительно посредством зажимного соединения.
Стержень 11, проходящий сквозь проставку 16, на конце, выступающем из проставки 16 со стороны выхода, снабжен запрессованным в него упором 17. Подразумевается, что возможно также выполнение этого упора 17 в виде цельного заплечика, находящегося на стержне 11. Упором 17 определяется максимальный ход заглушки 12.
При сборке заглушка 12, стержень 11 и закрывающая пружина 15 монтируются предварительно, и стержень 11 проводится при этом сквозь втулку 10, которая завинчена в направляющую 6 приблизительно до буртика 18. Проставка 16 насаживается на стержень 11 и запрессовывается на втулку 10 до такого положения, что она (проставка) прилегает к направляющей 6. Затем при помощи упора 17 устанавливается максимальный ход открывания заглушки 12.
Теперь простая юстировка расхода закрывания, или номинального расхода, в зависимости от силы предварительного напряжения закрывающей пружины 15, возможна посредством поворачивания проставки 16 настолько, что втулка 10 вследствие ее резьбового соединения с направляющей 6, вывинчиваясь, выдвигается в продольном направлении из проставки 16 до тех пор, пока не будет достигнуто желаемое значение расхода закрывания, или номинального расхода, т.е. соответствующая сила предварительного натяжения закрывающей пружины 15. При этом чем меньше шаг резьбы, тем более точно регулируется сила предварительного натяжения. При этом максимальный ход открывания остается неизменным.
В качестве еще одного варианта осуществления на фиг.3 дополнительно показано в закрытом положении видоизмененное исполнение устройства согласно изобретению для контроля потока газа. Это устройство для контроля потока газа снабжено функцией сглаживания, которая делает его менее восприимчивым к резким отклонениям. Необходимость соответствующего дополнения уже оценивалась выше.
В сочетании с конструкцией, по существу той же самой, как на фиг.1, устройства для контроля потока газа, представленного в открытом положении, в этом варианте осуществления проставка 16 помещена в сквозном отверстии 9 направляющей 6 с возможностью регулирования ее положения в осевом направлении, предпочтительно также посредством винтовой резьбы. Кроме того, имеется выступ 19 в форме пальца, направленный к заглушке 12. На этом выступе 19 запрессована втулка 10, на ее буртике 18 в свою очередь укреплена закрывающая пружина 15, которая другим своим концом удерживает заглушку 12 в ее открытом положении.
На стороне, противоположной корпусу 1, проставка 16 имеет цилиндрическое расширение 20, которое с торцевой стороны закрыто колпачком 21. Стержень 11, входящий в пространство 23, образованное расширением 20 и колпачком 21, при помощи упора 17 стержня 11 проводится по внутренней стенке с возможностью перемещения в продольном направлении. При этом упор 17 и внутренняя стенка образуют кольцевой зазор 22, который создает место дросселирования для необходимого уравнивания объема при движении заглушки 12. Благодаря этому наступление кратковременного пика расхода, значение которого выше расхода срабатывания, приводит не к резкому закрытию устройства для контроля потока газа, а только к началу замедленного движения закрывания. После затухания пика расхода заглушка 12 снова приводится закрывающей пружиной 15 в открытое положение. Однако если расход срабатывания превышается в течение более длительного периода, как это происходит в случае течи, то устройство для контроля потока газа приводится в закрытое положение, каким оно представлено на фиг.3.
Монтаж устройства для контроля потока газа, описанного в этом втором варианте осуществления, производится таким образом, что сначала проставку 16 с ее выступом 19 в форме пальца завинчивают в направляющую 6. Затем на выступ 19 запрессовывают втулку 10 до такого положения, что она приблизительно прилегает к направляющей 6. Производят предварительный монтаж заглушки 12, стержня 11 и закрывающей пружины 15, и затем стержень 11 проводят сквозь выступ 19 в форме пальца, до тех пор пока его конец не входит в цилиндрическое расширение 20. Тогда при помощи упора 17 устанавливают максимальный ход открывания заглушки 12. Прежде чем окончательно надеть колпачок 21 на проставку 16, сначала производят регулировку устройства для контроля потока газа, чтобы избегать больших затрат времени при действии имеющейся функции сглаживания.
Юстировка расхода закрывания, или номинального расхода, силой предварительного напряжения закрывающей пружины 15 возможна также при этом варианте осуществления и приблизительно так же проста, как и при первом варианте осуществления. Первой операцией проставку 16 несколько вывинчивают из направляющей поверхности 6. При этом втулка 10, прилегающая к направляющей 6, передвигается на выступе 19 в форме пальца. Затем проставка 16 снова завинчивается до упора в направляющую поверхность 6. При этом положение втулки 10 на выступе 19 остается неизменным из-за существующей между обеими деталями посадки с натягом, тогда как расстояние между заглушкой 12 и втулкой 10 изменяется, и тем самым изменяется предварительное напряжение закрывающей пружины 15.
После этого проверяют значение расхода закрывания, или номинального расхода, и в случае необходимости проводят доюстировку, повторяя описанные операции.