RU2276804C1

RU2276804C1 - Gas pressure adjuster

Info

Publication number: RU2276804C1
Application number: RU2004131470/28A
Authority: RU
Inventors: Игорь Борисович Кучмин (RU); Игорь Борисович Кучмин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Производственно-коммерческая фирма "Экс-Форма"
Priority date: 2004-10-28
Filing date: 2004-10-28
Publication date: 2006-05-20
Also published as: RU2004131470A

Abstract

FIELD: engineering of devices for automatic maintenance of pressure of working substance at given level, possible use in systems for supplying natural gas to industrial and communal consumers.

SUBSTANCE: device has body with input and output hollows, locking valve, membrane sensitive mechanism, adjusting valve. Adjusting valve is controlled by membrane drive by second order lever, lever for contact interaction of rod of adjusting valve.

EFFECT: increased device operation reliability.

2 dwg

Description

Регулятор давления газа относится к устройству автоматического поддержания давления рабочей среды на заданном уровне и предназначен для обеспечения природным газом производственных и коммунальных потребителей.The gas pressure regulator refers to a device for automatically maintaining the pressure of the working medium at a given level and is designed to provide natural gas to industrial and municipal consumers.

Известно много конструкций устройств, предназначенных для автоматического поддержания выходного давления рабочей среды на заданном уровне. Так, в издании (Регулирующее и предохранительное оборудование для современных систем газоснабжения. А.И.Ревин, Б.П.Адинсков, Б.П.Щуркин. Издательство Саратовского университета, 1989 г.) даны описания и конструктивные схемы регуляторов РДСК-50 и РДНК-400.There are many designs of devices designed to automatically maintain the outlet pressure of the working medium at a given level. So, in the publication (Regulating and safety equipment for modern gas supply systems. A.I. Revin, B.P. Adinskov, B.P. Shchurkin. Publishing house of Saratov University, 1989), descriptions and constructive schemes of the RDSK-50 and RDNK-400.

Недостатком РДСК-50 является значительная металлоемкость из-за соосного расположения привода и регулирующего клапана и низкий показатель ремонтопригодности. Так, в процессе эксплуатации, замена изношенных седла и клапана возможна при полном извлечении регулятора из трубопровода. Низкий показатель ремонтопригодности постоянно подвергается критике со стороны эксплуатационников.The disadvantage of RDSK-50 is significant metal consumption due to the coaxial location of the actuator and control valve and a low maintainability indicator. So, during operation, replacing worn seats and valves is possible with the regulator completely removed from the pipeline. The low maintainability rate is constantly criticized by the operators.

Конструкция регулятора РДНК-400 несколько лучше, чем регулятора РДСК-50. Несоосное расположение привода и регулирующего клапана, обеспечение их взаимодействия за счет рычага первого рода, позволяют использовать мембранный привод меньшего размера, что напрямую ведет к снижению металлоемкости. Но использование пружины для разгрузки клапана от действия входного давления снижают точность поддержания выходного давления, т.к. входное давление меняется, а усилие пружины постоянно.The design of the rdnk-400 regulator is slightly better than the rdsk-50 regulator. The misaligned arrangement of the actuator and the control valve, ensuring their interaction due to the first-order lever, allow the use of a smaller membrane actuator, which directly leads to a decrease in metal consumption. But the use of a spring to unload the valve from the action of the inlet pressure reduces the accuracy of maintaining the outlet pressure, because the inlet pressure changes, and the spring force is constant.

Одновременно рассмотрим регулятор давления газа по патенту РФ №1201032 (G 05 D 16/06, 1993 г. Конструкция этого регулятора современна. Регулирующий клапан разгружен компенсационной мембраной, дополнительно введена защитная мембрана.At the same time, we will consider a gas pressure regulator according to RF patent No. 1201032 (G 05 D 16/06, 1993. The design of this regulator is modern. The control valve is unloaded with a compensation diaphragm, and a protective diaphragm is additionally introduced.

Недостаток этого регулятора заключается в том, что как при изготовлении, так при ревизии во время эксплуатации не контролируются визуально ход клапана и посадка его на седло. А именно эти параметры определяют пропускную способность устройства. Не гарантируется достижение цели по данному патенту по причине того, что седло клапана и регулирующий клапан установлены в разных сборочных единицах: седло в корпусе регулятора, а клапан в съемном корпусе мембранного привода. При этом, если осевое смещение "седло-клапан" не так существенно заметно при больших расходах газа, то неперпендикулярность штока регулирующего клапана и уплотняемой поверхности седла плюс несоосность значительно влияют на надежность работы в тупиковом режиме, т.е. при отсутствии расхода газа не обеспечивается герметичность затвора регулятора.The disadvantage of this regulator is that both during manufacture and during inspection during operation, the valve stroke and its seating on the seat are not visually controlled. Namely, these parameters determine the bandwidth of the device. The goal of this patent is not guaranteed to be achieved because the valve seat and control valve are installed in different assembly units: the seat in the regulator body and the valve in a removable membrane actuator case. At the same time, if the axial offset “seat-valve” is not so noticeable at high gas flow rates, then the non-perpendicularity of the control valve stem and the sealing surface of the seat plus misalignment significantly affect the reliability of operation in deadlock mode, i.e. in the absence of gas flow, the regulator shutter is not sealed.

Недостатком этого регулятора является также отсутствие в его конструкции запорного клапана, срабатывающего при отклонении выгодного давления за пределы настройки по минимуму и максимуму давления срабатывания.The disadvantage of this regulator is also the lack of a shut-off valve in its design, which operates when the beneficial pressure deviates from the setting to the minimum and maximum pressure of the response.

Наиболее близким по назначению и сущности к заявляемому техническому решению является выбранный в качестве прототипа регулятор давления газа по патенту РФ №2182720, G 05 D 16/06, 1997, 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.The closest in purpose and essence to the claimed technical solution is the gas pressure regulator selected as a prototype according to the patent of the Russian Federation No. 2182720, G 05 D 16/06, 1997, containing an inlet and outlet channel to the consumer, a membrane shut-off valve of minimum and maximum pressure a rod pointer and a fixing unit, a diaphragm gas reducer and a relief valve, the axis of which coincides with the axes of the diaphragm shutoff valve and the valve of the diaphragm reducer, and the saddles of the last two valves are made in the form of a single th one-sided saddle with two concentric support elements. In addition, the control valve is located in the inlet cavity and, through a rod connected with it, contacts through the lever with the membrane of the gearbox and gas. The lever has a fulcrum for the axis of rotation on a one-sided saddle from the side of the outlet cavity.

Основной недостаток данного регулятора давления газа состоит в том, что регулирующий клапан расположен во входной полости и дополнительно к действию входного давления рабочей среды нагружен пружиной, прижимающей его к рычагу, обеспечивающему за счет контактного соприкосновения взаимодействие с толкателем мембранного привода. Отсутствие неразрывной связи стержня клапана с рычагом на малых расходах приводит регулятор в вибрационный режим работы.The main disadvantage of this gas pressure regulator is that the control valve is located in the inlet cavity and, in addition to the inlet pressure of the working medium, is loaded with a spring, which presses it to the lever, which, due to contact contact, interacts with the diaphragm actuator pusher. The absence of an inextricable connection between the valve stem and the lever at low flow rates leads the regulator into vibrational operation.

Вибрационный режим работы регулирующего клапана ведет к нестабильности поддержания выходного давления на заданном уровне и, как правило, влечет за собой разрушение клапана и седла.The vibrational mode of operation of the control valve leads to instability in maintaining the outlet pressure at a given level and, as a rule, entails the destruction of the valve and seat.

В связи с тем, что сброс газа в атмосферу при повышении давления сверх заданного значения происходит через зазоры сопряженных по посадке деталей чувствительного механизма минимального и максимального давления газа, это снижает надежность работы шарикового фиксатора из-за засорения зазоров механическими частицами. При этом даже сам сброс газа в атмосферу у регуляторов природного газа должен осуществляться организованно через свечу, чего нет у этого устройства.Due to the fact that the discharge of gas into the atmosphere when the pressure rises above a predetermined value occurs through the gaps of the sensing mechanism of the minimum and maximum gas pressure associated with the fittings, this reduces the reliability of the ball retainer due to clogging of the gaps with mechanical particles. Moreover, even the discharge of gas into the atmosphere from natural gas regulators should be carried out in an organized manner through a candle, which this device does not have.

Еще один существенный недостаток этого регулятора заключается в низком показателе ремонтопригодности, когда смена клапанного узла и мембраны привода требуют полного извлечения регулятора из трубопровода.Another significant drawback of this regulator is the low maintainability indicator, when changing the valve assembly and actuator diaphragm require complete removal of the regulator from the pipeline.

Целью настоящего изобретения является достижение гарантированной надежности работы регулятора в диапазоне расходов от максимума до полного прекращения подачи газа потребителю, а также сокращения времени на устранение возможных неисправностей.The aim of the present invention is to achieve guaranteed reliability of the regulator in the flow range from maximum to complete cessation of gas supply to the consumer, as well as reducing the time to eliminate possible malfunctions.

Цель достигается тем, что шток регулирующего клапана установлен в ступенчатом цилиндрическом корпусе, имеющим окна для пропуска рабочей среды из входной полости в выходную, связанного на резьбе с корпусом мембранного привода, а торец, находящийся в выходной полости, имеет седло регулирующего клапана, при этом взаимодействие мембранного привода и штока регулирующего клапана обеспечено рычагом второго рода через контактно-неразрывные соединения скользящего типа.The goal is achieved by the fact that the control valve stem is installed in a stepped cylindrical body having windows for passing the working medium from the input cavity to the output, connected to the thread with the membrane actuator body, and the end face located in the output cavity has a control valve seat, while diaphragm actuator and control valve stem is provided with a lever of the second kind through contact-inextricable joints of the sliding type.

Анализ найденных в результате поиска патентных, информационных материалов на регуляторы давления газа по фондам областной универсальной научно-технической библиотеки г.Саратова позволяет сделать вывод, что предлагаемое устройство не известно из достигнутого уровня, т.е. является новым.An analysis of the patent and information materials found as a result of the search for gas pressure regulators from the funds of the Saratov Regional Universal Scientific and Technical Library allows us to conclude that the proposed device is not known from the achieved level, i.e. is new.

Кроме того, предлагаемое устройство не следует явным образом из анализируемых источников, т.е. имеет изобретательский уровень.In addition, the proposed device does not follow explicitly from the analyzed sources, i.e. has an inventive step.

Регулятор давления газа по заявленному изобретению необходим, промышленно полезен, т.к. способствует надежному и безопасному использованию его при газообеспечении производственных и коммунальных объектов.The gas pressure regulator according to the claimed invention is necessary, industrially useful, because contributes to its reliable and safe use in gas supply to industrial and communal facilities.

Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг.1 представлен осевой разрез регулятора давления газа; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.Figure 1 shows an axial section of a gas pressure regulator; figure 2 is a section aa in figure 1.

Регулятор давления газа состоит из корпуса 1 с входной 2 и выходной 3 полостями (каналами). Во входной полости 2 расположен запорный клапан минимального и максимального давления газа 4 с чувствительным мембранным механизмом 5. Мембранный привод 6 установлен на привалочный фланец корпуса 1 и крепится к нему винтами 7. Пружина 8 обеспечивает настройку регулятора на требуемое выходное давление за счет нажимного диска 9. Регулирующий клапан 10 расположен в выходной полости 3. Шток 11 регулирующего клапана 10 установлен в цилиндрическом ступенчатом корпусе 12 и имеет окна 13 для пропуска рабочей среды из входной полости 2 в выходную полость 3. Цилиндрический корпус 12 на резьбе связан с мембранным приводом 6. Центральные отверстия привода 6 и цилиндрического корпуса 12, а также седло 14 строго соосны еще в процессе изготовления деталей. От действия входного и выходного давления клапан 10 разгружен уравновешивающей мембраной 15. Верхний конец штока 11 выходит в подмембранную полость привода 6 и с помощью рычага второго рода 16 связан с поводком 17 привода 6. Опорная точка 18 выполнена на стойке 19.The gas pressure regulator consists of a housing 1 with input 2 and output 3 cavities (channels). In the inlet cavity 2 there is a shut-off valve for the minimum and maximum gas pressure 4 with a sensitive membrane mechanism 5. The membrane actuator 6 is mounted on the mounting flange of the housing 1 and fastened to it with screws 7. The spring 8 adjusts the regulator to the required output pressure due to the pressure plate 9. The control valve 10 is located in the outlet cavity 3. The stem 11 of the control valve 10 is installed in a cylindrical step housing 12 and has windows 13 for passing the working medium from the inlet cavity 2 to the outlet cavity 3 The cylindrical body 12 on the thread is connected with the membrane actuator 6. The central holes of the actuator 6 and the cylindrical housing 12, as well as the saddle 14 are strictly aligned even in the process of manufacturing parts. From the action of the inlet and outlet pressure, the valve 10 is unloaded with a balancing diaphragm 15. The upper end of the rod 11 extends into the submembrane cavity of the actuator 6 and is connected to the lead 17 of the actuator 6 using the lever of the second kind 16. The reference point 18 is made on the stand 19.

Неразрывность или постоянство сопряжения поводка 17 и штока 11 обеспечено подвижными соединениями скользящего типа. Трубка 20 обеспечивает передачу давления рабочей среды в подмембранную полость привода 6, а трубка 21 в подмембранную полость чувствительного механизма 5. Запорный клапан 4 имеет встроенный перепускной клапан 22 для выравнивания давления при открытии после срабатывания. Открытие клапана 4 осуществляется вилкой 23, связанной со штоком 24, концы которого через уплотнения выведены наружу и имеют лыски под съемный рычаг (на чертеже показан).The continuity or constancy of the pairing of the leash 17 and the rod 11 is provided by movable sliding type joints. The tube 20 provides the transmission of pressure of the working medium to the submembrane cavity of the actuator 6, and the tube 21 to the submembrane cavity of the sensing mechanism 5. The shutoff valve 4 has a built-in bypass valve 22 to equalize the pressure upon opening after actuation. The opening of the valve 4 is carried out with a plug 23 connected to the stem 24, the ends of which through the seals are brought out and have flats under the removable lever (shown in the drawing).

Регулятор давления газа работает следующим образом. Исходное положение: газ в полости 2 отсутствует, регулирующий клапан 10 открыт, газ в трубопроводе газопотребителя отсутствует. Мембранный привод 6 настроен на требуемое выходное давление газа.The gas pressure regulator operates as follows. Starting position: there is no gas in the cavity 2, the control valve 10 is open, there is no gas in the gas consumer’s pipeline. Diaphragm actuator 6 is set to the desired gas outlet pressure.

При подаче газа на вход регулятора при открытом запорном клапане 4 газ через окна 13 поступает в выходную полость 3 и далее по трубопроводу идет к потребителю. По импульсным трубкам 20 и 21 давление газа передается на мембраны привода 6 и чувствительного механизма 5. При установившемся отборе газа дросселирующий зазор между клапаном 10 и седлом 14 будет оставаться постоянным.When gas is supplied to the input of the regulator with the shut-off valve 4 open, gas through the windows 13 enters the outlet cavity 3 and then goes through the pipeline to the consumer. Through the impulse tubes 20 and 21, the gas pressure is transmitted to the membranes of the actuator 6 and the sensing mechanism 5. With steady gas extraction, the throttling gap between the valve 10 and the seat 14 will remain constant.

При изменении расхода газа давление в трубопроводе потребителя будет поддерживаться на требуемом уровне за счет привода 6, который через шток 11 перемещает клапан 10 адекватно изменяя дросселирующий зазор.When the gas flow rate changes, the pressure in the consumer’s pipeline will be maintained at the required level due to the actuator 6, which moves the valve 10 through the rod 11 to adequately change the throttling gap.

При прекращении отбора газа давление в выходной полости 3 и в подмембранной полости привода 6 будет расти. Мембрана привода через рычаг 16 закроет клапан 10 и будет обеспечивать полную его герметичность.When gas sampling ceases, the pressure in the outlet cavity 3 and in the submembrane cavity of the actuator 6 will increase. The drive membrane through the lever 16 will close the valve 10 and will ensure its complete tightness.

При аварийном повышении или понижении давления газа в линии газопотребителя мембрана чувствительного механизма 5 прогибается вниз или вверх, размыкается шариковый замок 25 и клапан 4 закрывается, обеспечивая полное прекращение подачи газа потребителю. Клапан 4 открывается вручную после устранения причин, вызвавших его закрытие.In case of an emergency increase or decrease in gas pressure in the gas consumer line, the membrane of the sensitive mechanism 5 bends down or up, the ball lock 25 opens and the valve 4 closes, providing a complete cessation of gas supply to the consumer. Valve 4 opens manually after eliminating the causes that caused it to close.

Устранение возможных неисправностей, свойственных всем регулирующим устройствам, а это износ седла или уплотнителя регулирующего клапана, производится простым снятием мембранного привода 6 вместе с цилиндрическим корпусом 12 и клапаном 10, после отдачи 4-х винтов 7. Корпус 1 из трубопровода не извлекается, что обеспечивает сокращение времени на устранение выявленных визуально неисправностей деталей клапанной группы.The elimination of possible malfunctions inherent in all regulating devices, and this is the wear of the seat or seal of the control valve, is carried out by simply removing the diaphragm actuator 6 together with the cylindrical body 12 and valve 10, after releasing 4 screws 7. The housing 1 is not removed from the pipeline, which ensures reduction of time for elimination of visually revealed malfunctions of valve group parts.

Claims

A gas pressure regulator comprising a housing with inlet and outlet cavities, a shut-off valve for minimum and maximum pressure with a membrane sensitive mechanism located in the housing on the side of the inlet cavity, a membrane actuator that controls the control valve, a lever for contact interaction between the control valve and the membrane actuator the fact that the control valve stem is installed in a cylindrical body having windows for passing the working medium from the inlet cavity to the outlet one end which is connected to the membrane actuator body on the thread, and the end face located in the outlet cavity has a control valve seat, while the interaction of the membrane actuator and the control valve stem is provided with a lever of the second kind through sliding contact-inextricable joints.