RU2399840C1

RU2399840C1 - Energy-independent gas valve

Info

Publication number: RU2399840C1
Application number: RU2009102670/06A
Authority: RU
Inventors: Алексей Алексеевич Сердюков (RU); Алексей Алексеевич Сердюков; Алексей Максимович Сердюков (RU); Алексей Максимович Сердюков
Priority date: 2009-01-27
Filing date: 2009-01-27
Publication date: 2010-09-20
Also published as: RU2009102670A

Abstract

FIELD: power industry.

SUBSTANCE: energy-independent gas valve consists of housing 1 with membrane device 2 installed on its thread and which contains membrane 3 with under-membrane cavity 4 and above-membrane cavity 5, stock 6 which is common for above-membrane cavity 5 and under-membrane cavity 4; at that, stock 6 is equipped with adjustable spring 7 with possibility of spring loading in above-membrane cavity 5, and in under-membrane cavity 4 it contains seal 8 with movable valve 9 with seat 10, which is fixed on stock 6 and shuts off seat 10 of movable valve 9; at that, under-membrane cavity 4 is connected by means of pulse tube (it is not shown in dwg) with pilot channel 11, and above-membrane cavity 5 is connected via pulse tube to gas distributing tube 12. Pneumatic automation control diagram also includes temperature sensor 13, thrust sensor 14, flame scanner 15, delivery gas sensor 16, igniting burner 17, thermal bimetal plate 18 of flame scanner 15, gas valve 19 with supply gas pipeline (it is not shown in dwg), burner 20, furnace 21; at that, under-membrane cavity 4 is connected by means of pulse tubes to sensors of thrust 14, temperature 13, flame 15 with possibility of providing gas pressure by means of delivery gas sensor 16 and jet nozzle (it is not shown in dwg) of control channel 11, and above-membrane cavity 5 is connected by means of pulse tubes to gas distributing tube 12 of burner 20.

EFFECT: simplifying the design, improving valve reliability.

2 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Изобретение относится к энергетике, в частности к энергонезависимым газовым клапанам, используемым в устройствах для сжигания газообразного топлива, и может быть использовано в газогорелочных устройствах паровых и водогрейных котлов наружного и внутреннего размещения и других аппаратах для включения-выключения подачи газообразного топлива по сигналу датчиков температуры, тяги, пламени при нарушении целостности импульсных трубок, падении давления газа.The invention relates to energy, in particular to non-volatile gas valves used in devices for burning gaseous fuels, and can be used in gas burner devices of steam and hot water boilers for outdoor and indoor use and other devices for switching gas fuel supply on and off by a signal from temperature sensors, traction, flame in violation of the integrity of the impulse tubes, a drop in gas pressure.

Уровень техникиState of the art

Известен сопловый узел горелки, содержащий корпус с установленной за его пределами направляющей пластиной с отогнутым на заданный угол относительно ее плоскости навстречу потоку концам, при этом пластина со стороны, противоположной отогнутому концу, снабжена перпендикулярной продольной оси корпуса поворотной осью, а ее конец отогнут на угол 10-15° (см. а.с. SU №989244, кл. F23D 13/26).Known nozzle assembly of the burner, comprising a housing with a guide plate mounted outside it and bent at ends to be bent to a predetermined angle relative to its plane towards the flow, while the plate is provided with a pivot axis perpendicular to the longitudinal axis of the housing and its end bent at an angle 10-15 ° (see A.S. SU No. 989244, class F23D 13/26).

Недостатком данного соплового узла горелки является недостаточные смешение газа с первичным воздухом и соответственно качество сгорания.The disadvantage of this nozzle assembly of the burner is the insufficient mixing of gas with primary air and, accordingly, the quality of combustion.

Известна атмосферная газовая горелка, содержащая газовый регулятор, состоящий из блока регулирования, соединенного с датчиком температуры с помощью канала регулирования, блока контроля, соединенного с датчиками пламени, тяги каналом контроля, при этом она снабжена вторым газовым регулятором, состоящим из блока регулирования, соединенного с датчиками температуры и наружного воздуха, блока контроля, при этом второй газовый регулятор установлен с возможностью параллельного подключения полостей блоков контроля и датчика температуры наружного воздуха путем соединения с блоком регулирования второго газового регулятора, причем процентное соотношение подачи газа в горелку обоими регуляторами устанавливается кранами (см. пат. RU №2196939, кл. F23N 1/10, F23D 14/60).Known atmospheric gas burner containing a gas regulator, consisting of a control unit connected to a temperature sensor using a control channel, a control unit connected to flame sensors, traction control channel, while it is equipped with a second gas regulator consisting of a control unit connected to temperature and outdoor air sensors, the control unit, while the second gas regulator is installed with the possibility of parallel connection of the cavities of the control units and the temperature sensor zhnogo air by connecting a second regulation unit of the gas regulator, wherein the percentage of gas supply to the burner controls both valves installed (see. US Pat. RU №2196939, cl. F23N 1/10, F23D 14/60).

Недостатком данной атмосферной газовой горелки является сложность конструкции.The disadvantage of this atmospheric gas burner is the design complexity.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту и принятый авторами за прототип является энергонезависимый газовый клапан, состоящий из корпуса с установленным на его резьбе мембранным устройством, последнее содержит мембрану с подмембранной и надмембранной полостью, шток, причем подмембранная полость содержит уплотнитель с закрепленным на штоке подвижным клапаном с седлом, управляющий канал, при этом энергонезависимый газовый клапан с помощью импульсных трубок соединен с датчиками температуры, тяги, пламени, сетевого газа, запальной горелкой с термобиметаллической пластиной, газовым краном, газораспределительной трубой горелки (см. Энергонезависимый газовый клапан. РГУ - M1 руководство по эксплуатации Са 2. 574.023. РЭ ОАО «Завод Староруссприбор», 175200, г.Старая Русса, Новгородская область, ул. Минеральная, 24).The closest in technical essence and the achieved positive effect and adopted by the authors for the prototype is a non-volatile gas valve, consisting of a housing with a membrane device mounted on its thread, the latter contains a membrane with a submembrane and supmembrane cavity, a rod, and the submembrane cavity contains a sealant mounted on the rod a movable valve with a seat, a control channel, while a non-volatile gas valve using impulse tubes connected to temperature sensors, traction, flame, network gas, ignition burner with thermobimetal plate, gas valve, gas distribution pipe of the burner (see Non-volatile gas valve. RGU - M1 operating instructions for Ca 2. 574.023. RE of Starusspribor Plant, 175200, Staraya Russa, Novgorodskaya region, Mineralnaya St., 24).

Недостатком данного клапана является сложность конструкции, невысокая надежность и экономичность.The disadvantage of this valve is the design complexity, low reliability and efficiency.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Задачей предлагаемого изобретения является разработка энергонезависимого газового клапана, обладающего упрощением конструкции, повышением надежности клапана.The task of the invention is to develop a non-volatile gas valve with a simplified design, increased valve reliability.

Технический результат, который может быть получен с помощью предлагаемого изобретения, сводится к упрощению конструкции, повышению надежности клапана.The technical result that can be obtained using the present invention is to simplify the design, increase the reliability of the valve.

Технический результат достигается с помощью энергонезависимого газового клапана, содержащего корпус с установленным на его резьбе мембранным устройством, последнее содержит мембрану с подмембранной и надмембранной полостью, шток, а подмембранная полость содержит уплотнитель с закрепленным на штоке подвижным клапаном с седлом, управляющий канал, причем энергонезависимый газовый клапан с помощью импульсных трубок соединен с датчиками температуры, тяги, пламени, сетевого газа, запальной горелкой с термобиметаллической пластиной, газовым краном, газораспределительной трубой горелки, при этом шток выполнен общим для надмембранной и подмембранной полостей и снабжен регулируемой пружиной с с возможностью подпружинивания, причем подмембранная полость соединена с помощью импульсных трубок с датчиками тяги, температуры, пламени с возможностью обеспечения давлением газа посредством датчика сетевого газа и жиклера управляющего канала, а надмембранная полость с помощью импульсных трубок соединена с газораспределительной трубой горелки.The technical result is achieved using a non-volatile gas valve containing a housing with a membrane device mounted on its thread, the latter contains a membrane with a submembrane and supmembrane cavity, a stem, and the submembrane cavity contains a seal with a movable valve fixed to the stem with a seat, a control channel, and a non-volatile gas valve using impulse tubes connected to sensors of temperature, draft, flame, network gas, pilot burner with thermobimetal plate, gas with a faucet, a gas distribution pipe of the burner, while the rod is made common for the supramembrane and submembrane cavities and is equipped with an adjustable spring with the possibility of springing, and the submembrane cavity is connected using impulse tubes with traction, temperature, and flame sensors with the possibility of providing gas pressure through a network gas sensor and a nozzle of the control channel, and the supramembrane cavity is connected by impulse tubes to the gas distribution pipe of the burner.

Таким образом, технический результат достигается за счет того, что шток выполнен общим для надмембранной и подмембранной полостей и снабжен регулируемой пружиной, при этом подмембранная полость сообщается с датчиками температуры, тяги, пламени с помощью импульсных трубок и обеспечивается давлением газа через датчик сетевого газа и жиклер управляющего канала, а надмембранная полость сообщается с газораспределительной трубой горелки, на общий шток в надмембранной полости воздействует регулируемая пружина, а на подвижный клапан - увеличенное давление газа в подводящем газопроводе, что обеспечивает дополнительную функцию автоматического снижения давления газа до установленной величины, при внезапном увеличении давления газа в подводящем газопроводе.Thus, the technical result is achieved due to the fact that the rod is made common for the submembrane and submembrane cavities and is equipped with an adjustable spring, while the submembrane cavity communicates with temperature, traction, flame sensors using impulse tubes and is provided by gas pressure through the network gas sensor and nozzle the control channel, and the supranembrane cavity communicates with the gas distribution pipe of the burner, an adjustable spring acts on the common stem in the supranembrane cavity, and the increase in the movable valve gas pressure in the supply gas pipeline, which provides an additional function of automatically reducing the gas pressure to a predetermined value, with a sudden increase in gas pressure in the supply gas pipeline.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На фиг.1 дан энергонезависимый газовый клапан, общий вид. На фиг.2 - то же, пневматическая схема управления автоматикой горелки энергонезависимым газовым клапаном.Figure 1 shows a non-volatile gas valve, General view. Figure 2 is the same, pneumatic control circuit of the burner automation of a non-volatile gas valve.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Энергонезависимый газовый клапан состоит из корпуса 1 с установленным на его резьбе мембранным устройством 2, которое содержит мембрану 3 с подмембранной полостью 4 и надмембранной полостью 5, шток 6, который выполнен общим для надмембранной полости 5 и подмембранной полости 4, при этом шток 6 снабжен регулируемой пружиной 7 с возможностью подпружинивания в надмембранной полости 5, а в подмембранной полости 4 содержит уплотнитель 8 с закрепленным на штоке 6 подвижным клапаном 9 с седлом 10, запирающим седло 10 подвижного клапана 9, при этом подмембранная полость 4 соединена с помощью импульсной трубки (на фиг. не обозначена) с управляющим каналом 11, а надмембранная полость 5 соединена импульсной трубкой с газораспределительной трубой 12. Пневматическая схема управления автоматикой также содержит датчик температуры 13, датчик тяги 14, датчик пламени 15, датчик сетевого газа 16, запальную горелку 17, термобиметаллическую пластину 18 датчика пламени 15, газовый кран 19 с подводящим газопроводом (на фиг. не показан), горелку 20, топку 21, при этом подмембранная полость 4 с помощью импульсных трубок соединена с датчиками тяги 14, температуры 13, пламени 15 с возможностью обеспечения давлением газа посредством датчика сетевого газа 16 и жиклера (на фиг. не показан) управляющего канала 11, а надмембранная полость 5 соединена с помощью импульсных трубок с газораспределительной трубой 12 горелки 20.The non-volatile gas valve consists of a housing 1 with a membrane device 2 mounted on its thread, which comprises a membrane 3 with a submembrane cavity 4 and a supmembrane cavity 5, a stem 6, which is common for the supmembrane cavity 5 and the submembrane cavity 4, while the stem 6 is equipped with an adjustable a spring 7 with the possibility of springing in the supmembrane cavity 5, and in the submembrane cavity 4 contains a seal 8 with a movable valve 9 fixed to the stem 6 with a seat 10, which locks the seat 10 of the movable valve 9, while this cavity 4 is connected by means of a pulse tube (not indicated in FIG.) to the control channel 11, and the supmembrane cavity 5 is connected by a pulse tube to a gas distribution pipe 12. The pneumatic control circuit of the automation also includes a temperature sensor 13, a draft sensor 14, a flame sensor 15, network gas sensor 16, ignition burner 17, thermobimetal plate 18 of the flame sensor 15, gas valve 19 with a gas supply pipe (in FIG. not shown), a burner 20, a furnace 21, while the submembrane cavity 4 is connected by impulse tubes to the draft sensors 14, temperature 13, flame 15 with the possibility of providing gas pressure through the network gas sensor 16 and the nozzle (not shown) of the control channel 11, and the supramembrane cavity 5 is connected via impulse tubes to the gas distribution pipe 12 of the burner 20.

Энергонезависимый газовый клапан работает следующим образом.Non-volatile gas valve operates as follows.

Поднимают термобиметаллическую пластину 18 и зажигают запальную горелку 17, газ из подводящего газопровода поступает по импульсной трубке в датчик сетевого газа 16 и в жиклер канала управления 11, а далее в подмембранную полость 4, одновременно по импульсным трубкам газ поступает к датчикам температуры 13, тяги 14, пламени 15, при этом после нагрева термобиметаллической пластины 18 пламенем запальной горелки 17 термобиметаллическую пластину 18 отпускают, датчик сетевого газа 16 будет поддерживаться в открытом состоянии термобиметаллической пластиной 18 во все время работы запальной горелки 17. При закрытых датчиках пламени 15, тяги 14, температуры 13 газ надтекает в подмембранную полость 4, а так как подмембранная полость 4 изолирована от корпуса 1 энергонезависимого газового клапана уплотнителем 8, давлением газа на мембрану 3 создается усилие подъема штока 6, преодолевающего сопротивление подвижного клапана 9, усилия регулируемой пружины 7, в результате чего подвижный клапан 9 поднимается над седлом 10 подвижного клапана 9, газ заполняет трубное пространство до газового крана 19, медленно открывают газовый кран 19, загорается горелка 20, отработанные дымовые газы поступают в топку 21 и удаляются в дымовую трубу (на фиг. не показана), омывая при этом датчик тяги 14. В газораспределительной трубе 12 возникает давление газа, которое по импульсной трубке заполняет надмембранную полость 5, при этом возникающее усилие от давления газа в надмембранной полости 5 суммируется с усилием регулируемой пружины 7 и усилием от давления газа на подвижный клапан 9 перемещает подвижный клапан 9 вниз, до достижения равновесного состояния, при повышении давления газа в подводящем газопроводе одновременно повышается давление газа в газораспределительной трубе 12 и надмембранной полости 5, подвижный клапан 9 приближается к седлу 10 подвижного клапана 9, расход газа через зазор между седлом 10 корпуса 1 и подвижным клапаном 9 уменьшается, давление в газораспределительной трубе 12 после газового крана 19 снижается, уменьшается давление газа и в надмембранной полости 5, подвижный клапан 9 приподнимается над седлом 10 подвижного клапана 9, таким образом осуществляется автоматическое снижение давления газа при его внезапном увеличении, при этом при открытии сопла любого из датчиков температуры 13, тяги 14, пламени 15 давление газа в подмембранной полости 4 скачкообразно уменьшается и под действием усилия от давления газа в надмембранной полости 5 усилия регулируемой пружины 7, усилия от воздействия давления газа на подвижный клапан 9, шток 6 мгновенно в течение 1-2 сек перемещается вниз, подвижный клапан 9 опускается на седло 10 клапана 9, подача газа на горелку 20 прекращается, при этом исчезает давление газа в газораспределительной трубе 12 и соответственно в надмембранной полости 5, подвижный клапан 9 удерживается в закрытом состоянии за счет усилия регулируемой пружины 7 и усилия от воздействия давления сетевого газа на подвижный клапан 9. При остывании теплоносителя, например, сопло датчика температуры 13 закрывается, газ через управляющий канал 11 поступает в подмембранную полость 4, создается усилие подъема штока 6, преодолевающего сопротивление подвижного клапана 9, усилия регулируемой пружины 7, в результате чего подвижный клапан 9 поднимается над седлом 10 клапана 9, газ поступает в горелку 20, которая загорается, возникает давление газа в газораспределительной трубе 12 и надмембранной полости 5, при этом энергонезависимый газовый клапан одновременно будет автоматически снижать давление газа при его внезапном увеличении, то же самое произойдет и при срабатывании датчика тяги 14, если же погаснет запальная горелка 17, откроется сопло датчика пламени 15, подвижный клапан 9 опустится на седло 10 клапана 9, подача газа в горелку 20 прекратится, для запуска горелки 20 вновь в работу необходимо произвести розжиг запальной горелки 17 при закрытом газовом кране 19, как описано выше.The thermobimetallic plate 18 is lifted and the ignition burner 17 is ignited, gas from the supply gas pipeline flows through a pulse pipe to a network gas sensor 16 and to a control channel nozzle 11, and then to a submembrane cavity 4, at the same time gas flows through a pulse pipe to temperature sensors 13, thrust 14 , flame 15, and after heating the thermobimetallic plate 18 with the flame of the pilot burner 17, the thermobimetal plate 18 is released, the network gas sensor 16 will be maintained in the open state of the thermobimetal layer 18 during the entire operation of the ignition burner 17. With closed flame sensors 15, rod 14, temperature 13, gas flows into the submembrane cavity 4, and since the submembrane cavity 4 is isolated from the housing 1 of the non-volatile gas valve by seal 8, gas pressure is created on the membrane 3 the lifting force of the rod 6, overcoming the resistance of the movable valve 9, the efforts of the adjustable spring 7, as a result of which the movable valve 9 rises above the seat 10 of the movable valve 9, the gas fills the pipe space to the gas valve 19, slowly tkryvayut gas valve 19, lights the burner 20, the exhaust flue gases are fed into the furnace 21 and disposed in a stack (FIG. not shown), washing the draft sensor 14. In the gas distribution pipe 12, gas pressure arises, which fills the supramembrane cavity 5 through the impulse pipe, and the resulting force from the gas pressure in the supramembrane cavity 5 is added to the force of the adjustable spring 7 and the force from gas pressure on the movable valve 9 moves the movable valve 9 downward until an equilibrium state is reached, while increasing the gas pressure in the inlet gas pipeline, the gas pressure in the gas distribution pipe 12 and the supramembrane also increases cavity 5, the movable valve 9 approaches the seat 10 of the movable valve 9, the gas flow through the gap between the seat 10 of the housing 1 and the movable valve 9 decreases, the pressure in the gas distribution pipe 12 decreases after the gas valve 19, the gas pressure in the supmembrane cavity 5 also decreases the valve 9 rises above the seat 10 of the movable valve 9, thus automatically reducing the gas pressure when it suddenly increases, while opening the nozzle of any of the temperature sensors 13, rod 14, flame 15 gas pressure and in the submembrane cavity 4 it decreases stepwise and under the action of the force from the gas pressure in the supmembrane cavity 5, the efforts of the adjustable spring 7, the forces from the action of gas pressure on the movable valve 9, the rod 6 instantly moves down within 1-2 seconds, the movable valve 9 is lowered to the seat 10 of the valve 9, the gas supply to the burner 20 is stopped, while the gas pressure in the gas distribution pipe 12 and, accordingly, in the supra-membrane cavity 5 disappears, the movable valve 9 is kept closed due to the force of the adjustable spring s 7 and the efforts from the pressure of the mains gas on the movable valve 9. When the coolant cools, for example, the nozzle of the temperature sensor 13 closes, the gas through the control channel 11 enters the submembrane cavity 4, the rod lifting force 6 overcomes the resistance of the movable valve 9 adjustable spring 7, as a result of which the movable valve 9 rises above the seat 10 of the valve 9, the gas enters the burner 20, which ignites, there is a gas pressure in the gas distribution pipe 12 and the supra-membrane cavity 5, while the non-volatile gas valve will simultaneously automatically reduce the gas pressure when it suddenly increases, the same will happen when the draft sensor 14 is activated, if the ignition burner 17 goes out, the nozzle of the flame sensor 15 opens, the movable valve 9 lowers onto the seat 10 of valve 9, the gas supply in the burner 20 will stop, to start the burner 20 again in operation, it is necessary to ignite the ignition burner 17 with the gas valve 19 closed, as described above.

Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества:The invention in comparison with the prototype and other known technical solutions has the following advantages:

- упрощение конструкции;- simplification of the design;

- повышение надежности в работе;- increase of reliability in work;

- возможность включения - выключения подачи газообразного топлива по сигналу датчиков температуры, тяги, пламени при нарушении целостности импульсных трубок, падении давления газа.- the ability to turn on / off the supply of gaseous fuel according to the signal of the temperature, traction, flame sensors in case of violation of the integrity of the impulse tubes, a drop in gas pressure.

Claims

A non-volatile gas valve comprising a housing with a membrane device mounted on its thread, the latter contains a membrane with a sub-membrane and a supra-membrane cavity, a stem, and the sub-membrane cavity contains a seal with a movable valve fixed on the stem with a seat, a control channel, and the non-volatile gas valve using pulse tubes connected to temperature sensors, draft, flame, network gas, pilot burner with thermobimetal plate, gas valve, gas distribution pipe of the burner, about characterized in that the stem is made common for the supramembrane and submembrane cavities and is equipped with an adjustable spring with the possibility of springing, while the submembrane cavity is connected using impulse tubes with traction, temperature, and flame sensors with the possibility of providing gas pressure through a network gas sensor and a control channel nozzle, and the supra-membrane cavity using impulse tubes is connected to the gas distribution pipe of the burner.