Патент на изобретение №2293896

(54) ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНО-ЗАПОРНОЕ ГАЗОВОЕ УСТРОЙСТВО

(57) Реферат:

Изобретение относится к технике автоматического регулирования, предназначено для автоматического прекращения подачи газа в случае повышения или понижения контролируемого давления сверх заданных пределов. Предохранительно-запорное газовое устройство содержит корпус, крышку, настроечные пружины, регулировочные элементы для настройки заданных параметров и камеру с установленной в нее мембраной. Мембрана делит пространство камеры на надмембранную камеру, соединенную с контролируемым газопроводом, и подмембранную полость, соединенную с атмосферой. Мембрана установлена на подвижном штоке. Шток проходит сквозь мембрану в центре и приводит в движение толкатель. Толкатель связан со вторым штоком. Этот шток расположен перпендикулярно первому штоку и связан с третьим штоком. На последнем размещен отсечной клапан. Шток отсечного клапана ориентирован параллельно штоку мембраны. Устройство имеет в пространстве между крышкой и корпусом со стороны крышки вторую камеру. Внутри второй камеры помещена вторая мембрана, повторяющая конфигурацию первой и делящая вторую камеру на над- и подмембранную полости. Последняя соединена с атмосферой, образуя полость между крышкой и второй мембраной. Вторая мембрана установлена на том же штоке, что и первая мембрана, с возможностью соединения надмембранных полостей обеих камер за счет канала в полом штоке. Вторая камера образована цилиндрическим полым корпусом, установленным на крышку, и имеет внутри, в центральной части, перегородку с помещенной на ней диафрагмой с возможностью прохода сквозь них штока мембран. Шток мембран связан с толкателем с помощью втулки. Втулка имеет боковой канал, ориентированный параллельно мембранам для соединения надмембранных полостей. Изобретение направлено на обеспечение высокой точности срабатывания, в том числе на диапазонах ниже 0,002 МПа, и, как следствие, на предохранение трубопроводов при незапланированном повышении или понижении давления после регулятора сверх заданных пределов без существенного увеличения габаритов предохранительно-запорного устройства. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Заявляемое техническое решение относится к газовым предохранительным устройствам и предназначено для автоматического прекращения подачи газа в случае повышения или понижения контролируемого давления сверх заданных пределов.

Известны предохранительные запорные клапаны (Шур И.А. Газорегуляторные пункты и установки. – М.: Недра, 1985, с.120-123). Эти клапаны имеют вентильный корпус с седлом, которое при срабатывании перекрывается тарельчатым плунжером с мягким уплотнением. Повышение или понижение контролируемого давления сверх заданных пределов ведет к перемещению мембраны и, как следствие, к посадке плунжера на седло и прекращению прохода газа.

Однако они характеризуются большой активной площадью рабочей мембраны и большими габаритными размерами.

Известны также запорные клапаны (Ревин А.И. и др. Регулирующее и предохранительное оборудование для современных систем газоснабжения. Изд-во Саратовского университета, 1989, с.106-109), которые состоят из корпуса, в котором размещена поворотная ось, с жестко закрепленным на ней отсечным клапаном и поворотным рычагом. На корпусе закреплено управляющее устройство.

Однако и они характеризуются большой активной площадью рабочей мембраны, что обеспечивает клапанам широкий диапазон давления срабатывания.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является предохранительно-запорное устройство, встроенное в регулятор давления газа типа РДГД-20 (то же, с.79-82). Оно поясняется с помощью Фиг.2, на которой позициями 1-17 обозначены необходимые узлы, и содержит корпус 1, крышку 2, настроечные пружины 3, 4, регулировочные элементы 5, 6 для настройки заданных параметров, камеру между корпусом 1 и крышкой 2, установленную в камере мембрану 7, делящую пространство камеры на надмембранную и подмембранную полости, шток 10 с установленным на нем толкателем 13 и связанный со вторым штоком 14, который входит в зацепление со штоком отсечного клапана 15, на котором закреплен отсечной клапан 16 и установлена пружина 17. Нумерация позиций обозначена в точном соответствии с номерами позиций заявляемого устройства.

Однако для данного технического решения характерен довольно узкий диапазон давления срабатывания, являющийся следствием малой площади мембраны. При давлении срабатывания ниже 0,002 МПа отключающее устройство теряет, во-первых, точность срабатывания из-за того, что усилие на мембране становится сопоставимым с механическими потерями на трение в элементах предохранительно-запорного устройства и, во-вторых, как следствие первого, – работоспособность. Для расширения диапазона давления срабатывания ниже 0,002 МПа без потери точности срабатывания требуется увеличение активной площади мембраны, что является неприемлемым ввиду возрастания диаметра мембранной камеры.

Задачей заявляемого технического решения является увеличение точности срабатывания отключающего устройства на давлениях ниже 0,002 МПа.

Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что в предохранительно-запорном газовом устройстве, содержащем корпус, крышку, настроечные пружины, регулировочные элементы для настройки заданных параметров и камеру между корпусом и крышкой с установленной в нее мембраной, делящей пространство камеры на надмембранную камеру, соединенную с контролируемым газопроводом, и подмембранную полость, соединенную с атмосферой, мембрана установлена на подвижном штоке, проходящем сквозь нее в центре и приводящим в движение толкатель, связанный со вторым штоком, расположенным перпендикулярно первому штоку, второй шток связан с третьим штоком, на котором помещен отсечной клапан, причем шток отсечного клапана ориентирован параллельно штоку мембраны, в пространстве между крышкой и корпусом со стороны крышки введена вторая камера, внутри которой помещена вторая мембрана, повторяющая конфигурацию первой, и делящая вторую камеру аналогично первой на над- и подмембранную полости, причем последняя соединена с атмосферой, образуя полость между крышкой и второй мембраной, вторая мембрана установлена на том же штоке, что и первая мембрана, с возможностью соединения надмембранных полостей обеих камер за счет канала в полом штоке, вторая камера образована цилиндрическим полым корпусом, установленным на крышку, и имеющего внутри, в центральной части, перегородку с помещенной на ней диафрагмой с возможностью прохода сквозь них штока мембран, связанного с толкателем с помощью втулки, имеющей боковой канал, ориентированный параллельно мембранам для соединения надмембранных полостей.

Кроме того, в заявляемом предохранительно-запорном газовом устройстве может находиться во второй камере опорная втулка, имеющая боковой канал, служащий продолжением канала в штоке для соединения надмембранных полостей камер, а высота втулки ограничена расстоянием между второй мембраной и диафрагмой.

Заявляемое решение поясняется с помощью Фиг.1 (заявляемое решение) и Фиг.2 (наиболее близкий аналог), на которых дан поперечный разрез предохранительно-запорного устройства, где позициями 1-17 показаны:

1 – корпус; 2 – крышка; 3, 4 – настроечные пружины; 5, 6 – регулировочные элементы; 7, 9 – мембраны; 8 – корпус второй камеры; 10 – шток мембран – первый шток; 11 – диафрагма; 12 – втулка; 13 – толкатель; 14 – второй шток; 15 – шток отсечного клапана – третий шток; 16 – отсечной клапан; 17 – пружина; 18 – втулка опорная; 19 – канал во втулке опорной.

Заявляемое устройство содержит корпус 1, крышку 2, настроечные пружины 3, 4, регулировочные элементы 5, 6, камеру А между корпусом 1 и крышкой 2, установленную в камере мембрану 7, делящую пространство камеры на надмембранную и подмембранную полости. Между корпусом 1 и крышкой 2 установлен корпус 8 второй камеры, представляющий из себя полый цилиндр, повторяющий наружные контуры корпуса 1 и крышки 2 в данном месте и имеющий внутри перегородку с центральным отверстием. Во второй камере Б установлена вторая мембрана 9, делящая пространство камеры аналогично первой мембране 7 на надмембранную и подмембранную полости. Обе мембраны 7 и 9 установлены на штоке мембран – первом штоке 10, который имеет центральное отверстие с каналом для соединения надмембранных полостей. К перегородке второй камеры Б крепится диафрагма 11, представляющая из себя резиновую прокладку, которая закреплена на первом штоке 10 – штоке мембран. Мембраны 7, 9 связаны при помощи втулки 12, имеющей, как и шток 10, центральное отверстие и боковой канал, с толкателем 13, который связан со вторым штоком 14, расположенным перпендикулярно штоку 10. Данный – второй – шток 14 взаимодействует с третьим штоком – штоком отсечного клапана 15, который ориентирован параллельно штоку мембран 10 и на котором помещен отсечной клапан 16. Пружина 17 служит для перемещения отсечного клапана 16. Для придания прочности заявляемой конструкции в пространство второй камеры Б в надмембранную полость введена втулка (опорная) 18. Она насажена на полый шток мембран 10 и высота ее ограничена расстоянием между второй мембраной 9 и диафрагмой 11. Опорная втулка 18 имеет боковой канал 19, служащий продолжением канала в штоке мембран 10 для соединения надмембранных полостей камер.

Работает предохранительно-запорное устройство следующим образом.

При подаче контролируемого давления в полость камеры А и полость камеры Б, связанных между собой посредством канала В в штоке 10 и во втулке 12, соответствующего настроечному давлению, конец штока 14 заходит за выступ штока отсечного клапана 15 и клапан 16 находится в состоянии готовности. Если контролируемое давление повышается сверх настроенного предела, то сумма усилий, действующих на мембраны 7 и 9, превышает усилие настроечной пружины 4. Мембраны 7, 9 вместе с толкателем 13 перемещаются вниз и выводят шток 14 из зацепления со штоком отсечного клапана 15, который под действием пружины 17 начинает перемещаться, и клапан 16 перекрывает вход газа.

Если контролируемое давление понижается ниже настроечного давления, то и в этом случае мембраны 1, 9 вместе с толкателем 13 перемещаются вверх и выводят шток 14 из зацепления со штоком отсечного клапана 15, который под действием пружины 17 начинает перемещаться. Клапан 16 перекрывает вход газа.

Технико-экономический результат заявляемого устройства в достижении высокой точности срабатывания, в том числе на диапазонах ниже 0,002 МПа, и, как следствие, предохранения трубопроводов при незапланированном повышении или понижении давления после регулятора сверх заданных пределов без существенного увеличения габаритов предохранительно-запорных устройств. Существующая аппаратура, осуществляющая эти задачи, в 1,5 раз и более больше по габаритам и по массе от предлагаемого технического решения.

Формула изобретения

1. Предохранительно-запорное газовое устройство, содержащее корпус, крышку, настроечные пружины, регулировочные элементы для настройки заданных параметров и камеру между корпусом и крышкой с установленной в нее мембраной, делящей пространство камеры на надмембранную камеру, соединенную с контролируемым газопроводом, и подмембранную полость, соединенную с атмосферой, мембрана установлена на подвижном штоке, проходящем сквозь нее в центре и приводящем в движение толкатель, связанный со вторым штоком, расположенным перпендикулярно первому штоку, второй шток связан с третьим штоком, на котором помещен отсечной клапан, причем шток отсечного клапана ориентирован параллельно штоку мембраны, отличающееся тем, что оно имеет в пространстве между крышкой и корпусом со стороны крышки вторую камеру, внутри которой помещена вторая мембрана, повторяющая конфигурацию первой, и делящая вторую камеру аналогично первой на над- и подмембранную полости, причем последняя соединена с атмосферой, образуя полость между крышкой и второй мембраной, вторая мембрана установлена на том же штоке, что и первая мембрана, с возможностью соединения надмембранных полостей обеих камер за счет канала в полом штоке, вторая камера образована цилиндрическим полым корпусом, установленным на крышку, и имеет внутри, в центральной части, перегородку с помещенной на ней диафрагмой с возможностью прохода сквозь них штока мембран, связанного с толкателем с помощью втулки, имеющей боковой канал, ориентированный параллельно мембранам для соединения надмембранных полостей.

2. Предохранительно-запорное газовое устройство по п.1, отличающееся тем, что во второй камере в надмембранной полости на полом штоке насажена втулка, имеющая боковой канал, служащий продолжением канала в штоке для соединения надмембранных полостей камер, а высота втулки ограничена расстоянием между второй мембраной и диафрагмой.

РИСУНКИ