Предохранительно-запорный газовый клапан
Предохранительно-запорный газовый клапан предназначен для автоматического прекращения подачи газа в случае повышения или понижения контролируемого давления. Клапан содержит корпус, первый шток, который установлен в первой втулке, установленной во фланце корпуса, рычажный механизм, состоящий из второй втулки, закрепленной в корпусе перпендикулярно первому штоку, второго штока. Отличием клапана является наличие третьей втулки на первой втулке с зазором между ними. Через него и выполненное отверстие во фланце корпуса обеспечен выход воздуха в атмосферу. На первом штоке выполнен кольцеобразный выступ с возможностью разделения внутреннего пространства первой втулки на две герметично разделенные полости - одна с возможностью его соединения с атмосферой, другая с возможностью выхода на регулятор давления газа. Площадь поперечного сечения штока равна площади поперечного сечения кольцеобразного выступа. Внутри первого штока выполнено два отверстия: первое протяженное вдоль него глухое и второе, соединенное с первым и выполненное сквозь шток перпендикулярно его оси. Технический результат клапана заключается в повышении точности срабатывания изделия. 1 н.п. ф-лы, 3 ил.
Полезная модель относится к газовым предохранительным устройствам и предназначена 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", Издательство 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.
Известны также запорные клапаны (Ревин А.И. и др. "Регулирующее и предохранительное оборудование для современных систем газоснабжения". Издательство 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.
Известно также предохранительно-запорное газовое устройство (патент на изобретение RU 2293896), которое имеет корпус, крышку, настроечные пружины, регулировочные элементы и камеру с установленной в нее мембраной. Мембрана установлена на подвижном штоке, который связан с толкателем, который в свою очередь связан со вторым штоком. Этот шток расположен перпендикулярно первому штоку и связан с третьим штоком, на котором размещен отсечной клапан.
Однако вышеназванные аналоги характеризуются тем, что точность срабатывания в устройствах зависит от величины входного давления, что ведет к снижению качества работы запорного клапана, в том числе не исключает возникновение аварийных ситуаций.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является предохранительно-запорное устройство, встроенное в регулятор давления газа типа 123-BV производства фирмы Gas Teh (Рекламный проспект фирмы Gas Teh прилагается). Устройство состоит из крышки с установленными в нее настроечными пружинами и регулировочными элементами для настройки заданных параметров, корпуса, во фланце которого
установлена первая втулка, гильзы, мембраны, выполненной между крышкой и корпусом, рычажного механизма. В первой втулке размещен первый шток, на котором закреплены отсечной клапан, пружина, перемещающая этот клапан. Рычажный механизм состоит из второй втулки, закрепленной в корпусе и имеющей канал в нижней части, и выполненного в ней второго штока с закрепленными на нем рычагами. Вторая втулка и второй шток расположены перпендикулярно к штоку отсечного клапана. Второй шток через канал во второй втулке прижимает к штоку отсечного клапана и к торцу гильзы, шарик.
Однако в данном техническом решении - недостаточная точность срабатывания предохранительно запорного газового устройства, что приводит к снижению качества работы и в том числе к возникновению аварийных ситуаций, т.к. точность срабатывания зависит от величины входного давления.
В зависимости от величины входного давления на шток данного устройства действует сила равная:
F1 =Pвх.×Sшт.;
где F1 - сила, действующая на шток,
Рвх. - входное давление в регуляторе,
Sшт. - площадь поперечного сечения штока.
Эта сила F 1 имеет переменный характер и зависит от величины входного давления в присоединяемом регуляторе. Изменение Рвх. ведет к изменению силы взаимодействия шарика и гильзы. В результате чего меняется сила трения шарика о канал втулки и меняется вертикальная составляющая реакции шарика от воздействия на него втулки, что приводит к изменению величины давления срабатывания клапана и как результат - к снижению качества работы запорного клапана.
Задачей заявляемого технического решения является увеличение точности срабатывания и исключение зависимости точности срабатывания от величины входного давления.
Сущность заявляемой полезной модели заключается в том, что предохранительно-запорный газовый клапан, содержащий корпус, крышку, настроечные пружины и регулировочные элементы для настройки заданных параметров, первый шток продольно вытянутой формы, который установлен в первой втулке, установленной во фланце корпуса, на котором размещен отсечной клапан и закреплена гильза, мембрану, установленную между корпусом и крышкой, рычажный механизм, состоящий из второй втулки, закрепленной в корпусе перпендикулярно первому штоку и имеющей канал
в нижней части второго штока, прижимающего к торцу гильзы шарик, рычаги, закрепленные во втором штоке, имеет третью втулку, установленную во фланце корпуса на первой втулке соосно ей, образуя зазор между ними для выхода воздуха, соединенный с выполненным во фланце корпуса отверстием наружу в атмосферу; на первом штоке на внешней его поверхности по образующей выполнен кольцеобразный выступ с возможностью разделения внутреннего пространства первой втулки на две герметично разделенные полости - до кольцеобразного выступа с возможностью его соединения с атмосферой и полости после него - с возможностью выхода на регулятор давления газа, причем величины диаметров первого штока и кольцеобразного выступа подчинены условию - площадь поперечного сечения штока равна площади поперечного сечения кольцеобразного выступа; внутри первого штока выполнено два отверстия: первое протяженное вдоль него глухое, которое соединено со вторым сквозным отверстием, выполненным сквозь шток перпендикулярно его оси и расположенным после кольцеобразного выступа.
Технический результат заявляемого решения заключается в повышении точности срабатывания самого изделия. Технический результат достигается за счет совпадения площади поперечного сечения первого штока и площади поперечного сечения кольцеобразного выступа. Это приводит к уравновешиванию силы, действующей на первый шток, обусловленной наличием входного давления, что приводит к тому, что сила в месте контакта шарика с гильзой и второй втулкой остается постоянной при изменении входного давления в регуляторе давления газа. Это приводит к повышению точности срабатывания предохранительно-запорного газового клапана.
Заявляемая полезная модель поясняется с помощью Фиг.1-3, на которых представлены:
Фиг.1 - чертеж поперечного сечения изделия;
Фиг.2 - чертеж выносного элемента;
Фиг.3 - чертеж поперечного сечения первого штока с кольцеобразным выступом, на которых позициями 1-19 показаны:
1 - корпус,
2 - крышка,
3, 4 - настроечные пружины,
5, 6 - регулировочные элементы,
7 - отсечной клапан,
8 - первый шток,
9 - первая втулка,
10 - пружина,
11 - гильза,
12 - рычажный механизм,
13 - мембрана,
14 - вторая втулка,
15 - второй шток,
16 - рычаги,
17 - шарик,
18 - третья втулка,
19 - кольцеобразный выступ.
Заявляемый предохранительно-запорный газовый клапан состоит из литого корпуса 1, имеющего присоединительный фланец, литой крышки 2 с установленными в ней настроечными пружинами 3, 4 и регулировочными элементами 5, 6 для настройки заданных параметров, отсечного клапана 7, установленного на первом штоке 8 продольно вытянутой формы. Первый шток 8 установлен во фланце корпуса 1 и в первой втулке 12. На первом штоке 8 установлена пружина 10, перемещающая отсечной клапан 7, и гильза 11. Рычажный механизм 12 содержит вторую втулку 14, закрепленную в корпусе 1, и имеющую канал в нижней части, и установленный в ней второй шток 15 с закрепленными на нем рычагами 16. Вторая втулка 14 и второй шток 15 расположены перпендикулярно к первому штоку 8. Второй шток 15 через канал во второй втулке 14 прижимает к первому штоку 8 и к торцу гильзы 11 шарик 17.
Во фланце корпуса 1, в котором имеется отверстие А для соединения с атмосферой, и на первую втулку 9 соосно ей установлена третья втулка 18, которая выполнена таким образом, что между втулкой 9 и втулкой 18 имеется зазор для прохода воздуха, который через отверстие А в корпусе 1 соединяется с атмосферой. Первый шток 8 имеет на внешней его поверхности по образующей кольцеобразный выступ 19 (см. Фиг.3). Этот выступ имеет такой диаметр, что площадь поперечного сечения первого штока 8 и площадь поперечного сечения кольцеобразного выступа 19 равны между собой, то есть
Sшт.=Sв.,
где Sшт. - площадь поперечного сечения штока.
Sв. - площадь поперечного сечения выступа штока.
Внутри первого штока 8 выполнено два отверстия: первое - протяженное вдоль штока 8 глухое отверстие, которое соединяется со вторым сквозным отверстием,
выполненными сквозь первый шток 8 перпендикулярно его оси и расположенное после кольцеобразного выступа. Кольцеобразный выступ 19 делит внутреннее пространство первой втулки 12 на две герметично разделенные полости: полость Б, расположенную до кольцеобразного выступа 19 и полость В, расположенную после него. Полость Б соединена через отверстие А в корпусе 1 с атмосферой, а посредством полости В имеется возможность выхода на регулятор давления газа.
Работает предохранительно-запорный газовый клапан следующим образом. При подаче контролируемого давления в полость предохранительно-запорного газового клапана, соответствующего настроечному давлению, шарик 17 упирается в торец гильзы 11 и клапан 7 находится в состоянии готовности. Если контролируемое давление превышает настроечное, то сумма сил, действующих на мембрану 13, превышает силу настроечной пружины 3. Мембрана 13 вместе с рычажным механизмом 12, вторым штоком 15 перемещаются вверх, шарик 17 заходит в канал второй втулки 14 и выходит из зацепления с гильзой 11. Первый шток 8 вместе с клапаном 7 под действием пружины 10 начинает перемещаться, и клапан 7 перекрывает вход (поступление) газа в присоединяемый регулятор.
Если контролируемое давление понижается ниже настроечного давления, то в этом случае мембрана 13 вместе с рычажным механизмом 12 перемещаются вниз, а второй шток 15 с помощью рычагов 16 вверх, шарик 17 заходит в канал второй втулки 14 и выходит из зацепления с гильзой 11. Первый шток 8 вместе с клапаном 7 под действием пружины 10 начинает перемещаться и клапан 7 перекрывает вход газа в регулятор давления газа. За счет кольцеобразного выступа 19, разделяющего внутреннее пространство первой втулки 9 на две полости: одна выполнена с возможностью соединения полости с атмосферой, а другая - с возможностью выхода на регулятор газа, создается перепад давлений. Сила, создаваемая этим перепадом давления, направлена навстречу силе, обусловленной величиной входного давления и площадью поперечного сечения первого штока 8 с одной стороны и кольцеобразного выступа 19 с другой. Эти силы, равные по величине и противоположные по направлению, уравновешивают друг друга и не зависят от величины входного давления в регулятор, что обеспечивает повышение точности работы предохранительно-запорного газового клапана в целом.
Пример.
Заявляемый предохранительно-запорный газовый клапан используется при осуществлении экспериментальных образцов изделий и усиленно проходит апробацию на одном из предприятий газового оборудования г.Саратова - ООО Завод «Газпроммаш».
Предохранительно-запорный газовый клапан, содержащий корпус, крышку, настроечные пружины и регулировочные элементы для настройки заданных параметров, первый шток продольно вытянутой формы, который установлен в первой втулке, установленной во фланце корпуса, на котором размещен отсечной клапан и закреплена гильза, мембрану, установленную между корпусом и крышкой, рычажный механизм, состоящий из второй втулки, закрепленной в корпусе перпендикулярно первому штоку и имеющей канал в нижней части второго штока, прижимающего к торцу гильзы шарик, рычаги, закрепленные во втором штоке, отличающийся тем, что он имеет третью втулку, установленную во фланце корпуса на первой втулке соосно ей, образуя зазор между ними для выхода воздуха, соединенный с выполненным во фланце корпуса отверстием наружу в атмосферу; на первом штоке на внешней его поверхности по образующей выполнен кольцеобразный выступ с возможностью разделения внутреннего пространства первой втулки на две герметично разделенные полости - до кольцеобразного выступа с возможностью его соединения с атмосферой и полости после него - с возможностью выхода на регулятор давления газа, причем величины диаметров первого штока и кольцеобразного выступа подчинены условию - площадь поперечного сечения штока равна площади поперечного сечения кольцеобразного выступа; внутри первого штока выполнено два отверстия: первое протяженное вдоль него глухое, которое соединено со вторым сквозным отверстием, выполненным сквозь шток перпендикулярно его оси и расположенным после кольцеобразного выступа.
