Устройство для регулирования температуры (его варианты)
I.Устройство для регулирования температуры, содержащее рребренный цилиндрический корпус с входным и выходным каналами, между которыми расположен регулирующий орган, на внутренней поверхности корпуса размещена термобатарея,термоэлементы которой образуют электромагнитную обмотку, замкнутую через оребренный цилиндрический корпус, отличающееся тем, что, с целью расшире1-шя функциональных возможностей устройства, регулирующий орган выполнен в виде подпружиненной втулки, загрушенной с одного конца, на котором выполнены радиальные отверстия, а на цилиндрическом корпусе вьгходные каналы выполнены рядами, совпадающими с радиальными отверстиями подпружиненной втулки S причем Лг- - d , где Б S расстояние между выходньми каналами в сл рядах цилиндрического корпуса; d диаметр радиальных отверстий подпружиненной втулки.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ .
РЕСПУБЛИН (51)4 G 05 D 23 22
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABTOPCHOIMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Ф %
Ъ °, Ъ
% а % ъ \ ъ с с с ъ с
ГОСУДАРСТВЕННЫИ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 3441982/24-24 (22) 24.05.82 (46) 15.08.85 Бюл. N 30 (72 ) С. О . Филин, Ю.А, Смирнов, И.ЛД1варцман и С.В.Прокопьева (53) 621.555(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР
9 427323, кл. G 05 D 23/22, 1976.
Авторское свидетельство СССР
Ф 1118974,кл. G 05 В 23/22, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ
ТЕМПЕРАТУРЫ (ЕГО ВАРИАНТЫ). (57) 1,Устройство для регулирования температуры, содержащее оребренный цилиндрический корпус с входным и выходным каналами, между которыми расположен регулирующий орган, на внутренней поверхности корпуса размещена термобатарея, термоэлементы которой образуют электро— магнитную обмотку, замкнутую через оребренный цилиндрический корпус, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей устройства, регулирующий орган выполнен в виде подпружиненной втулки, эагрушенной с одного конца, на котором выполнены радиальные отверстия, а на цилиндрическом корпусе выходные каналы выполнены рядами, совпадающими с ра— диальными отверстиями подпружиненной втулки, причем 21- — d., где 2„ расстояние между выходными каналами в рядах цилиндрического корпуса; d< диаметр радиальных отверстий подпружиненной втулки.
117339б
2.. Устройство по п.1, о т л и ч е= ю щ е е с я тем, что,с целью предотвращения перекоса и заклинивания подпружиненной втулки, в ней радиальные отверстия выполнены центрально-симметричными в количестве пуЭ.
3.Устройство для регулирования . температуры, содержащее оребренный цилиндрический корпус с ребрами, с входным и выходным каналами, меж" ду которыми расположен регулирующий орган, на внутренней поверхности кор. пуса размещена термобатарея, термомоэлементы которой образуют электромагнитную обмотку, замкнутую через оребренный цилиндрический корпус, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что с целью расширения функциональных возможностей устройства, регулируюший орган выполнен в виде барабана,установленного с возможностью вращения в расширенной части цилиндрического корйуса так, что канал основной части совмещен с выполненным в барабане сквозным каналом, выход кото1
Изобретение относится к автоматическим регуляторам температуры жидких сред и предназначено для контроля и управления различными технологическими процессами, пре- 5 имущественно в химической технологии, холодильной технике, теплотехнике с рабочим диапазоном температур текучих сред от -1ОО до +100 С.
Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения возможности его использования в схемах с неизменным массовым расходом среды.
Достижение цели обеспечивается 15 распределением потока в различные линии и теплообменники в зависимости от мгновенной температуры среды, что, в свою очередь, достигается конструктивным выполнением регули- 20 рующего органа, корпуса и взаимосвязью элементов устройства,Конечным экономическим эффектом в зависимости от конкретного применеФ рого со стороны противоположного торца расширенной части корпуса расположен с эксцентрнситетом относительно оси барабарана, а на упомянутом торце выполнены отверстия по окружности с радиусом, обеспечивающим совпадение канала барабана при его вращении с каждым из отверстий на торце корпуса, причем расширен- . ная часть корпуса размещена в зазоре постоянного магнита, барабан снабжен электропроводящей рамкой, размещенной в плоскости, перпендикулярной плоскости канала в барабане, и соединенной последовательно с термобатареей в электрическую цепь, а 1 — . d где 1 — расстояние
2 между отверстиями в торце корпуса барабана; d — диаметр канала в барабане, 4. Устройство по п.3, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения сопротивления при вращении барабана, барабан установлен в корпусе на подшипниках.
2 ния устройства является повьппение качества получаемого продукта, повьппение надежности технологической схемы, повышение точности выполняемых операций техпроцесса, упрощение обслуживания и эксплуатации схемы.
На фиг.1 изображено устройство, общий вид, в разрезе, первый вариант, на фиг.2 — устройство, второй вариант; на фиг.3 — разрез А-А на фиг.2; на фиг.4 — схема включения устройства в технологическую цепь.
Устройство для регулирования температуры по первому варианту содержит оребренный цилиндрический корпус
1,на внутренней поверхности которого размещена термобатарея 2 так, что одна группа спаев ее элементов находится в тепловом контакте с окружающей средой, а другая — со средой внутри корпуса, а сами элементы скоммутированы между собой так, что образуют электромагнитную обмоткуво173396 4 ществует перепад температур АТ, под действием которого термобатарея генерирует в своей замкнутой обмотке электрический ток, величина которого пропорциональна лТ. Сила тока обмотки определяет величину втягивающей силы соленоида, действующей на втулку 3 (6); В зависимости от величины этой силы втулка втягнва-!
0 ется в зазор соленоида больше или меньше, преодолевая сопротивление пружины 4(7). При этом ее радиальные отверстия совмещаются с выход- . ными каналами 7-9 (10-12), обеспечивая проход среды в одну из линий, т.е. в один из теплообменников 11 (2). Поскольку в большинстве случаев температуру окружающей среды можно считать постоянной, а ее колебания пренебрежимо малы по сравнению с колебаниями температуры текучей среды, то устанавливается однозначная зависимость положения втулки от температуры среды на входе в:регуля25 тор. В результате на изменение температуры среды на входе регулятор реагирует изменением положения втулки. Так, при реализации процесса охлаждения среда с повышенной температурой направляется в теплообменник с большей поверхностью теплообмена, при понижении температуры среда направляется через другой теплообменник с меньшей поверхностью. Отмеченные
35 поверхности F связаны .с температурой Т среды в различные моменты времени следующим соотношением: з I круг втулки 3, замкнутую через корпус регулятора. Втулка установлена в корпусе с возможностью осевого возвратноо-по с туп ательного пер емещения и подпружинена с одного торца пружиной 4, упирающейся в глухой торец
5 корпуса. На противоположном торце корпус имеет входное отверстие, сообщающее канал втулки с входным патрубком 6, а выходные каналы 7-9 расположены на цилиндрической поверхности корпуса параллельными рядами. Втулка с подпружиненного конца заглушена, и в ней выполнены радиальные отверстия для образования сквозного прохода для текучей среды. Число рядов каналов в корпусе совпадает с числом радиальных отверстий во втулке. Втулка блокирована от вращательного движения жесткой связью с пружиной 4. С целью .устранения перекоса и заклинивания втулки под действием реактивной составляющей силы потока среды радиальные отверстия во втулке выпол-: нены центрально-симметричными с количеством n7i 3 (на фиг.l n=4). С целью предотвращения перетечек среды между соседними каналами 7-9 и затекания ее в полость, где установлена пружина, зазор между втулкой и корпусом выбран минимальным с учетом вяэкостных свойств среды, Расстояние между рядами каналов в корпусе должно обеспечивать беспрепятственный проход среды из втулки в один или два смежных канала при любом положении втулки. Поэтому указанное расстояние удовлетворяет неравенству 2 -4 — — и где d. - диа1
40 метр радиальных отверстий во втулке.
Устройство работает следующим образом.
В регулятор через патрубок 6 входит поток среды переменной во вре45 мени температуры, которую необходимо стабилизировать. Регулятор 10 включен в технологическую цепь (фиг. 4).
Группы 7-9 выходных каналов регулятора подсоединены к теплообменникам
11
1 или другим технологическим аппаратам с различной поверхностью теплообмена. Выходные линии теплообменников 11 связаны между собой. Средняя температура среды на входе в регуля- у тор отличается от температуры окружаю щей среды (воздуха). В силу этого между спаями термобатареи 2 суF Соотношение (1) получено из уравнения теплового баланса для условия постоянства расхода и температуры ,на выходе из теплообменников. Точность стабилизации температуры определяется дифференциапом п. В том случае, когда втулка занимает положение, при котором ее радиальные отверстия располагаются между соседними каналами корпуса, поток распределяется в две смежные линии Э при этом соотношение расходов в линиях пропорционапьно его температуре, и с учетом обратного смешивания потоков после теппообменников условие (1) все равно выполняется. 1173396 Пусть требуется стабилизировать температуру потока на выходе на уровне +30 С,. если на входе темпе— ратура потока закономерно или слу— чайно меняется в известном диапазоне 50-60 С. Этот диапазон может быть разбит на 5 интервалов Т1 =50-52 С, Т 52-54 С, ..., Т5 / 58-60 С, При снижении температуры потока до уровня T он направляется регулятором в воздушный теплообменник с . наименьшей поверхностью F при повышении температуры до уровня Т вЂ” в теплообменник с поверхностью Гзи т,д. Таким образом осуществляется регулирование температуры потока. Устройство для регулирования температуры по второму варианту содержит оребренный цилиндрический корпус 1, в котором установлена термобатарея 2, оребренная с наружной стороны корпуса, аналогично первому варианту. Корпус 1 имеет расширенную часть 12 большего диаметра, в которой на подшипниках 13 установлен барабан 14, Барабан имеет сквозной канал 15 для прохода среды. Со стороны основной части корпуса 1 канал расположен по оси барабана, а с противоположной стороны — с эксцентриситетом относительно оси. В торце 16, выполнен ряд отверстий 17, центры которых размещены по радиусу r, равным эксцентриситету с целью . обеспечения совпадения этих отверстий со сквозным каналом в барабане при его повороте..Расширенная часть корпуса размещена в зазоре постоянного магнита 18, а барабан снабжен электропроводящий рамкой 19, вмонтированной в его тело по периметру так, что плоскость рамки перпендикулярна плоскости оси сквозного канала. Выводы рамки размещены на внутренней поверхности сквозного канала со стороны корпуса I и соединены с выводами термобатареи изолированными гибкими шинами 20 с обраэованием замкнутой электрической цепи. Барабан связан с торцом корпуса центрирующей пружиной 21. Как и в первом варианте устройства диаметр отверстий в торце 16 равен диаметру сквозного канала в барабане, а расстояние между отверстиями 17 не превышает половины их диаметра. 10 Устройство работает следующим образом. При протекании через устройство потока среды термобатарея 2 генерирует ток, проходящий по рамке 19.Прин15 цип поворота барабана основан на известном законе ориентации рамки с током в магнитном поле. Магнитные силы,преодолевая сопротивление пружины 21, работающей на скручивание, стре-. 20 мятся ориентировать рамку и вместе с ней весь барабан 14 перпендикулярно силовым линиям магнита 18 (фиг.2). Угол поворота прямо пропорционален величине тока рамки, следовательно, 25 устанавливается однозначная зависимость между положением барабана и температурой потока. При повороте барабана происходит совмещение канала в нем и одного из отверстий 17 в тор30 це и направление потока в одну из линий технологической схемы (фиг ° 3). Работа устройства практически не зависит от давления прокачиваемой среды, поэтому регулятор может ис35 пользоваться как в вакуумированных системах, так и под давлением. При высоких давлениях предпочтительнее использовать второй вариант устройства так как в нем требуются меньшие 40 усилия для изменения положения регулирующего органа. Отсутствие внешних источников питания, схем преобразования управляющего сигнала, полная герметичность, постоянство расхода 45 контролируемой среды, малоинерционность, простота конструкции выгодно отличают предлагаемое устройство (его варианты) от регуляторов анало-. гичного назначения.! I 73396 1 ч 1173396 4 ° Составитель С.Филин Техред О,Неце Корректор Л.Пилипенко Редактор Е.Конча Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Заказ 5052/47 Тираж 863 . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
