Турбинный регулятор расхода

 

1. ТУРБИННЫЙ РЕГУЛЯТОР РАСХОДА, содержащий корпус с входным и выходным каналами и установленную между ними внутри корпуса турбину, закрепленную на оси, установленной в опорах, и короткозамкнутую обмот .ку, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования, на корпусе установлен источник вращающегося магнитного поля с регулируемыми угловой скоростью и направлением вращения, а на турбине - бандаж, выполненный из материала с высокой магнитной проницаемостью,, в бандаже вьшолнены пазы, а короткозамкнутая обмотка размещена в пазах. (Л с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (Я) А. @4 G 05 D 7/06

;,13

У

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф ю .. . ц

1 и в

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3580952/24-24 (22) 20.04.83 (46) 15.12.85. Бюл. 1Ф 46 (71) МВТУ им.Н.Э.Баумана (72) В.А.Девисилов и А.Л.Синцов (53). 621.646.3(088.8) (56) Кузьмин П.И. Выбор.и расчет дроссельных регулирующих органов.

-И.-Л.: Госэнергоиздат, 1960, с. 160. . Авторское свидетельство СССР

У 1057928, кл. G 05 D 7/06, 1982. (54) (57) 1. ТУРБИННЫЙ РЕГУЛЯТОР

РАСХОДА, содержащий корпус с входным и выходным каналами и установленную между ними внутри корпуса турбину, закрепленную на оси, установленной в опорах, и короткозамкнутую обмот.ку, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования, на корпусе установлен источник вращающегося магнитного поля с регулируемыми угловой скоростью и направлением вращения, а на турбине — бандаж, выполненный из материала с высокой магнитной проницаемостью, в бандаже выполнены пазы, а короткозамкнутая обмотка размещена в пазах.

1198468

2. Регулят р по и. 1, о т л ич а ю шийся теM что источник вращающегося магнитного поля выполнен в виде охватывающего корпус кольцевого статора, установленного на подшипниках и соединенного с валом реверсивного двигателя с регулиру— емой частотой вращения, и размещенного в пазах статора многополюсного магнита.

Изобретение относится к автоматическому регулированию, а именно к .технике регулирования расхода жидкостей и газов, и может быть использовано в химическом производстве, энергетическом машиностроении, двигателестроении и пищевой промьпиленности.

Цель изобретения — расширение диапазона регулирования.

На фиг. 1 схематически изображен регулятор с вращающимся статором с многополюсным магнитом; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 электрическая схема включения электродвигателя привода вращающегося статора; .на фиг. 4 — регулятор с электрическими обмотками; на фиг. 5— сечение Б-Б на фиг. 4; на фиг. 6 электрическая схема включения обмоток.

Турбинный регулятор расхода содержит корпус 1 с входным и выходным каналами 2 и .3, установленную между ними внутри корпуса 1 турбину 4, закрепленную на оси 5, установленной в опорах 6 и 7, и короткозамкнутую обмотку 8. На корпусе 1 установлен источник вращающегося магнитного ноля с регулируемыми угловой скоростью и направлением вращения, а на турбине 4 — бандаж 9, выполненный из материала с высокой магнитной проницаемостью. В бандаже 9 выполнены пазы 10, а короткозамкнутая обмотка 8 размещена в пазах 10. Источник вращающегося поля может быть выполнен в виде охватывающего;корпус 1 кольценого статора 11, установленного на

3. Регулятор по и. 1, о т л ич а ю шийся тем, что источник вращающегося магнитного поля выполнен в ниде нескольких электрических обмоток, размещенных в пазах кольцевого статора, охватывающего корпус, причем обмоткисоединены межцусобой и через переключатель с многофазным генератором переменного электрического тока с регулируемой частотой и напряжением. подшипниках 12 и соединенного с валом

13 реверсивного двигателя 14 с регулируемой частотой вращения, и размещенного в пазах 15 кольцевого статора 11 многополюсного магнита 16 (фиг. 1 и 2) . Источник вращающегося магнитного поля может быть также выполнен в виде электрических обмоток

17, размещенных в пазах 15 кольцевого

1О статора 11, охватывающего корпус (фиг. 4 и 5). Обмотки 17 соединены между собой и через переключатель 18 с многофазным генератором 19 переменного электрического тока с регули15 руемой частотой и напряжением (фиг. 6). Внутренний диаметр бандажа

9 турбины 4о равен диаметру входного и выходного каналов 2,3 2 . Кольцевой статор 11 соединен с валом 13 ревер20 сивного электродвигателя 14 посредством зубчатой передачи с шестернями

20 и 21. Реверсивный электродвигатель

14 подключен к источнику 22 постоянного электрического тока через реос25 тат 23 и переключатель 24 направления вращения электродвигателя 14. Регулятор заключен в кожух 25.

Турбинный регулятор работает следующим образом. щ Жидкость, протекая через отверстие

I в корпусе 1 и взаимодействуя с лопатками турбины 4, вращает турбину.При этом часть энергии потока жидкости, преобразуясь в тепло, затрачивается на работу сил трения в опорах 6 и 7 и элементов турбины 4 о жидкость.

В короткозамкнутой обмотке 8, расположенной в бандаже 9 турбины 4, возникает электродвижущая сила (ЭДС) 1198468 4

50 где K, = f ч Ф k — ЭДС при неподвижном магнитном поле; о — коэффициент; частота вращения турбины; — число витков в обмотке 8 бандажа 9; — магнитный поток; обмоточный коэффициент;

6 — величина скольжения, т.е. относительная скорость вращения турбины 4 и источника внешнего вращающегося магнитного поля.

Таким образом, если внешнее магнитное поле неподвижно (неподвижен многополюсный магнит 16), в короткозамкнутой обмотке 8 бандажа 9 возникает Ет, а следовательно, электрический ток, который, протекая, способствует нагреву обмотки, при этом энергия потока жидкости уменьшается на величину я =Е / R (где электрическое сопротивление обмотки). Короткозамкнутая обмотка охлаждается протекающим потоком жидкости, т.е. механическая энергия потока преобразуется в тепло (внутреннюю энергию потока) . В результате уменьшается напор, а следовательно, расход. При вращении магнитного поля в сторону, противоположную направлению вращения турбины 4, скольжение 5 возрастает и A увели3 чивается, так как в этом случае

Е,о Ет следовательно расход уменьшается еще больше. При вращении магнитного поля в направлении вращения турбины 4 скольжение 5 уменьшается, т.е. потери напора уменьшаются и расход растет. При скорости вращения магнитного поля равной скорости вращения турбины 4 скольжение 5 = О и сопротивление турбины определяется только работой сил трения. При дальнейшем увеличении скорости вращения магнитного поля в сторону вращения турбины 4 момент от его взаимодействия с магнитным полем короткозамкну5

45 той обмотки 8 меняет знак и турбина

4 начинает увеличивать свою скорость вращения, при этом она отдает энер- гию потоку, а его расход увеличивается, т.е. турбина перекачивает жидкость, работая в режиме насоса.

Регулирование расхода при выполнении источника вращающегося магнитного поля в виде электрических обмоток 17 осуществляется изменением частоты или напряжения переменного электрического тока, протекающего через обмотки 17 ° При изменении частоты тока изменяется скольжение

5 и согласно формуле (1) ЭДС в короткозамкнутой обмотке 8 бандажа 9.

Тот же эффект достигается путем изменения напряжения на выходе генератора 19, которое обусловливает изменение магнитного потока Р статора 11. Переключатель 18 обеспечивает посредством переключения концов обмоток 17 изменение направления вращения магнитного поля. При выполнении источника вращающегося магнитного поля в виде многополюсного магнита

16 регулирование скорости и направления вращения осуществляется изменением скорости и направления вращения реверсивного электродвигателя 14, которое осуществляется с помощью переключателя 24 и реостата 23.

Регулятор характеризуется большим диапазоном регулирования, повьппенной надежностью вследствие отсутствия уплотнительных элементов и может работать на криогенных, агрессивных и высокотемпературных средах, при этом обеспечивается простота организации дистанционного управления и более точное регулирование как малых, так и больших расходов. Статор 11 и бандаж 9 выполнены из ферромагнитного материала, например из пермолоя или из электротехнической стали, с высокой магнитной проницаемостью и малым гистерезисом (магнитомягкий материал). Для увеличения прочности корпуса 1 при работе на высоком абсолютном давлении рабочей среды статор 11 соединен с ним плотно с натягом.

11984бЯ

29 22

1198468 бб

Составитель Н. Гондаксанова

Редактор Л. Пчелинская Техред А.Кикемезей Корректор Г. Решетник

Заказ 77 17/45 Тираж 862 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

313035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4