Вихревой регулятор расхода

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 05 D 7/01

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4876509/24 (22) 22.10,90 (46) 23.09,92. Бюл. № 35 (71) Научно-исследовательский институт автоматических систем (72) Ю,А,Акопджанян и Л.Д. Волоцкой (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 586423, кл. G 05 D 7/01, 1976.

Авторское свидетельство СССР

N 773580, кл. G 05 D 7/01, 1979. (54) ВИХРЕВОЙ РЕГУЛЯТОР РАСХОДА (57) Изобретение относится к средствам регулирования расхода газа или жидкости и может быть использовано в различных распределительных устройствах пневмогидроИзобретение относится к средствам регулирования расхода жидкости или газа и может быть использовано в различных распределительныхых устройствах пневмогидросистем, преимущественно в машиностроении, химии и энергетике.

Известен вихревой регулятор расхода (а вт. св. N. 586423, кл. G 05 О 7/01, 30.12.77), содержащий вихревую камеру с тангенциально расположенными каналами питания и управления и имеющей центральный цидиндрический выходной канал. С целью увеличения коэффициента усиления регулятора в центральном отверстии выходного канала по оси вихревой камеры установлено неподвижно цилиндрическое тело.

Недостатком этого и других с активным потоком управления вихревых регуляторов расхода является низкий КПД регулятора вследствие наличия значительного потока управления и постоянного присутствия не„„SU „„1764034А1 систем, преимущественно в машиностроении, химии и энергетике. Корпус вихревого регулятора расхода имеет крышку, разделительную пластину, основание, центральный выходной канал и входной канал. Внутренние поверхности разделительной пластины и крышки образуют цилиндрическую вихревую камеру с тангенциальными каналами питания, В расточках основания вихревой камеры установлены полый конический шток и поршень с коническим концом с возможностью осевого перемещения, Управление вихревым регулятором расхода осуществляется с помощью электромагнита и устройства "сопло-заслонка", 5 ил. нулевого выходного расхода на выходе регулятора.

Известен также вихревой регулятор расхода (авт.св. ¹ 773580, кл, G 05 D 7/01, 23,10.80), содержащий вихревую камеру с тангенциальными каналами питания и центральный выходной канал, камеру управления (в случае двух вихревых камер), тангенциальные каналы управления. С целью расширения области применения регулятора в центральном выходном канале по оси вихревой камеры расположена коническая часть штока с воэможностью осевого перемещения, Недостатком этого вихревого регулятора расхода является небольшой диапазон регулирования по давлению питания и расходу выходного потока, наличие активного потока управления, низкий КПД и низкие динамические характеристики устройства, а также отсутствие нулевого сигнала на выхо1 ) ;0

IO ()

)4

1764034

55 де при максимальном сигнале управления (неполное запирание).

Целью изобретения является расширение области применения, повышение КПД и улучшение динамических характеристик регулятора.

Цель достигается тем, что в конструкцию вихревого регулятора расхода, имеющего корпус, вихревую камеру с тангенциальными каналами питания и центральный выходной канал, в котором расположена коническая часть штока, введен поршень с коническим концом, шток выполнен полым с центральным отверстием в конической части, в основании корпуса соосно с осью центрального выходного канала выполнены центральная расточка с осевым выходным отверстием и кольцевая расточка, в которых установлены соответственно поршень и полый шток, образующие с расточками соответственно первую и вторую управляющие полости и третью управляющую полость между поршнем, полым штоком и основанием корпуса, причем конический конец поршня установлен с возможностью контакта с центральным отверстием полого штока, а первая управляющая полость через осевое выходное отверстие и введенный управляющий элемент "сопло— заслонка" соединена с атмосферой, На фиг.1 изображен предлагаемый вихревой регулятор расхода; на фиг.2 — вид А — А фиг,1; на фиг.3 — вид Б — Б фиг,1; на фиг,4 — конструкция регулирующего органа; на фиг,5 — вид  — В фиг.3.

Корпус вихревого регулятора расхода имеет крышку 1, разделительную пластину

2 и основание 3. Внутренние поверхности разделительной пластины 2 и крышки 1 образуют цилиндрическую вихревую камеру 4 с тангенциальными каналами 5, 6 питания для закрутки рабочего тела, выполненными в крышке 1 корпуса регулятора, Кроме того, крышка 1 имеет центральный выходной (сливной) канал 7. В основании 3 выполнены канал 8 подвода рабочего тела к тангенциальным каналам 5, 6 питания через отвер. стия 9 в разделительной пластине 2 и кольцевая расточка 10, в которой установлен с зазором полый конический шток 11 с

- возможностью осевого перемещейия для изменения площади входного отверстия (вплоть до полного его закрытия) канала 7.

Сквозной осевой канал 12 штока 11 соединяет рабочую (сливную) полость 13 вихревой камеры 4 с полостью управления 14 внутри штока 11, Кроме того, основание 3 имеет центральную расточку 15, в которой расположен с зазором цилиндрический поршень 16 с коническими законцовками, 5

50 установленный с возможностью осевого перемещения, и осевой канал 17, соединяющий полость управления 18 через установленный на основании 3 управляющий электромагнит, например пьезоэлемент 19, имеющий якорь-заслонку 20, с атмосферой, Вихревой регулятор расхода работает следующим образом.

Рабочее тело из магистрали питания через каналы подвода 8 в основании 3, отверстия 9 в разделительной пластине 2 и тангенциальные каналы 5, 6 питания в крышке 1 подается в вихревую камеру 4, где создается закрученный поток. При отсутствии управляющего сигнала на электромагните 19 (исходное состояние) полость управления 18 через канал 17 соединена с атмосферой, поршень 16 и шток 11 находятся в крайнем левом положении. В таком состоянии регулятор полностью открыт и работает как вихревой диод с постоянным гидравлическим сопротивлением потоку на выходе из канала 7. Причем в полости управления 14 штока 11 и в полости 21 кольцевой расточки 10 из-за наличия вихревого эффекта в камере 4, устанавливается давление, близкое к давлению в зоне разрежения, создаваемой по оси камеры 4, у входа в канал 7, закрученным потоком, истекающим из камеры 4 через канал 7 на нагрузку регулятора. При подаче сигнала управления на электромагнит 19 якорь-заслонка 20, перемещаясь, увеличивает гидравлическое сопротивление на выходе из канала 17, соединяющего полость 18 с атмосферой.

Давление газа в полости 18 возрастает, и за счет устанавливающегося перепада давления в полостях 18 и 14, действующего на коническое законцовки поршня 16, последний движется вправо, что приводит к уменьшению площади проходного отверстия в канал 12. Это, в свою очередь, приводит к росту величины давления в полостях 21, 14, и за счет перепада сил, действующих от давления газа в полостях 14 и 21 на торцовые поверхности штока 11 и от давления газа на переднюю коническую поверхность штока 11, последний движется также вправо. Это приводит к уменьшению площади входного отверстия канала 7, в результате чего снижается величина расхода газа через сливнойканал 7 к потребителю и возрастает величина давления газа в вихревой камере

4, что снижает энергопотребление по входному каналу 8. При полностью перекрытом канале 17 якорем-заслонкой 20 поршень 1F передним конусом перекрывает вход в канал 12, и за счет силы, действующей от перепада давления газа в полостях 14, 21 и

1764034

13 на поверхности штока 11, последний перекрывает вход в сливной канал 7, давление в камере 4 возрастает до давления питания в канале 8 и происходит запирание регулятора по питанию. Таким образом, вихревой регулятор переходит в закрытое состояние (полное запирание). При отключении сигнала управления на электромагните 19 якорьзаслонка 20 открывает выход из канала 17.

Это приводит к стравливанию газа из полости 18 в атмосферу и, соответственно, к падению давления в ней. Под действием перепада давления рабочей среды на конические законцовки поршень 16 начинает двигаться влево, открывая канал 12, Газ из полости управления 14 и полости 21 через зазоры между поверхностями штока 11 и кольцевой расточки 10 и канал 12 стравливается в сливной канал 7. Под воздействием на поверхность штока 11 перепада давления со стороны полостей 21, 14 и 13 он начинает движение влево, открывая вход в сливной канал 7; таким образом, регулятор открывается.

Применение вихревой камеры со свойствами вихревого диода позволяет резко сократить время опорожнения и наполнения рабочих полостей и полостей управления, Регулирование расхода рабочей среды с помощью управляюще-распределительного узла в виде полого штока, цилиндрического поршня с коническими законцовками и управляющего элемента "сопла — заслонка" позволяет повысить динамические и энергомассовые характеристики вихревого регулятора расхода в целом.

5 Формула изобретения

Вихревой регулятор расхода, содержащий корпус с вихревой камерой с тангенциальными каналами питания и центральным выходным каналом, в котором расположена

10 коническая часть штока, установленного с возможностью осевого перемещения, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью расширения области применения, повышения КПД и улучшения динамических характеристик регуля15 тора, в него введен поршень с коническим концом, шток выполнен полым с центральным отверстием в конической части, в основании корпуса соосно с осью центрального выходного канала выполнены центральная

20 расточка с осевым выходным отверстием и кольцевая расточка, в которых установленысоответственно поршень и полый шток, образующие с расточками соответственно первую и вторую управляющие полости и

25 третью управляющую полость между поршнем, полым штоком и основанием корпуса, причем конический конец поршня установлен с возможностью контакта с центральным отверстием полого штока, а первая

30 управляющая полость через осевое выходное отверстие и введенный управляющий элемент "Сопло — заслонка" соединена с атмосферой.

1764034

Ю2.

Составитель Л.Волоцкой

Техред М.Моргентал

Корректор М,Демчик

Редактор Г.Бельская

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3457 Тираж Подписное

- ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5