Устройство для регулирования расхода

 

Использование: изобретение относится к области автоматического регулирования и может быть использовано для управления потоками различных жидкостей и газов, Сущность: использование конусообразного корпуса 1. охваченного обмоткой 5 с постепенно увеличивающимся в сторону выходного патрубка 3 числом витков и применение регулирующего органа, состоящего из подпружиненных друг к другу посредством окружных упругих элементов 8 ферромагнитных кольцевых сегментов 7, внутренняя поверхность которых снабжена упругими лепестками 7 в форме секторов окружности с попарно соединенными вершинами . 2 з.п,ф-лы, 3 ил.

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 05 0 7/06

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОспАтент сссР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ у 5 (21) 4844504/24 (22) 26,06,90 (46) 23.02.93. Бюл. N 7 (71) Ленинградский кораблестроительный институт

{72) Ю.П.Сафонов, А.B.Çåëåíêèí, В.Н.Новопашенный и М.B,Øåðñòoáoåâà (56) Авторское свидетельство СССР

N 1619237, кл, G 05 D 7/06, 1989.

Авторское свидетельство СССР

N. 1730612, кл, 6 05 D 7/06, 1990. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ

РАСХОДА (57) Использование; изобретение относится

„„5U„„1797101 А1 к области автоматического регулирования и может быть использовано для управления потоками различных жидкостей и газов, Сущность: использование конусообразного корпуса 1, охваченного обмоткой 5 с постепенно увеличивающимся в сторону выходного патрубка 3 числом витков и применение регулирующего органа, состоящего из подпружиненных друг к другу посредством окружных упругих элементов 8 ферромагнитных кольцевых сегментов 7, внутренняя поверхность которых снабжена упругими лепестками 7 в форме секторов окружности с попарно соединенными вершинами. 2 з,п.ф-лы, 3 ил.

1797101

55

Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть использовано в различных областях народного хозяйства для регулирования потоков жидкости и газа.

Известно устройство для регулирования расхода, содержащее заключенный в обмотку корпус с входным и выходным патрубками и двумя перфорированными вставками, между которыми размещены предварительно намагниченные ферромагнитные тела сферической формы, и источник регулируемого переменного напряжения, связанный с обмоткой, выполненной с постоянно увеличивающимся числом витков в направлении выходного патрубка.

Недостатком известного устройства являются большие габариты, обусловленные размещением конической обмотки на цилиндрическом корпусе, и сильное влияние регулирующего органа (сферических тел) на характер потока при режимах больших расходов, вызванное постоянным присутствием в проточной части устройства сферических тел, и приводящее к существенному ограничению значения расхода.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для регулирования расхода, содержащее заключенный в обмотку корпус из немагнитного материала с входным и выходным патрубками, между которыми размещен регулирующий орган, включающий ферромагнитное кольцо, установленное в полости корпуса с возможностью осевого перемещения, и непроницаемый для рабочей среды эластичный рукав из упругого материала, и источник регулируемого переменного напря>кения, подключенный. к обмотке.

Известное устройство отличается существенно меньшими габаритами, что достигается за счет размещения цилиндрической обмотки на цилиндрическом корпусе. Однако укаэанный регулятор не обеспечивает надежное перекрытие, т.е, практически

Нулевой расход.

Целью изобретения является расшире-. ние функциональных возможностей эа счет обеспечения функций запорного устройства.

Для достижения поставленной целй в известном устройстве содержащем заключенный в обмотку корпус из немагнитного материала с входным и выходным патрубками, между которыми размещен регулирую- . щий орган, включающий ферромагнитное кольцо, установленное в полости корпуса с воэможностью осевого перемещения, непроницаемой для рабочей среды эластичный рукав, источник регулируемого переменного напряжения, подключенный к 06мотке, внутри корпуса выполнена конусообразная полость, ориентированная вершиной в сторону выходного патрубка, обмотка выполнена с постепенно увеличивающимся в направлении выходного пэтрубка числом витков. ферромагнитное кольцо выполнено в виде четного числа подпружиненных друг к другу в окружном напоавлении кольцевых сегментов, снабженных закрепленными на их внутренней поверхности лепестками иэ эластичного упругого материала, например, резины, выполненными в форме секторов окружности и соединенными попарно вершинами, эластичный рукав; связывающий между собой входной и выходной патрубки, выполнен из упругого материала, например, резины, 20 При этом наружную поверхность ферромагнитных кольцевых сегментов предпочтительно выполнять с той же конусностью, что и внутреннюю поверхность корпуса, а внутренняя поверхность корпуса может быть снабжена антифрикционным покрытием, например, из фторопласта.

Выполнение внутренйей полости корпу-. са в виде конуса позволяет изменять в широких пределах геометрию регулирующего

ЗО органа, представленного в виде раздвижного кольца, при его поступательном перемещении вдоль от устройства. Кроме того, в сочетании с конусной обмоткой, такая фор- ма корпуса обеспечивает минимальные габариты устройству.

Использование с постепенно увеличивающимся в сторону выходного патрубка числом витков дает возможность обеспечить градиент напряженности магнитного

40 поля вдоль оси устройства с максимумом в зоне выходного патрубка, в результате чего компенсируется увеличение сопротивления трения при перемещении регулирующего органа в сторону выходного патрубка и осу45 ществляется работа сжатия составного ферромагнитного кольца.

Выполнение ферромагнитного кольца в виде подпружиненных друг к другу в окружном направлении кольцевых сегментов позволяет изменять диаметр регулирующего органа в зависимости от величины местного сечения конусообразной полости корпуса, а также обеспечивает возвращение регулирующего органа в исходное состояние при отсутствии внешнего магнитного поля (за счет усилия распрямления окружных пружин, стремящихся придать составному ферромагнитному кольцу максимальный диаметр), 1797101

Снабжение внутренних поверхностей . ферромагнитных кольцевых сегментов эластичными упругими лепестками в форме секторов окружности обеспечивает эффективное изменение проходного сечения уст- 5 ройства при сжатии (растяжении) составного кольца, причем минимальному диаметру ферромагнитного кольца соответствует полностью перекрытое проходное сечение, при котором лепестки, плотно при- 10 легая друг к другу, образуют непроницаемую для рабочей среды пробку, а при максимальном диаметре ферромагнитного кольца регулирующий орган полностью выведен за пределы проточной части устрой- 15 ства, и не оказывает никакого влияния на характер потока в режиме максимального расхода.

Четное число кольцевых сегментов и попарное соединение смежных лепестков вер- 20 шинами за счет упругой деформации изгиба последних позволяют уменьшить габариты устройства. Кроме того предлагаемое крепление лепестков друг к другу обеспечивает более гибкий характер их взаимодействия с 25 эластичным рукавом в процессе регулирования. величины. исключающий возможность механического повреждения рукава острыми гранями лепестков.

Соединение входного и выходного пат- 30 рубков эластичным рукавом, выполненным из упругого материала позволяет обеспечить гибкий характер гидродинамического взаимодействия регулирующего органа с регулируемым потоком, осуществляемый 35 через поверхность рукава и исключающий возможность возникновения. возмущений потока.

Выполнение наружной поверхности ферромагнитных кольцевых сегментов с той 40 же конусностью, что и у внутренней поверхности корпуса позволяет исключить возникновение перекосов при перемещении регулирующего органа, Снабжение внутренней поверхности 45 корпуса антифрикционным покрытием призвано снизить потери на трение при движении регулирующего органа.

Таким образом, перечисленные отличительные признаки в совокупности с ограни- 50 чительными признаками придают новые свойства заявляемому обьекту, а именно, за счет использования конусного корпуса, охваченного конусной обмоткой, а также попарно соединенных вершинами упругих 55 эластичных лепестков, закрепленных на внутренней поверхности кольцевых ферромагнитных сегментов, образующих раздвижное кольцо, достигается существенное уменьшение габаритов устройства и обеспечивается режим максимального расхода, при котором регулирующий орган не оказы- . вает влияния на характер потока.

В известных из науки и техники решениях (в объеме проведенного авторами поиска) указанные признаки не были обнаружены, что позволяет утверждать соответствие изобретения критерию "существенные отличия", На фиг. 1 представлен продольный разрез устройства для регулирования расхода; на фиг. 2 — торцевой разрез регулирующего органа в положении, соответствующем режиму максимального расхода; на фиг. 3— торцевой разрез регулирующего органа при режиме нулевого расхода.

Устройство состоит из корпуса 1, выполненного из немагнитного материала в форме конуса, и снабженного входным 2 и выходным 3 патрубками, связывающими устройство с магистральным трубопроводом

4. Снаружи корпус 1 охвачен обмоткой 5, выполненной с постепенно увеличивающимся в сторону выходного патрубка 3 числом витков, и несколько больше, чем это показано на фиг, 1, смещенной в направлении патрубка 3; Внутри корпуса 1 входной 2 и выходной 3 патрубки соединены между собой эластичным упругим рукавом 6. Снаружи рукав 6 охвачен составным ферромагнитным кольцом, набранным из кольцевых сегментов 7, подпружиненных друг к другу в окружном направлении посредством упругих элементов 8 (пружин). На внутренних поверхностях кольцевых сегментов 7 закреплены лепестки 9, выполненные из эластичного упругого материала в форме секторов окружности. При этом смежные лепестки 9 попарно соединены вершинами.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

При отсутствии напряжения питания на обмотке 5. ферромагнитное составное кольцо располагается в зоне максимального сечения полости корпуса 1 возле входного патрубка 2 (см. фиг. 1). Распрямленное состояние окружных пружин 8 обеспечивает наибольшую величину зазора между кольцевыми сегментами 7, что определяет максимальный диаметр составного кольца.

Смежные упругие лепестки 9, скрепленные между собой вершинами, в результате деформации изгиба не осуществляют механического взаимодействия с эластичным упругим рукавом 6, который, на всем протяжении, сохраняет такое же проходное сечение, что и магистральный трубопровод 4.

Величина расхода рабочей среды через устройство при этом максимальна, а характер

1797101

10

30 потока не испытывает никакого влияния со стороны регулирующего органа.

Подача питающего напряжения на обмотку 5 приводит к тому, что под действием магнитного поля ферромагнитное составное кольцо начинает перемещаться в направлении выходного патрубка 3. По мере уменьшения сечения конусообразной полости корпуса 1 пружины 8 сжимаются и диаметр кольца уменьшается. В результате сближения кольцевых сегментов 7 упругие лепестки 9 начинают распрямляться, вступая во взаимодействие с эластичным упругим рукавом 6 и осуществляя упругую деформацию. последнего, что приводит к уменьшению. проходного сечения устройства, а следовательно, и к ограничению расхода рабочей среды.

Поддержание на обмотке 5 какого-либо установившегося значения напряжения будет способствовать тому, что усилие, возникающее при взаимодействии ферромагнитного материала кольцевых сегментов 7 с магнитным полем обмотки 5, окажется уравновешенным жесткостью окружных пружин

8 и сопротивлением трения кольца о внутреннюю поверхность корпуса 1, в результате чего величина проходного сечения и

Формула изобретения

1, Устройство для регулирования расхода, содержащее заключенный в обмотку, подключенный к источнику регулируемого переменного напряжения корпус из немагнитного материала с входным и выходным патрубками, между которыми размещен регулирующий орган, включающий ферромагнитное кольцо, установленное в полости корпуса с возможностью осевого перемещения, и непроницаемый для рабочей среды эластичный рукав из упругого материала, отличающееся тем,что,сцелью расширения функциональных возможностей путем обеспечения функций запорного устройства, внутри корпуса выполнена конусообразная полость, ориентированная вершиной в сторону выходного патрубка, значение расхода через устройство будут оставаться неизменными, Повышение напряжения питания на обмотке 5 приведет к дальнейшему смещению составного ферромагнитного кольца в сторону выходного патрубка и, соответственно, еще большему уменьшению его диаметра, что вызовет более интенсивную деформацию рукава 6 и сокращение расхода вплоть до полного перекрытия устройства (см. фиг, 3).

При снятии напряжения с обмотки.5 окружные пружины 8, распрямляясь, вытолкнут ферромагнитное составное кольцо в зону максимального сечения конусообразной полости корпуса 1, регулирующий орган вернется в исходное состояние и расход рабочей среды через устройство вновь установится максимальным.

Устройство для регулирования расхода обеспечивает высокие точность и быстродействие регулирования в широком диапазоне значений расхода, При обеспечении соответствующего алгоритма управления

25 предлагаемое техническое решение позволяет реализовать любой возможный закон регулирования расхода, допускающий его изменения от нулевого до максимально возможного значений, обмотка выполнена с постоянно увеличивающимся в направлении выходного патрубка числом витков, ферромагнитное кольцо выполнено в виде четного числа подпружиненных друг к другу в окружном направлении кольцевых сегментов; снабженных закрепленными на их внутренней поверхности лепестками иэ эластичного упругого материала, выполненными в форме секторов круга и соединенными попарно вершинами, 2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем что наружные поверхности ферромагнитных кольцевых сегментов выполнены с той же конусностью, что и внутренняя поверхность корпуса.

3. Устройство по и, 1, о т л и ч à ю щ е ес я тем, что внутренняя поверхность корпуса снабжена антифрикционным покрытием, 1797101

Составитель Ю, Саафонов

Редактор О,Стенина Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор Л.Ливринц

Заказ 653 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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