Регулятор управления гидравлических мембранно-пружинных клапанов

 

Изобретение может быть использовано совместно с мембранно-пружинными или мембранными клапанами для поддержания заданного расхода, давления жидкой и газообразной среды, а также уровня жидкости в сосудах. Цель изобретения - упрощение конструкции регулятора и повышение его точности. Предлагаемая конструкция проста в изготовлении, ремонтопригодна, содержит камеру контролируемого давления, корпус с входным и выходным каналами, регулирующий орган, состоящий из основного сопла и заслонки, выполненной в виде мембраны, управляющий орган в виде дополнительного сопла, установленного с зазором над основным соплом, образуя камеру всасывания, которая через штуцер соединена с командной полостью исполнительного механизма. 4 ил.

Изобретение относится к регуляторам, предназначенным совместно с мембранно-пружинными или мембранными клапанами поддерживать заданный расход или давление жидкости (газа) или уровень жидкости в сосудах. Преимущественной областью использования предлагаемого регулятора являются системы теплогазоснабжения городов или поселков.

Известны, например, реле разности давлений типа РКС, контролиpующие заданную разность давления в подавляющем и обратном трубопроводах тепловой сети. Принцип действия их основан на уравновешивании силы, создаваемой разностью давлений контролируемой среды на сильфон [1].

Прототипом является универсальное реле давления РД-3а, содержащее корпус, сильфон, сопло-заслонку. Перемещением заслонки управляет сильфон под действием контролируемого давления (перепада давления) среды в точке отбора импульса [2].

Недостатками реле РД-3а являются ненадежность и недолговечность сильфона и механизма перемещения заслонки. Из-за коррозии и усталости металла от знакопеременных нагрузок сильфон выходит из строя и не подлежит замене, что значительно снижает срок службы реле. Кроме того, зазор между штоком заслонки и втулкой со временем загрязняется и заслонка перестает перемещаться.

Цель изобретения - упрощение конструкции регулятора управления, увеличение его точности и долговечности.

Цель достигается за счет исключения сильфона и механизма перемещения заслонки (штока и втулки), установкой с зазором над рабочим соплом второго сопла меньшего диаметра и использованием мембраны вместо заслонки. Это увеличивает срок службы регулятора и делает его ремонтопригодным.

На фиг. 1 показан регулятор, продольный разрез; на фиг.2 - зависимость управляющего давления Р_х от величины зазора между соплом и мембраной; на фиг. 3 - регулятор при поддержании постоянного расхода среды; на фиг.4 - регулятор в системе стабилизации давления жидкости в точке отбора контролируемого сигнала.

Регулятор управления гидравлических мембранно-пружинных клапанов (фиг. 1) содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 каналами, регулирующий орган, состоящий из основного сопла 4 и заслонки, выполненной в виде мембраны 5, камеру 6 контролируемого давления, управляющий орган в виде дополнительного сопла 7, установленного с зазором над основным соплом 4. Полость между основным и дополнительным соплами образует камеру 8 всасывания, которая через штуцер 9 соединена с командной полостью исполнительного механизма (фиг.3, 4).

Мембрана 5 установлена между основным соплом 4 и камерой 6 контролируемого давления. Сопло 4 закреплено в корпусе 1 на резьбе и фиксируется гайкой 10. На фиг.1 показан входной патрубок 11.

Регулятор работает следующим образом.

Рабочая среда с давлением Р_р подается через входной канал 2 на соплом 7, а из него на сопло 4. Пройдя зазор между торцом сопла 4 и мембраной 5, рабочая среда сливается через выходной канал 3 в атмосферу или в сосуд с более низким давлением. Давление в камере 8 зависит от величины заданного зазора между торцом сопла 4 и мембраной 5. Требуемый зазор между соплом 4 и мембраной 5 задается при настройке вращением сопла 4 относительно корпуса 1 и фиксируется гайкой 10. Через патрубок 11 в камеру 6 вводится контролируемая жидкость (газ) из точки отбора импульса с давлением Р_к. При понижении контролируемого давления Р_к зазор между торцом сопла 4 и мембраной 5 увеличивается, гидравлическое сопротивление снижается и из камеры 8 отсасывается часть жидкости. Так как камера 8 гидравлически связана с командной полостью исполнительного механизма, клапан исполнительного механизма поднимается, пропускает больше жидкости и восстанавливает контролируемое давление. При увеличении контролируемого давления зазор между торцом сопла 4 и мембраной 5 уменьшается, и в камере 8 увеличивается давление, клапан исполнительного механизма опускается, снижая расход жидкости и восстанавливая контролируемое давление до заданного.

Результаты лабораторных испытаний регулятора с мембраной из малостойкой резины приведены на фиг.2. По оси ординат отложено управляющее давление Р_х, по оси абсцисс - расстояние между торцом сопла 4 и мембраной 5. Видно, что при δ = 0Р_х равно давлению проводимой среды, т.е. Р_х=Р_р, а при δ =0,22 мм управляемое давление равно нулю, т.е. Р_х=0, т.е. падает до давления слива жидкости.

При дальнейшем увеличении зазора, когда противодавления нет, сопло 4 превращается в эжекционную трубку, перед которой установлено сопло 7. Истекающая из сопла 7 рабочая жидкость эжектирует среду из канала 8, т.е. система превращается в эжекционную.

Из результатов испытаний видно, что регулирующий орган pаботает в режиме дросселирования или эжектирования, обеспечивая поддержание заданного параметра контролируемой среды.

На фиг. 3 показана схема использования регулятора управления для поддержания постоянного расхода среды в системе отопления совместно с исполнительным механизмом - клапаном РК-1. Контролируемое давление в подмембранную полость заведено с подающего трубопровода местной системы отопления (после регулятора температуры). Выходной канал регулятора управления соединен с линией обратной воды. Рабочее давление на сопло 7 заведено с напорного коллектора смесительной насосной установки. Таким образом, клапан РК-1 поддерживает постоянный перепад давления между подающим и обратным трубопроводами, т. е. стабилизирует расход теплоносителя в системе отопления.

На фиг. 4 показана схема использования регуляторов управления для поддержания постоянного заданного давления на линиях подаваемой и обратной воды при подмешивании обратной воды насосом в подающий трубопровод. На выходе подаваемой и входе обратной воды установлены мембранно-пружинные клапаны РК-1 комплектно с регуляторами управления предлагаемой конструкции, которые поддерживают заданные давления Р_к1 и Р_к2. При повышении контролируемого давления Р_к1 зазор между мембраной 5 и соплом 4 уменьшается, давление Р_{х в} камере 8 увеличивается, мембрана клапана РК-1 опускается и клапан РК-1 сокращается поступление жидкости в подающую гребенку, восстанавливая заданное давление Р_к1 на входе в ЦТП.

При понижении контролируемого давления Р_к1 на входной гребенке зазор между соплом 4 и мембраной 5 увеличивается. Р_х уменьшается, мембрана 5 и клапан РК-1 поднимаются под действием пружины, клапан пропускает больше жидкости и восстанавливает контролируемое давление.

Материал мембраны 5 нужно подбирать в соответствии с контролируемым давлением, подводимым под мембранную полость 6.

Формула изобретения

РЕГУЛЯТОР УПРАВЛЕНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ МЕМБРАННО-ПРУЖИННЫХ КЛАПАНОВ, содержащий корпус с входными и выходными каналами, регулирующий орган, состоящий из основного сопла и заслонки, камеру контролируемого давления и управляющий орган, связанный с командной полостью исполнительного механизма, отличающийся тем, что, с целью упрощения регулятора и повышения его точности, управляющий орган выполнен в виде дополнительного сопла, установленного между входным клапаном и основным соплом, закрепленным в корпусе на резьбе, причем полость между основным и дополнительным соплом образует камеру всасывания, которая соединена с командной полостью исполнительного механизма, заслонка выполнена в виде мембраны, установленной между основным соплом и камерой контролируемого давления, при этом полость между мембраной и основным соплом связана с выходным клапаном.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4