Термогидропривод

 

Изобретение относится к области автоматического регулирования и может использоваться в нефтяной промышленности и других отраслях народного хозяйства. В термогидроприводе для регулирования водонефтяных потоков используются две несмешивающиеся жидкости с разными удельными весами, при этом более легкая из них служит для образования паровой среды с заданным давлением, а более тяжелая и трудновоспламеняемая жидкость - для передачи этого давления через гидравлическую связь на мембрану исполнительного механизма. 1 ил.

Предлагается устройство для индивидуального привода клапанного исполнительного механизма, работающего с малым быстродействием. Применение данного устройства не имеет ограничений по климатическим условиям. Оно необходимо для автоматизации процессов регулирования водонефтяных потоков на промыслах как северных, так и южных районов.

Известны гидравлические исполнительные механизмы, состоящие из гидроцилиндра и узлов крепления его к фундаментной плите и регулирующему органу. Гидравлические исполнительные механизмы предназначены для управления рабочими органами поворотного или возвратно-поступательного движения. Они могут быть применены в любой области техники, а конкретно в нефтяной и нефтедобывающей промышленности.

Основное преимущество гидравлических исполнительных механизмов большие перестановочные усилия, недостатки необходимость создания специальной гидравлической системы питания и сложность обслуживания.

Известны также пневматические исполнительные механизмы поршневого типа, состоящие из пневмоцилиндра и поршня со штоком. Такие исполнительные механизмы называют следящими пневматическими приводами.

Преимущества пневматических исполнительных механизмов простота конструкции, низкая стоимость, пожаро- и взрывобезопасность, недостатки ограниченность расстояния между исполнительным механизмом и регулирующим устройством, а также необходимость создания системы снабжения сжатым воздухом высокой степени осушки, особенно для северных районов.

Наиболее близким к заявленному является термогидропривод для автоматического регулирования давления, расхода или температуры. Он содержит мембранный исполнительный механизм, шток мембраны которого связан с регулиpующим органом, частично заполненную рабочей жидкостью камеру с развитой поверхностью теплообмена с внешней средой, расположенный в этой жидкости электронагревательный элемент, соединенный с блоком включения электропитания электронагревательного элемента, причем блок включения связан с задающим устройством, включающим в себя задающий и измерительный приборы, при этом в составе устройства имеется датчик контролируемого параметра. Кроме того, надмембранная полость исполнительного механизма термогидропривода гидравлически связана с промежуточной камерой, заполненной промежуточной жидкостью, воспринимающей давление рабочей жидкости.

Целью изобретения является повышение потребительских свойств привода путем обеспечения возможности его использования совместно с типовыми пневматическими устройствами за счет передачи давления от газовой (паровой) среды на мембрану по цепочке газ (пар) жидкость мембрана.

В данном устройстве использованы две несмешивающиеся жидкости с разными удельными весами, при этом более легкая из них используется для образования паровой среды с заданным давлением, а более тяжелая и трудновоспламеняемая жидкость для передачи этого давления по системе гидравлической связи на мембрану исполнительного механизма.

Цель достигается тем, что термогидропривод содержит мембранный исполнительный механизм, шток мембраны которого связан с регулирующим органом, частично заполненную рабочей жидкостью камеру с развитой поверхностью теплообмена с внешней средой, расположенный в рабочей жидкости нагревательный элемент, связанный с блоком управления давлением в камере, содержащим блок включения электропитания нагревательного элемента, и связанный с ним блок сравнения сигнала задания с сигналом датчика давления, при этом надмембранная полость мембранного исполнительного механизма гидравлически связана с промежуточной камерой, заполненной промежуточной жидкостью, воспринимающей давление рабочей жидкости, кроме того, камера с рабочей жидкостью и промежуточная камера конструктивно объединены, рабочая жидкость имеет температуру кипения выше 65оС, в качестве промежуточной жидкости взята трудновоспламеняющаяся жидкость, не смешивающаяся с рабочей жидкостью, непосредственно граничащая с ней и имеющая большую плотность, при этом в камере установлен открытый сверху стакан с перфорированными стенками, нагревательный элемент расположен в этом стакане, блок включения электропитания нагревательного элемента соединен с последним через плавкий предохранитель, установленный в непосредственной близости от верхней кромки нагревательного элемента, а в камере снаружи стакана размещены перфорированные перегородки или крупноячеистая набивка.

Температура кипения рабочей жидкости выбрана из условия невозможности ее закипания под воздействием солнечного тепла, но, с другой стороны, эта жидкость должна быть легкокипящей, чтобы на ее разогрев не требовалась большая мощность. В качестве такой жидкости может быть использован нормальный гексан.

В качестве жидкости для передачи давления из камеры термопривода к мембране исполнительного устройства могут быть использованы различные типы гликолей, разбавленные водой для получения растворов с необходимой температурой замерзания.

Наличие обратной связи по температуре в силу взаимно однозначной связи давления на мембрану и температуры рабочего тела позволяет стандартизировать это устройство аналогично электропневмопреобразователям.

На чертеже представлена схема термогидропривода.

Термогидропривод содержит мембранный исполнительный механизм 1 с мембраной 2, подпружиненной пружиной 3, соединенный трубкой 4 с камерой 5 с развитой поверхностью теплообмена с внешней средой, в которой выделены зоны 6 паровой фазы рабочего тела, слой 7 жидкой фазы рабочего тела, слой 8 жидкости, несмешивающейся с жидкой фазой рабочего тела и имеющей больший удельный вес, нагревательный элемент 9 с установленным на его верхней кромке плавким предохранителем 10, открытый сверху стакан 11 с перфорированными стенками, перфорированные перегородки 12, датчик 13 давления, блок 14 включения нагревателя и блок 15 сравнения, объединенные в блок 16 управления. Сигнал 17 внешнего направления подается на вход блока 15 сравнения, а источник 18 питания электронагревателя подключен к блоку 14 включения нагревателя.

Термогидропривод работает следующим образом.

На вход блока 15 сравнения поступают сигнал 17 управления от регулятора и сигнал от датчика 13 давления в камере 5 электрогидропривода. После масштабирования этих сигналов, если это необходимо, они сравниваются. По результату сравнения вырабатывается сигнал для операции включения или выключения нагревательного элемента 9, который реализуется в блоке 14. Если давление в камере 5 ниже того, которое определяется управляющим сигналом 17, подаваемым на блок 15 сравнения, то включается нагревательный элемент 9. Жидкость внутри стакана 11 нагревается и частично переходит в паровую фазу, увеличивая при этом давление в камере 5. Если давление превысило заданное, то нагреватель выключается, пар в зоне 6 охлаждается за счет поверхности камеры 5 и конденсируется. В результате давление в камере 5 снижается. Любое изменение давления в камере 5 по трубке 4 передается на мембрану 2 исполнительного механизма 1, что и требуется реализовать.

В процессе работы неизбежны появление различного рода дефектов уплотнения или трещин в мембране исполнительного механизма, а следовательно, и утечка через них жидкости, передающей давление из камеры 5 на механизм 1. В результате уровень рабочей жидкости в камере 5 понижается, нагревательный элемент 9 оказывается в паровой фазе, что может привести к его перегреву и создать пожаровзрывоопасную ситуацию. Для устранения этого в цепи нагревателя устанавливается плавкий предохранитель 10, корпус которого размещен в верхней части нагревателя. Температура его плавления рассчитана таким образом, что как только уровень рабочей жидкости становится ниже верхнего края нагревателя, предохранитель плавится, размыкает цепь питания нагревателя и тем самым предотвращает возникновение пожаровзрывоопасной ситуации.

Таким образом, заявленное техническое решение выгодно отличается от известных более высокими потребительскими свойствами, включая точность преобразования управляющего сигнала в давление, возможность работы с типовыми мембранными исполнительными механизмами, энергосберегающее конструктивное решение и обеспечение пожаровзрывобезопасности.

Формула изобретения

ТЕРМОГИДРОПРИВОД, содержащий мембранный исполнительный механизм, шток мембраны которого связан с регулирующим органом, частично заполненную рабочей жидкостью камеру с развитой поверхностью теплообмена с внешней средой, расположенный в рабочей жидкости нагревательный элемент, связанный с блоком управления давлением в камере, содержащим блок включения электропитания нагревательного элемента и связанный с ним блок сравнения сигнала задания с сигналом датчика давления, при этом надмембранная полость мембранного исполнительного механизма гидравлически связана с промежуточной камерой, заполненной промежуточной жидкостью, воспринимающей давление рабочей жидкости, отличающийся тем, что камера с рабочей жидкостью и промежуточная камера конструктивно объединены, рабочая жидкость имеет температуру кипения выше 65oС, в качестве промежуточной жидкости взята трудновоспламеняющаяся жидкость, не смешивающаяся с рабочей жидкостью непосредственно граничащая с ней и имеющая большую плотность, при этом в камере установлен открытый сверху стакан с перфорированными стенками, нагревательный элемент расположен в этом стакане, блок включения электропитания нагревательного элемента соединен с последним через плавкий предохранитель, установленный в непосредственной близости от верхней кромки нагревательного элемента, а в камере снаружи стакана размещены перфорированные перегородки или крупноячеистая набивка.

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к приборостроению и может 6bitb использовано в регуляторах различного назначения

Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть использовано в криогенной технике, теплоэнергетике и приборостроении

Изобретение относится к автоматическому управлению, более конкретно - к манометрическим приводам , и может быть применено в системах автоматического регулирования и контроля

Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства

Изобретение относится к термическим регуляторам, предназначенным совместно с регулирующим клапаном для поддержания заданной температуры жидкой и газообразной среды

Изобретение относится к манометрическим регуляторам температуры и может найти применение в технологических процессах, где требуется поддержание определенной температуры

Изобретение относится к области приборостроения, а точнее к регуляторам температуры прямого действия

Изобретение относится к области автоматического регулирования и может быть использовано в системах централизованного теплоснабжения

Изобретение относится к способу получения заданной температурной характеристики работающих в зависимости от температуры регулирующих элементов клапанов и термостатов, а также к регулирующему элементу клапанов и термостатов, работающему в зависимости от температуры

Изобретение относится к регуляторам температуры прямого действия

Изобретение относится к термостатическому регулируемому смесительному клапану, в котором предусмотрено усовершенствованное устройство, как например нажимное кольцо, предназначенное для радиального удерживания двух относительно подвижных деталей, между которыми оно расположено

Изобретение относится к технике автоматического регулирования и может быть использовано в котловой автоматике

Изобретение относится к регулированию температуры циркулирующих сред

Изобретение относится к области испытаний и выходного контроля терморегуляторов с чувствительными манометрическими элементами, включающими термочувствительный элемент и сильфон, заполненные парожидкостной смесью пропана, пружинными задающими устройствами и исполнительными устройствами в виде контактных групп, предназначено для оценки функционирования терморегуляторов при массовом их производстве и может быть использована для оценки функционирования терморегуляторов указанного типа в различные моменты времени в нормальных условиях контроля

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано в системах управления различными процессами. Заявлены варианты выполнения терморегулятора давления. Терморегулятор давления содержит корпус регулятора, имеющий вход для рабочей текучей среды, соединенный первым проточным каналом с выходом для рабочей текучей среды, а также вход для теплопередающей среды, соединенный вторым проточным каналом с выходом для теплопередающей среды. Вход для теплопередающей среды выполнен как одно целое с корпусом регулятора. Корпус нагревательной камеры связан разъемным соединением с корпусом регулятора, образуя камеру между входом и выходом теплопередающей среды. По меньшей мере, часть первого проточного канала располагается внутри камеры, а в камеру через вход теплопередающей среды поступает теплопередающая среда для нагревания рабочей текучей среды по мере прохождения рабочей текучей среды через камеру по первому проточному каналу, отделяющему рабочую текучую среду от теплопередающей среды. Технический результат - повышение функциональных возможностей устройства. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для регулирования давления текучей среды. Описаны терморегуляторы давления. Представленный вариант терморегулятора давления содержит корпус регулятора, имеющий вход, по текучей среде соединенный с выходом посредством первого проточного канала. Нагревательный блок расположен внутри корпуса регулятора и охватывает, по меньшей мере, часть первого проточного канала. Нагревательный блок служит для подачи тепла к рабочей текучей среде в процессе прохождения рабочей текучей среды через нагревательный блок по первому проточному каналу, который отделяет рабочую текучую среду от нагревательного блока. Технический результат - повышение функциональных возможностей устройства. 3 н. и 26 з.п. ф-лы, 10 ил.
Наверх