Исполнительный механизм регулятора расхода

 

О П И С А-Н И Е 332448

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства Kе

Заявлено 29.Ч1.1970 (№ 1456526/18-24) с присоединением заявки Ме

Приоритет

Опубликовано 14.111.1972. Бюллетень Хе 10

М. Кл, G 05d 7/01

Комитет па делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 66.073.4 (088.8) Дата опубликования описания 21.1Ч.1972

Авторы изобретения

А. A. Угинчус и И. В. Повстенко

Заявитель

Харьковский институт инженеров железнодорожного транспорта им. С. М. Кирова

ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМ РЕГУЛЯТОРА РАСХОДА

Изобретение относится к области автоматического регулирования расхода жидкости или газа и может быть применено для регулирования как больших, так и малых расходов жидкости или газа в авиационной, машиностроительной и нефтяной промышленностях, а также в водоснабжении при дистанционном регулировании производительности насосов.

Известны исполнительные механизмы регуляторов расхода жидкости или газа, состоящие из рабочего органа, представляю цего собой клапан, и усилителя, выполненного в виде силового цилиндра, с помещенным в пем сервопоршнем, который после подачи от управляющего элемента в силовой цилиндр сигнала в виде давления жидкости или газа,приводит в движение рабочий орган.

Сервопоршень усилителя известных исполнительных механизмов может быть совмещен или жестко связан при,помощи штока с рабочим органом, представляющим собой клапан.

Одна из поверхностей клапана выполнена в виде диска, шара или конуса. Эта поверхность является непосредственно рабочей поверхностью клапана и расположена со стороны, противоположной штоку.

Кроме того, известен усилитель, состоящий из силового цилиндра с размещенным внутри него сервопоршнем, выполненным в виде подпружиненного полого стакана, соединенного с одной стороны с упомянутым штоком, а с другой — с плавающим поршнем.

Исполнительный механизм известных устройств устанавливается в трубопроводе таким

s образом, что делит его на подводящий жидкость или газ к исполнительному механизму трубопровод и отводящий от исполнительного механизма жидкость или газ трубопровод.

Кромки отводящего трубопровода служат

10 седлом для рабочей .поверхности клавдиана.

Г1ри перемещении рабочего органа в сторону открытия отводящего трубопровода, движущийся поток, преодолевая сопротивление окна, образованного рабочей .поверхностью клапана и кромками отводящего трубопровода, резко изменяет направление своего движения. Причем за счет самой компановки исполнительного механизма при установке рабочей поверхности клапана на кромки отводящего

2п трубопровода образуется тупиковая .полость перед клапаном в случае его закрытия, Такие исполнительные механизмы имеют ряд недостаткоь. Наличие тупиковой .полости перед клапаном в случае внезапного его за25 крытия способствует возникновению гидроудара, что может приводить к поломкам всей гидросистемы и снижать ее надежность. Резкое изменение направления движения потока, обусловленное самой компоновкой исполнитель30 ного механизма,при установке рабочей по332448 верхности клапана на кромки отводящего трубопровода, приводит к нарушению,сплошности и ком1пактности,потока и, следовательно, к значительному росту гидр авлическ их Il0 TQlpb, а также к нелинейному, скачкообразному регулированию, так как в закрытом положении клапана давление жидкости или газа регулируемой среды действует в сторону его закрытия, а в открытом поло>кении — в сторону открытия, т. е. результирующее усилие от снл давления в подводящем и отводящем трубопроводах, действующее на рабочуlo поверхность клапана, может в .процессе регулирования менять направление своего действия, иногда создавая довольно длительныс автоколебания в некоторых регуляторах, что отрицательно влияет на работу ряда конструкций гидросистем.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков.

Для достижения этой, цели, предлагаемый исполнительный механизм регулятора раcхода жидкости плн газа устанавливается непосредственно в месте плавно закругленного поворота трубы. Рабочий орган исполнительного механизма, представляющий собой одну из разновидностей клапанов со специальным профилем рабочей поверхности, размещается этой поверхностью в подводящем трубопроводе, вдоль которого он перемещается как,поршень, открывая при регулировании соответствующее окно, образованное рабочей поверхностью клапана со стороны подводящего трубопровода. В процессе регулирования при 1прекращеии11 подачи жидкости или газа подводящий трубопровод может, полностью перекрываться рабочим органом. Это достигается за счет того, что поперечное сечение клапана равно поперечному сечению подводящего трубопровода.

Благодаря этому при любом,поло>кении клапана, имеющего специальный профиль рабочей поверхности, обеспечивается плавное изменение направления движения потока, устраняются тупиковые, полости, перед клапаном в случае его закрытия, пр еду и ре>кдаетс11 возникновение гидравлического удара в гидросистеме 1путем стравливания избыточного давлеспия и устраняется скачкообразное регулирование, так как благодаря размещению рабочего органа в подводящем трубопроводе результирующее усилие от,сил давления iB подводящем и отводящем трубопроводах, действующее на рабочий орган, не меняет направления своего действия и направлено постоянно в сторону открытия клапана в процессе всего регулирования. Рабочая поверхность клапана выполнена в виде вогнутой П1перболической поверхности, в основании которой лежит элли1пс. Форма, площадь и угол наклона большого диаметра эллипса, лежащего в основании гиперболической поверхности клапана, равны соответственно форме площади и углу наклона большого диаметра эллипса, об5

65 разуемого,при мысленном пересечении подводящего трубопровода и наклонной плоскости

Выполнение рабочей;поверхности клапана в виде вогнутой ги1перболы,создает ряд преимуществ в регуляторах. При полном открытии подводящего трубопровода в процессе регулирования рабочая, поверхность клапана, выполненная в виде вогнутой гиперболы, не загромождает поперечного сечения трубопровода на сгибе, и благодаря своей форме хорошо сопрягается с частью трубы в месте ее плавного закругления, являясь как бы ее продолжением, 1то дает воз мож11ость л11квпд1цров<1ть резкие повороты на пути движения, потока. В различных промежуточных положениях клапана по отношению к подводящему трубопроводу вогнутая гиперболическая, поверхность дает возмо>к ость 110 только избегать резкого изменения направлен1гя движения потока при регулировании расхода жидкости илн газа, а также получить форму проходного сечения окна, образованного рабочей поверхностью клавдиана со стороны подводящего трубопровода, максимально приближенную к форме,коноидального каскада, благодаря, которой можон сохранить сплошность и компактность набегающего 1потока, обеспечить минимальные гидравлические 1потери и получить линейную расходную характеристику через регулятор в зависимости от перемещения клапана, 1то существенно улучшает качество автоматического регулирования.

На фнг. 1 изобра>кен в разрезе иополнительный механизм регулятора расхода жидкости или газа сири полном открытии подводящего трубопровода; на фиг. 2 — одно из возможных положений класпана,по отношению к подводящему трубопроводу в процессе регулирования; на фиг. 3 — вид по стрелке Л на фиг. 2.

Исполнительный механизм регулятора расхода жидкости или газа, образующий благодаря установке его в трубо1проводе подводящий труooIIIpoâoä 1 и отводящий 2, состоит пз рабочего органа >, представляющего собой клапан, профиль рабочей поверхности которого выполнен в виде погнутой гиперболы с основанием эллиптической формы; усилителя 4, содержащего силовой цилиндр 5, серволоршень 6, выполненный в виде полого стакана с днищем, с наружной стороны которого расположен шток 7, жестко связанный .с клапаном, плавающий поршень 8, установленный перед бссштоковой частью сервопоршня; 1возвратну1о пружину 9.

Работает исполнительный механизм регулятора расхода жидкости или газа следующим ооразом.

При закрытом положении управляющего элемента 10 давление во внутренней регулирующей полости 11 стакана сервопоршня 6 равно сливному давлению, и клапан 8 занимает крайнее левое положение, открывая IIIQJIпостыл подводящий трубопровод 1 и хорошо сопрягаясь благодаря форме своей рабочей

332448

Риг Я

УиГ.Я

Составитель А. Бочкина

Текред Е. Борисова

Редактор В. Левятов

Корректоры; Т. Бабакина и А. Васильева

Заказ 1016/12 Изд. № 353 Тирани 448 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретени11 и открытий при Совете Министров СССР

Москва, gy-35, Рауьнская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 поверхности с частью трубы в месте ее плавного поворота. По мере открытия управляющего элемента 10 давление во внутренней полости 11 начнет возрастать и сервопоршень 6 со штоком 7 и клапаном 8 будут перемещаться в сторону подводящего трубопровода 1 до тех пор пока нс настулит равенство сил, действующих на сервопоршень и клапан. При этом клапан 8 займет одно из промежуточпых положений по отношению к подводящему трубопроводу I, обеспечивая,проходное сечение окна со стороны подводящего трубопровода, форма которого будет подобна форме коноидального насадка.

Для демпфирования ксчебаний сервопоршня б и клапана 8 в .процессе регулирования полости 11 и 12 заполнены жидкостью и сообщены между собой соединительными каналом 18, по которому во время перемещения сервопоршня перетекает жидкость пз одной полости в другую. При,полном открытии управляющего элемента 10 давление во внутренней .полости !1 максимально возрастет, вследствие чего сервопоршень и клапан перемещаются в крайнее правое положение. При этом клапан 8,,перемещаясь как,поршень вдоль подводящего трубопровода 1, полностью его перекрывает 11 тем самым, прекращается подача жидкости и:потребителю. При закрытии управляющего элемента 10 давление в регулирующей полости 11 снизится до сливного и сервопоршень вместе с клапаном вернутся в первоначальное положение при помощи возвратной пружины 9, полностью открывая подводящий трубопровод 1.

10 Предмет изобретен ия

Исполнительный механизм регулятора расхода, содержащий .подводящий и отводящий трубопроводы, рабочий орган, например кла15 пан с профилированной рабочей поверхностью, связанный посредством штока с усилителем, состоящим из силового цилиндра с размещенным внутри его сервопоршнем, выполненным в виде, подпружиненного полого ста20 кана, соединенного с одной стороны,с упомянутым штоком, а с другой — с плавающим поршнем, от.шнпющпйся тем, что с целью улучшения динамических характеристик устройства, профилированная поверхность клала25 на, установленного в подводящем трубопроводе, выполнена в виде вогнутой гиперболы с эллипсом,в основании.