Устройство для регулирования расхода

 

ОП ИСАHÈ4

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик 726501

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 07.10;77 (51) 2530716/18-24 (51) М. Кл

G 05 Р 7/03 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Государственный комнтет

СССР но делам нзо6ретеннй н открытий

Опубликовано 05.04.80. Бюллетень № 13 (53) УДК 621.646..3 (088.8) Дата опубликования описания 15.04.80

A. А. Малых, Ю. Б. 1Оферев, О. А. Медведченко, А. Т. Захаревич, С. Л. Трескунов и А. Я. Бабарин (72) Авторы изобретения

Научно-исследовательский и конструкторско-технологически и и нститут теплоэнергетического приборостроения НИИТЕХНОПРИБОР (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ РАСХОДА

Изобретение относится к области автоматического регулирования.

Известны релейные элементы с плавающим диском, содержащие управляющий клапан, цилиндрическую камеру, на торцовых поверхностях которой выполнены каналы, и плавающий диск, размещенный в цилиндрической камере (1) и (2).

Однако надежность работы этих устройств зависит от величины кольцевого зазора между стенками камеры и плавающим диском.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для регулирования расхода, содержащее цилиндрический корпус с входным и выходным патрубками, разделенный плавающим диском на две полости, первая из которых соединена с управляющим клапаном (3).

В таком устройстве проходное сечение может быть изменено пропорционально открытию управляющего канала, однако, надежность его работы также зависит от величины кольцевого зазора между подвижным диском и стенками камеры, так как площадь проходного сечения управляющего канала должна быть равной или несколько

2 больше, чем площадь кольцевого зазора между диском и стенками камеры. Это требует увеличенных габаритов управляющего клапана.

Для уменьшения габаритов управляющего клапана, а следовательно, и мощности управляющего устройства необходимо уменьшить площадь кольцевого зазора. Однако

I при этом возможно заклинивание регули. рующего диска из-за попадания в зазор посторонних частиц и отказ устройства в

10 работе, что снижает надежность работы устройства, Целью изобретения является повышение надежности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в предложенном устройстве во второй полости корпуса установлена перегородка, разделяющая ее на входную и выходную камеры, которые соединены с входным и выходным патрубками и сообщены между собой через периферийную часть перегородки, в центре тр которой закреплен входной патрубок, а в плавающем диске выполнено центральное отверстие. Входная и выходная камеры могут быть сообщены через расположенные равномерно по окружности перегородки от726501

На фиг. 2 показано то же устройство 4 с тремя цилиндрическими отверстиями 12.

Устройство работает следующим образом.

При закрытом управляющем канале 13 диск 4 прижат давлением Р » к плоскости торца 15 перегородки 8. При открытии канала 13 давление в полости 5 уменьшается за счет дросселирования отверстием 11 потока жидкости, протекающего из патрубка 2 в канал 13. Когда усилие на диске 4 от пониженного давления в камере 5 сравняется с усилием от давления со стороны патрубка 2, диск 4 выходит из соприкосно вения с плоскостью торца 15,. При дальнейшем открытии канала 13 диск 4 перемещается от торца 15 к торцу 14. давления.

=Ффстяя, а на плавающем диске закреплены

"пластины, размещенные в отверстиях перегородки. Входная и выходная камеры могут быть сообщены через кольцевое отверстие в перегородке, плавающий диск может иметь форму усеченной сферы, расположен во* -тнутостью к входному патрубку, а на нем закреплена пластина с йрофильными пазами, размещенная в кольцевом отверстии перегородки. Входная и выходная камеры могут быть сообщены через кольцевое отверстие в перегородке, относительно которой торцовая поверхность входного патрубка выполнена утопленной, а на плавающем диске закреплена пластина с профильными пазами, размещенная в кольцевом отверстии перегородки.

На фиг. 1 схематически показан вариант устройства с подковообразным отверстием в перегородке; на фиг. 2 — устройство с тремя отверстиями в перегородке; на фиг. 3 — устройство с тремя пластинами; на фиг. 4 †. устройство с одной пластиной; на фиг. 5 показан пример выполнения устройства по п. 4 формулы изобретения; на фиг. 6 — пример выполнения устройства по п. 5 формулы изобретения.

Устройство для регулирования расхода (см. фиг. 1) содержит цилиндрический корпус 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками. разделенной плавающим диском 4 на две полости 5 и 6. Полость 5 соединена с управляющим клапаном 7. В полости 6 установлена перегородка 8, разделяющая ее на входную 9 и выходную 10 камеры, которые соединены с патрубками 2 и 3 и сообщены между собой через периферийную часть перегородки 8, в центре которой закреплен патрубок 2. В диске 4 выполнено центральное отверстие 11. Для сообщения входной 9 и выходной 10 камер в периферийной части перегородки 8 выполнено, например, подковообразное отверстие 12. Управляющий клапан 7 расположен напротив управляющего канала 13. Диск 4 может занимать крайнее верхнее положение, прижимаясь к торцу 14, и крайнее нижнее положение, прижимаясь к торцу 15.

<о

15 гв

4 .

Уменьшение зависимости диаметра канала 13, и.соответственно размеров и хода клапана 7 от величины кольцевого зазора о и, таким образом, обеспечение возможности использования малогабаритных устройств для перемещения клапана 7, например, термосистем при одновременном повышении надежности устройства за счет выбора оптимального зазора О, исключающего возможность заклинивания плавающего диска, достигается за счет наличия в устройстве перегородки 8 с отверстиями 12, соединяющими входной 2 и выходной 3 патрубки через камеры 9 и 10.

Это объясняется тем, что струя жидкости, вытекая из патрубка 2 и ударяясь о плоскость диска 4, растекается по последней радиально. При растекании радиальная струя ударяется в цилиндрическую стенку корпуса 1, отклоняется последней и растекается по линиям тока «а» и «4», создавая по длине окружности а подпор повышенного давления в полости 5.

С приближением струй «а» и «в» к отверстиям 12, они, отрываясь от стенок цилиндрической камеры, сливаются в отверстия 12, . обуславливая на длине дуги Р пониженное давление. В результате создавшегося пониженного давления жидкость из полости 5 через кольцевой зазор о, ограниченный длиной дуги /1, сливается.в отверстия 12, создавая пониженное давление в полости 5.

Таким образом, при открытии управляющего клапана перемещение диска от торца

15 к торцу 14 осуществляется не за счет дросселирования потока жидкости, протекающего из патрубка 2 в канал 13 через весь периметр кольцевого зазора, а только через часть периметра кольцевого зазора, ограниченного частью длины дуги а.

Выбирая необходимую разницу длин дуг а И Д можно выбрать необходимый диаметр управляющего канала, а следовательно, и необходимое перемещение управляющего клапана.

Однако четкое разделение границ а и 3 потока в данном случае сохраняется лишь в области ламинарного течения, т. е. при небольших числах Рейнольдса, или при небольших перепадах давления на устройстве.

При больших перепадах давления на устройстве граница а и Р разделения потоков размывается, и при открытии управляющего клапана перемещение диска от торца к торцу осуществляется не за счет дросселирования потока жидкости, протекающего через часть периметра кольцевого зазора, ограниченного дугами а, а через весь кольцевой зазор по всей окружности, так как поток, растекаясь радиально по диску, достигает стенки цилиндрической камеры и по длине дуги f3, что обуславливает подпор давления по длине дуги Р" в полости 5 при больших перепадах

»

С целью расширения области применения устройства, т. е. для обеспечения его работы на любых перепадах давления с одновременным повышением его надежности плавающий диск (см. фиг. 3 и 4) снабжен отклоняющими поток пластинами 16, размещенными в отверстиях 12 перегородки 8.

Эффект четкого сохранения границ и и р разделения потоков при любом перепаде давления заключается в том, что, когда открывается управляющий клапан 7, то диск перемещаясь от торца 15 к торцу 14, отклоняет поток в выходной канал по линиям тока «а» и «о», направление которых не зависит от перепада давления, а определяется только лишь углом раствора ф, отклоняющих пластин 16 фиг. 3 и 4.

При таком отклонении потока из входного канала в выходной происходит релейное переключение плавающего диска. Применение такого устройства в качестве регулирующего органа в системах регулирования с небольшой протяженностью технологических труб не вызывает гидравлических ударов

Если же протяженность технологических труб значительна, то в системе наблюдаются гидравлические удары. В этом случае для оптимального регулирования необходимо, чтобы перемещение плавающего диска было пропорциональным, что позволит расширить область применения устройства.

На фиг. 5 и 6 представлены устройства, в которых перемещение плавающего диска пропорционально за счет выполнения профильных пазов в пластине 16 по направляющим шириной «f».

При закрытии клапана 7 (фиг. 5) диск 4 перемещается от торца 14 к торцу 15. Так как диск выполнен тонким и выпуклым, то сначала соприкосновение его с торцом 15 происходит по краям. При этом соприкосновении давление в полости 5 повышается до давления Рцх, под действием которого диск 4 деформируется и входит в контакт с уплотнительной поверхностью патрубка 2, обеспечивая его перекрытие.

Этот эффект в устройстве, показанном на фиг. 6, достигается за счет того, что уплотнительная поверхность входного канала находится ниже, чем уплотнительная поверхность перегородки на величину 6ь

Эффект пропорциональности в устройствах на фиг. 5 и 6 достигается за счет того, что при открытии управляющего клапана давление в полости 4 уменьшается и диск 4 начинает перемещаться от торца 15 к торцу 14. Так как при движении диска вверх увеличивается и проходное сечение паза, имеющего ширину/, через который жидкость поступает в полость 5, то для того, чтобы диск двигался дальше вверх, необходимо дополнительное открытие клапана для уменьшения давления в полости 5.

Таким образом, при открытии управляющего клапана диск при своем движении

726501

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 205381, кл. G 06 D 1/02, 1965.

2. Авторское свидетельство СССР № 387153, кл. F 15 С 3/02, 1972.

3. Авторское свидетельство СССР № 315171, кл. G 06 D 1/02, 1970 (прототип).

$$ перемещается не релейно, г пропорционально.

В предложенном устройств" исключено заклинивание плавающего диска, область его применения расширена, так как оно может работать при малых и больших перепадах давлений.

Предложенное устройство с различными диаметрами условных проходов позволяет применять одинаковый, маломощный управляющий элемент, например термосистему

10 для регулирования теплотехнических параметров.

Экономическая эффективность изобретения определяется его техническими преимуществами.

1$ Формула изобретения

1. Устройство для регулирования расхода, содержащее цилиндрический корпус с входным и выходным патрубками, разделенный плавающим диском на две полости, первая

Ло из которых соединена с управляющим клапаном, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства, во второй полости корпуса установлена перегородка, разделяющая ее на входную и выходную камеры, которые соединены с входным и

?$ выходным патрубками и сообщены между собой через периферийную часть перегородки, в центре которой закреплен входной патрубок, а в плавающем диске выполнено центральное отверстие.

2. Устройство по п. 1, отличающееся

30 тем, что в нем входная и выходная камеры сообщены через расположенные равномерно по окружности перегородки отверстия.

3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что в нем на плавающем диске закреп$$ лены пластины, размещенные в отверстиях перегородки.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в нем входная и выходная камеры сообщены через кольцевое отверстие в перегородке, а плавающий диск имеет форму усеченной сферы, расположен вогнутостью к входному патрубку и на нем закреплена пластина с профильными пазами, размещенная в кольцевом отверстии перегородки.

5. Устройство по п. 1, отличающееся

4$ тем, что в нем входная и выходная камеры сообщены через кольцевое отверстие в перегородке, относительно которой торцовая поверхность входного патрубка выполнена утопленной, а на плавающем диске закреплена пластина с профильными пазами, раз$0 мещенная в кольцевом отверстии перегородки.

726501

°

Редактор Л. Утехина

Заказ 674/42

ЦН

Составитель Н. Гондаксазова

Техред К. Шуфрич Корректор М. Пожо

Тираж 956 Подписное

И И П И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

) 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал П П П «Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4