Регулятор расхода (его варианты)

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

«>980072 (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 270581 (21) 3293561/18-24 с присоединением заявки Нов (23) Приоритет—

Опубликовано 071282 Бюллетень М 45

Дата опубликования Описания 07.12.82

Р М К з

G 05 D 7/01

Государствеииый комитет

СССР по делам изобретений и открытий

РЙ УДК621.646., .3(088.8) (72) Автор изобретения

А. П. Данилин г

Ивановский ордена "Знак Почета" энергетичеа«ий„. институт им. В.И.Ленина (71) Заявитель (54) РЕГУЛЯТОР РАСХОДА (ЕГО ВАРИАНТЫ) Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в различных гидравлических, энергетических, химических и прочих объектах для регулиро- 5 вания расходов жидкостных и газовых потоков, Известен регулятор расхода турбохолодильника, содержащий трубку Вентури, установленную на линии нагнетания турбохолодильника, пневматический командный прибор и регулирующий орган, выполненный в виде поворотных лопаток соплового аппарата, которые управляются через систему рычагов исполнительным механизмом командного прибора (1 3.

Недостатками указанного регулятора являются сложность конструкции, заключающаяся в необходимости управления поворотными лопатками через систему рычагов, и недостаточно высокая точность регулирования иэ-за большого количества элементов, передающих перестанавливающее усилие от исполнительного механизма к поворотным лопаткам.

Наиболее блиэким по технической сущности к предлагаемому является регулятор расхода, содержащий корпус с входным и выходным патрубками и расположенные внутри корпуса регулиру-Зо ющий орган с воэможностью осевого вращения и датчик скоростного напора, связанный стержнем с золотником, размещенным во внутренней полости регулирующего органа и соединенным каналами с тангенциальными соплами, установленными в выходном патрубйе на регулирующем органе (2).

Недостатками известного регулятора являются сложность конструкции, обусловленная применением тангенциальных сопел, управление которыми осуществляется датчиком скоростного иапо« ра через золотниковое устройство прецизионного исполнения, и невысокая точность иэ-эа наличия сравнительно большого количества трущихся пар подвижных соединений.

Цель изобретения - упрощение, повышение надежности и точности регулятора.

Поставленная цель достигается тем, что в регуляторе расхода, содержащем корпус с входным и выходым патрубками и с расположенным в нем регулирующим органом, регулируюпуй орган выполиен в виде установленного с возможностью поворота на оси, закрепленной в корпусе, диска, связанного с осью через пружину эак980072 ручивания и имеющего на периферии окна. в которых установлены радиальные лопатки под углом к плоскости диска. и диафрагмы, установленной гараллельно диску и именвей окна co" ответственно окнам диска, 5

Регулирующий орган выполнен в виде закрепленного на оси, установленной с возможностью поворота в корпусе, стакана с выполненными на стенках окнами, в которых расположены радиаль- о ные лопатки под углом к радиальной плоскости стакана, внутри которого соосно установлена цилиндрическая втулка с окнами соответственно окнам стакана, связанного с корпусом через пружину закручивания.

На фиг.1 изображен регулятор расхода первого варианта, на фиг.2 разрез A-A на фиг.1, на фиг.3 — раз рез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 — разрез

В-В на фиг.1, на фиг.5 — второй вариант выполнения регулятора расхода с разгрузкой регулирующего органа от осевого усилия;на фиг.6 — разрез Г-Г на фиг.5 на фиг.7 — вид Д на фиг.б.

В корпусе 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками на радиальных стойках 4 укреплена ступица 5, в которой неподвижно установлена ось 6 с опорноупорным подшипником 7, на котором размещен диск 8. На оси 6 может быть установлена подшипниковая группа иэ двух подшипников (фиг.1, не показано ). Диск 8 на периферии имеет окна 9 (фиг.1, показано два окна) г в которых установлена под углом к плос- З кости диска (к потоку ) радиальные лбпатки 10. Параллельно плоскости диска 8 и на выходе потока из лопастных каналов в расточке корпуса 1 установлена диафрагма 11, выполненная в 40 виде плоского диска с окнами 12, сопряженными с окнами диска 8, причем одна из ограничивающих кромок каждого окна 12 - рабочий срез (в конце дуги взаимного перекрытия окон дис- 45 ка. 8 и диафрагмы 11 ) — спрофилирована в виде скошенной относительно радиуса кромки 13..

Ступица 5 и диск 8 связаны между собой пружиной 14 закручивания, один конец которой укреплен в оси 6, неподвижно относительно ступицы 5, а другой — в диске 8.0сь 4 зафиксирована в отверстии ступицы 5 посредством гайки 15.

На части дуги внешней окружности диафрагмы 11 выполнен зубчатый венец, находящийся в зацеплении с резьбой установочного винта 16, внешний конец которого герметично уплотнен.

В теле диска 8 выполнено сквозное 60 разгрузочное отверстие 17 (или, несколько отверстий ) с проходным сечением, в .несколько раз большим (в

5-7 раз ) кольцевого сечения зазора между ступицей 5 и диском 8. 65

В виде варианта регулятор расхо,да может быть выполнен с осевой разГрузкой от перепада давлений, протекающей среды на входе и выходе регулятора (фиг.2) . В этом случае грегулирующий орган выполнен в виде стакана 18 с выполненными на стенках окнами 19, в которых расположены радиальные лопатки 20 под углом к радиальной полости стакана, внутри которого установлена цилиндрическая втулка 21, закрепленная в корпусе и имеющая окна 22. Стакан 18 связан со ступицей пружиной закручивания.

Количество окон в диске (цилиндре ), снабженных лопатками, может быть любым, в том числе возможен вариант с одним окном, но при этом необходимы меры по статической балансировке диска (цилиндра 4 ). Более перспективным представляется вариант с двумя окнами: он конструктивно прост, не требует статической балансировки, обеспечивает достаточно большой угол поворота диска в рабочем диапазоне регулирования.

Лопатки могут быть выполнены либо плоскими осесимметричными, либо с дугообразными осями профилей, что обеспечивает более полное использование энергии потбка для создания переатанавливающего усилия (момента).

Диафрагма 11 в виде варианта может быть установлена перед диском.8

{ на фиг.1 и 2 не показано), однако прн этом завихрения потока на рабочем срезе 13 диафрагмы вызывают нестационарное обтекание решеток лопаток 10 и связанное с этим ухудшение рабочих характеристик регулятора.

Регулятор расхода работает следующим образом.

Рабочая среда (газ, жидкость) протекая через регулятор, проходит через окна диска 8 (стакана 18), обтекая лопатки 10. (19). При этом на выходе из пакета лопаток поток изменяет направление, создавая на лопатках 10 (19) реактивный крутящий момент, под действием которого диск

8 (стакан 18) поворачивается, закручивая пружину 14. Одновременно с поворотом края окон диска 8 (18) перемещаются относительно диафрагмы 11 (втулки 21) и окна диска 8 (стакана

18) частично перекрываются рабочими срезами 12 (23) диафрагмы 11 (втулки 21), живое сечение для прохода рабочей среды уменьшается иэ-за возникшего дросселирования потока на выходе с лопаток 10(19), расход рабочей среды уменьшается и наступает уменьшение крутящего момента на диске г

8(стакане 18),òàê как момент пропорционален квадрату объемного расхода.

Создаются условия, при которых для данного расхода среды через регулятор возникает равновесие моментов со

980072 э стороны диска стакана и

8 (C кана 18 ) и со сто- поверхность диска 8 (стакана 18), роны напряженной при повороте пружи- включая и окна с лопатками 10 (19). ны 14 закручивания. :сли расход р С целью полной разгрузки от осене меняется, то диск вых усилий, и в свою очередь, с целью снижения момента трения в подостается в покое. овении внешних возму- 5 шипниках и повышения чувствительности

При возникновении внешних в щающих факторов, выэы ф о ов вызывающих измене- регулятора, регулирующий орган и ди2 ние расхода среды, рав еды равновесие реак-, афрагма выполнен,ы по варианту (фиг. ).. . тивного момента на диске ента на диске 8 (стака- При этом отверстие 17 обеспечивает не 18) и момента со стороны пружи- полную разгрузку оТ осевого усилия ны 14 нарушается, что приводит к по 10 стакана 18, а стакана 18, а все усилия от перевороту диска 8 (стакана 18) на неко- паРа давлений на стакан 18 направлеторый угол. Например, при уменьше- ны по радиусам н взаимно уравновешинии расхода протекающей среды реакваются. тивный момент на диске 8 (стакане

Дл б ты на чистых средах, в уст18) снизится и под действием напря- Для работы на чис ройстве могут ыть пр м быть применены подшипниженной пружины 14 он повернется ки качения, что значительно снижает (фиг.1) по часовой стрелке, живое трение покоя и связа сечение его окон увеличится при их ствительность. В случае использования перемещении относительно рабочего среза 13(23) диафрагмы 11(втулки 21) 2О регулятора для сред с мех включениями можно использовать пода это приведет к снижению гидравлишипники качения с уплотнительн ческого сопротивления в окнах и к ройствами или подшипники скольжеувеличению расхода протекающей срения (не показаны) ды, причем в динамике процесс перес высокими антифрикционными ф ционными свойствастРойки проходных сечений завершитми, а так как нагрузки на них м к на них малы ся тогда, когда вновь возникнет рамогут быть использованы пластики венство реактивного момента на дисс низкими коэффициентами тр фф нтами трения. кап1 ке 8 (стакане 18) и момента пружирон или фторопласт. ны 14. Из сказанного вытекает, что

Вышеизложенные меры

РегУлЯтоР фУнкционально имеет вполне 3О но повысить чувствительность определенную статическую неравнорегулятора расхода и схода по сравнению с. мерность, а поэтому он работает по т ом. К оме того, повышение

Ринципу пропорцио ального регули

epMTeJIII Расхода того, что функцию изм 3 5 выполняет сам регулирующи д" у у ха,сах- б Ч н х передалопаток и жесткости пружины 14. точных звеньев.

Ниболее елесо браэно и именять

РадиУса рабочих срезов 13(23) отверс40 навтике поскольку очевидны его мапозволяет линеаризировать статичеслые габариты и масса. кую характеристику регулятора. в положениях предельного дросселирования. струкцйи, компактность и мость, можно сделать вывод, что реРасход обеспечивается поворотом ди- 45 б тивен в про афрагмы 11 (втулки 21) путем вращения установочного винта 16.

Осевая разгрузка регулятора с целью повышения его чувствительности формула изобретения за счет уменьшения сил трения в подшипнике 7 обеспечивается выравниваника 8 (ста- 1. регулятор расхода, содержащи содержащий ем давления до и после диска ставыходным патрубкакана 18 ) эа счет перетока протекающе корпус с входным и выход среды через разгрузочное отверстие 1 ми и с расположенным в нем р нем регулиичающийПоскольку живое сечение зазора между рующим органом, о т л и ч а ю щ

18) с я тем, что, с целью упро уп ощения

I ступицей 5 и диском 8 (стаканом ) повышения надежности и точ точности ремного меньше, чем сечение отверстия

17 в зазоре имеет место значитель- гулятора, регулирующи орга

I а п о нен в виде установленного ного с воэмож» ное дросселирование расхода про,ностью поворота иа с та иа оси закрепленной точек и давление в камере перед диском 8 (стаканом 1d) практически рав- в корпусе, диска, связа связанного с осью через пружину эакручива чивания и имеюще-. но давлению на выходе регулятора.

ro на периферии ок иферии окна в которых усОднако это позволяет лишь .частично ить иск д (стакан 18 ), тановлены Радиальные о л патки под глом к плоскости диска и диафрагмы, так как н ур не авновешено осевое уси-,. угл м

65 становленной параллельно диску и лие, действующее на периферическую ус

980072

A-A имеющей окна соотйетственно окнам диска.

2. Регулятор расхода, содержащий корпус с входным и выходным патрубками и с расположенным в нем регулирующим органом, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью упрощения, повышения надежности и точности регулятора, регулирующий орган выполнен в виде закрепленного на оси, ус,тановленной с возможностью поворота в корпусе, стакана с выполненными .на его стенках окнами, в которых расположены радиальные лопатки под фг_#_ом к радиальной плоскости стакана, внутри которого соосно установлена цилиндрическая втулка с окнами соответственно окнам стакана, связанного с корпусом через пружину закручивания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 163902, кл. G 05 Д 7/01, 1963.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке М 2844828/18-24, кл. G 05 Д 7/01, 19?9 (прототип).

980072

Г- Г

Составитель Е.Долгий

Техред М.Надь Корректор У.Пономаренко

Редактор A.Фролова

Эакаэ 9358/37 Тираж 914 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Х(-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, Ул. Проектная, 4