Регулятор расхода

 

Изобретение относится к области машиностроения , в частности к автоматическим регуляторам расхода жидкости или газа, и может найти применение в пневматических или гидравлических системах, в которых требуется автоматическое поддержание постоянного расхода рабочего тела. Цель изобретения - расширение диапазона регулирования за счет увеличения чувствительности и устойчивости эластичного затвора . Поставленная цель достигается тем, что обтекатель 8 выполнен полым с образованием дополнительной камеры управления 10 с чувствительным элементом, представляющим эластичный затвор 11 в форме замкнутой цилиндрической оболочки . Для обеспечения автоматического изменения проходного сечения при отклонении режима от расходного дополнительная камера 10 управления сообщена с полостью выходного патрубка 3. 1 з.п.ф-лы. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)э G 05 О 7/01

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

8 (2.1) 4938940/24 (22) 24.05.91 (46) 23.08.93. Бюл. М 31 (71) Комсомольский-на-Амуре политехнический институт (72) Г.Д,Шекун (73) Политехнический институт (56) Авторское свидетельство СССР

М 926622, кл. G 05 0 7/01, 1982. (54) РЕГУЛЯТОР РАСХОДА (57) Изобретение относится к области машиностроения, в частности к автоматическим регуляторам расхода жидкости или газа. и может найти применение в пневматических или гидравлических системах, в которых

„, Ы,, 1836664 А3 требуется автоматическое поддержание постоянного расхода рабочего тела, Цель изобретения — расширение диапазона регулирования эа счет увеличения чувствительности и устойчивости эластичного эа твора. Поставленная цель достигается тем, что обтекатель 8 выполнен полым с образованием дополнительной камеры управления 10 с чувствительным элементом, представляющим эластичный затвор 11 в форме замкнутой цилиндрической оболочки. Для обеспечения автоматического изменения проходного сечения при отклонении режима ат расходного дополнительная камера 10 управления сообщена с полостью выходного патрубка 3, 1 э.п.ф-лы, 1 ил.

1836664

25

35

45

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к автоматическим регуляторам расхода жидкости или газа, и может найти применение в пневма,тических или гидравлических системах, в которых требуется автоматическое поддержание постоянного расхода рабочего тела.

Цель изобретения — расширение диапазона регулирования эа счет увеличения чувствительности и устойчивости эластичного затвора.

Поставленная цель достигается тем, чтг обтекатель выполнен в виде эластичной замкнутой трубки с эластичными боковыми стенками с образованием дополнительной камеры управления, чувствительный элемент которой — это эластичная оболочка сайого обтекателя. Для обеспечения автоматического изменения проходного сечения при отклонении или изменении режима от расчетного дополнительная камера управления сообщена с полостью выходного патрубка. Такое техническое решение в сравнении с прототипом обладает отличительными признаками, из чего можно сделать вывод, что данное решение также имеет и существенные отличия, Сущность изобретения заключается в следующем. При прохождении жидкости или газа от входного патрубка к выходному патрубку поток в рабочей полости, образованной эластичными оболочками основной и дополнительной камер управления, су>кается и, пройдя узкое сечение, вновь расширяется. При этом происходит двойное преобразование полной энергии потока, т.е. при уменьшении площади проходного сечения скорость и, соответственно, кине, тическая энергия (скоростной напор) уменьшается, а потенциальная энергия (статический напор) возрастает, Нз выходе. потока из рабочей полости в полость выходного патрубка потенциальная энергия и статическое давление в силу явления торможения становятся равными потенциальной энергии и статическому давлению во входном патрубке за вычетом небольших гидравлических потерь энергии.

Таким образом, на чувствительные элементы основной и дополнительной камер управления, представляющие упругие оболочки и формирующие эластичный затвор, . co стороны камер управления действуют силы, обусловленные статическим давлением жидкости (газа), находящейся внутри камер, а со стороны проточной части рабочей Iloiloсти — силы, вызываемые з основном переменной статической составляющей давления потока жидкости (газа). Максимзльный градиент давления в эластичных оболочках основной и дополнительной камер управления возникает в месте минимальной площади проходного сечения рабочей полости, где скорость потока максимальна, а статическое давление — минимально. В этом месте образуются значительные сжимающие (в эластичной стенке основной камеры управления) и растягивающие (в эластичной стенке дополнительной камеры управления) усилия, под действием которых упругие чувствительные элементы обеих камер растягиваются, а их эластичные затворы уменьшают площадь проходного сечения рабочей полости в у".,ком месте. уменьшение проходного сечения в узкой части рабочей полости происходит с относительно меньшими радиальными перемещениями эластичных затворов основной и дополнительной камер управления, что способствует повышению чувствительности процесса регулирования расхода и гарантирует устойчивость геометрической формы эластичных затворов, особенно затвора основной камеры, так как ее эластичная боковая стенка подвергается деформации обжатия. Равновесное состояние наступает в момент, когда силы со стороны жидкости (газа), обусловленные градиентом давления, уравновешиваются упругими силами, возрастающими при деформации (растяжении) материала чувствительных элементов, Для автоматического поддержания степени сжатия проходного сечения рабочего канала и, соответственно, степени растяжения эластичного затвора дополнительная камера управления может быть сообщена при помощи отверстия с полостью выходного патрубка, В этом случае при изменении режима работы, т,е. при резком увеличении или уменьшении потенциальной энергии потока жидкости (газз) во входном патрубке, чувствительность эластичного затвора возрастает, а диапазон регулирования увеличивается.

На чертеже схематично представлен регулятор расхода, продольный разрез, Регулятор содержит корпус 1 с входным

2 и выходным 3 патрубками. основную камеру управления 4, эластичный затвор 5, отверстие 6, которое сообщает основную камеру управления 4 с выходной частью рабочей полости 7, Полый обтекатель 8 со штангами 9 закреплен между входным патрубком 2 и выходным патрубком 3 и расположен по оси в рабочей полости 7. Полость обтекателя 8, который выполнен в виде эластичной замкнутой трубки с эластичными боковыми стенками, образует до1836664

10

40

50 обтекателя 8 герметична, т.е, изолирована т от проточной части, На чувствительный эле- з полнительную камеру управления 10 с чувствительным элементом, представляющим эластичный затвор 11. Дополнительная камера управления 10 сообщена с полостью выходного патрубка 3 посредством отверстия 12.

Регулятор расхода работает следующим образом. При прохождении жидкости (газа) от входного патрубка 2 к выходному патрубку 3 поток в рабочей полости 7 сужается и, пройдя узкое сечение, вновь расширяется. При этом происходит двойное.преобразование полной энергии потока, При уменьшении площади проходного сечения скорость и, следовательно, кинетическая энергия (скоростной напор) потока в рабочей полости 7, возрастает, а потенциальная энергия (статический напор) уменьшается. В узком сечении рабочей полости 7 скорость потока максимальна, а статическое давление минимально. С увеличением площади проходного сечения скорость потока уменьшается, а статическое давление возрастает. На выходе потока из рабочей полости 7 в патрубке 3 его потенциальная энергия и статическое давление в силу явления торможения становятся равными потенциальной энергии и статическому давлению во входном патрубке 2 за вычетом небольших гидравлических потерь энергии.

В основной камере управления посредством отверстия б устанавливается давление, равное статическому давлению потока в выходной части рабочей полости 7, Таким образом, на чувствительный элемент, представляющий упругую оболочку эластичного затвора 5, выполненный в виде тела вращения, со стороны камеры управления 4 действуют силы, обусловленные статическим давлением выходной части рабочей полости

7, а со стороны проточной части — силы, образуемые переменной статической составляющей давления потока жидкости или газа. Максимальный градиент давления в упругой оболочке чувствительного элемента возникает в месте минимальной площади проходного сечения рабочей полости 7, где скорость потока максимальна, а статическое давление — минимально. B этом месте образуются значительные сжимающие радиальные усилия, под действием которых упругая оболочка чувствительного элемента растягивается, а эластичный затвор 5 сжимается и площадь проходного сечения рабочей полости 7 в узкой части уменьшается.

В дополнительной камере управления

10 устанавливается постоянное давление, равное расчетному, в случае, когда полость мент. представляющий эластичный затвор

11, выполненный в виде эластичной замкнутой трубки с эластичными боковыми стенками, со стороны дополнительной камеры управления 10 действуют силы, обусловленные постоянным давлением жидкости (газа), а со стороны проточной части — силы, образуемые переменной статической составляющей давления потока жидкости (газа), Максимальный градиент давления в упругой оболочке чувствительного элемента возникает также в месте минимальной площади проходного сечения рабочей полости 7, где скорость потока максимальна. Образующиеся значительные растягивающие радиальные усилия способствуют деформации упругой оболочки чувствительного элемента и эластичный затвор 11 растягивается, а площадь проходного сечения рабочей полости 7 в узкой части уменьшается, В дополнительной камере управления

10 может устанавливаться и переменное давление, если полость камеры посредством отверстия 11 соединена с полостью выходной части рабочей полости 7. Принцип действия и формирования сил, вызывающих растягивающие усилия, остается прежним, описанным выше для случая герметичной камеры.

B любом из рассмотренных случаев уменьшение площади проходного сечения в узкой части рабочей полости 7 происходит одновременно с двух сторон: при обжатии эластичного затвора 5 и растяжении чувствительного элемента основной камеры управления 4 с одной стороны и растяжении эластичного затвора 11 и чувствительного элемента дополнительной камеры 10 с другой. Уменьшение проходного сечения в узкой части рабочей полости 7 происходит, таким образом, с относительно меньшими радиальными перемещениями эластичных затворов основной 4 и дополнительной 10 камер управления, что способствует повышению чувствительности процесса регулирования расхода и гарантирует устойчивость геометрической формы эластичного затвора 5, подвергающегося деформации обжатия.

При уменьшении площади проходного сечения количество проходящей через рабочую полость 7 жидкости(газа) уменьшается. Скорость потока в этом случае и. соответственно, градиенты давления, действующие на упругие чувствительные элементы основной 4 и дополнительной 10 камер управления в узком сечении, уменьшаются. Равновесное состояние наступает огда, когда силы со стороны жидкости (гаа) уравновешиваются упругими силами, 1836664

Составитель Г.Шекун

Техред М.Моргентал

Корректор П.Гереши

Редактор В.Тычина

Заказ 3020 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул.Гагарина, 101 возрастающими при деформации (растяжении) материала эластичных чувствительных элементов. Площадь узкого сечения и расход являются величинами постоянными для данного регулятора и объекта регулирования, Однако, они, при прочих рэвныуусдовиях, зависят от упругих свойств эластичных затворов, Так как затворы образованы чувствительными элементами. то, выполняя их функции, они автоматически реагируют на изменение расхода.

При увеличении расхода жидкости(газа} сверх расчетного возрастает скорость потока, что приводит к росту сжимающих и растягивающих сил, лощадь проходного сечения в узком месте рабочей полости 7 автоматически уменьшается. В результате устанавливается новое равновесное состояние эластичных затворов при сохранении расхода в заданных пределах.

При уменьшении расхода эластичные ,-затворы вновь увеличивают проходное сечение. Площадь проходного сечения рабочей полости 7.увеличивается, приближаясь к исходному положению эа счет упругих сил материала чувствительных элементов и уменьшения градиента давления.

Преимуществом предлагаемого регулятора расхода являются более широкие пределы регулирования расхода с увеличением чувствительности объекта регулирования

5 вследствие относительно меньшего радиального перемещения каждого эластичного затвора, что также повышает их устойчивость при деформации, особенно при обжатии.

10 Формула изобретения

1. Регулятор расхода, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, в котором закреплен эластичный затвор, выполненный в виде тела вращения и образу15 ющий со стенками корпуса камеру управления, сообщенную с полостью эластичного затвора, в которой установлен ocesoA обтекатель, от л и ча ю щи и с я тем, что обтекатель выполнен в виде эластичной

20 замкнутой трубки с эластичными боковыми стенками с образованием дополнительной камеры управления.

2. Регулятор по и. 1, о т л и ч а ю щ и й25 с я тем, что дополнительная камера управления сообщена с полостью выходного патрубка,