Регулятор расхода

 

Изобретение относится к энергетике и может быть применено в тепловых сетях преимущественно с открытым водоразбором на ответвлениях от магистрального прямого трубопровода. Решаемые задачи - повышение точности регулирования, экономичности, надежности. Регулятор расхода содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками и перегородкой 4, образующей выходную полость 6, соединенную с выходным патрубком, чувствительный элемент, выполненный в виде мембраны 7, установленной в корпусе перед перегородкой, и выпускной клапан 9 в виде трубчатого элемента, седло которого расположено в выпускной полости. При этом полость 5 между корпусом и мембраной соединена с входным патрубком и через центральное отверстие 8 в мембране с полостью трубчатого элемента, которая соединена через боковые отверстия 17 в нем с полостью 16 между мембраной и перегородкой, трубчатый элемент установлен с возможностью осевого перемещения во втулке 10, которая закреплена в перегородке, а седло трубчатого элемента выполнено в виде диска 12, прикрепленного к штоку 13, установленному на резьбе с возможностью регулирования положения диска относительно трубчатого элемента, к диску 12 соосно прикреплена игла 15, верхняя часть которой расположена в отверстии 8 мембраны. 2 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к энергетике и может быть применено в тепловых сетях преимущественно с открытым водоразбором на ответвлениях от магистрального прямого трубопровода.

Известен регулятор расхода, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, регулирующий орган, чувствительный элемент, выполненный в виде сильфона, сужающее устройство, управляющее регулирующим органом, регулируемое гидравлическое сопротивление, установленное для настройки после сужающегося устройства [1].

Недостатками этого регулятора являются потери энергии на дросселирование в сужающем устройстве, в регулируемом настроечном сопротивлении, ненадежность сильфона и малый его ресурс, недостаточная точность регулирования, так как уменьшение толщины стенок сильфона возможно только до определенной толщины - при изготовлении применяется сварка.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является выбранный в качестве прототипа регулятор расхода, содержащий корпус с входным и выходным патрубками и перегородкой, образующей выходную полость, соединенную с выходным патрубком, чувствительный элемент в виде мембраны, установленной в корпусе перед перегородкой, и выпускной клапан в виде прикрепленного к мембране трубчатого элемента, седло которого расположено в выпускной полости [2].

Недостатком данного технического решения является недостаточная точность регулирования по причине значительного усилия на пружину, установленную последовательно с мембраной чувствительного элемента, по причине большого перепада давления на блоке слежения. Кроме того, требуется индивидуальный подбор живого сечения трубчатого элемента (для определения живого сечения дроссельной щели) и площади мембраны, сложность конструкции характеризует его недостаточную надежность. Решаемые изобретением задачи - повышение точности регулирования, надежности, экономичности.

Указанные задачи решаются следующим образом. В регуляторе расхода, содержащем корпус с входным и выходным патрубками и перегородкой, образующей выходную полость, соединенную с выходным патрубком, чувствительный элемент в виде мембраны, установленной в корпусе перед перегородкой, и выпускной клапан в виде прикрепленного к мембране трубчатого элемента, седло которого расположено в выпускной полости, полость между корпусом и мембраной соединена с входным патрубком и через центральное дроссельное отверстие в мембране с полостью трубчатого элемента, которая соединена через боковые отверстия в нем с полостью между мембраной и перегородкой, причем трубчатый элемент установлен с возможностью осевого перемещения во втулке, которая закреплена в перегородке, а седло трубчатого элемента выполнено в виде диска, при этом диск прикреплен к штоку, установленному на резьбе в корпусе с возможностью регулирования положения диска относительно трубчатого элемента, к диску соосно трубчатому элементу прикреплена игла, верхняя часть которой расположена центрально в дроссельном отверстии мембраны.

Сущность изобретения состоит в том, что повышение точности регулирования достигается тем, что жесткость мембраны может быть выбрана какой-угодно малой. При этом при малых изменениях перепада давления на дроссельном отверстии, обуславливающего изменение расхода, может быть получен большой ход трубчатого элемента, следствием чего обеспечивается малость изменения расхода. Повышение экономичности достигается достаточно большим размером дроссельного отверстия в мембране и малым перепадом давления на нем, что является важным условием на конечных участках теплосети. Этому же условию соответствует согласование живых сечений выпускного клапана и отверстия в мембране с помощью подвижного диска (седла клапана) и иглы, прикрепленной к нему, верхняя часть которой расположена центрально (соосно) в дроссельном отверстии мембраны. С помощью этой иглы в широком диапазоне номинального (заданного) расхода достигается повышенная точность регулирования. Повышение надежности достигается устранением источника ультразвуковых колебаний, что при работе регулятора на воде может привести к усталости металла мембраны. Простота конструкции регулятора также способствует повышению надежности.

При установке регулятора на ответвлениях любого диаметра от прямого магистрального трубопровода теплосети, работающей с открытым водоразбором, появляются следующие преимущества: Устойчивость расхода воды от теплоисточника до вводов отдельных зданий, при этом достаточна установка только дроссельной шайбы, без установки регулятора расхода на каждом вводе, вследствие чего десятки регуляторов с большим расходом могут заменить тысячи регуляторов на абонентских вводах, снижение величины максимального водоразбора в час "пик", так как на абонентских вводах вслед за понижением давления на обратной магистрали снижается давление и на вводе, простота наладки системы теплоснабжения по отдельным ответвлениям.

На чертеже изображен предлагаемый регулятор расхода, продольный разрез.

Регулятор расхода содержит корпус 1 с патрубками 2 и 3 соответственно входа и выхода. Корпус разделен перегородкой 4 с центральным отверстием. При этом образуются полость 5, соединенная с входным патрубком, и полость 6, соединенная с выходным патрубком. Перед перегородкой 4 установлена тонкая упругая мембрана 7 с центральным дроссельным отверстием 8 в центре. Соосно мембране к ней прикреплен выпускной клапан 9, выполненный в виде трубчатого элемента, проходящего через втулку 10, прикрепленную к перегородке 4. Зазор между втулкой 10 и трубчатым элементом уплотнен с помощью, например, поршневых колец 11. Седло трубчатого элемента выполнено в виде диска 12, прикрепленного к штоку 13, проходящему через втулку 14, установленную на резьбе с возможностью регулирования положения диска относительно трубчатого элемента. К диску соосно трубчатому элементу прикреплена игла 15, верхняя часть которой расположена в центральном дроссельном отверстии 8 мембраны. Образованная мембраной 7 и перегородкой 4 полость 16 с помощью боковых отверстий 17 в трубчатом элементе соединена с его полостью.

Работает регулятор следующим образом.

Вода по патрубку 2 поступает в полость 5, из нее через центральное дроссельное отверстие 8 в мембране 7 в полость трубчатого элемента, затем через дроссельную щель между этим элементом (его торцом) и диском 12 (седлом) поступает в полость 6 и по патрубку 3 поступает из регулятора. При истечении воды через дроссельное отверстие 8 на нем образуется перепад давления, пропорциональный квадрату расхода. Поскольку полость трубчатого элемента и полость 16 между мембраной 7 и перегородкой 4 соединены между собой с помощью боковых отверстий 17, то указанный перепад образуется на всей площади мембраны и она прогибается. При увеличении (например) расхода воды через регулятор прогиб мембраны увеличивается, трубчатый элемент, соединенный с мембраной, опускается, прикрывая собой седло и сдерживая нарастание расхода. С помощью штока устанавливается такое положение диска 12 относительно трубчатого элемента, которое соответствует заданному (номинальному) расходу воды через регулятор.

Игла 15 установлена с целью поддержания постоянства чувствительности мембраны при установке заданного (номинального) расхода в широком диапазоне. При этом часть иглы, расположенная в отверстии 8, должна быть спрофилирована так, чтобы отношение живых сечений между трубчатым элементом и диском (например, при расходах D₁ и D₂ ) было примерно равно отношению живых сечений в отверстии 8, площади которых изменяются с помощью иглы 15, при изменении расхода от D₁ до D₂.

Формула изобретения

1. РЕГУЛЯТОР РАСХОДА, содержащий корпус с входным и выходным патрубками и перегородкой, образующей с корпусом выходную полость, соединенную с выходным патрубком, чувствительный элемент в виде мембраны, установленной в корпусе перед перегородкой, и выпускной клапан в виде прикрепленного к мембране трубчатого элемента, седло которого расположено в выпускной полости, отличающийся тем, что полость между корпусом и мембраной соединена с входным патрубком и через центральное дроссельное отверстие в мембране - с полостью трубчатого элемента, которая соединена через боковые отверстия в нем с полостью между мембраной и перегородкой, причем трубчатый элемент установлен с возможностью осевого перемещения во втулке, которая закреплена в перегородке, а седло трубчатого элемента выполнено в виде диска.

2. Регулятор по п. 1, отличающийся тем, что диск прикреплен к штоку, установленному на резьбе в корпусе с возможностью регулирования положения диска относительно трубчатого элемента.

3. Регулятор по п.1, отличающийся тем, что к диску соосно с трубчатым элементом прикреплена игла, верхняя часть которой расположена в центральном дроссельном отверстии мембраны.

РИСУНКИ

Рисунок 1