Клапан устройства измерения и регулирования температуры окружающей среды

 

Изобретение может быть использовано в любых устройствах измерения и регулирования температуры прямого действия, например, для системы кондиционирования и отопления помещений. Клапан устройства измерения и регулирования температуры окружающей среды содержит затвор, который в продольном сечении имеет профиль, выражаемый функцией: sin = A + BH, где A, B - коэффициенты, функция получена по методу, называемому "регрессионный анализ". Функция связывает две величины: синус угла, равного половине профиля затвора - и ход затвора H. Прогноз значения первой из величин по данному значению второй имеет линейный характер, благодаря чему обеспечивается высокая точность поддержания заданного значения температуры окружающей среды. 2 ил.

Клапан может быть использован в любых устройствах измерения и регулирования температуры прямого действия, например, для систем кондиционирования и отопления помещений.

Существует много видов клапанов: стержневой, тарельчатый, полый и т.д. (см. Гуревич Д. Ф. Основы расчета трубопроводной арматуры. - М.: Машгиз, 1962, гл. I,II).

Известен плоский клапан с тарельчатым затвором, в котором перекрытие затвором седла осуществляется по плоскости. Плоский клапан дает линейную зависимость пощади проходного сечения от хода штока, однако имеет существенный недостаток - невозможность полного перекрытия а при использовании дополнительных уплотнительных материалов имеет место быстрый износ.

Наиболее близким является конический клапан, в котором перекрытие затвором седла осуществляется по линии, что резко снижает протечку и позволяет избежать использования дополнительных уплотнительных материалов. Недостатком конического клапана является нелинейность расходной характеристики в целом устройства измерения и регулирования температуры окружающей среды, так как зависимость площади проходного сечения от хода штока, например, для нормально закрытого клапана имеет вид Sпрох= H sin((Dc-H sin cos) (1), где Sпрох - площадь проходного сечения клапана; H - ход затвора клапана; Dc - диаметр седла; - половина угла профиля затвора, имеющего форму усеченного конуса (см. Гуревич Д. Ф. Основы расчета трубопроводной арматуры. М.: Машгиз, 1962, с. 78).

Расчеты и практика подтверждают, что, например, для Hmax = 5 мм; Dc = 15мм; = 20o погрешность нелинейности устройства измерения и регулирования температуры окружающей среды достигает прочти 5%.

Цель предлагаемого изобретения - обеспечение минимального значения погрешности нелинейности устройства измерения и регулирования температуры окружающей среды с возможностью получения полного перекрытия клапана.

Поставленная цель достигается тем, что затвор клапана имеет форму тела вращения, профиль которого в продольном сечении выражается функцией sin=A+BH (2) где

n - число равных отрезков, на которые разбит ход затвора клапана;
sini - определяется из уравнения, получаемого из (1):
sini(Dc-Hisinicosi)=C (5),
в котором
C - постоянная величина, равная
C=Dcsin0 (6),
где
0 - задаваемый угол, равный половине угла профиля затвора на линии его соприкосновения с кромкой седла, то есть при H = 0 для нормально закрытого клапана (см. Бендат Дж., Пирсол А. Прикладной анализ случайных данных. -М.: Мир, 1989, с. 114).

На фиг. 1 схематично изображено продольное сечение клапана устройства измерения и регулирования и температуры окружающей среды в закрытом состоянии (пунктиром показан затвор клапана в открытом состоянии).

Предлагаемый клапан содержит седло 1 и перекрывающий его затвор 2, имеющий профиль тела вращения и неподвижно закрепленный на штоке 3. На шток воздействует дистанционная термочувствительная система (на фиг. 1 она не показана), заполненная термореактивным материалом, например маслом, которая реагирует на изменение контролируемой температуры окружающей среды и перемещает шток 3 с затвором 2 относительно седла 1.

Клапан работает следующим образом.

При повышении температуры окружающей среды термореактивный материал расширяется, в результате чего термочувствительная система давит на шток 3 и затвор 2 отходит от седла 1, увеличивая расход холодоносителя, например воды, поступающей в контролируемую окружающую среду по системе трубопроводов. Когда температура окружающей среды понижается до заданной, затвор 2 перекрывает седло 1. В процессе работы клапана устройства измерения и регулирования температуры окружающей среды важно выполнить два основных условия:
1. при открытии клапана холодоноситель должен поступать по линейной зависимости, что обеспечивает высокую точность поддержания заданного значения температуры окружающей среды;
2. при закрытии клапана затвор должен перекрывать седло, исключая протечку, которая отрицательно сказывается на точности поддержания и измерения температуры окружающей среды.

Невыполнение хотя бы одного условия может привести к аварийной ситуации на объекте в случае выхода из-под контроля температуры окружающей среды.

Предлагается клапан устройства измерения и регулирования температуры окружающей среды, профиль затвора которого в продольном сечении выражается функцией (2). Она получена по методу, называемому "регрессионный анализ". Функция (2) связывает две случайные величины: синус угла, равного половине угла профиля затвора и ход затвора H, прогноз значения первой из которых по данному sin значению второй имеет линейный характер. Она называется уравнением регрессии и представлена графически на фиг. 2, где - отклонение расчетного значения sin , найденного из уравнения регрессии (2), от значения, рассчитанного по формуле (5). Формулы (3) и (4) для нахождения коэффициентов А и В уравнения регрессии (2) получены по методу наименьших квадратов, заключающемуся в минимизации суммы квадратов отклонений для n точек разбиения хода затвора (см. Бендат Дж., Пирсол А. Прикладной анализ случайных данных. -М.: Мир, 1989, с. 113-114).

Например, расчетным путем получено, что для параметров клапана Hmax = 5мм; Dc =15 мм; 0 = 20o профиль затвора в продольном сечении должен выражаться функцией
sin = 0,462 + 0,017 H
Такой затвор легко изготавливается на токарном станке с программным управлением.

Расчеты и практика показали, что погрешность нелинейности устройства измерения и регулирования температуры окружающей среды при этом составляет 0,7% в отличие от 5% в случае использования конического клапана.

Технико-экономическая эффективность в сравнении с прототипом будет получена за счет высокой точности измерения и регулирования температуры окружающей среды и сведения до минимума возможности возникновения аварийной ситуации на объекте поддержания заданного значения температуры.


Формула изобретения

1. Клапан устройства измерения и регулирования температуры окружающей среды, изменяющий расход вещества между седлом и затвором, причем затвор клапана имеет форму тела вращения, отличающийся тем, что затвор в продольном сечении имеет профиль, выраженный функцией
sin = A+BH,
где


- половина угла профиля затвора клапана;
H - ход затвора клапана;
n - число равных отрезков, на которые разбит ход затвора клапана;
sin определяется из уравнения
sini(Dc-Hisinicosi) = C,
где Dc - диаметр седла клапана; C - постоянная величина, равная
C = Dcsin0,
где 0 - задаваемый угол, равный половине угла профиля затвора на линии его соприкосновения с кромкой седла.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для регулирования температуры нагреваемой среды бытовых и промышленных нагревательных устройств

Изобретение относится к терморегуляторам и предназначено для поддержания заданной температуры в теплоизолированном объеме

Изобретение относится к технике автоматического регулирования температуры в теплицах как промышленного, так и индивидуального назначения

Изобретение относится к физике и механике, а именно, к устройствам с регулируемыми параметрами, и может быть использовано при создании смесителей для воды и других жидких сред, а также для регулирования и измерения температуры

Изобретение относится к технике терморегулирования преимущественно жидких сред и может быть использовано в системе теплоснабжения или охлаждения отдельных машин и агрегатов, где необходимо поддерживать заданный температурный режим

Изобретение относится к техническим средствам для терморегулирования преимущественно жидких сред, и может быть использовано в системе теплоснабжения или охлаждения отдельных машин и агрегатов или целых сооружений, где необходимо поддерживать заданный температурный режим

Изобретение относится к автоматическому распределению сетевой воды в системах воздушного отопления

Изобретение относится к арматуростроению и предназначено для использования в системах автоматического регулирования

Изобретение относится к области арматуростроения, в частности к запорно-проходным устройствам трубопроводов пара, воды и иных жидкостей

Изобретение относится к запорной и регулирующей арматуре и предназначено для плавного регулирования расхода жидкости или пара

Изобретение относится к бытовым устройствам с использованием сжатого воздуха или газа, например, углекислого, действующих непосредственно или косвенным образом на напитки в емкостях для выдачи жидкости из емкости под давлением газа, и касается конструктивного исполнения сифонной клапанной головки, закрепляемой на горловине емкости, например, типа баллона, сосуда или бутылки, используемых в виде емкости для сифона, и предназначенной для порционной регулируемой выдачи газированного напитка из емкости

Изобретение относится к трубопроводной арматуре и может быть использовано для установки в трубопроводах широкого диапазона диаметров

Клапан устройства измерения и регулирования температуры окружающей среды

Наверх