Регулятор расхода жидких, газообразных и парообразных сред

 

Изобретение относится к трубопроводной арматуре и может быть широко использовано для автоматического поддержания заданного расхода сред в трубопроводах различного назначения, преимущественно в теплоэнергетике, нефтегазохимической промышленности и в коммунально-бытовом хозяйстве. Технический результат - повышение точности и интервала регулирования расхода жидких, газообразных и парообразных сред. Регулятор содержит полый корпус с глухим донышком и крышкой, подводящую, отводящую кольцевые камеры с соответствующими радиальными окнами, расположенные в полости чувствительный элемент в виде дросселя и регулирующий элемент в виде задатчика. Регулятор прост в изготовлении, безотказен в эксплуатации. 6 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области трубопроводного арматуростроения, а именно к регуляторам расхода различных сред, и может быть использовано для регулирования и автоматического поддержания заданного расхода транспортируемых сред в трубопроводных сетях различного назначения, преимущественно в теплоэнергетике, нефтегазохимической промышленности и коммунально-бытовом хозяйстве.

Известен регулятор расхода газа, содержащий корпус с входной, выходной полостями, между которыми размещен регулирующий орган в виде первого полого поршня, образующего с корпусом дросселирующую щель, и в осевом дроссельном отверстии установленного корректирующего конусного элемента, жестко связанного с корпусом, толкатель - полый поршень с окнами на боковой поверхности, с пружинами задания и задающим винтом (а.с. СССР 1797100, G 05 D 7/01, 1993 [1]).

Недостатком данного устройства является низкая точность регулирования из-за сложной, малочувствительной конструкции.

Известен регулятор расхода жидкости, содержащий корпус с подводящей, отводящей кольцевыми камерами и с соответствующими радиальными отверстиями, крышку и размещенный в корпусе подвижный элемент в виде трубы, соединенной с поплавком-поршнем, надпоршневая полость которого отверстиями сообщена с отводящей камерой, регулируемый дроссель, связанный с механизмом настройки, в виде полого плунжера, установленного с возможностью поворота и осевого перемещения, снабженного радиальными окнами, которые образуют с радиальными окнами отводящей камеры выходную дросселирующую щель (а.с. СССР 1539732, G 05 D 7/01, 1990 [2]).

Недостатком данного устройства является низкий уровень точности, интервала регулирования, так как подвижный элемент имеет низкую чувствительность, особенно при работе на паре или газе.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является поплавково-поршневой регулятор расхода жидкости, содержащий корпус с крышкой, подводящую, отводящую кольцевые камеры соответственно с треугольной и трапециевидной формы радиальными окнами, дроссель, автоматически изменяющий сопротивление, в виде трубы, соединенной с поплавком-поршнем, задатчик, в виде втулки с цилиндром для поршня, надпоршневая полость которого отверстиями сообщена с отводящей камерой, и с трапециевидными окнами, равноценными окнам выходной камеры, при этом задатчик управляется рукояткой и может занимать различные фиксированные положения вокруг и вдоль вертикальной оси корпуса (Паспорт. Регулятор расхода жидкости поплавково-поршневой (ППРРЖ). ПС 42 1865-2693714 - 00. Государственный Реестр 19776-2000. ООО "ТЭС" г. Москва - ОАО "Металлист" г. Зарайск [3]).

Недостатком ближайшего аналога является невысокий уровень точности, интервала регулирования, так как дроссель имеет низкий уровень чувствительности, особенно при работе на газопарообразных средах. Стуки в крайних положениях дросселя, автоколебания и шум в системе.

Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в повышении точности и интервала регулирования расхода жидких, газообразных и парообразных сред.

Поставленная задача решается тем, что в регуляторе расхода жидких, газообразных и парообразных сред, содержащем корпус с крышкой, подводящую, отводящую кольцевые камеры с соответствующими симметрично по окружности корпуса расположенными треугольной и трапециевидной формы радиальными окнами, задатчик в виде втулки с окнами трапециевидной формы и цилиндра, отверстиями сообщенного с отводящей кольцевой камерой, дроссель в виде трубы, жестко, например сваркой, соединенной с поплавком-поршнем, установленный с расчетным, например, для свободного хода зазором в корпусе и цилиндре задатчика, регулятор в виде направляющего фиксатора положения втулки задатчика и в виде штока с рукояткой, с прикрепленным к ней указателем расхода, со шкалой расхода, стопора положения штока и сальникового уплотнения штока. Корпус выполнен, например, из малоуглеродистой стали с глухим донышком, по центру которого закреплен амортизирующий подпятник, например, из фторопласта, треугольной формы окна подводящей кольцевой камеры одним из своих углов строго ориентированы вверх по оси корпуса, а трапециевидной формы окна в отводящей кольцевой камере корпуса выполнены перекрывающими окна втулки задатчика только от поворота задатчика вокруг своей оси. Цилиндр задатчика выполнен, например, из нержавеющей стали, по своему центру снабжен амортизирующим подпятником, например, из фторопласта, а отверстия цилиндра задатчика выполнены калиброванными. Труба и поплавок-поршень дросселя выполнены, например, из нержавеющей стали с увеличивающими их площадь поверхности нарезкой, которая повышает точность и интервал регулирования. При этом поплавок-поршень может быть выполнен одного диаметра, а нарезка может быть выполнена в виде однозаходовой или многозаходовой резьбы, например в виде метрической, трубной или ленточной, или нарезка может быть выполнена в виде кольцевых выточек, например, прямоугольной, вогнуто-сферической или грибовидной формы. Труба и поплавок-поршень дросселя могут быть выполнены каждый со своей нарезкой, например труба может быть выполнена с нарезкой в виде ленточной однозаходовой резьбы, а поплавок-поршень - с кольцевыми выточками прямоугольной формы. Для удобства выверки регулятора в эксплуатации на крышке корпуса может быть выполнена кольцевая канавка-уровень. Для проверки свободного хода дросселя в штоке регулятора может быть выполнено сквозное отверстие и заглушено съемной заглушкой, а в торцевой части поплавка-поршня выполнено резьбовое отверстие для крепления щупа.

Сущность изобретения показана на чертеже.

Регулятор расхода жидких, газообразных и парообразных сред, выполнен содержащим корпус 1 с глухим донышком 2, по центру которого закреплен амортизирующий подпятник 3, крышку 4, подводящую 5, отводящую 6 кольцевые камеры с соответствующими треугольной формы подводящими окнами 7, которые одним из своих углов 8 строго ориентированы вверх по оси корпуса, и отводящими окнами (не показано), которые выполнены высокими и перекрывающими трапециевидные окна задатчика только от поворота его вокруг своей оси. Подводящий, отводящий патрубки с фланцами 9. Дроссель 10 в виде трубы 11, на которой выполнена одна из известных нарезок 12 и которая жестко соединена, например, сваркой с поплавком-поршнем 13, на поверхности которых выполнена одна из нарезок 14. При этом дроссель установлен в корпусе с расчетным зазором 15 между трубой и корпусом и с расчетным зазором 16 между поршнем и цилиндром. Задатчик 17 в виде втулки 18 с окнами 19 трапециевидной формы, выполненной за одно целое с цилиндром 20, который калиброванными отверстиями 21 через окна 22 в корпусе сообщен с отводящей кольцевой камерой и по своему центру снабжен амортизирующим подпятником 23, где задатчик управляется рукояткой 24 на штоке 25 и может занимать различные фиксированные стопором 26 и направляющим фиксатором 27 положения, вокруг и вдоль вертикальной оси корпуса. Сальниковое уплотнение штока 28, указатель расхода 29 с шкалой расхода 30, сквозное отверстие 31 в штоке с заглушкой 32 и кольцевую канавку-уровень 33.

Регулятор расхода жидких, газообразных и парообразных сред работает следующим образом.

На трубопроводных сетях различного назначения регулятор устанавливается разъемно - на фланцах 9 (см. чертеж).

Рабочее положение - вертикальное, что выверяется заполнением кольцевой канавки-уровня 33 простой водой и проверкой свободного без заедания хода дросселя 10 в корпусе 1 и в цилиндре 20 через отверстие 31 в штоке 25 - щупом.

Место установки регулятора на трубопроводных сетях различного назначения - независимое - на пути транспортируемых сред от источника давления к потребителю.

Среда из подводящей кольцевой камеры 5 через треугольной формы окна 7 с вершинками углов 8, направленными в верх, зазоры 15, омывая нарезки 12 трубы 11, поступает в полость корпуса 1. Откуда поток среды, работая на нарезках 14 поплавка-поршня 13, через окна 19 задатчика 17 и через с расчетом выполненные зазоры 16 в цилиндре 20, калиброванные отверстия 21 в верхней части цилиндра 20 и через окна 22 в корпусе 1 проходит в отводящую кольцевую камеру 6.

Текущее значение расхода среды через регулятор зависит от величины открытой части окон 19 задатчика 17 и высоты положения задатчика 17 в корпусе 1 относительно окон 7, что обеспечивается поворотом втулки 18 на направляющем фиксаторе 27 рукояткой 24 штока 25 в крышке 4. Положение рукоятки 24 фиксируется стопором 26, а значение расхода среды контролируется по указателю 29 на шкале 30.

При этом высокая точность получения заданного значения расхода текущей среды, широкий интервал регулирования, высокая чувствительность, бесшумность прохода среды через окна 7, 19, отсутствие гидроударов, стуков, автоколебаний дросселя 10, особенно при работе регулятора на газо- и парообразных текущих средах, обеспечивается увеличенной нарезкой 12, 14, площадью поверхности дросселя 10, формой, направленностью и размерами окон 7, 19, взаимодействием дросселя 10 с подпятниками 3, 23, величиной расчетных зазоров 15, 16 и диаметром-сечением калиброванных отверстий 21, где дроссель 10 воспринимает от потоков, его обтекающих, статическое давление, а также динамическую силу и силу трения среды, равнодействующая которых направлена противоположно силе веса дросселя 10. При всех изменениях перепада давления на подводящей 5 и отводящей 6 сторонах регулятора дроссель 10 своей трубой 11, относительно окон 7 углов 8, и в цилиндре 20, где протекающая через калиброванные отверстия 21 и зазоры 16 среда стабилизирует дроссель 10 от автоколебаний, в корпусе 1 занимает положение, при котором уравновешиваются все действующие на него силы, что в установившемся режиме и обеспечивает постоянство заданного окнами 19 задатчика 17 расхода. При этом направленность углов 8, большая высота отводящих окон в корпусе 1, вид нарезок на поверхности элементов дросселя 10 и по расчету выполненные зазоры 15, 16 обеспечивают равномерное обтекание дросселя 10 потоками среды, благодаря чему он не прижимается к стенкам корпуса 1 и цилиндра 20, а самоцентруется, самоочищается и совершает колебательные - относительно продольной оси, возвратно-поступательные - по вертикали и вращательные вокруг своей оси движения. Байпасный - постоянно движущийся поток через регулятор обеспечивается зазорами 15, 16, калиброванными отверстиями 21, вершинками углов 8 окон 7 и осевым ходом цилиндра 20 задатчика 17 относительно окон 7 корпуса 1 исходя из расчета предназначенности регулятора.

Использование предлагаемого решения повышает точность, надежность и безопасность работы различных трубопроводных систем, расширяет интервал регулирования и расширяет область применения регулятора расхода жидких, газообразных и парообразных сред.

Источники информации, принятые во внимание: 1. А.с. СССР, 1797100, G 05 D 7/01, 1993 г.

2. А.с. СССР, 1539732, G 05 D 7/01, 1990 г.

3. Паспорт. Регулятор расхода жидкости поплавково-поршневой (ППРРЖ). ПС 42 1865-001-2693714-00. Зарегистрирован. Государственный реестр 19776-2000 г. ООО "ТЭС" г. Москва - ОАО "Металлист" г. Зарайск (прототип).

Формула изобретения

1. Регулятор расхода жидких, газообразных и парообразных сред, содержащий корпус с крышкой, подводящую, отводящую кольцевые камеры с соответствующими симметрично по окружности корпуса расположенными треугольной и трапециевидной формы радиальными окнами, задатчик в виде втулки с окнами трапециевидной формы и цилиндра, отверстиями сообщенного с отводящей кольцевой камерой, дроссель в виде трубы, жестко соединенной с поплавком-поршнем, установленный с расчетным зазором в корпусе и цилиндре задатчика, регулятор в виде направляющего фиксатора положения втулки задатчика и в виде штока с рукояткой, с прикрепленным к ней указателем расхода, со шкалой расхода, стопора положения штока, и сальникового уплотнения штока, отличающийся тем, что корпус выполнен с глухим донышком, по центру которого закреплен амортизирующий подпятник, треугольной формы окна подводящей кольцевой камеры одним из своих углов строго ориентированы вверх по оси корпуса, трапециевидной формы окна в отводящей кольцевой камере выполнены перекрывающими окна втулки задатчика только от поворота его вокруг своей оси, цилиндр задатчика по своему центру снабжен амортизирующим подпятником, а отверстия цилиндра задатчика выполнены калиброванными, труба и поплавок-поршень дросселя выполнены с увеличивающей их площадь поверхности нарезкой.

2. Регулятор по п. 1, отличающийся тем, что нарезка выполнена в виде однозаходовой или многозаходовой резьбы.

3. Регулятор по п. 1 или 2, отличающийся тем, что нарезка выполнена в виде кольцевых выточек.

4. Регулятор по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что труба и поплавок-поршень выполнены каждый со своей нарезкой.

5. Регулятор по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что поплавок-поршень выполнен одного диаметра.

6. Регулятор по п. 1, отличающийся тем, что на крышке корпуса выполнена кольцевая канавка-уровень.

7. Регулятор по п. 1, отличающийся тем, что в штоке регулятора выполнено сквозное отверстие и заглушено съемной заглушкой, а в торцевой части поплавка-поршня выполнено резьбовое отверстие.

РИСУНКИ

Рисунок 1