РЕГУЛЯТОР ПОТОКА ЖИДКОСТИ Российский патент 1994 года по МПК F25B41/06 

Изобретение относится к холодильной технике, а именно к регуляторам потока жидкости или газа, проходящего через теплообменные аппараты, главным образом холодильных установок и систем.

В камерах охлаждения и замораживания холодильников установлены воздухоохладители, подключенные параллельно к коллекторам подвода жидкого аммиака и отвода паров аммиака или аммиачной парожидкостной смеси. В силу целого комплекса факторов (различные конфигурации каналов, различные тепловые нагрузки и т. д. ) жидкий хладагент не может распределяться равномерно по всем воздухоохладителям, что уменьшает интенсивность отвода тепла от охлаждаемого объекта. Поэтому последовательно с каждым воздухоохладителем ставят или дроссельную шайбу ил вентиль. Эти средства мало влияют на равномерность распределения аммиака, так как в процессе работы изменяются нагрузки на каждый воздухоохладитель по-своему. Поэтому требуется автоматическое устройство, обеспечивающее постоянство расхода жидкости через каждый аппарат при изменении характеристик последнего в процессе работы, или значительно до 10-20 раз увеличивать кратность циркуляции аммиака через теплообменник с помощью насоса. Таким образом, дроссельная шайба и вентиль являются аналогами регулятора потока жидкости соответственно постоянным и подстраиваемым вручную. Основным их недостатком является сложность и трудоемкость управления распределением жидкого аммиака по воздухоохладителям.

Указанный недостаток отсутствует у известного регулятора потока жидкости, содержащего корпус с устройством для крепления в разрезе трубопровода, внутри корпуса расположены шток с клапаном, седло и пружина, причем внешняя поверхность штока и внутренняя поверхность корпуса образуют канал. Такой регулятор применяется для регулирования потока охлаждающей воды через конденсатор. Сигналом служит давление конденсации паров хладагента. Однако, этот регулятор не применим для поддержания постоянного расхода жидкого аммиака через воздухоохладители, находящиеся в камере холодильной обработки пищевых продуктов, так как давления в коллекторах, к которым подключены воздухоохладители, поддерживаются постоянными. Указанный регулятор потока жидкости является ближайшим аналогом предлагаемого устройства и принят за прототип.

Целью изобретения является обеспечение автоматизированного поддержания постоянства расхода жидкого хладагента через последовательно соединенный с регулятором теплообменный аппарат при изменении гидравлического сопротивления аппарата в процессе работы.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемый регулятор потока жидкости отличается тем, что регулятор снабжен шпильками, на которых закреплена пружина, шток выполнен полым и соединен с корпусом при помощи и шпилек, а корпус выполнен в виде тонкостенной обечайки, клапан имеет иглу, размещенную в седле, которое установлено в конце канала по ходу потока, причем устройство крепления представляет собой фланец, на котором через разъем консольно закреплен корпус со стороны штока, а канал является осевым и калиброванным, что корпус размещен внутри трубопровода, а разъем выполнен в виде резьбового соединения.

Таким образом, предлагаемый регулятор потока жидкости соответствует критериям изобретения: новизна, изобретательский уровень, промышленная применимость.

При изучении других технических решений, например, средств увеличения кратности циркуляции в насосно-циркуляционных системах охлаждения, обнаружено, что они не обеспечивают надежного поддержания постоянного расхода хладагента через воздухоохладитель по сравнению с предложенным устройством, снижают надежность работы всей системы и приводят к повышенному расходу электроэнергии на привод циркуляционных насосов.

На чертеже изображен регулятор потока жидкости, разрез.

Регулятор потока жидкости установлен в разрез трубопровода 1 с фланцами и состоит из фланца 2 регулятора потока жидкости, резьбового соединения 3 фланца 2 с корпусом 8, шпильки 4, пружины 5, шпильки 6, полого штока 7, корпуса регулятора в виде тонкостенной обечайки 8, цилиндрической части клапана 9, части клапана переменного сечения (иглы) 10 и седла 11.

Игла 10 может быть выполнена конической или другого специального профиля (параболической, составленной из различных конусов, в виде тела вращения или квадратной, многогранной и т. д. ) в зависимости от режимов работы по температуре, расходов и видов жидкости (однофазная, многофазная, вода, аммиак, масло, смесь масла и аммиака и т. п. ).

Регулятор потока жидкости соединяется последовательно по потоку жидкости с объектом переменного гидравлического сопротивления, через который необходимо поддерживать постоянный расход жидкости, например, воздухоохладитель в насосно-циркуляционной системе охлаждения холодильников.

Регулятор работает следующим образом. При движении потока жидкости в калиброванном канале между корпусом 8 и штоком 7 под действием вязкостных сил шток 7 перемещается по направлению движения жидкости. На шток 7 также воздействует перепад давления в трубопроводе 1 до и после регулятора. Шток 7 с клапаном 9 и иглой 10 в равновесном состоянии удерживается пружиной 5. При увеличении расхода жидкости через регулятор (уменьшилось гидравлическое сопротивление воздухоохладителя) вязкостные силы и перепад давления продвигают клапан 9 с иглой 10 по течению жидкости и увеличивают гидравлическое сопротивление регулятора на численное значение его уменьшения в воздухоохладителе.

При увеличении гидравлического сопротивления воздухоохладителя, например, при возрастании тепловой нагрузки на воздухоохладитель, сначала уменьшается расход жидкости, а затем он восстанавливается снижением гидравлического сопротивления регулятора потока (изменением положения штока 7 с иглой 10 относительно седла 11).

Прототип не может обеспечить постоянство расхода жидкости, так как он реагирует на изменение давления, а не расхода жидкости.

Консольное крепление корпуса 8 регулятора на фланце 2 позволяет на одном и том же фланце устанавливать регуляторы, рассчитанные на поддержание различных по номиналу расходов жидкости, то есть унифицировать крепление регуляторов потока жидкости.

Консольное крепление регулятора потока позволяет обеспечить надежную работу регулятора и при изгибе трубопровода 1 после фланца 2 в пределах зазора между седлом клапана 11 (или концом иглы 10) и внутренней поверхностью трубопровода 1. Кроме того, облегчено техническое обслуживание регулятора из-за доступности для осмотра основных рабочих частей - седла, иглы, штока, пружины.

Работоспособность и надежность работы регулятора проверена на опытах с водой. Подтверждена возможность поддержания постоянства расхода воды при изменении гидравлического сопротивления воздухоохладителя на 2,5 кг/кв. см. (56) Уманский В. С. Автоматизация холодильных установок. М. : Пищевая промышленность, 1973, с. 171, рис. 110а.

Использование: холодильная техника, в частности в устройствах поддержания расхода жидкости через объект с переменным гидравлическим сопротивлением. Сущность изобретения: регулятор содержит корпус 8, выполненный в виде тонкостенной обечайки. Внутри корпуса расположены полый шток 7, соединенный с корпусом при помощи пружины 5 и шпилек 6, имеющий иглу, клапан 9 и седло 11. Внутренняя поверхность штока 7 и внутренняя поверхность корпуса 8 образуют осевой калиброванный канал, а корпус размещен внутри трубопровода 1 в его разрезе. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. РЕГУЛЯТОР ПОТОКА ЖИДКОСТИ, содержащий корпус с устройством для крепления в разрезе трубопровода, внутри корпуса расположены шток с клапаном, седло и пружина, причем внешняя поверхность штока и внутренняя поверхность корпуса образуют канал, отличающийся тем, что регулятор снабжен шпильками, на которых закреплена пружина, шток выполнен полым и соединен с корпусом при помощи пружины и шпилек, а корпус выполнен в виде тонкостенной обечайки, клапан имеет иглу, размещенную в седле, которое установлено в конце канала по ходу потока, причем устройство крепления представляет собой фланец, на котором через разъем консольно закреплен корпус со стороны штока, а канал является осевым и калиброванным. 2. Регулятор по п. 1, отличающийся тем, что корпус размещен внутри трубопровода, а разъем выполнен в виде резьбового соединения.