УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПОТОКА КОНТРОЛЬНОГО ГАЗА Российский патент 1995 года по МПК G01M3/02 

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам для испытания на герметичность объектов, находящихся под избыточным давлением контрольного газа.

Известны устройства с конусообразной регулировочной иглой и соответствующим отверстием. Обязательными и трудновыполнимыми элементами этих систем являются механизмы прецизионной регулировки подачи подвижных элементов [1, 2] При разработке таких устройств необходимо обеспечить плавность регулировки натекателя, высокую точность, стабильность натекания, надежность, простоту изготовления, ремонтопригодность, высокую воспроизводимость результатов, необходимый диапазон регулирования пропускной способности. Подвижная система игольчатого затвора приводится в действие с помощью резьбовых механизмов.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является щуп-натекатель течеискателя ПТИ-10, содержащий корпус с коническим отверстием и установленную в нем регулируемую коническую иглу, хвостовая часть которой имеет резьбу, регулировочную гайку и трубку для отвода контрольного газа [3] Щуп-натекатель течеискателя ПТИ-10 позволяет проводить поиск локальных течей исследуемого объекта с изменением пропускной способности.

Устройство имеет следующие недостатки:
несовершенство применяемой резьбовой регулировки, заключающееся в том, что трудно обеспечить достаточно мелкий шаг регулирования пропускной способности;
низкая помехоустойчивость при воздействии динамических возмущающих факторов; резьбовое соединение при воздействии на него динамических факторов (удары, встряска, вибрации) подвержено деформации и микролюфтам, что ведет к скачкообразной перенастройке конической иглы;
воспроизводимость величины пропускной способности натекателя в течение срока его службы меняется ввиду влияния изменений в винтовой паре в пределах диапазона движения, при повторении циклов движения, с течением времени; изменения в винтовой паре обусловлены влиянием ошибок.

Целью изобретения является повышение точности регулировки.

Цель достигается тем, что известное устройство для регулирования потока контрольного газа, содержащее полый теплоизолированный корпус с регулируемым дросселем, запирающий орган которого выполнен в виде конической иглы, согласно изобретению снабжено установленным в корпусе между конической иглой и резьбовым регулятором положения конической иглы вторым регулятором (гидравлическим редуктором), выполненным в виде гидравлически соединенных герметичных сильфонов большего и малого диаметров, заполненных рабочей жидкостью с малым коэффициентом теплового расширения и большой теплоемкостью, при этом подвижный торец сильфона большого диаметра жестко соединен с конической иглой, а подвижный торец сильфона малого диаметра связан с резьбовым механизмом перемещения конической иглы.

Цель достигается также тем, что сильфон меньшего диаметра установлен внутри сильфона большого диаметра с образованием между ними герметичной полости переменного объема, заполненной рабочей жидкостью с малым коэффициентом теплового расширения и большой теплоемкостью, общий торец сильфонов закреплен в корпусе, подвижный торец сильфона большего диаметра жестко соединен с конической иглой, а подвижный торец малого сильфона связан с резьбовым механизмом перемещения конической иглы.

Кроме того, цель достигается тем, что седло выполнено из эластомера, например из политетрафторэтилена.

Сущность изобретения заключается в том, что для снижения влияния на точность перемещения иглы инструментальной ошибки прибора, а также для повышения точности при установке необходимого зазора за счет снижения коэффициента передачи вращательного движения гайки в поступательное движение иглы резьбовой механизм перемещения конической иглы связан с иглой опосредованно через второй регулятор положения иглы (гидравлический редуктор) с заданным коэффициентом передачи.

На чертеже показано устройство для регулирования потока контрольного газа.

Устройство содержит полый теплоизолированный корпус 1, с регулируемым дросселем 2, запирающий орган которого выполнен в виде конической иглы 3, резьбовой регулятор 4 положения конической иглы 3, второй регулятор положения иглы (гидравлический редуктор), установленный в корпусе между конической иглой 3 и резьбовым регулятором 4 положения конической иглы 3. Гидравлический редуктор выполнен в виде гидравлически соединенных герметичных сильфонов 5 и 6 большого и малого диаметров, причем сильфон 5 меньшего диаметра установлен внутри сильфона 6 большего диаметра с образованием между ними герметичной полости постоянного объема, заполненной рабочей жидкостью 7 с малым коэффициентом теплового расширения и большой теплоемкостью. Подвижный торец 8 сильфона большого диаметра жестко соединен с конической иглой, а подвижный торец 9 сильфона малого диаметра связан с резьбовым регулятором 4 положения конической иглы 3. Рабочая жидкость 7 выбирается с малым коэффициентом теплового расширения α_t и большой теплоемкостью в целях уменьшения влияния колебаний теплового режима работы прибора
Δ l l α _t (t t_o), где Δ l приращение габаритов в результате теплового расширения;
l первоначальный габарит прибора;
t t_o изменение температуры окружающей прибор среды.

Резьбовой регулятор 4 выполняется из стали У8А или У10А с последующей закалкой до твердости НРС 50-55 и шлифованием. Шероховатость обработанной поверхности закаленного винта от Р 1,6 до Р 0,8. В целях избежания влияния изменений теплового режима работы прибора за счет изменения температуры окружающей среды на корпус 1 нанесен слой теплоизоляции, кроме того, корпус 1 и коническая игла 3 выполнены из материала с коэффициентом линейного теплового расширения не более 1,0х10^-6 К^-1, например из сплава 23НКД. Седло 10 выполнено из эластомера, например из политетрафторэтилена (тефлон). Корпус 1 герметично соединен с камерой 11 ограничения хода регулировочной гайки 12.

Для устранения люфта регулировочной гайки 12 с обеих сторон от нее по оси винта в камере 11 ограничения хода регулировочной гайки 12 установлены шайбы 13. Для фиксирования резьбового регулятора гайки 12 установлены шайбы 13. Для фиксирования резьбового регулятора 4 после установки требуемого зазора между иглой 3 и седлом 10 на свободном конце винта резьбового регулятора вне камеры 11 ограничения хода установлена стопорная гайка 14.

Устройство для регулирования потока контрольного газа работает следующим образом.

Для задания требуемого газового потока, проходящего через устройство, отвинчивают стопорную гайку 14 и, вращая регулировочной гайкой 12 в ту или иную сторону, получают необходимую величину зазора между седлом 10 и иглой 3. При вращении регулировочной гайки 12 резьбовой регулятор 4 перемещает подвижный торец 9 сильфона 6 малого диаметра, имеющего площадь f, на расстояние l₁. При этом изменяется объем сильфона 6, расположенного в рабочей жидкости 7 на величину Δ V₁. В результате этого несжимаемая рабочая жидкость 7, стремясь сохранить свой объем, оказывает гидравлическое воздействие на внутреннюю поверхность большого сильфона 5. Подвижный торец 8 с площадью F сильфона большого диаметра совершает перемещение l₁, изменяя объем, образованный большим сильфоном, на величину Δ V₂. При этом благодаря перемещению конической иглы 3, жестко связанной с подвижным торцом 8, изменяется рабочий зазор регулируемого дросселя 2. Так как жидкость несжимаемая, то Δ V₁ V₂. Но ΔV₁ f˙ l₁, а ΔV₂ F l₂. Поэтому f ˙l₁ F l₂, l₁ f ˙l₂/F или l₁ K l₂, где K f/F геометрический параметр, определяющий чувствительность второго регулятора положения иглы.

Для повышения точности чувствительность редуктора необходимо снизить. Соотношение площадей торцов выбирают при разработке устройства, исходя из заданной чувствительности прибора.

Таким образом, благодаря введению второго гидравлического регулятора перемещения резьбового регулятора трансформируют и регулировочная игла перемещается на величину, меньшую, чем величина перемещения торца 9. В результате существенно снижается влияние на точность перемещения иглы технологических первичных ошибок, смещений в зазорах кинематических пар, силовых деформаций деталей, температурных деформаций, сил трения в кинематических парах, случайных динамических воздействий при настройке. Кроме того, снижается шаг перемещения регулировочной иглы, предел которого технологически лимитировался шагом дифференциальной резьбы.

Использование: для испытания на герметичность объектов, находящихся под избыточным давлением контрольного газа. Сущность изобретения: устройство для регулирования потока контрольного газа содержит полый теплоизолированный корпус 1 с регулируемым дросселем 2, запирающий орган которого выполнен в виде конической иглы 3. Коническая игла 3 перемещается посредством двух регуляторов положения иглы: резьбового и гидравлического. Гидравлический регулятор выполнен в виде двух сильфонов 5 и 6 большого и малого диаметров. Герметичная полость, образованная двумя сильфонами 5 и 6, заполнена рабочей жидкостью 7 с малым коэффициентом теплового расширения и большой теплоемкостью. Торец 8 сильфона 5 большого диаметра соединен с конической иглой 3. Подвижный торец 9 сильфона 6 малого диаметра связан со штоком резьбового регулятора 4 положения конической иглы 3. 2 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПОТОКА КОНТРОЛЬНОГО ГАЗА, содержащее полый теплоизолированный корпус, запирающий орган, выполненный в виде конической иглы и седла, установленного в корпусе, ответного по форме игле, и резьбовой регулятор положения иглы со штоком, отличающееся тем, что оно снабжено вторым регулятором положения иглы, выполненным в виде двух сильфонов большого и малого диаметров, расположенных соосно один в другом, с образованием между ними герметичной полости, которая заполнена жидкостью, одна стенка сильфона большого диаметра жестко соединена с иглой и одна стенка сильфона малого диаметра соединена со штоком резьбового регулятора положения иглы, а другие стенки обоих сильфонов закреплены на корпусе. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что другие стенки сильфонов большого и малого диаметров объединены. 3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что седло выполнено из эластомера, например из политетрафторэтилена.