РЕГУЛЯТОР РАСХОДА Российский патент 1999 года по МПК G05D7/00 F23N1/00 

Изобретение относится к области гидроавтоматики и может быть использовано, например, в системах автоматического управления энергоустановками.

Известный регулятор расхода содержит корпус с патрубками входа и выхода, в полости которого размещена, сообщенная с патрубками входа и выхода цилиндрическая камера с окнами и установленными в ней соосно гильзой и подпружиненным, имеющим осевой канал поршневым элементом, разделяющим камеру на пружинную и надпружинную полости (патент РФ N 2065198 от 31.08.93).

Недостатком упомянутого регулятора является то, что при использовании его в диапазоне малых расходов жидкости (5 кг/с и менее) диапазон перепадов давления (ΔP), на которых регулятор поддерживает заданный расход постоянным сужается до 20 кг/см² и менее, что не соответствует эксплуатационным требованиям энергетических установок. Узкий диапазон ΔP обусловлен повышенными утечками по концевой части поршневого элемента, возникающими из-за монтажных зазоров, необходимых для установки охватывающей крышки.

Известен регулятор расхода, у которого диапазон перепадов давления на малых расходах широкий, например 100 кг/см² и более (Башта Т.М. Гидропривод и гидропневмоавтоматика, 1972, стр. 113, рис. 78, б - прототип). Упомянутый регулятор расхода содержит корпус с патрубками входа и выхода, в полости которого размещена цилиндрическая камера с окнами и установленными в ней соосно гильзой и подпружиненным поршневым элементом.

Недостатками указанного регулятора является следующее:
- точность поддержания заданного расхода низкая, так как дросселирование потока в регуляторе производится окнами, размещенными на стенке поршневого элемента. Последнее сопряжено с действием на плунжер гидродинамических сил, нарушающих точность работы регулятора;
- регулятор не имеет настроечных элементов, с помощью которых можно было бы компенсировать разброс гидравлических характеристик, возникающий из-за влияния производственных отклонении размеров деталей в пределах допусков на их изготовление;
- регулятор является однорежимным, т.е. не содержит элементов, с помощью которых можно было бы дистанционно управлять режимом работы регулятора по расходу;
- регулятор не содержит элементов, обеспечивающих надежную работу поршневого элемента на рабочей жидкости с частицами загрязнения.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков известного регулятора расхода и расширение его функциональных возможностей.

Указанная цель достигается тем, что в регуляторе расхода, содержащем корпус с патрубками входа и выхода, в полости которого размещена цилиндрическая камера с дросселирующими окнами и установленными в ней соосно гильзой и подпружиненным, имеющим осевой канал поршневым элементом, разделяющим камеру на пружинную и надпружинную полости;
на стенке поршневого элемента выполнено недросселирующее окно, а кромка торца со стороны пружины взаимодействует с дросселирующими окнами цилиндрической камеры, при этом гильза закреплена в корпусе консольно, а на ее стенке выполнено дросселирующее окно;
в корпусе соосно поршневому элементу установлен управляющий валик, а в полости гильзы помещен подвижный элемент, кинематически связанный с управляющим валиком и взаимодействующий с дросселирующим окном гильзы;
консольный конец гильзы снабжен калиброванной управляемой подпружиненной пробкой;
на поршневом элементе выполнены прецизионные уплотнительные пояски, а полость между прецизионными поясками сообщена через фильтр с надпружинной полостью;
входной патрубок и пружинная полость сообщены каналом с размещенным в нем регулировочным винтом.

Совокупность указанных признаков проявляет в предлагаемом регуляторе расхода в сравнении с известными техническими решениями иные свойства, заключающиеся в улучшении эксплуатационных свойств регулятора.

Упомянутые эксплуатационные свойства заключаются в следующем:
- регулятор поддерживает расход рабочей жидкости постоянным с минимальными отклонениями (≈ 0,5%) от заданного значения, в том числе и при работе на загрязненной рабочей жидкости;
- регулятор включает элементы, с помощью которых можно дистанционно управлять режимом работы по расходу в широком диапазоне.

Таким образом, предлагаемое решение соответствует критерию "изобретательский уровень".

Конструкция предлагаемого регулятора расхода, представлена на фиг. 1, 2, на фиг. 1 изображен высокоточный однорежимный регулятор расхода, на фиг. 2 - многорежимный регулятор расхода, где:
1 - корпус;
2 - патрубок входа;
3 - патрубок выхода;
4 - цилиндрическая камера;
5, 14 - дросселирующее окно;
6, 13, 27 - недросселирующее окно;
7 - полая гильза;
8 - поршневой элемент;
9 - осевой канал;
10 - пружинная полость;
11 - надпружинная полость;
12 - кромка поршневого элемента;
15 - управляющий валик;
16 - подвижный элемент;
17 - торец;
18 - кромка подвижного элемента;
19 - пробка;
20 - чека;
21, 22 - уплотнительный поясок;
23 - полость;
24 - фильтр;
25, 26 - канал;
28 - винт регулировочный;
29, 30 - пружина.

Регулятор расхода, фиг. 1, состоит из корпуса 1 с патрубками входа 2 и выхода 3. В корпусе размещены: цилиндрическая камера 4 с окнами 5 и 6, полая гильза 7, поршневой элемент 8 с осевым каналом 9. Поршневой элемент подпружиненным торцем разделяет камеру на две полости - пружинную 10 и надпружинную 11, и кромкой 12 взаимодействует с дросселирующим окном 5. На поршневом элементе выполнено недросселирующее окно (окна) 13, а на гильзе 7 - дросселирующее окно 14.

Регулятор расхода, фиг. 2, состоит из корпуса 1, в котором установлен управляющий валик 15, а в полости гильзы 7 помещен подвижный элемент 16. Торец 17 подвижного элемента выполнен профилированным, при этом кромка 18 торца взаимодействует с дросселирующим окном 14. Подвижный элемент 16 и управляющий валик 15 кинематически связаны (размещены на одном валу).

Для расширения диапазона управления регулятором, фиг. 2, по расходу консольный конец гильзы снабжен калиброванной подпружиненной пробкой 19, которая удерживается в исходном положении чекой 20.

Для обеспечения работы регулятора, фиг. 2, на рабочей жидкости, содержащей частицы загрязнения, на поршневом элементе 8 выполнены прецизионные уплотнительные пояски 21, 22, а полость 23 между поясками сообщена через фильтр 24 и канал 25 с надпружинной полостью 11.

Для компенсации разброса гидравлических характеристик регулятора, фиг. 2, из-за влияния производственных отклонений размеров деталей в пределах допусков на их изготовление, в корпусе выполнен канал 26, а в камере окно 27, сообщающие входной патрубок 2 и пружинную полость 10. В канале 26 размещен регулировочный винт 28, с помощью которого можно изменять проходное сечение канала.

Регулятор расхода фиг. 1, 2 работает следующим образом.

Рабочая жидкость поступает в регулятор через патрубок входа 2 и вытекает через патрубок выхода 3. При неизменном проходном сечении окна 14 регулятор поддерживает расход протекающей рабочей жидкости постоянным. При протекании жидкости через окно 14 возникает перепад давлений ΔP, который действует на поршневой элемент 8, вызывая его перемещение.

Сила пружины 29 выбирается при настройке регулятора такой, чтобы уравновесить силу, действующую на поршневой элемент 8 при заданном расходе рабочей жидкости, заданном проходном сечении дросселирующего окна 14 и заданном положении кромки 12 относительно дросселирующего окна 5.

Если в настроенном регуляторе расход рабочей жидкости отклоняется от заданного значения, например уменьшается, то снижается перепад давлений на окнах 14 и, следовательно, уменьшается сила, действующая на поршневой элемент 8. В результате под действием пружины 29 поршневой элемент 8 перемещается и кромка 12 открывает проходное сечение дросселирующего окна 5. Расход через регулятор возрастает.

При увеличении расхода рабочей жидкости сверх заданного значения регулятор работает аналогично, описанному выше.

Режим работы регулятора, фиг. 2, по расходу изменяется при повороте валика 15 системой управления энергоустановки.

Поворот валика 15 вызывает перемещение кромки 18 подвижного элемента 16 относительно окна 14 и изменение проходного сечения окна. Последнее приводит к изменению режима работы регулятора по расходу. Конструкция подвижного элемента 16 позволяет обеспечивать управление расходом, протекающим через регулятор в диапазоне, например, ± 10% от номинального значения.

При необходимости расширения диапазона изменения расхода, например, в два раза, устанавливают пробку 19. В этом случае перепад давлений ΔP слагается из гидравлического сопротивления окна 14 и зазоров между гильзой 7 и пробкой 19. При этом регулятор поддерживает протекающий расход постоянным, работая аналогично, описанному выше.

Для изменения режима работы регулятора по расходу чеку 20 выдергивают и под действием пружины 30 пробка 19 выходит из гильзы 8, оставляя ее открытой. Расход через регулятор возрастает до заданного значения.

При поступлении рабочей жидкости с частицами загрязнения они задерживаются фильтром 24, и затем чистая жидкость поступает через канал 25 в полость 23, протекая через зазоры прецизионных уплотнительных поясков 21. Площадь фильтра 24 выбирается такой, чтобы гидравлическое сопротивление фильтра не превышало ≈ 5 кг/см². В этом случае частицы загрязнения не затягиваются в прецизионный зазор, образованный пояском 22 и не нарушают надежность работы регулятора.

При изготовлении деталей регулятора с отклонением размеров от их номинального значения гидравлическое сопротивление многочисленных каналов, по которым рабочая жидкость перетекает из полости 11 в полость 10, меняется. Это вызывает отклонение гидравлических характеристик регулятора от заданных. Упомянутое отклонение можно компенсировать, изменяя гидравлическое сопротивление канала 26 регулировочным винтом 28.

Использование предлагаемого регулятора расхода в системах управления топливопитанием энергетических установок позволяет повысить их экономичность и надежность работы.

Изобретение относится к гидроавтоматике и может быть использовано, например, в системах автоматического управления энергоустановки. Регулятор расхода состоит из корпуса 1, в котором размещены цилиндрическая камера 4 с окнами 5, 6 и установленными в ней соосно гильзой 7 и подпружиненным поршневым элементом 8. Улучшение эксплуатационных свойств указанного регулятора расхода достигается тем, что кромка 12 поршневого элемента 8 взаимодействует с окнами 5 цилиндрической камеры 4, гильза 7 закреплена в корпусе 1 консольно, в корпусе установлен управляющий валик 15, гильза снабжена калиброванной пробкой 19, полость между прецизионными поясками 21, 22 сообщена через фильтр 24 с надпружиненной полостью, в обводном канале корпуса установлен регулировочный винт 26. Технический результат заключается в том, что использование предлагаемого регулятора в системах управления топливопитанием энергетических установок позволяет повысить их экономичность и надежность работы. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Регулятор расхода, содержащий корпус с патрубками входа и выхода, в полости которого размещена цилиндрическая камера с дросселирующими окнами и установленными в ней соосно полой гильзой и подпружиненным, имеющим осевой канал, поршневым элементом, разделяющим камеру на пружинную и надпружинную полости, отличающийся тем, что на стенке поршневого элемента выполнено недросселирующее окно, а торцевая кромка поршневого элемента со стороны пружины взаимодействует с дросселирующими окнами цилиндрической камеры, при этом полая гильза закреплена в корпусе консольно, а на ее стенке выполнено дросселирующее окно с возможностью воздействия перепада давлений на нем на поршневой элемент. 2. Регулятор расхода по п.1, отличающийся тем, что в полости корпуса соосно с поршневым элементом установлен управляющий валик, а в полости гильзы помещен подвижный элемент, кинематически связанный с управляющим валиком и взаимодействующий с дросселирующим окном полой гильзы. 3. Регулятор расхода по п. 1 или 2, отличающийся тем, что консольный конец полой гильзы снабжен калиброванной управляемой подпружиненной пробкой. 4. Регулятор расхода по п.1 или 2, отличающийся тем, что на поршневом элементе выполнены прецизионные уплотнительные пояски, а полость между поясками сообщена через фильтр с надпружиненной полостью. 5. Регулятор расхода по п.1, отличающийся тем, что входной патрубок и пружинная полость сообщены каналом с размещенным в нем регулировочным винтом.