ДОЗИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2000 года по МПК G05D7/00 G05D7/01 

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в устройствах, в которых необходимо обеспечить малый постоянный по времени расход жидкости при постоянном перепаде давления и изменении температуры рабочей жидкости, а именно в глубинном устройстве для перемещения гидропескоструйного перфоратора в нефтяных скважинах.

Известно, что для уменьшения облитерации применяются материалы, не смачиваемые рабочей жидкостью, и создаются импульсные потоки (см. Башта Т.М. Расчеты и конструкции самолетных гидравлических устройств. М.: Оборонгиз, 1961, с.63, 274-275).

Наиболее близкое по технической сущности к заявляемому устройству "Дозирующее устройство" описанное в а.с. СССР N 1247845, МКИ G 05 D 7/00 (прототип).

Указанное устройство содержит корпус и винт, установленный на резьбе в корпусе и образующий с ним камеру, на внутренней поверхности которой выполнена спиральная канавка, соединяющая входное и выходное отверстия. Камера заполнена материалом, не смачиваемым рабочей жидкостью, а спиральная канавка расположена на торцовой поверхности камеры.

В камере, по ее окружности, установлено кольцо, а материал, заполняющий камеру, выбран с коэффициентом температурного расширения большим, чем коэффициент температурного расширения корпуса.

В этом устройстве в качестве рабочей жидкости применяется индустриальное масло. При малых размерах устройство, отрегулированное на определенную температуру, устойчиво работает только при этой температуре. Если температура масла увеличивается или уменьшается, то соответственно увеличивается или уменьшается расход пропорционально изменению вязкости.

Задачей заявляемого изобретения является повышение точности расхода рабочей жидкости, проходящей через дозирующее устройство при изменении температуры при постоянном перепаде давления.

Поставленная задача решается за счет того, что дозирующее устройство, содержащее корпус и винт, установленный на резьбе в корпусе и образующий с ним камеру, на внутренней торцовой поверхности которой выполнена спиральная канавка, соединяющая входное и выходное отверстия, а камера заполнена не смачиваемым рабочей жидкостью мягким материалом; в камере установлена биметаллическая пластинка, опирающаяся на винт и дно открытой с одной стороны емкости, с расположенным в ней материалом.

Вращая винт (для регулирования дозирующего устройства на определенную температуру), создаем усилие на биметаллическую пластинку, которая в свою очередь передает давление через емкость на мягкий материал, вдавливая его в канавку на торце корпуса. Проходное сечение канавки уменьшается. При достижении необходимого расхода прекращаем поворот винта.

Во время работы дозирующего устройства при понижении температуры рабочей жидкости биметаллическая пластинка выпрямляется, снимает давление на дно емкости. Под действием рабочего давления проходимой жидкости материал с емкостью поднимается, увеличивая при этом проходное сечение канавки. Расход жидкости остается постоянным. При повышении температуры рабочей жидкости биметаллическая пластинка увеличивает изгиб и давление на дно емкости, перемещает материал вглубь канавки. Проходное сечение уменьшается, а расход жидкости не изменяется. При достижении максимальной рабочей температуры края емкости опираются на торцовую поверхность, не позволяя материалу перемещаться для полного перекрытия проходного сечения канавки.

В частном случае выполнения, в дозирующем устройстве канавка на торцовой поверхности зигзагообразная.

Зигзагообразная канавка своими изгибами и поворотами увеличивает сопротивление проходимой рабочей жидкости. По сравнению со спиральной канавкой (при одинаковом расходе жидкости) у зигзагообразной канавки сечение больше, соответственно повышается надежность работы дозирующего устройства.

В частном случае выполнения, в дозирующем устройстве в камере установлен не смачиваемый рабочей жидкостью твердый материал с выполненным выступом, входящим в канавку.

Замена на твердый материал уменьшает количество деталей и высоту дозирующего устройства.

На фиг. 1 схематично представлено заявляемое дозирующее устройство для малого постоянного по времени расхода жидкости при постоянном перепаде давления и изменении температуры: а) в крайнем нижнем положении емкости с мягким материалом (при максимальной рабочей температуре жидкости),
б) в крайнем верхнем положении емкости с мягким материалом (при минимальной рабочей температуре жидкости).

На фиг. 2 схематично представлен частный случай выполнения заявляемого дозирующего устройства, с твердым не смачиваемым рабочей жидкостью материалом:
а) в крайнем нижнем положении материала (при максимальной рабочей температуре),
б) в крайнем верхнем положении материала (при минимальной рабочей температуре).

Заявляемое дозирующее устройство (фиг. 1) содержит корпус 1 и винт 2, установленный на резьбе в корпусе и образующий с ним камеру 3 на внутренней торцовой поверхности 4 которой выполнена спиральная канавка 5, соединяющая входное 6 и выходное 7 отверстия. В камере 3 установлена биметаллическая пластинка 8 и открытая с одной стороны емкость 9 с мягким, не смачиваемым рабочей жидкостью материалом 10.

Заявляемое дозирующее устройство в частном случае имеет зигзагообразную канавку на торцовой поверхности камеры.

Заявляемое дозирующее устройство в частном случае выполнения (фиг. 2) содержит не смачиваемый рабочей жидкостью твердый материал 11 с выполненным выступом, входящим в канавку.

Заявляемое дозирующее устройство работает следующим образом (см. фиг. 1).

Рабочая жидкость под давлением поступает через входное отверстие 6, проходит по спиральной канавке 5 и выходит через выходное отверстие 7. Перемещая винт 2 и вдавливая мягкий материал 10 через биметаллическую пластинку 8 и емкость 9 в канавку 5, можно регулировать расход жидкости при рабочей температуре.

При уменьшении температуры проходимой рабочей жидкости через дозирующее устройство, биметаллическая пластинка 8 выпрямляется, снимая давление на дно емкости 9. Под действием рабочего давления проходимой жидкости материал 10 с емкостью 9 поднимается, увеличивая проходное сечение канавки 5, и расход жидкости остается постоянным. При увеличении температуры рабочей жидкости биметаллическая пластинка 8 увеличивает изгиб и давление на дно емкости 9, перемещает материал 10 вглубь канавки 5. Проходное сечение канавки 4 уменьшается, а расход жидкости остается постоянным. При достижении максимальной рабочей температуры края емкости 9 опираются на торцовую поверхность 4, не позволяя материалу 10 перемещаться для полного перекрытия проходного сечения канавки 5.

При работе дозирующего устройства в частном случае выполнения зигзагообразной канавки, работа происходит аналогично вышеизложенному. При этом сечение зигзагообразной канавки, при одинаковом расходе жидкости, будет большим, чем спиральной за счет создания местных сопротивлений движению жидкости в виде изгибов и поворотов.

При работе дозирующего устройства, в частном случае выполнения (см. фиг. 2), давление биметаллической пластинки передается непосредственно на не смачиваемый рабочей жидкостью твердый материал 11, на котором выполнен выступ, входящий в канавку. При применении твердого материала уменьшается вертикальный размер и количество деталей дозирующего устройства.

Заявляемое дозирующее устройство может быть изготовлено из обычных для данного типа устройств материалов на стандартном оборудовании с применением стандартного инструмента, используемого в машиностроении.

Так, например, для изготовления корпуса дозирующего устройства, винта и емкости может быть использована Латунь ЛС-59-1 ГОСТ 15527-70.

Для изготовления биметаллической пластинки - Сталь 45 ГОСТ 1050-74 и Медь 1 ГОСТ 859-78.

Мягкий материал - Фторопласт-4С ГОСТ 10007-80.

В конкретном случае исполнения дозирующее устройство имеет следующие характеристики:
высота - 15 мм
наружный диаметр - 20 мм
расход жидкости -17 мл в мин. (при перепаде рабочего давления 60-65 кг/см²)
рабочая температура - от +10 ^oС до +95 ^oС.

Таким образом, по сравнению с известным дозирующим устройством при указанных габаритах и изменении рабочей температуры вязкой жидкости, заявляемое дозирующее устройство работает эффективнее.

Дозирующее устройство относится к автоматике и может быть использовано в устройствах, в которых необходимо обеспечить малый постоянный по времени расход жидкости при постоянном перепаде давления и изменении температуры рабочей жидкости, а именно в глубинном устройстве для перемещения гидропескоструйного перфоратора в нефтяных скважинах. Дозирующее устройство содержит корпус и винт, установленный на резьбе в корпусе, и образует с ним камеру, на внутренней торцовой поверхности которой выполнена спиральная канавка, соединяющая входное и выходное отверстия, а камера заполнена не смачиваемым рабочей жидкостью материалом; в камере установлена биметаллическая пластинка, опирающаяся на винт и дно открытой с одной стороны емкости с расположенным в ней упомянутым материалом. Частные случаи выполнения предусматривают выполнение канавки на торцовой поверхности камеры зигзагообразной, а также использование не смачиваемого рабочей жидкостью либо твердого материала, на котором выполнен выступ, входящий в канавку, либо мягкого материала. Технический результат - повышение точности расхода рабочей жидкости, проходящей через дозирующее устройство при изменении температуры при постоянном перепаде давления. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Дозирующее устройство, содержащее корпус и винт, установленный на резьбе в корпусе и образующий с ним камеру, на внутренней торцовой поверхности которой выполнена канавка, соединяющая входное и выходное отверстия, а также не смачиваемый рабочей жидкостью материал, отличающееся тем, что в камере установлена биметаллическая пластинка, опирающаяся на винт и дно открытой с одной стороны емкости с расположенным в ней упомянутым материалом. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что канавка на торцовой поверхности камеры зигзагообразная. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в емкости установлен не смачиваемый рабочей жидкостью твердый материал с выполненным в нем выступом, входящим в канавку. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в емкости расположен мягкий материал. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что канавка на торцовой поверхности камеры выполнена спиральной.