РЕГУЛЯТОР ПОТОКА Российский патент 2006 года по МПК F16K31/02 

Изобретение относится к области автоматизации и телемеханизации пневматических и гидравлически исполнительных механизмов.

Регуляторы потока, рассматриваемые в качестве аналогов заявленного устройства, достаточно сложны, неэкономичны и часто загрязняют окружающую среду [1], [2].

Построенные по классической схеме пневматические регуляторы, например, неэкономичные, так как работают от внешнего источника силовой энергии. Они включают ненадежные мембранные исполнительные органы, охваченные усложненной отрицательной обратной связью, включающей шарнирно-рычажные и сильфонно-пружинные элементы с соплом и заслонкой, что резко ограничивает их область применения [1].

Клапанный механизм [2], который может рассматриваться в качестве прототипа заявленного устройства и предназначенный для регулирования потока сжатого газа, подаваемого по трубопроводу, работая за счет выпуска части рабочей среды - ценного и небезопасного газа прямо в атмосферу, загрязняет окружающую среду. Кроме того, он работает только в 3-х зафиксированных положениях: закрытом, промежуточном и полностью открытом положениях и лишен возможности плавного и непрерывного регулирования подачи потока между положениями «открыто» и «закрыто», что ограничивает область его применения.

Кроме того, его конструкция усложнена двумя электромагнитными клапанами с несколькими каналами, запирающимися золотником.

Техническим результатом настоящего изобретения является упрощение, исключение потерь ценного газа за счет выброса в атмосферу, повышение экологической безопасности, диапазона рабочих давлений и области применения.

Поставленная задача в регуляторе потока, содержащем корпус, сопло и клапан, выполненный в виде стакана, установленного в закрепленный внутри корпуса и соосно с ним второй стакан с гарантированным микрозазором, служащим гидравлическим дросселем, при этом между внутренней поверхностью корпуса и наружными поверхностями клапана и второго стакана образован кольцевой канал, сообщенный с гидравлическим дросселем, а полость между клапаном и вторым стаканом сообщена с гидравлическим дросселем и с заседловой полостью через импульсный канал и сопло с заслонкой, перемещаемой под воздействием соленоида или кнопки, или через патрубок и импульсный канал с мироклапаном, причем корпус выполнен в виде трубы, на которой закреплены крышки с входной и выходной трубами, а седло закреплено соосно на выходной трубе.

Конструктивная схема заявленного устройства приведена на чертеже.

Регулятор потока содержит корпус 1 из отрезка трубы, крышки 2 и 3 с входной и выходной трубами соответственно. Внутри корпуса соосно закреплен стакан 4 с заостренным обтекаемым концом, в который на скользящей посадке с гарантированным микрозазором, служащим гидродросселем, вставлен второй стакан 5 с заостренным обтекаемым концом, на котором закреплена уплотнительная прокладка 6 седла 7, соосно закрепленного на выходной трубе крышки 3.

Между наружной поверхностью стаканов и внутренней поверхностью корпуса образован канал 8 для пропуска потока, причем площадь проходного сечения канала должна быть больше площади проходного сечения входной и выходной труб.

Межстаканная полость 9, где установлена распирающая стаканы пружина 10, сообщается с заседловой полостью 11 через сопло 12, камеру 13 и импульсный канал 14.

На заслонку 15 сопла через загерметизированный шток 16 воздействует подпружиненный сердечник с кнопкой 17 соленоидной катушки 18.

Гарантированный микрозазор 19 в виде гидродросселя между цилиндрическими поверхностями стаканов соединяет канал 8 с полостью 9.

Упрощенная разновидность предложенного регулятора потока взамен узла с соплом 12, заслонкой 15 и соленоида 18 содержит микрокран 20, сообщающий межстаканную полость с заседловой полостью через патрубок 21 и импульсный канал 22.

На чертеже стрелками «А» и «Б» указаны направления потока, а напряжение на катушке соленоида обозначено «U».

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии поток по стрелке «А» подается в регулятор и через гидродроссель 19 в виде зазора между боковыми поверхностями стаканов 4 и 5 заполняет межстаканную полость 9. Прижатый к седлу 7 слабой пружиной 10 стакан 5 с прокладкой 6 давлением внутри полости 9 сильнее прижимается к седлу, что повышает плотность регулятора. Надлежащим выбором длины рабочего хода стакана 5 на отдельных типоразмерах регулятора можно исключить пружину 10 из конструкции регулятора.

На ряде типорамеров регулятора, например, для работы на повышенных давлениях, гидродроссель 19 может быть выполнен в виде микроотверстия, сообщающего канал 8 с полостью 9.

При подаче напряжения «U» на катушку соленоида 18 заслонка 15 подпружиненным сердечником соленоида и загерметизированным штоком 16 отводится от сопла 12, и полость 9 опорожняется на выход регулятора через сопло 12, камеру 13 и канал 14. Под действием входного давления стакан 5 отходит от седла 7, и поток через регулятор поступает от входа по стрелкам «А» и «Б». Открытием сопла 12 заслонкой 15 на заданную величину регулируется давление в камере 9 и, следовательно, на выходе регулятора.

С повышением соотношения эффективной площади стакана 5 к площади проходного сечения седла 7 повышается качество регулирования давления предлагаемым устройством.

При отсутствии напряжения на катушке соленоида 18 запуск регулятора в работу возможен нажатием на кнопку 17, которая через сердечник соленоида и шток 16 отведет заслонку 15 от сопла 12.

При отсутствии необходимости в дистанционном управлении регулятором следует применять упрощенную разновидность заявленного устройства, которая вместо кнопочно-соленоидного узла с соплом и заслонкой содержит микрокран 20, плавным поворотом рукоятки которого регулируют давление в полости 9, а следовательно, на выходе заявленного устройства.

Заявленное устройство может использоваться в качестве как высококачественного регулятора с ручным и дистанционным управлением, так и высокогерметичного быстродействующего запорного устройства с ручным и дистанционным управлением.

Предложенное устройство может работать в режиме автоматического регулирования параметров потока при охвате его отрицательной обратной связью с соответствующими датчиками.

Благодаря простоте, экономичности, быстродействию и возможности повышения качества регулирования предложенное устройство найдет широкое применение в промышленности.

Источники информации

1. Р.Моль. Гиропневмоавтоматика, перевод с французского к.т.н С.Н.Рождественского, стр.38-39.

2. Авторское свидетельство СССР 291502.

Изобретение относится к области автоматизации и телемеханизации пневматических и гидравлических исполнительных механизмов. Регулятор потока содержит корпус 1, седло 7 и клапан 5, выполненный в виде стакана, установленного в закрепленный внутри корпуса 1 и соосно с ним второй стакан 4 с гарантированным зазором, служащим гидравлическим дросселем 19. Между внутренней поверхностью корпуса 1 и наружными поверхностями клапана 5 и второго стакана 4 образован кольцевой канал 8, сообщенный с гидравлическим дросселем 19, а полость 9 между клапаном 5 и вторым стаканом 4 сообщена с гидравлическим дросселем 19 и с заседловой полостью 11 через импульсный канал 14 и сопло 12 с заслонкой 15, перемещаемой под воздействием соленоида 18 или кнопки 17, или через патрубок 21 и импульсный канал 22 с микрокраном 20. 1 н.п. ф-лы, 1 ил.

1. Регулятор потока, содержащий корпус, седло и клапан, выполненный в виде стакана, установленного в закрепленный внутри корпуса и соосно с ним второй стакан с гарантированным зазором, служащим гидравлическим дросселем, при этом между внутренней поверхностью корпуса и наружными поверхностями клапана и второго стакана образован кольцевой канал, сообщенный с гидравлическим дросселем, а полость между клапаном и вторым стаканом сообщена с гидравлическим дросселем и с заседловой полостью через импульсный канал и сопло с заслонкой, перемещаемой под воздействием соленоида или кнопки, или через патрубок и импульсный канал с микрокраном.2. Регулятор по п.1, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде трубы, на которой закреплены крышки с входной и выходной трубами, при этом седло закреплено соосно на выходной трубе.