СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ГАЗОВОЗДУШНЫХ ГОМОГЕННЫХ ПОТОКОВ Российский патент 2022 года по МПК G05D7/06 

Изобретение относится к автоматическим устройствам для поддержания постоянного расхода текучих газовоздушных сред при различных перепадах давления и может быть использовано в различных областях: машиностроительной, газовой, химической, медицинской и других отраслях промышленности.

Общей проблемой такого регулирования является создание системы с одной стороны простой и дешевой, а с другой, обладающей высокими точностными характеристиками.

Известны а/с СССР №№1267370, 1707100 и патенты, выполняющие функции регулирования заданной величины потока, см. патенты РФ №2470342, №2307385, №2498387, №2409828 и №2508568. Общим недостатком этих патентов является их большая сложность следовательно высокая стоимость изготовления и установки при довольно большой погрешности регулирования.

Также известен «Способ управления и управляющая система для клапана регулирования расхода», см. патент РФ №2442207, являющийся наиболее близким техническим решением, но не прототипом.

Заявитель и автор утверждает, что способ, предложенный в заявляемом техническом решении, в известных источниках не обнаружен.

Технической задачей способа является упрощение алгоритма регулирования и конфигурации регулятора.

Технический результат достигается за счет использования части входного потока как элемента регулирования. Использование разницы между входным и выходным расходом применяется как регулирующее воздействие.

Для решения поставленной задачи предлагается:

Формула изобретения

1. Способ регулирования расходов газовоздушных гомогенных потоков, основанный на использовании части потока для направления его навстречу исходному потоку, характеризующийся тем, что непрерывно измеряют перепад расхода потока на входе и на выходе и, зная заданное значение расхода на выходе, этот перепад используют как регулирующее значение для управления величиной встречного потока до номинального заданного параметра выходного потока.

2. Устройство включающее: первый и второй датчики расхода, микро-контроллер-МК, пульт управления, турбинку с двигателем со следующими соединениями: выход первого датчика расхода соединен с первым входом МК, выход второго датчика расхода со вторым входом МК, с третьим входом которого соединен выход пульта управления, выход МК соединен с двигателем турбинки, конструктив устройства обеспечивает возможность регулирования скорости выходного потока за счет изменения встречного потока.

На чертеже изображена структурная электрическая схема устройства по данному способу, на которой показано:

1. Входной поток

2. Выходной поток

3. Встречный поток

4. первый датчик расхода (входного потока)

5. второй датчик расхода (выходного потока)

6. микроконтроллер МК

7. пульт управления и индикации (задача расхода на выходе)

8. турбинка с двигателем (питание двигателя условно не показано)

9. трубопровод

Схема имеет следующие соединения: выход первого датчика (входного потока) соединен с с первым входом МК-6, выход второго датчика (выходного потока) соединен со вторым входом МК-6, с третьим входом которого соединен пульт управления 7, выход МК-6 соединен с турбинкой-8, и ее встречный поток-3 направлен навстречу входному потоку-1, выходной поток-2 является выходом устройства. Питание устройства условно не показано. Узлы устройства могут быть выполнены на следующих элементах

• Датчик расхода

• Микроконтроллер

• Двигатель с вентилятором в сборе для строительного фена ИНТЕРСКОЛ ФЭ-2000ЭД (https://zip4tools.ru/catalog/zapchasti-electroinstrument/feny-teplovye-pushki/interskol/fe-2000ed/dvigatel-s-ventilyatorom-v-sbore/)

• Пульт управления

Устройство по данному способу работает следующим образом.

Перед началом работы с пульта управления 7 МК 6 вводится норматив скорости потока V2 (расход газа в пересчете). После чего включается все устройство. Измеряется скорость входного потока V1 датчиком 4 и скорость выходного пока V2. В МК 6, где вычисляется их разность V1-V2=ΔV, которая с его выхода управляющим сигналом поступает на турбинку 8, задавая ей нужную угловую скорость вращения, тем самым задавая скорость противопотока V3. В результате регулируется скорость выходного потока V2, удерживая его в заданном номинале скорости (расхода). При этом выполняется условие V1-V2=V3, учитывая, что V2=Const. По существу имеем сложную систему, отрабатывая непрерывно заданное значение V2 при изменении V1, или по каким либо причинам изменение V2 (утечка в системе, увеличение или уменьшение входного импеданса потребителя, из-за изменения параметров окружающей атмосферы и т.д.). Разность избыточного давления, получаемая из разности скоростей ΔV=V1-V2, стравливается в окружающую среду через специальное отверстие, расположенное возле турбинки (на чертеже условно не показано).

Данный способ (устройство для его осуществления) при применении приведенных узлов по расчетам и при проверке на опытных образцах обладает высокими эксплуатационными характеристиками, а именно:

• Погрешность выдерживания скорости потока ≤1,0%

• Поток газа до 200 лит/мин

• Время отклика ≤6 мсек

• Диапазон рабочих температур от -10 С° до +85 С°

• Потребляемая мощность 60 Вт

• Вес - не более 2 кг

• Питание 10 В постоянного тока (может питаться от батарей)

• Минимальное падение потока, давления газа - до ноля

Таким образом, предлагаемое изобретение полностью соответствует основному экономическому постулату «стоимость - эффективность».

Изобретение относится к способу и устройству регулирования расходов газовоздушных гомогенных потоков при различных перепадах давления и может быть использовано в различных областях: машиностроительной, газовой, химической, медицинской и других отраслях промышленности. Способ основан на использовании части потока для направления его навстречу исходному потоку, характеризующийся тем, что непрерывно измеряют перепад расхода потока на входе и на выходе и, зная заданное значение расхода на выходе, этот перепад используют как регулирующее значение для управления величиной встречного потока до номинального заданного параметра выходного потока. Устройство содержит: первый и второй датчики расхода, микроконтроллер - МК, пульт управления, турбинку с двигателем, причем выход первого датчика расхода соединен с первым входом МК, выход второго датчика расхода - со вторым входом МК, с третьим входом которого соединен выход пульта управления, выход МК соединен с двигателем турбинки, обеспечивающей возможность регулирования скорости потока за счет изменения встречного потока. Технический результат - упрощение алгоритма регулирования и конфигурации регулятора. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ регулирования расходов газовоздушных гомогенных потоков, основанный на использовании части потока для направления его навстречу исходному потоку, характеризующийся тем, что непрерывно измеряют перепад расхода потока на входе и на выходе и, зная заданное значение расхода на выходе, этот перепад используют как регулирующее значение для управления величиной встречного потока до номинального заданного параметра выходного потока.

2. Устройство регулирования расходов газовоздушных гомогенных потоков, включающее: первый и второй датчики расхода, микроконтроллер - МК, пульт управления, турбинку с двигателем, причем выход первого датчика расхода соединен с первым входом МК, выход второго датчика расхода - со вторым входом МК, с третьим входом которого соединен выход пульта управления, выход МК соединен с двигателем турбинки, обеспечивающей возможность регулирования скорости потока за счет изменения встречного потока.