Устройство для регулирования температуры (его варианты) Советский патент 1985 года по МПК G05D23/22 

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что,с целью предотвращения перекоса и заклинивания подпружиненной втулки, в ней радиальные отверстия выполнены централ ьно-римме три чными в количестве .

3.Устройство для регулирования температуры , содержащее оребренный цилиндрический корпус с ребрами, с входным и выходным каналами, между которыми расположен регулирующий орган, на внутренней поверхности корпуса размещена термобатарея, термомоэлементы которой образуют электромагнитную обмотку, замкнутую через оребренный цилиндрический корпус, отличающееся тем, что,с целью расширения функциональных возможностей устройства, регулирзпоший орган выполнен в виде барабана,установленного с возможностью вращения в расширенной части цилиндрического Koprtyca так, что канал основной части совмещен с выполненным в барабане сквозным каналом, выход кото3396

рого со стороны противоположного торца расширенной части корпуса расположен с эксцентриситетом относительно оси барабарана, а на упомянутом торце выполнены отверстия по окружности с радиусом, обеспечивающим совпадение канала барабана при его вращении с каждьм из отверстий на торце корпуса, причем расширенная часть корпуса размещена в зазоре постоянного магнита, барабан снабжен электропроводящей рамкой, размещенной в плоскости, перпендикулярной плоскости канала в барабане, и соединенной последовательно с термобатареей в электрическую цепь, а 1 I dj, где Ij - расстояние между отверстиями в торце корпуса барабана; d - диаметр канала в барабане.

4. Устройство поп.З, отли чающееся тем, что, с целый уменьшения сопротивления при вращении барабана, барабан установлен в корпусе на подшипниках.

I.Устройство для регулирования температуры, содержащее рребренный цилиндрический корпус с входным и выходным каналами, между которыми расположен регулирующий орган, на внутренней поверхности корпуса размещена термобатарея,термоэлементы которой образуют электромагнитную обмотку, замкнутую через оребренный цилиндрический корпус, отличающееся тем, что, с целью расшире1-шя функциональных возможностей устройства, регулирующий орган выполнен в виде подпружиненной втулки, загрушенной с одного конца, на котором выполнены радиальные отверстия, а на цилиндрическом корпусе вьгходные каналы выполнены рядами, совпадающими с радиальными отверстиями подпружиненной втулки S причем Лг- - d , где Б S расстояние между выходньми каналами в сл рядах цилиндрического корпуса; d диаметр радиальных отверстий подпружиненной втулки.

Изобретение относится к автоматическим регуляторам температуры жидких сред и предназначено для контроля и управления различными технологическими процессами, преимущественно в химической технологии, холодильной технике, теплотехнике с рабочим диапазоном температур текучих сред от -100 до .

Цель изобретения - расширение .,. функциональных возможностей устройства путем обеспечения возможности его использования в схемах с неиз- менным массовым расходом ср.еды.

Достижение цели обеспечивается распределением потока в различные линии и теппообменники в зависимости от мгновенной температуры среды, что в свою очередь. Достигается конструктивным выполнением регулирукицего органа « корпуса и взаимосвязью элементов устройства.Конечным экономическим эффектом в зависимости от конкретного применения устройства является повьш1ение качества получаемого продукта, повышение надежности технологической схемы, повышение точности выполняемых операций техпроцесса, упрощение обслуживания и эксплуатации схемы,

На фиг.1 изображено устройство, общий вид, в разрезе,первый вариант; на фиг.2 - устройство, второй вариант; на фиг.З - разрез А-А на фиг.2; на фиг.4 - схема включения устройства в технологическую цепь.

Устройство для регулирования температуры по первому варианту содержит оребренный цилиндрический корпус 1,на внутренней поверхности которого размещена термобатарея 2 так, что одна группа спаев ее элементов находится в тепловом контактере окру дающей средой, а другая - со средой внутри корпуса, а сами элементы скоммутированы между собой так, что образуют электромагнитную обмотку вокруг втулки 3, замкнутую через корпус регулятора. Втулка установлена в корпусе с возможностью осевого возв ратно-по с. тупательного пер вмещения иподпружинена с одного торца пружи ной 4, упирающейся в глухой торец 5 корпуса. На противоположном торце корпус имеет входное отверстие, сообщающее канал втулки с входным патрубком 6, а выходные каналы 7-9 расположены на цилиндрической поверхности корпуса параллельными рядами. Втулка с подпружиненного ко ца заглушена, и в ней выполнены радиальные отверстия для образования сквозного прохода для текучей среды. Число рядов каналов в корпусе совпадает с числом радиальных отверстий во втулке. Втулка бло кирована от вращательного движения жесткой связью с пружиной 4, С целью устранения перекоса и заклинива ния втулки под действием реактивной составляющей силы потока среды радиальные отверстия во втулке выполнены центрально-симметричными с количеством п: 3 (на фиг. 1 ). С целью предотвращения перетечек среды между соседними каналами 7-9 и затекания ее в полость, где установлена пружина, зазор между втулкой и корпусом выбран минимальным с учетом вязкостных свойств среды. Расстояние между рядами каналов в корпусе должно обеспечивать беспрепят ственный проход среды из втуЛки в один или два смежных канала при любом положении втулки. Поэтому указанное расстояние удовлетворяет неравенству - d, где d - дна метр радиальных отверстий во втулке Устройство работает следующим об разом. В регулятор через патрубок 6 входит поток среды переменной во вр меня температуры, которую необходим стабилизировать. Регулятор 10 включен в технологическую цепь (фиг. 4) Группы 7-9 выходных каналов регулятора подсоединены к теплообменникам М или другим технологическим аппаратам с различной поверхностью тепл обмена. Выходные линии теплообменни ков I1 связаны между собой. Средняя температура среды на входе в регуля тор отличается от температуры окруж щей среды (воздуха), В силу этого между спаями термобатареи 2 существует перепад температур 1Т, под действием которого термобатарея генерирует в своей замкнутой обмотке электрический ток. неличина которого пропорциональна лТ. Сила тока обмотки определяет величину втягивающей силы соленоида, действующей на втулку 3 (6). В зависимости от величины этой силы втулка втягивается в зазор соленоида больше или меньше, преодолевая сопротивление пружины 4(7), При этом ее радиальные отверстия совмещаются с выход- . ными каналами 7-9 (10-12), обеспечивая проход среды в одну из линий, т,е, в один из теплообменников 11 (2), Поскольку в большинстве случаев температуру окружающей среды можно считать постоянной, а ее колебания пренебрежимо малы по сравнению с колебаниями температуры текучей среды, то устанавливается однозначная зависимость положения втулки от температуры среды на входе в:регулятор, В результате на изменение температуры среды на входе регулятор реагирует изменением положения втулки. Так, при реализации процесса охлаждения среда с првьшенной температурой направляется в теплообменник с большей поверхностью теплообмена, при понижении температуры среда направляется через другой теплообменник с меньшей поверхностью. Отмеченные поверхности F связаны :с температурой Т среды в различные моменты времени следующим соотношением: .,, Р„Т„, (1) . где п - число линий на выходе из регулятора (на фиг,1(3) п.3, на фиг,4 (I) ). Соотношение (1) получено из уравнения теплового баланса для условия постоянства расхода и температуры на выходе из теплообменников, Точность стабилизации температуры определяется дифференциалом п. В том случае, когда втулка занимает положение, при котором ее радиатьные отверстия располагаются между соседними каналами корпуса, поток распределяется в две смежные линии, при этом соотношение расходов в линиях пропорционально его температуре, и с учетом обратного смешивания потоков после тегшообменников условие (1) все равно выполняется.

Пусть требуется стабилизировать температуру потока на выходе на уровне ,. если на входе температура потока закономерно или случайно меняется в известном диапазоне 50-60 С. Этот диапазон может быть разбит на 5 интервалов Т-, 50-52 С, Т 52-54 С, ..., fg I 58-60°С. При снижении температуры потока до уровня Т он направляется регулятором в воздушный теплообменник с наименьшей поверхностью F , при повь шении температуры до уровня Tj - в теплообменник с поверхностью Fg и т.д. Таким образом осуществляется регулирование температуры потока.

Устройство для регулирования температуры по второму варианту содержи сребренный цилиндрический корпус 1, в котором установлена термобатарея оребренная с наружной стороны корпуса, аналогично первому варианту.

Корпус 1 имеет расширенную часть 12 большего диаметра, в которой на подшипниках 13 установлен барабан 14. Барабан имеет сквозной канал 15 для прохода среды. Со стороны основной части корпуса 1 канал расположен по оси барабана, а с противоположной стороны - с эксцентриситетом относительно оси. В торце 16. выполнен ряд отверстий 17, центры которых размещены по радиусу г, равным эксцентриситету с целью обеспечения совпадения этих отверстий со сквозным каналом в барабане при его повороте. .Расширенная часть корпуса размещена в зазоре постоянного магнита 18, а барабан снабжен электропроводящий рамкой 19, вмонтированной в его тело по периметру так, что плоскость рамки перпендикулярна плоскости оси сквозного канала. Выводы рамки размещены на внутренней поверхности сквозного канала со стороны корпуса 1 и соединены с выводами термобатареи изолированными гибкими шинами 20 с образованием замкнутой электрической цепи. Барабан связан с торцом корпуса центрирующей пружиной 21. Как и в первом варианте устройства диаметр отверстий в торце 16 равен диаметру сквозного канала в барабане, а расстояние между отверстиями 17 не превьппает половины их диаметра.

Устройство работает следующим образом.

При протекании через устройство потока среды термобатарея 2 генерирует ток, проходящий по рамке 19.Принцип поворота барабана основан на известном законе ориентации рамки с током в магнитном поле. Магнитные силы, преодолевая сопротивление пружины 21, работающей на скручивание, стремятся ориентировать рамку и вместе с ней весь барабан 14 перпендикулярно силовым линиям магнита 18 (фиг.2) Угол поворота прямо пропорционален величине тока рамки, следовательно, устанавливается однозначная зависимость между положением барабана и температурой потока. При повороте барабана происходит совмещение канала в нем и одного из отверстий 17 в торце и направление потока в одну из линий технологической схемы (фиг.З).

Работа устройства практически не зависит от давления прокачиваемой среды, поэтому регулятор может использоваться как в вакуумированных системах, так и под давлением. При высоких давлениях предпочтительнее использовать второй вариант устройства, так как в нем требуются меньшие усилия для изменения положения регулирующего органа. Отсутствие внешних источников питания, схем преобразования управляющего сигнала, полная герметичность, постоянство расхода контролируемой среды, малоинерционность, простота конструкции выгодно отличают предлагаемое устройство (его варианты) от регуляторов анёлогичного назначения.

to

(V

CM

-§

игЛ