Регулятор соотношения расхода газа и воздуха Советский патент 1985 года по МПК F23N1/02 

/ ц

00

о

9) 4:

эо Изобретение относится к области сжигания газообразного топлива и может быть использовано для регулирования соотношения расходов газа и воздуха при сжигании газа в промышлс нных печах и сушилах металлургической и машиностроительной промышленности. Целью изобретения является увели чение точности регулирования при из менении температуры воздуха. На фиг. 1 представлено устройство, общий вид; на фиг. 2 - регулиру емый /дроссель задатчика соотношения на фиг. 5 - выходное устройство мем бранного датчика перепада давлений; на фиг. 4 - разрез А-А на фиг. 3; на фиг.5 - разрез Б-Б на фиг. 3; на фиг. 6 - разрез В-В на фиг. 3. Регулятор содержит мембранный датчик 1 перепада давлений, состоящий из корпуса 2, разделенного на две полости мембраной 3, связанной с выходным устройством 4. Мембрана 3 удерживается в корпусе 2 в определенном положении с помощью пружи.ны 5. Первая полость, газовая,мембранного датчика 1 перепада давлений с помощью импульсной трубки 6 соеди нена с газопроводом 7, вторая его полость, воздушная, с помощью импульсной трубки 8 соединена с возду хопроводом 9. На импульсной трубке 8 установлен нерегулируемый дроссель 10. Воздушная полость мембранного датчика 1 перепада давлений связана, кроме того, с атмосферой импульсной трубкой 11, на которой установлен регулируемый дроссель 12 Газопровод 7 и воздухопровод 9 подс динены к горелке 13. Регулируемый дроссель 12 содержит сопло 14 и. регулирующий винт 15, соединенный резьбовым соединением с тепловым элементом 16. Профили выходной части канала сопла 14 и входящего в него конца регулирующего винта. 15 выполнены в соответствии с законом, обеспечивающим необх;;димое изменени расхода воздуха через регулируемый дроссель 12 при взаимном перемещении сопла 14 и регулирующего винта 15. Сопло .14 и тепловой элемент 16 представляет собой трубки, выполнен ные с возможностью перемещения в отверстиях нетеплопроводящего штати ва 17 и закрепляемые в нем с помощью винтив 18. и 19. Один конец трубки настраиваемого теплового элемента 16 соединен с атмосферой, другой конец ее соединен с воздухопроводом 9 с помощью теплопроводящей трубки 20, на которой установлен вентиль 21, также выполненный из теплопроводящего материала. Трубка 20 и вентиль 21 являются теплопроводом, по которому тепло подаваемого на горение воздуха поступает к тепловому элементу 16.. Выходное устройство 4 регулятора представляет собой пневматический золотник, состоящий из закрепленного на корпусе 2 мембранного датчика 1 перепада давлений цилиндра 22 и связанного с мембраной 3 поршня 23. Цилиндр 22 имеет каналы 24 - 26, расположенные в одной плоскости, а поршень 23 - каналы 27 и 28, расположенные в. двух плоскостях по высоте золотника; расстояние между плоскостями расположения каналов 27 и 28 определяет зону нечувствительности регулятора. К каналу 24 подсоединен подвод сжатого воздуха 29, канал 25 соединен с атмосферой, к каналу 26 подсоединена импульсная линия 30, связанная с регулирующим органом 31, установленным на воздухопроводе 9. Регулирующий орган 31 выполнен с возможностью перемещения под воздействием сжатого воздуха и может быть как шланговым, так и мембранным. Тепловой элемент 16 выполнен из материала, имеющего большой коэффициент линейного, расширения, а сопло 14 выполнено из материала с коэффициентом линейного расширения практически равным нулю. Регулируемый дроссель 12 устанавливается в непосредственной близости от воздухопровода 9, трубка 20 имеет минимальную длину, что обеспечивает оптимальные условия Теплопередачи от воздухопровода 9 к тепловому элементу 16. Тепло передается как по трубке 20 и вентилю 21, так и вместе с воздухом, проходяЕ4ИМ через настраиваемый тепловой элемент 16 и стравливаемым в атмосферу. Расход воздуха по трубке 20 с гпомощью вентиля 21 выбирается достаточным для того, чтобы настраиваемый тепловой элемент имел температуру идущего на горение горячего воздуха. В то же время импульсная трубка 11 имеет значительную длину, выполнена из теплопроводящего материала, в необходимых случаях ее

3

длина увеличивается специально, ей придают, например, форму змеевика. Расход воздуха через сопло 14 близок к нулю., так как расход этот должен обеспечивать изменение давления в очень небольшом объеме, а именно в воздушной полости мембранного датчика 1 перепада давлений, который весьма мал. Поэтому тепло от возду.хопровода 9 к соплу 14 не передается. Поскольку штатив 17, в котором закрепляются сопло 14 и тепловой элемент 16, выполнен из изоляционного, нетеплопроводящего материала, то указанные особенности конструкции регулятора приводят к тому,что сопло 14 в процессе работы регулятора имеет температуру цеха, а тепловой элемент 16 имеет температуру поступающего н.а горение воздуха.

Регулятор работает следующим образом.

Если соотношение расходов газа и воздуха, поступающих по газопроводу 7 и воздухопроводу 9 к горелке 13, соответствует заданному, а следовательно соответствует заданному и соо.тношение давлений в газо- и . воздухопроводах 7 и 9, давление газа и воздуха, поступающих в газовую и воздушную полости мембранного датчика 1 перепада давлений по импульсным трубкам 6 и 8, уравновешивается и мембрана 3 находится в фиксированном положении, определяемом, кроме того, натяжением или сжа.тием пружины 5. При изменении давления газа или воздуха мембрана 3, перемещаясь передает в ту или иную сторону поршень 23.

Если расход и давление поступающего на горение воздуха становится больше заданного, мембрана 3, перемещая вверх поршень 23 выходного устройства 4, соединяет с помощью канала 28 каналы 24 и 26 цилиндра 22, соединяя, таким образом, подвод сжатого воздуха 29 с импульсной линией 30. Сжатый воздух, поступая в регулирующий орган 31 по импульсной линии 30, закрывает его, при этом давление и расход воздуха уменьшаются.

Если давление и расход воздуха уменьшаются, мембрана 3 перемещаясь вниз, перемещает вниз поршень 23 выходного устройства 4, который с помощью канала 27 соединяет каналы

06484

25 и 26, соединяя, так;им образом, с атмосферой импульсную линию 30 и регулирующий орган 31. Последний открывается, при этом давление и 5 расход воздуха, поступающего к горелке 13, увеличивается. Изменение задания соотношения осуществляется вращением регулирующего винта 15, вследствие чего его конусный

10 увеличивает или уменьшает размер площади выходного отверстия сопла 14, в связи с чем уменьшается или увеличивается расход воздуха через трубки 11 и 8 и дроссель 10. Изменяется перепад давления на дросселе 10, изменяется давление в воздушной полости мембранного датчика 1 перепада давлений, следовательно, и соотношение давлений газа и воздуха

20 в воздушной и газовой полостях мембранного датчика 1 перепада давлений и поддерживаемое им соотношение расходов газа и воздуха.При изменении .температуры воздуха, подаваемого на

25 горение, изменяется его объем и

давление. Для компенсации нарушения соотношения расходов вызываемых изменением температуры воздуха,служит тепловой элемент 16. При изменеЗд НИИ температуры воздуха тепловой элемент 16 нагревается, как теплом, поступающим непосредственно по теплопроводящей трубке 20, так и теплом поступающего через настраиваемый тепловой элемент 16 в атмосферу, воздуха. В связи с этим длина настраиваемого теплового элемента 16 изменяется. Поскольку сопло 14, будучи отнесенным от настраиваемого Q теплового элемента 16, соединено с ним через нетеплопроводящий штатив 17, остается колодным, а сопло 14 и тепловой элемент 16 жестко связаны со штативом 17с помощью вин.- тов 18 и 19, то тепловой элемент 16, УДЛИНЯЯСЬ) или укорачиваясь, изменяет расстояние конца регулирующего винта 15 от выходного отверстия сопла 14, изменяя площадь его выходного 0 отверстия. При этом изменяется расход через импульсную трубку 8, дроссель 10, импульсную трубку 11 и сопло 14. Расход этот изменяется по заданному закону, который определяется 5 профилем выходной части канала сопла 14 и конца регулирующего винта-15. В соответствии с этим законом изменяется перепад давления на дроссел 10 и давление в воздушной полости мембранного датчика 1 перепада давлений и эти их изменения компенсируют изменение давления воздуха, вызываемое изменением его температуры, и регулятор поддерживает соотношение газа и воздуха, учитывая только фактическое изменение количества воздуха Необходимая степень воздействия теплового элемента 16 подбирается изменением длины конца теплового элемента 16, несущего регулирующий винт 15 Для увеличения степени воздействия теплового элемента 16, освободив винты 18 и 19, перемещают сопло 14 и теп тепловой элемент 16 в отверстиях штатива 17, увеличивая длину конца теплового элемента 16 несущего винт 15, вновь закрепляют их винтами 18 и 19,оставляя неизменным расстояние между вькодным отверстием сопла 14 и конусным концом винта 15. При этом длины холодного неудлиняющегося конца сопла 14 и нагреваемого воздухом конца теплового элемента 16 увеличиваются, увеличивается разность их длин при нагреве теплового элемента 16, в связи с чем увеличение выходного отверстия сопла 16 при изменении температуры воздухе будет большим, а. следовательно, большим будет и воздействие теплового элемента 16, При уменьшении длин соответствующих концов сопла 14 и теплового; элемента 1 6 степень воздействия теплового элемента 16 будет уменьшаться

РЕГУЛЯТОР СООТНОШЕНИЯ РАСХОДА ГАЗА И ВОЗДУХА, содержащий мембранный датчик перепада давлений, одна полости которого подключена к газопроводу, а другая - к воздухопроводу, выходное устройство, соединенное с регулирующим органом, установленным на газо- или воздухопроводе, а также задатчик соотношения в виде нерегулируемого и регулируемого при помощи винта дросселей, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности регулирования при изменении температуры воздуха, регулируемый дроссель снабжен тепловым элементом, соединенньм с воздухопроводом, причем регулирующий винт закреплен на тепловом элементе, а по-, лость мембранного датчика, подсоединенная к воздухопроводу, дополнитель§ но соединена с входом регулируемого и выходом нерегулируемого дросселей, (Л при этом вход последнего соединен с воздухопроводом.