Турбинный регулятор расхода Советский патент 1985 года по МПК G05D7/06 

2. Регулят -.р по п. 1 , о т л ичающийся тем, что источник вращающегося магнитного поля выполнен в виде охватывающего корпус колцевого статора, установленного на, подшипниках и соединенного с валом реверсивного двигателя с регулируемой частотой вращения, и размещенного в пазах статора многополюсного магнита.

98468

3. Регулятор по п. 1, о т л ичающийся тем, что источник вращающегося магнитного поля выполнен в виде нескольких электрических обмоток, размещенных в пазах кольцевого статора, охватывающего корпус, причем обмотки соединены междусобой и через переключатель с многофазным ге- нератором переменного электрического тока с регулируемой частотой и напря- ; жением.

1. ТУРБИННЫЙ РЕГУЛЯТОР РАСХОДА, содержащий корпус с входным и выходным каналами и установленную между ними внутри корпуса турбину, закрепленную на оси, установленной в опорах, и короткозамкнутую обмот.ку, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования, на корпусе установлен источник вращающегося магнитного поля с регулируемыми угловой скоростью и направлением вращения, а на турбине - бандаж, выполненный из материала с высокой магнитной проницаемостью,, в бандаже вьшолнены пазы, а короткозамкнутая обмотка размещена в пазах. (Л с

I

Изобретение относится к автоматическому регулированию, а именно к технике регулирования расхода жидкостей и газов, и может быть использовано в химическом производстве, энергетическом машиностроении, двигателестроении и пищевой промьпиленности.

Цель изобретения - расширение диапазона регулирования.

На фиг. 1 схематически изображен регулятор с вращающимся статором с многополюсным магнитом; на фиг.. 2 сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 электрическая схема включения электродвигателя привода вращающегося статора; на фиг. 4 - регулятор с электрическими обмотками; на фиг. 5сечение Б-Б на фиг. 4; на фиг. 6 электрическая схема включения обмоток.

Турбинный регулятор расхода содержит корпус 1 с входным и выходным каналами 2 и 3, установленную между ними внутри корпуса 1 турбину 4, закрепленную на оси 5, установленной в опорах 6 и 7, и короткозамкнутую обмотку 8. На корпусе 1 установлен источник вращающегося магнитного поля с регулируемыми угловой скоростью и направлением вращения, а на турбине 4 - бандаж 9, выполненный из материала с высокой магнитной проницаемостью. В бандаже 9 выполнен пазы 10, а короткозамкнутая обмотка размещена в пазах 10. Источник вращающегося поля может быть выполнен в виде охватывающего: корпус 1 кольцевого статора 11, установленного на

подшипниках 12 и соединенного с валом

13реверсивного двигателя 14 с регулируемой частотой вращения, и размещенного в пазах 15 кольцевого статора 11 многополюсного laгнитa 16 (фиг. 1 и 2). Источник вращающегося магнитного поля может быть также выполнен в виде электрических обмоток 17, размещенных в пазах 15 кольцевого

статора 11, охватывающего корпус 1 (фиг. 4 и 5). Обмотки 17 соединены между собой и через переключатель 18 с многофазным генератором 19 переменного электрического тока с регулируемой частотой и напряжением

(фиг. 6). Внутренний диаметр бандажа 9 турбины 4d равен диаметру входного и выходного каналов 2,3 D . Кольцевой статор 11 соединен с валом 13 реверсивного электродвигателя 14 посредством зубчатой передачи с шестернями 20 и 21, Реверсивный электродвигатель

14подключен к источнику 22 постоянного электрического тока через реостат 23 и переключатель 24 направления вращения электродвигателя 14. Регулятор заключен в кожух 25.

Турбинный регулятор работает следующим образом.

Жидкость, протекая через отверстие

в корпусе 1 и взаимодействуя с лопатками турбины 4, вращает турбину,При; этом часть энергии потока жидкости, преобразуясь в тепло, затрачивается на работу сил трения в опорах 6 и 7 и элементовтурбины 4 о жидкость. В короткозамкнутой обмотке 8, расположенной в бандаже 9 турбины 4, возникает электродвижущая сила (ЭДС) Er-E,-5, 0) где t (ii.i vv-Фk - ЭДС при неподвижном магнитном поле; л . - коэффициент; i - частота вращения турбины; W - число витков в обмотке 8 бандажа 9; - магнитный поток; К - обмоточньй коэффициент; 5 - величина скольжения, т.е. относительная скорость вра щения турбины 4 и источник внешнего вращающегося магнитного поля. Таким образом, если внешнее магнитное поле Неподвижно (неподвижен многополюсный магнит 16), в короткозамкнутой обмотке 8 бандажа 9 воз никает ЕТ , а следовательно, электрический ток, которьм, протекая, способствует нагреву обмотки, при этом энергия потока жидкости уменьшается на величину А г (где R - электрическое сопротивление обмотки) , Короткозамкнутая обмотка охлаждается пр.отекающим потоком жид кости, т,е. механическая энергия потока преобразуется в тепло (внутреннюю энергию потока). В результат уменьшается напор, а следовательно, расход. При вращении магнитного поля в сторону, противоположную направлению вращения турбины 4, скольжение S возрастает и Ад увеличивается, так как в этом случае Е ЕТ , следовательно расход умень еще больше. При вращении маг нитного поля в направлении вращения турбины 4 скольжение 5 уменьшается, т.е. потери напора уменьшаются, и расход растет. При скорости вращени магнитного поля равной скорости вра щения турбины 4 скольжение 5 О и сопротивление турбины определяется только работой сил трения. При даль нейшем увеличении скорости вращения магнитного поля в сторону вращения турбины 4 момент от его взаимодейст вия с магнитным полем короткозамкну 684 той обмотки 8 меняет знак и турбина 4 начинает увеличивать свою скорость вращения, при этом она отдает энергию потоку, а его расход увеличиБается, т.е. турбина перекачивает жидкость, работая в режиме насоса. Регулирование расхода при выполнении источника вращающегося магнитного поля в виде электрических обмоток 17 осуществляется изменением частоты или напряжения переменного электрического тока, протекающего через обмотки 17. При изменении .частоты тока изменяется скольжение 5 и согласно формуле (1) ЭДС в короткозамкнутой обмотке 8 бандажа 9. Тот же эффект достигается путем Изменения напряжения на выходе генератора 19, которое обусловливает изменение магнитного потока статора 11. Переключатель 18 обеспечивает посредством переключения концов обмоток 17 изменение направления вращения магнитного поля. При выполнении источника вращающегося магнитного поля в виде многополюсного магнита 16 регулирование скорости и направления вращения осуществляется изменением скорости и направления вращен1и реверсивного электродвигателя 14, которое осуществляется с помощью переключателя 24 и реостата 23. Регулятор характеризуется большим диапазоном регулирования, повьппенной надежностью вследствие отсутствия уплотнительных элементов и может работать на криогенных, агрессивных и высокотемпературных средах, при этом обеспечивается простота организации дистанционного управления и более точное регулирование как малых, так и больших расходов. Статор 11 и бандаж 9 вьтолнёны из ферромагнитного материала, например из пермолоя или из электротехнической стали, с высокой магнитной проницаемостью и малым гистерезисом (магнитомягкий материал). Для увеличения прочности корпуса 1 при работе на высоком абсолютном давлении рабочей среды статор 11 соединен с ним с натягом.

.

iO

/ /

22

фиг.З

16

a

/5

10

У7

Фиг. 5

f7.

ПЗЦ

фиг. 6