Регулятор расхода Советский патент 1991 года по МПК G05D7/01 

г б Фиг. /

Изобретение относится к автоматике 9 в частности к устройствам прям fo действия для регулирования расход Жидкостей и газов с изменяющимися Давлением и плотностью,

Цель изобретения - стабилизация Объемного расхода.

На фиг. 1 представлена конструкция регулятора расхода с пружиной йа фиг, 2 - то же, без пружины на фиг, 3,4 изображены соответствующие Зависимости подъемной силы тела-поплавка от изменения плотности среды Л : F -Vp, объемно го G у и массово- fо G т расходов, Индексы 1,0,2 относятся к минимальным, номинальным средним) и максимальным значениям параметров.

Регулятор расхода содержит кор- iyc 1, полость которого разделена ра проточную 2 и непроточную 3 камеры мембраной 4, связанной с нагру- Јочным элементом, выполненным в виде |гела 5, представляющего собой поплавок с плотностью, меньшей плот- IJJOCTH рабочей среды, двух се дельный уравновешенный клапан 6 - дросселирующий элемент, динамический преобразователь потока среды, выполнен- йый в виде расположенной во входном Штуцере 7 напорной трубки 8, соеди- ен ноп каналом с непроточной камерой 3, В непроточной камере 3 на мембране закреплен стакан 9, на дно котрого опирается пружина 10, другим Концом опирающаяся на тарелку 11„ Закрепленную на регулировочном што- е 12,

Регулятор расхода работает следующим образом.

Рабочая среда поступает из входного штуцера,7 в проточную камеру 2 и преобразователь - напорную Трубку 8 - в -непроточную камеру 3. Ей мембрану 4 действует сила динамического давления, уравновешиваемая Выталкивающей силой поплавка 5, При Повышении расхода динамическое давление увеличивавтся8 .клапан 6 прикрывается, при снижении расхода динамическое давление уменьшается и кла- пан приоткрывается.

Поплавок 5 за счет выталкивания Јго средой обеспечивает усилие нагрузки F на мембрану 4 и является одновременно элементом, чувствительным к изменению плотности среды. С увеличением плотности среды нагрузка

на мембрану по абсолютной величине увеличивается, как это иллюстрируется прямой

F -Vp, (1),

где V - объем поплавка.

Однако при этом вес самого поплавка должен быть скомпенсирован усилием пружины с небольшой жесткостью при открытом дросселирующем элементе.

Изменение нагрузки на мембрану 4 вызывает соответствующие изменения

объемного G

и массового G расходов,

5

л 20

5

0

35

40

45

50

Поскольку плотность среды, а следовательно, и усилие нагрузки на мембрану нередко изменяются незначительно, то регуляторы выполняются с разгруженными двухседельными клапанами, позволяющими исключить влияние статического давления на величину расхода.

Для обеспечения быстрого реагирования регулятора на изменение плот- ности среды (для повышения динамической точности регулирования) поплавок 5 расположен в проточной камере 2, поскольку в непроточной камере 3 новое значение плотности среды устанавливается со значительным запаздыванием.

Принцип действия мембранного регулятора с динамическим преобразователем состоит в стабилизации динамического давления потока среды на таком уровне, чтобы усилие, выделяемое на мембране 4, пропорциональное динамическому давлению,, равнялось усилию F нагрузки на мембрану от поплавка 5 и пружины 10:

p-Pr- ts p.

-скорость с реды в канале динамического преобразователя j

-ускорение свободного падения;

Й9ф 2 (°2 Dd + d2) эФФек тивная площадь мембраны диаметром Вис диаметром жесткого центра d.

(2)

где v

ё

Из (2)s

(3)

Если площадь поперечного сечения канала динамического преобразователя равна w, то объемный расход с учетом (3) выразится как

- -v - J

N P

(4)

v 2l.c GL-J

2g w2- 2g

(8)

Изобретение относится к автоматике, в частности к устройствам прямого действия для регулирования расхода жидкостей и газов с изменяющимися давлением и плотностью. Цель изобретения - стабилизация объемного расхода. Регулятор расхода содержит корпус 1, полость которого разделена на проточную 2-й непроточную 3 камеры мембраной 4, жестко связанной с нагрузочным элементом - поплавком 5 к с разгруженным дросселирующим элементом 6 и нагрузкой, усилие которой направлено в сторону открывания дросселирующего элемента. Регулятор содержит преобразователь 8 потока среды в динамическое давление, выделяемое на мембране в непроточной камере в виде усилия, направленного в сторону закрывания дросселирующего элемента, Нагрузка выполнена в виде пружины 10 и погруженного поплавка 5 с плотностью, меньшей плотности рабочей среды, 1 з.п. ф-лы, 4 ил. (Л с О5 00 00 INO со о

а массовый расход

Gm Gv P W V P

(5)

-1

Сила нагрузки на мембрану 4 от поплавка 5, вес которого скомпенсирован пружиной 10Э составит

F V-p,

где V - объем поплавка. С учетом (4) и (6):

(6)

wJlsipl w,Up k „ Ч P- fN S9f)

UV const

Таким образом, если нагрузка на мембрану образуется идеальным поплавком (вес которого скомпенсирован усилием пружины), то усилие нагрузки пропорционально плотности среды (6), а регулятор поддерживает постоянную скорость истечения среды и обеспечивает инвариантность объемного расхода от плотности (7), Тогда массовый расход изменяется линейно-пропорционально плотности среды (5).

Приравняв выражения (2) и (6), с учетом (4) получим

1

т

/////х///////////////////// //,

Усилие нагрузки от поплавка 5 определится из (2) и (4):

F и,о ( -2v --Sjg

vp- p

2g w2

(9)

Формула изобретения

Gvtm Grnt

GmO

By f,0,2 6 ml

Фиг. J

ч.

Фм. t