Устройство для регулирования расхода Советский патент 1993 года по МПК G05D7/06 

Фиг./

Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть использовано в различных областях народного хозяйства для регулирования потоков кости и газа.

Известно устройство для регулирования расхода, содержащее заключенный в обмотку корпус с входным и выходным патрубками и двумя перфорированными встав- ками, между которыми р азмещены предварительно намагниченные ферромагнитные тела сферической формы, и источник регулируемого переменного напряжения, связанный с обмоткой, выполненной с постоянно увеличивающимся числом витков в направлении выходного патрубка.

Недостатком известного устройства являются большие габариты, обусловленные размещением конической обмотки на цилиндрическом- корпусе, и сильное влияние регулирующего органа (сферических тел) на характер потока при режимах больших расходов, вызванное постоянным присутствием в проточной части устройства сферических тел, и приводящее к существенному ограничению значения расхода.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для регулирования расхода, содержащее заключенный е обмотку корпус из немагнитного материала с входным и выходным патрубками, между которыми размещен регулирующий орган, включающий ферромагнитное кольцо, установленное в полости корпуса с возможностью осевого перемещения, и непроницаемый для рабочей среды эластичный рукав из упругого материала, и источник регулируемого переменного пряжения, подключенный.к обмотке. ;

Известное устройство отличается существенно меньшими габаритами, что достигается за счет размещения цилиндрической обмотки на цилиндрическом корпусе. Одна ко указанный регулятор не обеспечивает надежное перекрытие, т.е, практически нулевой расход.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения функций запорного устройства,

Для достижения поставленной цели в известном устройстве содержащем заключенный в обмотку корпус из немагнитного материала с входным и выходным патрубками, между которыми размещен регулирующий орган, включающий ферромагнитное кольцо/установленное в полости корпуса с возможностью осевого перемещения, непроницаемой для рабочей среды эластичный рукав, источник регулируемого переменного напряжения, подключенный к обмотке, внутри корпуса выполнена конусообразная полость, ориентированная

вершиной в сторону выходного патрубка, обмотка выполнена с постепенно увеличивающимся в направлении выходного патрубка числом витков, ферромагнитное кольцо выполнено в виде четного числа подпружиненных друг к другу в окружном направлении кольцевых сегментов, снабженных закреплёнными на их внутренней поверхности лепестками из эластичного упругого материала, например, резины, выполненными в форме секторов окружности и соединенными попарно вершинами, эластичный рукав, связывающий между собой входной и выходной патрубки, выполнен из упругого материала, например, резины.

При этом наружную поверхность ферромагнитных кольцевых сегментов предпочтительно выполнять с той же конусностью, что и внутреннюю поверхность корпуса, а внутренняя поверхность корпуса может быть

снабжена антифрикционным покрытием, например, из фторопласта.

Выполнение внутренней полости корпуса в виде конуса позволяет изменять в широких пределах геометрию регулирующего

органа, представленного в виде раздвижного кольца, при его поступательном перемещении вдоль от устройства. Кроме Того, в сочетании с конусной обмоткой, такая форма корпуса обеспечивает минимальные габариты устройству.

Использование с постепенно увеличивающимся в сторону выходного патрубка числом витков дает возможность обеспечить градиент напряженности магнитного

поля вдоль оси устройства с максимумом в зоне выходного патрубка, в результате чего компенсируется увеличение сопротивления трения при перемещении регулирующего органа в сторону выходного патрубка и осуществляется работа сжатия составного ферромагнитного кольца.

Выполнение ферромагнитного кольца в виде подпружиненных друг к другу в окружном направлении кольцевых сегментов позволяет изменять диаметр регулирующего органа в зависимости от величины местного сечения конусообразной полости корпуса, а также обеспечивает возвращение регулирующего органа в исходное состояние при отсутствии внешнего магнитного поля (за счет усилия распрямления окружных пружин, стремящихся придать составному ферромагнитному кольцу максимальный диаметр).

Снабжение внутренних поверхностей ферромагнитных кольцевых сегментов эластичными упругими лепестками в форме секторов окружности обеспечивает эффективное изменение проходного сечения устройства при сжатии (растяжении) составного кольца, причем минимальному диаметру ферромагнитного кольца соответствует полностью перекрытое проходное сечение, при котором лепестки, плотно прилегая друг к другу, образуют непроницаемую для рабочей среды пробку, а при максимальном диаметре ферромагнитного кольца регулирующий орган полностью выведен за пределы проточной части устройства, и не оказывает никакого влияния на характер потока в режиме максимального расхода.

Четное число кольцевых сегментов и попарное соединение смежных лепестков вершинами за счет упругой деформации изгиба последних позволяют уменьшить габариты устройства. Кроме того предлагаемое крепление лепестков друг к другу обеспечивает более гибкий характер их взаимодействия с эластичным рукавом в процессе регулирования, величины, исключающий возможность механического повреждения рукава острыми гранями лепестков.

Соединение входного и выходного патрубков эластичным рукавом, выполненным из упругого материала позволяет обеспечить гибкий характер гидродинамического взаимодействия регулирующего органа с регулируемым потоком, осуществляемый через поверхность рукава и исключающий возможность возникновения, возмущений потока.

Выполнение наружной поверхности ферромагнитных кольцевых сегментов с той же конусностью, что и у внутренней поверхности корпуса позволяет исключить возникновение перекосов при перемещении регулирующего органа.

Снабжение внутренней поверхности корпуса антифрикционным покрытием призвано снизить потери на трение при движении регулирующего органа.

Таким образом, перечисленные отличительные признаки в совокупности с ограничительными признаками придают новые свойства заявляемому обьекту, а именно, за счет использования конусного корпуса, охваченного конусной обмоткой, а также попарно соединенных вершинами упругих эластичных лепестков, закрепленных на внутренней поверхности кольцевых ферромагнитных сегментов, образующих раздвижное кольцо, достигается существенное уменьшение габаритов устройства и обеспечивается режим максимального расхода, при котором регулирующий орган не оказывает влияния на характер потока.

В известных из науки и техники реше- 5 ниях (в объеме проведенного авторами поиска) указанные признаки не были обнаружены, что позволя ет утверждать соответствие изобретения критерию существенные отличия.

0 На фиг. 1 представлен продольный разрез устройства для регулирования расхода; на фиг. 2 - торцевой разрез регулирующего органа в положении, соответствующем режиму максимального расхода; на фиг. 3 5 торцевой разрез регулирующего органа при режиме нулевого расхода.

Устройство состоит из корпуса 1, выполненного из немагнитного материала в форме конуса, и снабженного входным 2 и

0 выходным 3 патрубками, связывающими устройство с магистральным трубопроводом 4. Снаружи корпус 1 охвачен обмоткой 5, выполненной с постепенно увеличивающимся в сторону выходного патрубка 3 чис5 лом витков, и несколько больше, чем это показано на фиг, 1, смещенной в направлении патрубка 3. Внутри корпуса 1 входной 2 и выходной 3 патрубки соединены между собой эластичным упругим рукавом 6. Сна0 ружи рукав 6 охвачен составным ферромагнитным кольцом, набранным из кольцевых сегментов 7, подпружиненных друг к другу в окружном направлении посредством упругих элементов 8 (пружин). На внутренних

5 поверхностях кольцевых сегментов 7 закреплены лепестки 9, выполненные из эластичного упругого материала в форме секторов окружности. При этом смежные лепестки 9 попарно соединены вершинами.

0

Работа устройства осуществляется следующим образом.

При отсутствии напряжения питания на обмотке 5. ферромагнитное составное коль5 цо располагается в зоне максимального сечения полости корпуса 1 возле входного патрубка 2 (см. фиг. 1). Распрямленное состояние окружных пружин 8 обеспечивает наибольшую величину зазора между коль0 цевыми сегментами 7, что определяет максимальный диаметр составного кольца. Смежные упругие лепестки 9, скрепленные между собой вершинами, в результате деформации изгиба не осуществляют механи5 ческого взаимодействия с эластичным упругим рукавом б, который, на всем протяжении, сохраняет такое же проходное сечение, что и магистральный трубопровод 4. Величина расхода рабочей среды через устройство при этом максимальна, а характер

потока не испытывает никакого влияния со стороны регулирующего органа.

Подача питающего напряжения на обмотку 5 приводит к тому, что под действием магнитного поля ферромагнитное составное кольцо начинает перемещаться в направлении выходного патрубка 3. По мере уменьшения сечения конусообразной полости корпуса 1 пружины 8 сжимаются и диаметр кольца уменьшается. В результате сближения кольцевых сегментов 7 упругие лепестки 9 начинают распрямляться, вступая во взаимодействие с эластичным упругим рукавом б и осуществляя упругую деформацию последнего, что приводит к уменьшению проходного сечения устройства, а следовательно, и к ограничению расхода рабочей среды.

Поддержание на обмотке 5 какого-либо установившегося значения напряжения будет способствовать тому,что усилие, возникающее при взаимодействии ферромагнитного материала кольцевых сегментов 7 с магнитным полем обмотки 5, окажется уравновешенным жёсткостью окружных пружин 8 и сопротивлением трения кольца о внутреннюю поверхность корпуса 1, в результате чего величина проходного сечения и

значение расхода через устройство будут оставаться неизменными.

Повышение напряжения питания на обмотке 5 приведет к дальнейшему смещению

составного ферромагнитного кольца в сторону выходного патрубка и, соответственно, еще большему уменьшению его диаметра, что вызовет более интенсивную деформацию рукава 6 и сокращение расхода вплоть

до полного перекрытия устройства (см. фиг. 3).

При снятии напряжения с обмотки 5 окружные пружины 8, распрямляясь, вытолкнут ферромагнитное составное кольцо в

зону максимального сечения конусообразной полости корпуса 1, регулирующий орган вернется в исходное состояние и расход рабочей среды через устройство вновь установится максимальным,

Устройство для регулирования расхода обеспечивает высокие точность и быстродействие регулирования в широком диапазоне значений расхода. При обеспечении соответствующего алгоритма управления

предлагаемое техническое решение позволяет реализовать любой возможный закон регулирования расхода, допускающий его изменения от нулевого до максимально возможного значений.

Использование: изобретение относится к области автоматического регулирования и может быть использовано для управления потоками различных жидкостей и газов, Сущность: использование конусообразного корпуса 1. охваченного обмоткой 5 с постепенно увеличивающимся в сторону выходного патрубка 3 числом витков и применение регулирующего органа, состоящего из подпружиненных друг к другу посредством окружных упругих элементов 8 ферромагнитных кольцевых сегментов 7, внутренняя поверхность которых снабжена упругими лепестками 7 в форме секторов окружности с попарно соединенными вершинами. 2 з.п,ф-лы, 3 ил.

Формул.а изобретения

обмотка выполнена с постоянно увеличивающимся в направлении выходного патрубка числом витков, ферромагнитное кольцо выполнено в виде четного числа подпружиненных друг к другу в окружном направлении кольцевых сегментов, снабженных закрепленными на их внутренней поверхности лепестками из эластичного упругого материала, выполненными в форме секторов круга и соединенными попарно вершинами,

3. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что внутренняя поверхность корпуса снабжена антифрикционным покрытием.