Регулятор расхода Советский патент 1993 года по МПК G05D7/01 

Изобретение относится к машиностроению, в частности кавтоматическим регуля- торам расхода газа или жидкости, и может найти применение в пневматических или гидравлических системах, в который требуется автоматическое поддержание постоянного расхода рабочего тела.

Цель изобретения - повышение надежности при расширении диапазона регулирования за счет увеличения чувствительности при сохранении устойчивости эластичного затвора,

На чертеже схематично представлен регулятор расхода, продольный разрез.

Регулятор содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками, полый обтекатель 4 в форме напорной трубки с камерой управления 5 и эластичным затвором 6. Полый обтекатель 4 со штангами 7 закреплен, между входным 2 и выходным 3 патрубками и расположен аксиально в проточной части рабочего канала 8, который образован наружной поверхностью чувствительного элемента в виде эластичного затвора 6 и внутренней профилированной поверхностью насадка 9, закрепленного в корпусе 1. Камера управления 5 может быть снабжена управляющим элементом в виде отверстия 10 с дроссельной шайбой 11 в торцевой стенке или в виде отверстия 12 в боковой стенке обтекателя 4.

Регулятор работает следующим образом. При прохождении жидкости или газа от входного патрубка 2 к выходному патрубку 3 поток, проходя сужающуюся часть рабочего канала 8, разгоняется, т.е. его скорость и. соответственно, кинетическая энергия (скоростной напор) возрастают, а потенциальная энергия (статический напор) уменьшается. В узком сечении рабочего канала 8 скорость потока максимальна, а статическое давление минимально. С увеличением площади проходного сечения в расширяющейся части рабочего канала 8 скорость потока уменьшается, а статическое давление возрастает. На выходе потока из рабочего канала 8 в выходном патрубке 3 его потенциальная энергия и статическое давление в силу явления торможения становятся равными потенциальной энергии и статическому давлению

во входном патрубке 2 за вычетом небольших гидравлических потерь энергии.

В полости обтекателя 4, выполненного в форме напорной трубки, поток полностью

затормаживается и его вся. кинетическая энергия превращается в потенциальную, а давление достигает своего максимального з.начения. так как скоростной напор преобразуется в статический напор. На чувствительный элемент, представляющий упругую оболочку в виде эластичного затвора 6, со стороны камеры управления 5 действуют силы, обусловленные торможением потока и повышением давления, а со стороны про1

точной части рабочего канала 8 действуют силы, образуемые переменной статической составляющей давления потока. Максимальный градиент давления в упругой оболочке эластичного затвора 6 возникает в

месте минимальной площади проходного сечения рабочего канала 8, где скорость потока максимальна, а статическое давление - мини- мально. В этом месте образуются значительные радиальные усилия, под действием

которых упругая оболочка чувствительного элемента в виде эластичного затвора 6 растягивается, и эластичный затвор 6 расширяет- ся, а площадь проходного сечения рабочего канала 8 в узком месте уменьшается.

При уменьшении площади проходного сечения рабочего канала 8 количество проходящей жидкости или газа уменьшается. Скорость потока в рабочем канале 8 умень«шается. а статическое давление возрастает. Градиент давления, действующий на упругую оболочку чувствительного элемента камеры управления 5, снижается. Равновесное состояние наступает в момент, когда силы со

стороны жидкости уравновешиваются упругими силами, возрастающими при деформации (растяжении) материала чувствительного элемента. Площадь прохедного сечения в узкой части рабочего канала и расход являются

величинами постоянными для данного регулятора и объекта регулирования. Так как эластичный затвор образован чувствительным элементом, то выполняя его функцию, -он автоматически регулирует на изменение.

расхода.

Регулирование давления в камера управления 5 может быть осуществлено с применением управляющего элемента в виде отверстия 10 с дроссельной шайбой 11, расположенной в торцевой заглушке обтекателя 4. В этом случае в камере управления давление . будет меньше давления полностью заторможенного потока, так как полость напорной трубки сообщена с выходным патрубком 3 или расходящейся частью рабочего канала 8. Градиент давления, действующий на упругую оболочку, снижается и автоматически поддерживается при изменении режима благодаря процессу дросселирования в управляющем элементе. Нагрузка на упругую оболочку чувствительного элемента снижается, что способствует применению оболочки меньшей толщины и повышает чувствительность эластичного затвора с сохранением его устойчивости.

При увеличении расхода жидкости или газа сверх расчетного возрастает скорость потока, что приводит к росту растягивающих сил, площадь проходного сечения в узком месте рабочего канала 8 автоматически уменьшается. Устанавливается нозое равновесное состояние эластичного затвора б при стабилизации расхода в.заданных пре- делах.

При уменьшении расхода эластичный затвор 6 за счет упругих сил чувствительного элемента возвращается к исходному положению, увеличивая площадь проходного сечения в узкой части рабочего канала 8.

С целью уменьшения гидравлических потерь, рабочий канал может быть образован профилированной поверхностью насадка, например, в виде трубки Ветури.

Преимуществом предлагаемого регулятора является повышение надежности и чувствительности вследствие большей величины радиального усилия, изменяющего проходное сечение рабочего канала при сохранении в широком диапазоне изменения режима устойчивости эластичного затвора, так как упругая оболочка растягивается под действием сил, обусловленных торможением потока в полости напорной трубки и повышением давления в полгдсти регулируемой камеры.

i

Формула изобретения- т.

1. Регулятор расхода, содержащий корпус, с входным патрубком и выходным патрубком, в котором установлен эластичный затвор, камеру управления, сообщенную с рабочим каналом, в котором закреплен осевой обтекатель, отличающийся тем, что эластичный затвор совмещен с осевым обтекателем и выполнен в виде эластичной напорной трубки с заглушкой на одном из торцов, сообщенной с входным патрубком, полость которой является управляющей камерой, а рабочий канал образован наружной профилированной поверхностью эластичной напорной трубки и внутренней поверхностью цилиндрического профилированного насадка, закрепленного в корпусе.

2. Регулятор по п. 1, отличающий- с я тем, что камера управления сообщена с выходным патрубком отверстием с регулируемой дроссельной шайбой, выполненным в заглушке.

3. Регулятор по п. 1, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что. профилированная поверхность насадка выполнена в виде трубки Вентури.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к автоматическим регуляторам расхода жидкости или газа, и может найти применение в гидравлических или пневматических системах, в которых требуется стабилизация расхода рабочего тела. Цель изобретения - повышение надежности при расширении диапазона регулирования за счет увеличения чувствительности при сохранении устойчивости формы эластичного затвора. Поставленная цель достигается тем, что в полости рабочего канала 8 регулятора . аксиально установлен обтекатель 4, выполненный в форме напорной трубки, например трубки Пито, полость которой образует камеру управления 5с упругой оболочкой 6, представляющей собой чувствительный элемент в виде эластичного затвора, проточная часть которого представляет собой сходящийся