ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМ РЕГУЛЯТОРА РАСХОДА Советский патент 1972 года по МПК G05D7/01 

Изобретение относится к области автоматического регулирования расхода жидкости или газа и может быть применено для регулирования как больших, так и малых расходов жидкости или газа в авиационной, машиностроительной и нефтяной промышленностях, а также в водоснабжении лрн дистанционном регулировании производительности насосов.

Известны исполнительные механизмы регуляторов расхода жидкости или газа, состоящие из рабочего органа, представляющего собой клапан, и усилителя, выполненного в виде силавого цилиндра, с помещенным в нем сервопоршнем, который после подачи от управляющего элемента в силовой цилиндр сигнала в виде давления жидкости или газа приводит в движение рабочий орган.

Серволоршень усилителя известных исполнительных механизмов может быть совмещен или жестко связан при помощи щтока с рабочим органом, представляющим собой клапан. Одна из поверхностей клапана выполнена в виде диска, шара или конуса. Эта поверхность является непосредственно рабочей поверхностью клапана и расположена со стороны, противоположной щтоку.

Кроме того, известен усилитель, состоящий из силового цилиндра с размещенным внутри него сервопорщнем, вы.полненным в виде подпружиненного полого стакана, соединенного

с одной стороны с упомянутым штоком, а с другой - с плавающим поршнем.

Исполнительный механизм известных устройств устанавливается в трубопроводе таким образом, что делит его на подводящий жидкость или газ к исполнительному механизму трубопровод и отводящий от исполнительного механизма жидкость или газ трубопровод. Кромки отводящего трубопровода служат седлом для рабочей поверхности клапана.

При перемещении рабочего органа в сторону открытия отводящего трубопровода, движущийся поток, преодолевая сопротивление окна, образованного рабочей поверхностью клапана и кромками отводящего трубопровода, резко изменяет направление своего движения. Причем за счет самой компановки иополиительного механизма при установке рабочей поверхности клапана на кромки отводящего трубопровода образуется тупиковая .полость перед клапаном в случае его закрытия.

Такие исполнительные механизмы имеют ряд недостатков. Наличие тупиковой полости перед клапаном в случае внезапного его закрытия способствует возникновению гидроудара, что может приводить к поломкам всей гидросистемы и снижать ее надежность. Резкое изменение направления движения потока, обусловленное самой компоновкой исполнительного механизма при установке рабочей поверхности клапана на кромки отводящего трубопровода, приводит к нарушению сплошности и компактности потока и, следовательно, к значительному росту гидравлических потерь, а также к нелинейному, скачкообразному регулированию, так как в закрытом положении клапана давление жидкости или газа регулируемой среды действует в сторону его закрытия, а в открытом положении - в сторону открытия, т. е. результируюш,ее усилие от сил давлеиия в 1подводяш,ем и отводящем трубопроводах, действующее на рабочую поверхность клапапа, может в .процессе регулирования меиять иаправленне своего действия, иногда создавая довольно длительные автоколебания в некоторых регуляторах, что отрицательно влияет на работу ряда конструкций гидросистем.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков.

Для достижения этой дели предлагаемый исполнительный механизм регулятора расхода жидкости или газа устанавлнвается непосредственно в месте плавно закругленного ловорота трубы. Рабочий орган исноллителыюго мехапизма, иредставляющий собой одну из разновидностей клапанов со специальным 1профилем рабочей поверхности, размещается этой поверхностью в подводящем трубопроводе, вдоль которого он перемещается как поршень, открывая при регулировании соответствующее окно, образованное рабочей поверхностью клапана со стороны подводяи его трубопровода. В процессе регулнрования при прекраще1ГИИ подачи жидкости или газа подводящий трубопровод может полностью перекрываться рабочим органом. Это достигается за счет того, что поперечное сечеиие клапана равно поперечному сечению подводящего трубопровода.

Благодаря этому при любом положении клапана, имеющего специальный профиль рабочей поверхности, обеспечивается илавное измененне направления движения потока, устраняются тупиковые полости перед клапаном Б случае его закрытия, предупреждается возникновение гидравлического удара в гидросистеме путем стравливания избыточного давления и устраняется скачкообразиое регулирование, так как благодаря размеи1е ию рабочего органа в подводящем трубопроводе результирующее усилие от сил давления в иодводящем и отводящем трубопроводах, действующее на рабочий орган, не меняет направления своего действия и иаправлено постоянно в сторону открытия клапана в процессе всего регулирования. Рабочая поверхность клапана выполнена в виде вогнутой гиперболической поверхности, в осиовании которой лежит эллипс. Форма, илощадь и угол наклона большого диаметра эллииса, лежащего в основании гиперболической поверхности клапана, равны соответственпо форме площади и углу наклона большого диаметра эллипса, образуемого при мысленном пересечении подводящего трубопровода и наклонной плоскости Выполнение рабочей поверхности клапана в виде вогнутой гиперболы создает ряд преимуществ в регуляторах. При полном открытии подводящего трубопровода в процессе регулирования рабочая поверхность клапана, выполненная в виде вогнутой гиперболы, не загромождает ноперечиого сечения трубопровода на

сгибе, и благодаря своей форме хорошо сопрягается с частью трубы в месте ее плавного закругления, являясь как бы ее нродолжением, что дает возможность ликвидшровать резкие повороты на пути движения потока. В различных промежуточных положениях клапана ло отношению к подводящему трубопроводу вогнутая гиперболическая поверхность дает возможность не только избегать резкого изменення направления движеи 1Я потока при регулировании расхода жидкости или газа, а также получить форму проходного сечения окна, образованного рабочей поверхностью клапана со стороны подводящего 1рубопровода, максимально приближенную к форме ,коноидального каскада, благодаря .которой можон сохраиить сплошность и компактность набегающего потока, обеспечить минимальные гидравлические потери и получить линейную расходную характеристику через регулятор в

зависимоети от перемещения клапана, что существенно улучшает качеетво автоматического регулирования.

На фиг. 1 изображен в разрезе пополнительный механизм регулятора расхода жидкости или газа при полном открытии подводящего трубопровода; на фиг. 2 - одно из возможных ;положеиий клапана по отношению к иодводящему трубопроводу в процессе регулирования; на фиг. 3 - вид по стрелке .4 на

фиг. 2.

Исполнительный механизм регулятора расхода жидкости или газа, образующий благодаря устаиовке его в трубопроводе подводящий трубопровод / и отводящий 2, состоит из рабочего органа 3, представляющего собой клапан, ирофиль рабочей поверхности которого выполнен в виде вогнутой гииерболы с основанием эллиптической формы; усилителя 4, содержащего силовой цилиндр 5, сервопоршепь 6, выполненный в виде полого стакана с днищем, с наружной стороны которого расположен HJTOK 7, жестко связанный с клапаном, плавающий поршень 8, установленный .перед бесштоковой частью сервопор.шня; возвратную пружину 9.

Работает исполнительный механизм регулятора расхода жидкости или газа следующим образом.

При закрытом .положении управляющего

элемеита 10 давлеиие во внутренней регулируюпдей иолости У/ стакана сервопоршня 6 равно сливному давлению, и клапан 3 занимает крайнее левое положение, открывая полностью НО.ДВОДЯШИЙ трубопровод / и хорошо