РЕГУЛИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Советский патент 1973 года по МПК F16K17/18 

I

Изобретение относится к средствам автоматизации технологическИХ процессов.

Известно регулирующее устройство с исполнительным механизмом и заключенным и в корпусе дроссельной втулкой и клапаном.

Цель изобретения -обеспечить компактность И энергетическую экономичность процесса регулирования.

Это достигается тем, что корпус -выполнен с соосными цилиндрами, полость между которыми разделена коакоиально размещенным исполнительным механизмом в виде эластичного цилиндра (или тора), охватываемого цилиядрИческой косоугольно плетеной сеткой, один конец которой прикреллен к корпусу, а другой - к дроссельной «втулке, -подвижно установленной в полости внутреннего цилиндра. Для обеспечения регулировки рабочего усилия эластичный цилиндр охвачен кольцом, установленным с возможностью осевого перемещения.

На фиг. 1 схематически ибображено описываемое регулирующее устройство; на фиг. 2- то же, в модифика-ции регулятора температуры прямого действия; на фиг. 3 - регулятор давления TipHMoro действия; на фиг. 4-регулятор расхода пря1мого действия; на фиг. 5 - .регулирующий орган с пневматическим (гидравлическим) исполнительным механизмом; на фиг. 6 - регул«рую щий орган с электротермодинамическим исполнительным механизмом.

Регулирующий орган, состоящий из клапана 1 и дроссельной втулки 2, а также Исполнительный механизм, включающий в себя ограничивающий рабочую полость 3 эластичный цилиндр 4 (ИЛИ тор), и цилиндрический сопрягающий элемент 5, представляющий собой косоугольно плетеную сетку, заключены

IB общий корпус 6 Последний вьгполнен, oiaпример, в виде цилиндрического стакана с двойными стенками и установлен соосно в разрьгве трубопровода.

Наружная кольцевая полость 7 корпуса,

окружающая рабочую полость исполнительного механизма, герметично отделена от заполняемой потоком среды внутренней щилиндрической ПОЛОСТИ корпуса, полыми сильфонами 8 -малой продольной жесткости.

Кольцевая полость либо сообщена с атмосферой, либо (для объектов, в которых утечка среды абсолютно недопустима) герметизирова-на с обеспечением газонепроницаемости, и среда откачана до величины вакуума, обесттеЧИвающей исключение влияниЯ на рабочие характеристики колебаний в ней абсолютного давления при изменении объема рабочей полости исполнительного механизма и -при изменении температуры окружающей среды.

При этом клапан неподвижен, а дроссельная

втулка может возвратно-поступате.тьно перемещаться под действием разности приложенных к ией осевых усилий, .развиваемых в одном направлении пружиной 9, регулируемой настроечным органом 10, а в противоположном-сонрягающим элементом при воздействии эластичного цилиндра, упруго ради-ально деформируемого раз«остью давлений ,на его внутренней и наружной стенках.

Сопрягающий элемент, закрепленный одним своим торцом на корпусе, а другим на подвижной дроссельной втулке, преобразовывает деформирующее его радиальяое усилие в осевое.

Величина рабочего усилия, развиваемого С01прягаю1щим элементом, регулируется кольцом 11, охватывающим эластичный цили«др и перемещаемым iS осевом направлении.

При перемещении дроссельной втулки и направлении усилия, разви1ваемого сопрягающим элементом, проходное сечение регулирующего органа может либо увеличиваться, либо уменьшаться, обеспечивая стабилизирующее регулируемый параметр воздействие на поток среды . В первом случае клапан закреплен к Наружной стенке корпуса, а во втором- к его внутренней стенке (на чертеже показано пунктиром).

У регулятора температуры прямого действия (см. фиг. 2) рабочая полость исполнительного механизма выполнена герметичной и газонепро-ницаемой. На внутреннюю поверхность рабочей полосТИ исполнительного механизма, обращенную к протекающей среде, нанесен адсорбент 12, а объем полости заполнен постоянным количеством рабочего газа (copi6aTa).

В исходном положении, когда температура среды значительно ниже значения, заданного предварительным сжатием пружины настроечным органом, давление газа в рабочей полости ниже номинальной величины. Усилие, развиваемое пружиной превосходит противоположно ему направленное усили-е, развиваемое сопрягающим элементом, и дроссельная втулка либо прижата к рабочей яаверхности хлапана (при его креплении к наружной стенке корпуса), либо максимально удалена от его рабочей поверхности (при креплении клапаиа к внутренней стенке корпуса, как показано пунктиром).

При приближении температур среды и адсорбента к номинальному значению, давление газа в рабочей полости повыщается в результате десорбции, и усилие, paasniBaeMoe сопрятающим элементом, преодолевая сопротивление пружиаы, перемещает дроссельную втул1ку, обеспечивая номинальный проход для прохождения среды через регулирующий орган.

При дальнейшем повышении температур протекающей среды и адсорбента, дроссельная втулка либо отодвигается от клапана вплоть до полного открытия прохода, либо полностью закрывает проход.

Зона пропорциональности настраивается

кольцом, при перемещении которого, сиосно дроссельной втулке по эластичному цилиндру, изменяется площадь рабочей поверхности последнего и исходная величина не занятого адсорбентом объема рабочей полости исполнительного механизма, влияющая в процессах обратимой газовой сорбции на производную давления по температуре.

У регулятора давления прямого действия

:(см. фиг. 3) рабочая полость исполнительного |Механизма сообщена с заполняемой средой внутренней цилиндрической полостью корпуса 5 каналом (несколькими каналами) 13, пересекающим внутреннюю стенку корпуса, не

перекрываемым при преемещвнии дроссельной втулки.

В исходном положении, при давлении в заполняемой средой полости корпуса и, соответственно, в рабочей полости иснолнительного

механизма значительно ниже номинального. .При этом дроссельная втулка либо прижата к рабочей поверхности клапана (при его креплении к наружной стенке корпуса), либо ма.ксимально удалена от нее (при креплении

.клапана к внутренней стенке корпуса, показанном пунктиром).

При повыщении избыточного давления среды в рабочей полости исполнительного механизма и приближении его величины к заданному значению, развиваемое сопрягающим элементом, преодолевая сопротивление пружины, перемещает дроссельную втулку обеспечивал номинальный проход для протекания с,реды через регулирующий орган.

При дальнейшем повыщении давления ере-. ды, дроссельная втулка либо отодвигается от рабочей поверхности клапана вплоть до полного открытия прохода для протекания среды, либо прижимается к рабочей поверхности клапана.

При движении среды от седла к клапану креплением клапана к наружной стенке корпуса обеспечивается стабилизация давления до регулятора, а креплением его к внутренней

станке обеспечивается стабилизация давления за регулятором. В последнем случае дроссельная втулка отжимается и удаляется от клапана пружиной, а приближается и прижимается к клапану усилием сопрягающего элемента.

Номинальное давление (в пределах рабочего диапазона регулятора) задается настроечным органом, изменяющим предварительное сжатие пружины-, а зона пропорциональности - кольцом.

У регулятора расхода прямого действия (см. фиг. 4) рабочая полость исполнительного механизма сообщена с заклапанной (по ходу движения среды от седла к клапану) частью

заполняемой средой внуренней цилиндрической полости корпуса каналом 14 (несколькими каналами), проходящим в теле дроссельной втулки и через внутреннюю стенку корпуса. Наружная кольцевая полость корпуса,

окружающая рабочую подость исполнительного мехапизма сообщена, с докла паи11ой (по ходу движения среды от седла к клапану) частью заполняемой средой .Полости корпуса каналом 15 (несколькими каналами). Дополнительно установлена пружи-на 16, приложенное к дроссельной втулке усилие которой направлено 1противо-:положно усилЕЮ, развивнемому пружиной 9.

В исходном положении, при отсутствии протока среды через регулирующий ортан, дроссельная втулка несколько отжата пружиной 16 от обращенной к корпусу рабочей поверхности клапана, закрепле-нного на наружной стенке кор-пуса.

При номинальном расходе среды, движущейся от седла к клапану, и соответствующем перепаде давлений до и 1посл-е др оссельной втулки, воспринимаемом, соответственно, на.ружной и ««утренней поверхностью эластичного цилиндра, дроссельная втулка установлена «в среднем рабочем .положении.

При увеличении расхода приложенное к Дроссельной втулке усилие, развиваемое солрягающим элементом, уменьщается, и пружина 9 ттриближает дроссельную втулку к клапану, увеличивая гидравлическое сопротивление регулирующего органа.

При уменьщении расхода приложенное к дроссельной втулке усилие, развиваемое сопрягающим элементом, увеличивается и, преодолевая сопротивление пружины 9, отодвигает дроссельную втулку от клапана, уменьшая гидра1влическое сопротивление регулирующего органа.

Зона пропорциональности задается осевым перемещением кольца.

Исходное положение дроссельной втулки относительно клапачна, а также номинальный расход (в пределах рабочего диапазона регулятора) задаются настроечными органа ми W и /7, изменяющими предварительное сжатие пружин.

У регулирующего органа с пневматическим (гидравлическим) исполнительным механизмом (см. фиг. 5) рабочая полость исполнительного механизма сообщена каналом /5, проходящим IB теле корпуса, со штуцером /9, к которому должна присоединяться командная линия от пневматического (гидравлического) регулятора или от чувствительного органа дистанционного регулятора температуры или давлен-ия прямого действия.

Для тех объектов и технологических процессов, В которых проход для проте-кания среды через регулирующий орган должен увеличиваться с новыигением командного давления, дроссельная втулка при командном давлении, pawHOM крайнему нижнему з-нячению рабочего диапазона регулятора, ппижата или наиболее приближена поужиной 9 к обоащенной к корпусу рабочей поверхности клапана, закрепленного на наружной стенде корпуса.

При командном давлении, равном крайнему верхнему значению рабочего диапазона регулятора, дроссельная втулка наиболее отодвинута от клапана усилием, развиваемым сопрягающим элементом.

Для тех объектов и технологических процессов, IB которых проход для протекания среды через регулирующий орган должен уменьшаться с повыщением командного давления, клапан, обращенный рабочей поверхностью к корпусу, а обтекаемой - от корпуса (на фИГ. 5) такое вы1ПОЛ не«ие показано пунктиром и пунктирной штриховкой), закреплен на внутренней стенке корпуса. При этом дроссельная втулка удаляется от клапана пружиной, а приближается к нему усилием сопрягающего элемента.

Регулировка соответствия :между крайними значениями командного давления и крайними ноложениямп дроссельной втулки регулирующего органа (зона пропорциональности), при определенных сило&ых характеристик пружины 9 и сопрягающего элемента, осуществляется тонкорегулировочным органом 10, корректирующим предварительное сжатие пружины, и грубо - осевым перемещением кольца 11. У регулирующего органа с электротермодина.мическим исполнительным механизмом (см. фиг. 6) рабочая полость исполнительного механизма выполнена герметичной и газонепроницаемой, заполнена постоянным количеством рабочего газа и сообщена каналом 20, проходяшим в теле корпуса, с газонепроницаемой теплоизолированной полостью электротермодинамического сорбционного устройства 21. Последнее обеспечивает преобразование полупрскводниковой термоэлектробатареей в процессах обратимой газовой сорбции изменяющегося по величине и полярности командного напряжения постоянного тока от электрического регулятора в пропорциональное изменение давления рабочего газа .в герметичной полости.

Электротермодинамическое устройство выполнено в виде тора, охватывающего корпус в пределах радиального габарита трубопровода. Объем полости электротермодинамического устройства ограничен жесткими стенка ми и сокращен до величины зазоров между отдель1НЫМИ частичками адсорбента, нанесенного на обращенный внутрь полости спай полупроводНиковой термоэлектробатареи.

Рабочая полость 3 исполнительного механизма и канал 20 теплоизолированы. Приложенное к втуЛКе 2 усилие пружины 16 направлено противоположно усилию, развиваемому пружиной 9.

В исходном положении, при отсутствии на входе электротермодинамического устройства 2t командного напряжения постоянного тока от электрического регулятора, дроссельная втулка находится в среднем рабочем положении: При этом приложенные к дроссельной втллке сумма усилий пружины 16 и сопрягающего элемента 5, находящегося под воздействием номинального давления рабочего газа в полостях электротермодинамнческого устройства и исполнительного механизма,

с одной стороны, и усилие пружины 5, с другой стороны, - взаимоуравловешены.

При наличии комаедното напряжения, в зависимости от его полярности и величины, дроссельная втулка приближена (прижата) к обращенной к корпусу 6 рабочей поверхности клалана 1, или, наоборот, отодвинута от клапана, ВПЛОТЬ до полиого от1крыт1ия прохода для протекания среды через регулирующий орган.

Среднее рабочее положение дроссельной втулкИ при отсутст1вии командного напряжения,, а также соответствие между крайними ра,бочИМИ положениями дроссельной втулки и максимальными значениями командного напряжения соответствующей полярности (зона пропорциональности) при определенных силовых характеристиках пружин 9 и 16 -ц сопрягающего элемента 5, обеспечиваются соответственно регулировочными органами, изменяющими предварительное сжатие пружин и .кольцом 11.

Когда зависимость между крайними положениями дроссельной Бтулки регулирующего органа и полярностыо командного напряжения регулятора противоположна реализуемой при данной полярности присоедипения термоэлектробатареи к регулятору, то приведение

их в соответствие может быть обеспечено изменением полярности присоединения при сохранении единообразия ш выполнении дроссельной втулки 2 и клапана / для всех объектов и техиологичесиих процессов.

Предмет изобретения

1.Регулирующее устройство с исполнительным механизмом и заключенными в корпусе

дроссельной втулкой и клапаном, отличающееся тем, что, с целью обеспечения компактности и энергетической экономичности процесса рогулированИЯ, корпус выполнен с со-осными цилиндрами, полость между которыми разделена коа.ксиально размещенным исполнительным механизмом в виде, например, эластичного цилиндра, охватываемого цилиндрической косоугольно плетеной сеткой,

один конец которой при.креплен к корпусу, а другой - к дроссельной втулке, подвижно устаиовленной в полости внутреннего цилиндра.

2.Регулирующее устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью обеспечения регулировки рабочего усилия, эластичный цилиндр охвачен кольцом, установленным с возможностью осевого перемещения,

9

д

иг. f

s

fuz.Z