Устройство для регулирования расхода Советский патент 1980 года по МПК G05D7/03 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ РАСХОДА

1

Изобретение относится к области автоматического регулирования.

Известны релейные элементы с плавающим диском, содержащие управляющий клапан, цилиндрическую камеру, на торцовых поверхностях которой выполнены каналы, и плавающий диск, размещенный в цилиидрической камере 1 и 2.

Однако надежность работы этих устройств зависит от величины кольцевого зазора между стенками камеры и плавающим диском.

Наиболее близким по техни1 еской сущности к изобретению является устройство для регулирования расхода, содержащее цилиндрический корпус с входным и выходным патрубками, разделенный плавающим диском на две полости, первая из которых соединена с управляющим клапаном 3.

В таком устройстве проходное сечение может быть изменено пропорционально открытию управляющего канала, однако, надежность его работы также зависит от величины кольцевого зазора между подвр жным диском и стенками камеры, так как площадь проходного сечения управляющего канала должна, быть равной или несколько

больше, чем площадь кольцевого зазора между диском и стенками камеры. Это требует увеличенных габаритов управляющего клапана.

Для уменьщенкя габаритов управляющего клапана, а следовательно, и мощности управляющего устройства необходимо уменьшить площадь кольцевого зазора. Однако при этом возможно заклинивание регули. рующего диска из-за попадания в зазор посторонних частиц и отказ устройства в

работе, что снижает надежность работы устройства.

Целью изобретения является повышение надежности устройстба.

Поставленная цель достигается тем, что в предложенном устройстве во второй полости корпуса установлена перегородка, разделяющая ее на входную и выходную камеры, которые соединены с входным и выходным патрубками и сообщены между собой через периферийную часть перегородки, в центре

которой закреплен входной патрубок, а в плавающем диске выполнено центральное отверстие. Входная и выходная камеры могут быть сообщены через расположенные равномерно по окружности перегородки от3 - i --- - рстйя, а на плавающем диске закреплены таастины, размещенные в отверстиях перегородки. Входная и выходн&я камеры могут быть сообщены через кольцевое отверстие в перегородке, плавающий диск может иметь форму усеченной сферы, расположен во- тнутостью к входному патрубку, а на нем закреплена пластина с профильными пазами, размещенная в кольцевом отверстии перегородки. Входная и выходная камеры могут быть сообщены через кольцевое отверстие в перегородке, относительно которой то{)цовая поверхность входного патрубка выполнена утопленной, а на плавающем диске закреплена пластина с профильнь1ми пазами, размещённая в кольцевом отверстии перегородки. На фиг. 1 схематически показан вариант устройства с подковообразным отверстием в перегородке; на фиг. 2 - устройство с тремя отверстиями в перегородке; на фиг. 3 - устройство с тремя пластинами; на фиг. 4 -.устройство с одной пластиной; на фиг. 5 показан пример выполнения устройства по п. 4 формулы изобретения; на . 6 - пример выполнения устройства по п. 5 формулы изобретения. Устройство для регулирования расхода (см. фиг. 1) содержит цилиндрический корпус 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками, разделенной плавающим диском 4 на две полости 5 и 6. Полость 5 соединена с управляющим клапаном 7. В полости 6 установлена перегородка 8, разделяющая ее на входную 9 и выходную 10 камеры, которые соединены с патрубками 2 и 3 и сообщены между собой через периферийную часть перегородки 8, в центре которой закреплен патрубок 2. В диске 4 выполнено центральное отверстие 11. Для сообщения входной 9 и выходной 10 камер в периферийной части перегородки 8 выполнено, например, подковообразное отверстие 12. Управляющий клапан 7 расположен напротив управляющего канала 13. Диск 4 может занимать крайнее верхнее положение, прижимаясь к торцу 14, и крайнее нижнее положение, прижимаясь к торцу 15. На фиг. 2 показано то же устройство с тремя цилиндрическими отверстщми 12. Устройство работает следующим образом. При закрытом управляющем канале 13 диск 4 прижат давлением к плоскости торца 15 перегородки 8. При открытии канала 13 давление в полости 5 уменьшается за счет дросселирования отверстием 11 потока жидкости, протекающего из патрубка 2 в канал 13. Когда усилие на диске 4 от пониженного давления в камере 5 сравняетсй с усилием от давления со стороны патрубка 2, диск 4 выходит из соприкосновенияс плоскостью торца 15,. При дальнейшем открытии канала 13 диск 4 перемещается от торца 15 к торцу 14. Уменьщение зависимости диаметра канала 13, и соответственно размеров и хода клапана 7 от величины кольцевого зазора б и, таким образом, обеспечение возможности использования малогабаритных устройств для перемещения клапана 7, например, термосистем при одновременном повышении надёжности устройства за счет выбора оптимального зазора 8, исключающего возможность заклинивания плавающего диска, достигается за счет наличия в устройстве перегородки 8 с отверстиями 12, соединяющими входной 2 и выходной 3 патрубки через камеры 9 и 10. Это объясняется тем, что струя жидкости, вытекая из патрубка 2 и ударяясь о плоскость диска 4, растекается по последней радиально. Цри растекании радиальная струя ударяется в цилиндрическую стенку корпуса 1, отклоняется последней и растекается по линиям тока «а и «, создавая по длине окружности а подпор повышенного давления в полости 5., С приближением струй «а и «в к отверстиям 12, они, отрываясь от стенок цилиндрической камеры, сливаются в отверстия 12, обуславливая на длине дуги Д пониженное давление. В результате создавшегося пониженного давления жидкость из полости 5 через кольцевой зазор б, ограниченный Длиной дуги /, сливается .в отверстия 12, создавая пониженное давление в полости 5. Таким образом, при открытии управляющего клапана перемещение диска от торца 15 к торцу 14 осуществляется не за счет дросселирования потока жидкости, протекающего из патрубка 2 в канал 13 через весь периметр кольцевого зазора, а только через часть периметра кольцевого зазора, ограниченного частью длины дуги а. Выбирая необходимую разницу длин дуг а И Д можно выбрать необходимый диаметр управляющего канала, а следовательно, и необходимое перемещение управляющего клапана. Однако четкое разделение границ аи/ потока в данном блучае сохраняется лишь в области ламинарно1:о течения, т. е. при небольших числах Рейнольдса, или при небольших дерепадах давления на устройстве. При боль;ших перепадах давления на устройстве граница аи/ разделения потоков размывается, и при открытии управляющего клапана перемещение диска от торца к торцу осуществляется не за счет дросселирования потока жидкости, протекающего через часть периметра кольцевого зазора, ограниченного дугами а, а через весь кольцевой зазор по всей окружности, так как поток, растекаясь радиально по диску, достигает стенки цилиндрической камеры и по длине дуги Д что обуславлив ает подпор давления по длине дуги р в полости 5 при больших перепадах давления. с целью расширения области применения устройства, т. е. для обеспечения его работы на любых перепадах давления с одновременным повышением его надежности плаваюш,ий диск (см. фиг. 3 и 4) снабжен отклоняюш,ими поток пластинами 16, размеш,енными в отверстиях 12 перегородки 8. Эффект четкого сохранения границ а и разделении потоков при любом перепаде давления заключается в том, что, когда открывается управляюший клапан 7, то диск перемещаясь от торца 15 к торцу 14, отклоняет поток в выходной канал по линиям тока «а и «б, направление которых не зависит от перепада давления, а определяется только лишь углом раствора Д отклоНЯЮШ.ИХ пластин 16 фиг. 3 и 4. При таком отклонении потока из входного канала в выходной происходит релейное переключение плавающего диска. Применение такого устройства в качестве регулирующего оргаиа в системах регулирования с небольшой протяженностью технологических труб не вызывает гидравлических ударов Если же протяженность технологических труб значительна, то в системе наблюдаются гидравлические удары. В этом случае для оптимального регулирования необходимо, чтобы перемещение плавающего диска было пропорциональным, что позволит расширить область применения устройства. На фиг. 5 и 6 представлены устройства, в которых перемещение плавающего диска пропорционально за счет выполнения профильиых пазов в пластине 16 по направляющим шириной «f. При закрытии клапана 7 (фиг. 5) диск 4 перемещается от торца 14 к торцу 15. Так как диск выполнен тонким и выпуклым, то сначала соприкосновение его с торцом 15 происходит по краям. При этом соприкосновении давление в полости 5 повышается до давления Ру, под действием которого диск 4 деформируется и вхоДит в контакт с уплотнительной поверхностью патрубка 2, обеспечивая его перекрытие. Этот эффект в устройстве, показанном на фиг. 6, достигается за счет того, что уплотнительная поверхность входного канала находится ниже, чем уплотиительиая по-, верхность перегородки на величину 6i. Эффект пропорциональности в устройствах на фиг. о и 6 достигается за счет того, что при открытии управляющего клапана давление в полости 4 уменьшается и диск 4 начинает перемещаться от торца 15 к торцу 14. Так как при движении диска вверх увеличивается и проходное сечение паза, имеющего щирину, через который жидкость поступает в полость 5, то для того, чтобы диск двигался дальше вверх, необходимо дополнительное открытие клапана для уменьшения давления в полости 5. Таким образом, при открытии управляющего клапана диск при своем движении перемещается не релейно, а пропорционально. В предложенном устройств исключено заклинивание плавающего диска, область его прийенения расширена, так как оно работать при малых и больших перепадах давлений. Предложенное устройство с различными диаметрами условных проходов позволяет применять одинаковый, маломощный управляющий элемент, например термосистему для регулирования теплотехнических параметров. Экономическая эффективность изобретения определяется его техническими преимуществами. Формула изобретения 1.Устройство для регулирования расхода, содержащее цилиндрический корпус с входным и выходным патрубками, разделенный плавающим диском на две полости, первая из которых соединена с управляющим клапаном, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства, во второй полости корпуса установлена перегородка, разделяющ,ая ее на входную и выходную камеры, которые соединены с входным и выходным naTpy6Ka vfH и сообщены между собой через периферийную часть перегородки, в центре которой закреплен входной патрубок, а в плавающемДиске выполнено центральное отверстие. 2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в нем входная и выходная камеры сообщены через расположенные равномерно по окружности перегородки отверстия. 3.Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что в нем на плаваюшем диске закреплены пластины, размещенные в отверстиях перегородки. 4.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в нем входная и выходная камеры сообщены через кольцевое отверстие в перегородке, а плавающий диск имеет форму усеченной сферы, расположен вогнутостью к входному патрубку и на нем закреплена пластина с профильными пазами, размещенная в кольцевом отверстии перегородки. 5.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в нем входная и выходная камеры сообщены через кольцевое отверстие в перегородке, относительно которой торцовая поверхность входного патрубка выполнена утопленной, а на плаваюшем диске закреплена пластина с профильными пазами, размещенная в кольцевом отверстии перегородки. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 205381, кл. G 06 D 1/02, 1965. 2.Авторское свидетельство СССР № 387153, кл. F 15 С 3/02, 1972. 3.Авторское свидетельство СССР 315171, кл. G 06 D 1/02, 1970 (прототип).

(Puz:f

v3

лг.2

//

/«

PSL

/.

2iI

hynp 5

////////Л

A-A

Фаг. 2

/ (f

726501

15

иг. 4

// 13

Пупр.

V

A-A

16

uz,5

J3

13

(

12

// // I/ / / / /

,4J

ЁСп S

б.

/ / / // /

упр

k

/

i5 в

/

V 7

-ос

иг. 6