Регулятор массового расхода газа Советский патент 1980 года по МПК G05D7/01 

Изобретение относится к области автоматического регулирования массового расхода газа (воздуха) и может быть использовано в системах 5 распределения газа при газлифтной добыче нефти, в системах кондиционирования воздуха летательных аппаратов и др.

Известен регулятормассового рас- tp хода газа, содержащий трубопровод с сужающим устройством типа сопла Ловаля, трубки Вентури или диафрагкы, регулирующий и исполнительный органы и командное устройство 1. 5

Основными недостатками такого регулятора являются сложность крн.струкции, недостаточная точность регулирования, обусловленная многозвенностью преобразования сигнала 20 (сужающее устройство-командное устройство-исполнительный механизмрегулирующий орган-сужающее устройство) ,т.е. запаздывание преобразования входного сигнала в выходной. 25

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является регулятор весовой подачи воздуха/ представляющий собой автоматический регулятор прямого действия, содер- JQ

жащий сужающее устройство в виде . трубки Вентури, командное устройство, выполненное в виде двух мембранных блоков, один из которых реаги рует на изменение перепада давления на сужающем устройстве, а другойна изменение абсолютного давления перед ним, и регулирующий орган, выполненный в виде поворотного дискового затвора, управляемый мембранным исполнительным механизмом 2.

Основными недостатками указанного регулятора являются сложность конструкции; недостаточная точность ре гулирования, обусловленная наличием спёциальнШс. механизмов и устройств, вводящих коррекцию изменения контролируемых параметров (давления перед сужающим устройством и перепада давления на нем); наличие большого числа жикле ЗоЖ, работающих в режиме критического истечения, обуславливающих неработоспособность устройства на реашьнах (нефильтрованных) средах..

Цель изобретения - повшиение надежности регулятора и упрощение его конструкции.

737924 Поставленная цель достигается тем, что испблнйтёпьный й(ханйзм вы полней в виде гибкого подпружинён ного чувствительного элемента с с6б№ Ьшением эффективных мощадей от 1,001 до 1,5/разделяю«ё 6 корпу на две полости, из которых полость ограниченная большей эффективной площадью, соединена с полостью трубопровода до сужающегоустройства, а полость меньшей эффективной площадью - с полостью после сужающего устройства, при этом регулирующий орган установлен за сужакхцим устрой ством, а Кривсшип установлен вне трубопровода. - При этом чувствительшлй-элемент выполнен в виде мембраны или в виде двух сильфонов, прилегакнцие которых соединены между собой перегородкой, а противоположные торцовые стенки жестко соединены со штоком, при этомвнутренние полости сильфомо в заполнены жидкостью и сое динены дросселирующим отверстием. Реализация на чувствительном элементе двух различных по величине Эффективных площадей, воздействующих на регулирующий орган, позволяе совместить в одном уст юйстве испол нительный механизм и ксмандное устрой:ство, исключить многозвенност преобразования командного импульса/ в .исполнительный и обеспечить изменение перепада давления на сужающем устройстве таким образом, что при увеличений давления перед сужающим устройством уменьшается перепад дав . ления Йа нём и наоборот; обеспечивая в определенном интервгше измене давления перед; сужаюощм устройством реализацию выражения const, т.е. постоянства массового расхода газа. На фиг.1-4 изображены общие виды регуляторов массового расхода газа в разрезе; на фиг.5 - приведена зависимость дР 5 f (Р) и G f (Р |i- ) ряда регуляторов.с различным соотно шением эффективных плсхцадей Регулятор (фиг,1 и 2) состоит из трубопровода 1 с сужающим устройством 2 и регулирующим органом 3, выполненным в виде поворотного дискового затвора/ кривсшипа 4 и корпуса 5 с исполнительным механизмом, чувс вительный элемент которого выполнен в виде подпружиненной пружиной 6 мембраны 7 и разделякяцей корпус 5 на две полости, одна из которых, ограниченная большей эффекти.вноО длощадью, импульсным трубопроводом 8соединена с полостью трубопровода 1 до сужающего устройства 2, полост ограниченная меньшей эффективной площадью - импульсным трубдароЗводом 9с полостью трубопровода1 после сужающего устройства 2, а шток 10 соединен с кривошипом 4 вне трубопровода 1. Отли ительной особенностью регулятора (фиг.2 и ,3) является то, что чувствитщьный элемент в нем выполнен в виде двух сильфонов 7, прилегаюодае торцы которых соединены между собой перегородкой 11, противог псложные торцовые стенки которых жестко соединены со штоком 10, а внутренние полости сильфонов 7 запрлнены -идеальной (с низкой температурой замерзания, с малоизменяющейся вязкостью, без механических примесей) жидкостью и соединены между собой дросселирующим отверстием 12, обеспечивающим гашение пульсации (вибрации) исполнительного механизма и регулирующего органа особенно в режиме критического истечения. Газ в регулятор поступает по стрелке А к сужающему устройству 2. Перепад да вления на сужающем устройстве, воспринимаемый чувстви ельным элементом 7 исполнительного механизма и скомпенсированный усилием пружины б, являющимся задатчиком расхода, передается на регулирующий орган 3, который, занимая определенное этому воздействию положение, изменяет давление после сужающего устройства 2 до достижения им величины, обуславливающей .перепад давления на сужающем устройстве 2: соответственно заданному значению расход 1 при соответствующем в данный момент значении абсолютного давления перед ним. Массовый расход газа через устройство определяется по формуле массовый расход газа; коэффициент пропорциональности;перепад давления иа сужающем устройстве; абсолютное давление перед сужающим устройством. Условие равновесия систеки в виде представляет собой выражениеР Р, (Р - лР ) из.которого следует, что -1),(3) усилие пружины; эффективная площадь чувствительного элемента воспринимающая давление среды до сужающего устройства; F-- то же,после сужающего устрой-. Решая уравнение (3) при отнсшеНИИ F : FA, 1,01 и изменении Р в интервале от 160 кгс/см до, 100 кгс/с м, исходя из предложения, что при малых перемесцениях G - вели чина постоянная и равна, например) FI Fg, GР Р Г i в см кгс кгс/см-кгс/см кгс/ 1,01 101 100 260 Исходя из этого следует, что в определенном интервале изменения дав ления Р перед сужающим устройством, массовый расход газа с достаточной степенью точности есть величина постоянная. По псжведениой на фиг,5 зависи-мости, по максимально возможному зна чению Р и расчетному значению лР пр заданном значении массового расхода газа G выбирают тип регулятора по соотношению эффективных площадей (Fj F) или на основе имевшегося в наличии регулятора расхода с определенной характеристикой по Fj : F при заданнок значении массового расхода G и максимальном значении Ру изменением усилия G пружины, задаются режики работы регулятора по д.Р. По простоте конструкции и стоимос ти предлагаекшй регулятор массового расхода газа может быть приравнен к регулятору объемного расхода газа Формула изобретения 1, Регулятор массового расхода газа, содержащий корпус с исполнител ным механизме, трубопровод с установленным в нем сужающим устройстве и 1 ёгулирующим органом, выполненным в виде поворотного дискового затвора и соединенного кривошипом со tatOKOM исполнительного механизма, о т л и чающийся тем, что, с целью упрощени.я конструкции и повышения надежности регулятора, исполнительный механизм выполнен в виде гибкого подпружиненного чувствительного элемента с соотношением эффективных площадей от 1,001 до 1,5, установленного в корпусе и разделяющего его на две полости, причем полость, ограниченная большей эффективной площадью, соединена с полостью трубопровода до сужгиощего устройства, а полость с меньшей эффективной площадью с полостью после сужающего устройства, при этом регулирующий орган установлен за сужающим устройством, а кривошип установлен вне трубопровода . 2.Регулятор по п.1, о т л ю щи 1Й с я тем, что чувствительный элемент выполнен в виде мембраны. 3.Регулятор по п.1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что чувствительный элемент выполнен в виде двух сильфо нов, прилегающие торцы которых соединены между собой перегородкой, а противоположные торцовые стенки жёстк6 бОе1№Нены со штоком, при этом внутренние полости сильфонов заполнены жидкостью и соединены дросселирующим отверстием. : Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 1 236882, кл. G 05 D 7/01, 1969. 2.Авторское свидетельство СССР №219231, кл. G 05 D 7/01, 1968 (прототип) . - S

Фи2.2

Физ.З