Регулятор соотношения потоков Советский патент 1981 года по МПК G05D11/02 

(54) РЕГУЛЯТОР СООТНОШЕНИЯ ПОТОКОВ

Изобретение относится к системам регулирования неэлектрических величин, а именно к устройствам, регулирующим соотношение компонентов в смесях, и может быть использовано для составления высокоточных жидких или газовых смесей, например, для питания пропорциональных камер. Известен кран для смешивания газов, содержаший ползун с некоторым числом сквозных каналов, концы которых открываются с одной стороны в камеры, разделенные неподвижной перегородкой и имеюшие входы для подачи смешивае лых газов, а с другой стороны - в камеру для выводимой смеси. Каналы в ползуне расположены в ряд или по дуге окружности. При перемещении ползуна вдоль ряда каналов (или вращении, в случае расположения каналов по дуге) в камеры для подачи газов открывается разное количество каналов, что изменяет потоки этих газов на выходе смесительного клапана и, следовательно, пропорцию газов в выходящей смеси 1. Недостаток этого крана заключается в том, что он не позволяет изменять состав смеси в широких пределах и точно его контролировать. Кроме того, он конструктивно сложен и требует высокой точности при изготовлении. Наиболее близким к предлагаемому является автоматический смеситель, в котором регулирование потоков происходит при помощи золотника, перемещаемого по внеш-/ ней стороне втулки с патруЛами для подачи потоков жидкости или пара, имеющей неподвижную перегородку посередине и отверстия, расположенные по окружности втулки с каждой стороны этой перегородки и сообщающиеся с внутренним объемом корпуса смесителя 2. К недостатку смесителя относится то, что ввиду расположения отверстий по окружности трубки золотник при перемещении одновременно перекрывает, частично или полностью, все отверстия на одной стороне неподвижной перегородки. Цель изобретения - расширение диапазона регулирования, повышение точности и упрощение регулятора. Поставленная цель достигается тем, что в регуляторе соотношения потоков, содержащем расположенный в корпусе с выходным патрубком цилиндрический стакан, полость которого разделена перегородкой на две камеры, соединенные со входными патрубками и через равные отверстия в цилиндрических стенках - с полостью корпуса, перегородка выполнена в виде поршня, связанного через шток с приводом, а отверстия в цилиндрических стенках камер расположены в ряд по образующей цилиндрического стакана и калиброваны.

Привод поршня выполнен в виде пары винт-гайка с соотношением шага резьбы к расстоянию между отверстиями в цилиндрических стенках камер от 1 до 0,5.

Такой регулятор позволяет при перемешении поршня вдоль цилиндрического стакана изменять соотношение потоков и тем самым состав получаемой смеси в полости корпуса, так как при перемеш,ении поршня меняется соотношение, отверстий в камерах, следовательно, изменяется суммарное проходное сечение для истечения каждого потока, следовательно и соотношение этих потоков в полости корпуса. Благодаря использованию цилиндрического стакана с отверстиями, расположенными в ряд по образуюшей, и подвижного поршня со штоком и приводом достигается изменение соотношения потоков в широких пределах, повышение точности приготовления смеси и появляется возьлож-ность контролировать суммарные проходные сечения с точностью калибровки одного отверстия.

На фиг. 1 изображен предлагаемый регулятор соотношения потоков, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Регулятор содержит корпус 1 с выходным патрубком 2, помещенный внутри корпуса 1 цилиндрический стакан 3 с двумя входными патрубками 4 и 5, подвижную перегородку в виде поршня 6, расположенного в цилиндрическом стакане 3 и разделяющего его на две камеры, сообщающиеся посредством калиброванных отверстий 7 (расположенных по образующей цилиндрического стакана 3 на равных расстояниях друг от друга) с внутренней полостью корпуса 1.

Перемещение поршня 6 осуществляется при помощи штока 8, который проходит через уплотнитель 9 и имеет на противоположном от поршня конце привод в виде винта 10 и гайки 11. Гайка 11 вращается в неподвижном гнезде 12 и перемещает щток 8.

Для получения смеси нужного состава компоненты для смещивания, например газы, вводятся под определенным давлением в две камеры, образованные цилиндрическим стаканом 3 и поршнем 6. Их истечение в полость корпуса 1 происходит через отверстия 7, расположенные с двух сторон поршня 6. При равных давлениях газов в объемах камер состав смеси в корпусе 1 зависит только от отношения суммарных проходных сечений, через которые вытекают газы в корпус 1. Если все отверстия 7 калиброваны

и сечение каждого равно So, то при некотором положении поршня 6 в правой камере цилиндрического стакана 3 будет П| отверстий, а в левой -г- п отверстий. Тогда суммарное сечение для истечения газа из правой камеры будет (So, а из левой камеры 52 пг.5о. Относительная доля одного газа в смеси в объемных процентах будет:

f - V&t

- V, V2 V(Si -ШЗе

(1)

где V и V2 - объемный расход для каждого потока газов, соответственно, I/J и Я/а скорости истечения газов.

При равенстве давлений V V и, следовательно,

Pv. l.n,/n. -100%, (2)

В массовых процентах получат

J

R.

- ття1 ч й ;1оо%, с 5)

где j, и J3 - плотность первого и второго газов соответственно.

Отношение зависит от положения

J поршня и может меняться от О дооо , что соответствует изменению концентрации одной компоненты в смеси от 100% до 0. Перемещение поршня б осуществляется приводом 10-11. При отнощении шага резьбы к расстоянию между отверстиями, равном 1, число возможных значений и, следовательно, возможных комбинаций соотношений потоков будет (m-fl), а при отнощении, равном 0,5-(2т-1), где т

П +П4±1.

Конструкция привода позволяет точно контролировать отношение простым счетом числа оборотов гайки 11 и допускаем использование предлагаемого регулятора в автоматических системах.

Изменение параметров регулятора возможно варьированием длины корпуса 1 и цилиндрического стакана, количества и сечения отверстий 7. Преимуществом регулятора являетс$ и простота изготовления. В качестве цилиндрического стакана можно использовать выпускаемую промыщленнос5 тью тонкостенную нержавеющую трубу без дополнительной обработки внутренней поверхности, для приготовления поршня можно применить полиуретан. Калиброванные отверстия 7 при необходимости получения высокоточных смесей относительно легко изготовить, например, электроискровым способом. Остальные детали регулятора требуют меньщей точности изготовления.

55Формула изобретения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2,Авторское свидетельство СССР

№ 107331, кл. G 05 D 11/02, 1956 (прототип).

10 11