Регулятор расхода Советский патент 1981 года по МПК G05D7/01 

(54) РЕГУЛЯТОР РАСХОДА

1

Изобретение относится к автоматике и может использоваться для поддержания постоянного расхода в горной, нефтедобывающей прокышленности.

Известен клапан с запорным элементом, выполненным в виде консольно закрепленной упругой пластины, свободный конец которой перекрывает проходное сечение седла (11.

Однако данное устройство предназначено для дискретного перекрывания протекающего через него потока при достижении последним определенной заданной номинальной величины и не рассчитано на плавную, с необходимой степенью точности, регулировку постоянной величины расхода.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является регул я1гор расхода, содержащий корпус с установленным в йем упругим регулирующим элементом, выполненным в виде консольно закрепленной пластины, образующей со стенками корпуса щелевой дроссель 2.

Недостаток этого регулятора заключается в том, что его регулирукиадгй элемент обладает линейной характеристикой деформации изгиба, в соответствии с законом Гука, и не позво-.

ляет точно воспроизвести требуемый закон регулирования в широком диапазоне изменения перепада давления, для выдерживания которого необходимо изменение площади проходного сечения регулирую1дим элементом, в соответствии с гиперболической зависимостью,

Цель изобретения-расширение диапазона рабочих давлений и повьипение

10 точности регулятора.

Указанная цель достигается тем, что в регуляторе расхода, содержащем корпус с входной и выходной поло 5 стями, с установленным в нем регулирующим упругим элементом, выполненным в виде консольно закрепленной пластины, образующей со стенкой корпуса щелевой дроссель, в выходной по20лости установлен упор, связанный с закрепленным концом пластины, опорная поверхность которого выполнена параболической, а также тем, что упор установлен с возможностью перемеще25ния вдоль пластины.

Объемный расход через дроссель определяется следующей зависимостью

,P ,(1)

где л Р - перепгщ давления на дрос30селе;

F - площадь проходного сечения

дросселя;

К - коэффициенты пропорциональности ,

Из выражения (1) получаем закон изменения площади проходного сечения дросселя F в зависимости от изменения перепада давления ЬР при ус.ловии Q const

. KQ

F 1ьР

где К

К-, Из выражения (2) видно, что для обеспечения постоянства расхода при различных перепадах давления проход ноз речение дросселя должно изменят ся обратно пропорционально ,т,е по гиперболическому закону. Это достигается уменьшением длины консоли упругой пластины в процессе ее дефо мации под перепадом давления вследствие огибания ею профиля упора и перемещения точки границы контакта ближе к свободному концу пластины. Координаты точек профиля упора опре деляются путем coBMeciHoro решения уравнения расхода текущей среды с уравнением упругой линии консольной балки с равномерно распределенной нагрузкой. Настройку регулятора на требуему номинальную величину расхода можно осуществлять путем перемещения упор вдоль пластины, чем задается исходная граничная точка контакта пласти с профилем упора, т.е. начальная длина консоли пластины. Закон изменения длины пластины определяется следующим образом. Пло щадь проходного сечения дросселя ра на произведению ширины пластины b на величину зазора (z-f), где Z - исходный зазор; f - величина прогиба свободного конца пластины. С учетом этого, выражение (2) преобразуется следующим образом (., откуда получим f-7.С другой стороны величина прогиба свободного коица пластины определяется выражением ЬР яЧ/л -K-v fи- f где Г - распределенная нагрузка; Ki - жёсткость пластины; t - длина пластины. Подставляя выражение (3) в выражение (4) и разрешая полученное выражение относительно В, получим р г &ЕЛ1Ъ() -i-iM ,5 йрШ J Таким образом, для выполнения ус ловия O-oonst длина пластины Ь долж

на изменяться согласно выражению (Si Подставляем выражение (5) в урав-нение упругой линии консольной балки с распределенной нагрузкой

уА АР.уе е (6) ч- ол t В

в случае максимального значения величины перепада давления имеем уравнение упругой линии регулирующей пластины с максимальным прогибом при f z ( x BEJC feHbP ay-ttQ .24E3 ()7 moi J Уравнение (7) - уравнение пластины, полностью примыкающей к профилю упо г ра, .и следовательно это уравнение координат точек упора. Указанное уравнение выражает параболический закон. На чертеже изображен предлагаемый регулятор, общий вид. Регулятор состоит из разъемного корпуса 1, в разъеме которого закреплена упругая регулирующая пласти,на 2, делящая полость корпуса на две входную 3 и выходную 4 полости. Свободный конец пластины образует со стенкой корпуса щелевой дроссель 5. В контакте с пластиной 2 закреплен профилированный упор б. Регулятор расхода работает следующим образом. Регулируемый поток подается во входную полость корпуса 3. На упругую пластину 2 действует равномерно распределенная нагрузка за счет разницы (перепада) давления регулируемой текущей среды во входной и выход-i ной полостях корпуса ДР. Этот перепад деформирует пластину 2, уменьшая площадь проходного сечения щелевого дросселя 5. Если расход в регулируемом потоке по какой-либо причине увеличивается, то возрастает и перепад давления, под воздействием которого пластина 2 изогнется и уменьшит зазор щелевого дросселя 5, в результате чего расход вновь уменьшится до номинального. При уменьшении расхода процесс происходит в обратном порядке. Для более точного получения необходимой номинальной величины расхода можно изменять вылет L профилированного упора б в. защемлении, чем изменяется деформация.пластины 2 при одних и тех же значениях перепада давления. Предлагаемое устройство позволяет расширить диапазон рабочих давлений и повысить точность регулирования расхода по сравнению с известным, за счет чего может найти широкое

применение в нефтедобывающей промышленности, например на газораспределительной батарее, подающей рабочий агент в нефтяные скважины для газолифтной нефтедобычи.

. Формула изобретения

Источники информации,

0 принятые во внимание при экспертизе

2,Авторское свидетельство СССР 657414, кл. G 05 D 7/01, 1977

5 (прототип).