Регулирующий клапан для криогенных сред

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ 1071 ПУБЛИК НИЕ ИЗОБРЕТЕНИ А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ 8 с целью повышения точности регулирования в гпироком диапазоне температур, датчик линейного перемещения размещен в полости управления и выполнен в виде резистивного элемента с подвижным электрическим контактом, установленным на диэлектрической каретке, механически связанной с днищем герметцзируюгцего силь- фона, а в стенке корпуса выполнен гермовывод, через который выводы подвижного электрического контакта и резистивного элемсцта пропущены за пределы вакуумного кожуха, где установлены источник постояого тока, снабженный балластным резистором, и шина питания, подключенные соответственно к выводам резистцвного элемента, формирующим сигналы,ссоответствующие полностью открытому 1 В и полностью закрытому положеникг клапана, и стабцлитроц, подключенный цаФраллельцо выводам резистивцого элемента. Рьная 978,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54) (5) 1. РЕГУЛИРУЮЩИЙ КЛЛ 11 АН ,г)ЛЯ КРИ(.гГГН 1-1 Б 1 СРЕД, содержащий зак .юченць.и н вакуумный кожух корпус с ссцлохь в отором установлен плунжер, снабженный дтчиком линейного псремещения и связанный с дищем герметцзирующе о силфона, посредством которого рабочая полость клапана отделена от полости уравлеция, от,гичигощийся тем. что,51 Г 16 К 3/126; Г 16 К 31071858 510 15 20 25 30 35 40 днищем сильфона. 2. Клапан по и. 1, отличающийся тем, что рсзистивный элемент снабжен дополнительным подвижным электрическим контактом, подключенным в полости управле ния к выводу резистивного элемента, подключенному к шине питания, и установленным на дополнительной диэлектрической каретке, причем в полости управления 1Изобретение относится к арматуростроению и может быть использовано для управления потоками криогенных жидкостей и захоложенных газов, а также для дозировапия их количеств.Известен клапан, содержащий корпус с седлом, плунжер, герметизирующие элементы, например сильфоны или резиновые прокладки, магистральные патрубки и вакуумные кожухи 1.Однако для данного клапана характерны отсутствие в его конструкции датчиков линейных перемещений, с помощью которых можно получить выходной электрический сигнал, пропорциональный положению запорной поверхности плунжера относигельно седла клапана, и, как следствие этого, невозможность точно управлять по:оками криогенного продукта и осуществлять точное дозирование его.Наиболее близкой по техницской сущности и достигаемому результату к изобретению является конструкция клапана, содержащего заключенный в вакуумный кожух корпус с седлом, в котором установлены плупжер и герметизирующий сильфон, отделяющий рабочую полость клапана о" полости управления, причем в конструкции и 1 гсду; мотрен датчик линейного переме,цспия плупжера 2.Однако известная конструкция характеризуется невысокой точностью измерения положения плунжера и, следовательно, низким качеством регулирования потоков криогенного продукта и дозирования его. Это объясняется тем, что индуктивный датчик линейного перемещения закреплен на стенке корпуса так, что подвижной сердечник из магнитного материала прилегает к холодной полости управляющего газа, и при колебаниях температуры вплоть до температуры жидкого гелия его магнитные свойства изменяются, что приводит к большим погрешностям определения положения плунжера, а устройство для компенсации температурных погрешностей не предусмотрено. Кроме того, индуктивный датчик перемещения работает на переменном токе,установлен с возможностью перемещения винт. связанный резьбовым соединением с доно. чительной кареткой, а снаружи кожуха установлен резистивный делитель напряжения, подключенный к выводу электрического контакта каретки, связанной с днищем сильфона. 2что вызывает необходимость применять сложную и дорогостоящую вторичную аппаратуруЦель изобретения - повышение точности регулирования в широком диапазоне температур.Указанная цель достигается тем, что в регулирующем клапане для криогенных сред, содержащем заключенный в вакуумный кожух корпус с седлом, в котором установлен плунжер, снабженный датчиком линейного перемещения и связанный с днищем герметизирующего сильфона, посредством которого рабочая полость клапана отделена от полости управления, датчик линейного перемещения размещен в полости управления и выполнен в виде резистивного элемента с подвижным электрическим контактом, установленным на диэлектрической каретке, механически связанной с днищем герметизирующего сильфона, а в стенке корпуса выполнен гермовывод, через который выводы подвижного электрического контакта и резистивного элемента пропущены за пределы вакуумного кожуха, где установлены источник постоянного тока, снабженный балластным резистором, и шина питания, подключенные соответственно к вычодам резистивного элемента, формирующи;. сигналы, соответствующие полностью окрьг ому и полностью закрытому положению клапана, и стабилитрон, подключенный параллельно выводам резистивного элемента. Кроме того реистивный элемент снабжен дополнительчым подвижным электрическим контактом, подключенным в полости управления к выводу резис-ивного элемента, подключенному к шине и. т;ния, и установленным на дополнительной диэлектрической каретке, причем в полости управления установлен с возможностью перемещения винт, связанный резьбовым соединением с дополнительной кареткой, а снаружи кожуха установлен резистивный делитель напряжения, подключенный к выводу электрического контакта каретки, связанной с25 30 35 40 50 55 На фиг. 1 схематично изображен регулирующий клапан для жидких криогенных сред, снабженный двумя потенциометрическими датчиками линейного перемещения со схемой компенсации температурных погрешностей определения положения запорной поверхности плунжера относительно седла клапана; на фиг. 2 - клапан, снабженный датчиками перемещения с двумя каретками, позволяющими нормировать выходной электрический сигнал и компенсировать погрешности механической установки и закрепления резистивных элементов датчиков в корпусе клапана.Клапан (фиг. 1) содержит корпус 1, сильфон 2, герметично соединенный с днищем 3 и корпусом 1, гермовывод 4, герметично впаянный в стенке корпуса 1, и вакуумный кожух 5, который также герметично соединен с корпусом 1. Герметизирующий сильфон 2 отсекает полость А криогенного продукта полости Б управляющего газа. а кожух 5 разграничивает полость В вакуумной теплоизоляции и внешней окружающей клапан атмосферы Г. Внутри полости А размещен плунжер 6, который закреплен в центральной части днища 3 и свободно перемещается в направляющих опорах 7, закрепленных на внутренних стенках корпуса 1. Входной патрубок 8 заканчивается седлом 9 клапана, которое с запорной поверхностью плунжера 6 определяет регулируемое проходное сечение для потока криогенного продукта, выходящего через выходной патрубок 10. Внутри полости Б размещены один или несколько потенциометрических датчиков линейного перемещения, корпусы которых жестко закреплены на внутренней стенке корпуса клапана. Потенциометрические датчики содержат резистивный элемент 11 и диэлектрическую каретку 12, на которой закреплен электрический контакт 13, выполненный в виде металлической пружинной скобы. Каретка 12 закреплена на штоке 14, который свободно перемешается в направляющих опорах 15, жестко закрепленных на внутренней стенке корпуса клапана. Шток 14 шарнирно сопряжен с днищем 3 сильфона 2 и тем самым осуществляет механическую связь между плунжером 6 клапана и подвижными электрическими контактами 13 датчиков перемещения. Провода электрических выводов от резистивных элементов 11 и подвижных электрических контактов 13 через гермовывод выведены из полости Б ео внешнюю атмосферу Г, т. е. за пределы корпуса клапана. Гермовывод содержит изолирующее стеклянное основание, в которое впаяны сквозные металлические штырьки для подпайки элект. рических проводов с обеих сторон, а само стеклянное основание герметично вварено в стенку корпуса 1. Полость А является холодной, так как в ней циркулирует криогенный продукт, Полость Б является тоже холодной из-за того, что в ней осуществляется тепловой контакт с полостью А через герметизируюший сильфон 2 с днищем 3. Полость В вакуумирована, а с наружной стороны кожуха 5 и гермовывода 4, т. е. во внешней атмосфере Г, находится теплая зонд. К крайним выводам резистивцых элементов 11 с наружной стороны гермовывода 4, т. е. в теплой зоне, подключен (под паян) стабилитрон 16, который в свою очередь подключен через балластный резистор 17 к источнику постоянного тока с напряжением Еотносительно обшей шины 18, при этом с выводов подвижных электрических контактов 13 в теплой зоне относительно общей шины 18 снимаются идентичные выходные сигналы.Во втором варианте клапана (фиг. 2) в холодной полости Б управляющего газа размещены потенциометрические датчики линейного перемещения с резистцвцыми элементами 19, снабженными двумя диэлектрическими каретками, ца которых закреплены металлические пружинные скооы, осуществляющие подвижные электрические контакты с резистцвцыми элементами датчиков. Каретка 20 первого подвижного контакта 2 имеет возможность перемешаться вдоль резистивного элемента 19 с помощью винта 22, подвижно закрепленного в опорах 23 и имеюгцего шлиц для осуществления подстройки в процессе сборки. Вывод электрического контакта 21 соединен (припаяц) в холодной полости Б с крайним выводом резистивцого элемента датчика и в теплой зоне подключен к общей ницце 18 питания. Каретка 24 второго подвижного электрического контакта 25 подключецд (фиг. 2) с наружной стороны гермовывода 4 в теплой зоне к резцстивцомх делителю 26 напряжения, с регулируемого выхода которого с имается выходной сигнал. Регулирующий клапан для жидких криогенных сред работает следующим образом. В нерабочем состоянии клапан полностью открыт (фиг. 2), так как в полости Б (фиг. 1) нет избыточного давления управляющего газа Р . и цлунжер 6 удержцвдется сильфоцом 2 за счет его собственной жесткости в ненапряженном состоянии, црц этом расстояние между запорной поверхностью цлунжера 6 и седлом клапана равно величине полного лицейного перемещения п,лунжера, т. е. Х =- 1. Для подготовки клапана к рабочему состоянию производят вакуумирование тецлоизоляционцой полости В, а в полость Б подают управляющий газ, например гелий, под давлением Ру, величина которого превышает сумму давлении: давления Р,криогенного продукта в полости А ц давления Р, цеобхо:1 а и,з 1155 ЬЧ 3ВН 1130Филиал димого для преодоления сил сопротивления сильфона 2, вызванных как собственной жесткост)по, так и температурными дефо- ма 1 цями его, при этом клапан полностью закрывается, так как запорная поверхность плуцжсра 6 оказывается плотно при)кв)той к седлу клапана, Такое состояние кла:аца является исходцыв для рабочего режима. при этом Х =- О ц поток криогенного продукта срскрыт. Рабочий режим клапана осуществляется далее за счет изменения давления Рурр уира вляюц 1 сго газа в по;Ости Ь, т. с. за счет циклцчного уменьшения и последующего увеличения его, при этом плуцжср отрабатывает цикличное перс мещецие запорной поверхности относителио селла клапана, чем изменяет проходное ссчецие ц осуществляет регулирование потока и дозировацие криогенного продукта. Одновременно механическое перемеп 1 сцие цлуцжера 6, штока 4 и карсток 12 с электрическими контактами 13 приводит к изменению величин выходных напряжений "вык 1 (Х) и 1)выхг (Х), лицейго зависящих Ог величины перемещения Х. Эти сигналы используются как для ручгого уцравлеция работой клапана, так и в систсв 1 х автдатичсск)го управ.п ця потоками и дозирования криогец 1; . го продукта.Цо ьторому варианту клапан (фиг. 2)раоотает так же, как и по первому, но при 5подготовке его к работе производят предварительцуо корректировку положения контакта 21 ца резистивцом элементе 19 с помощью перемещения каретки 20 го винту 22 и этим самым устанавливают соответствие нулевому уровню выходного напряжения 1 О датчика, т. е. 1)в(Х) = О при закрытомклапане, когда Х = О а затем при полностью огкрытом клапане, когда Х = - 1, производят корректировку положения выходного контакта на резистивном делителе 26 напряжения так, что выходное нагряжение равно нормированной величине, например1-вых (Х)макс = 1 О В.Технико-экономическая эффективностьизоорстеция зак;цочастся в повышении качества управления и дозирования путем 20 повышения точности определения положенияплунжера относительно седла в широком диапазонс температур, в устранении погрецностей определеция положения, вызванных техцологическими смещениями датчиков при механической сборке клапанов. Корректор А. ЛимокосовПодписноекомитета СССРи открытийская наб., д. 4/5