Вихревой регулятор расхода

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ 1764034 РЕСПУБЛИ 5 О 7/О ТЕ ОПИ НИЕ И ИДЕТЕЛЬС К АВТОРСКОМ(71) Научно-исследовательский институт автоматических систем(72) Ю,А,Акопджанян и Л,Д. Волоцкой (56) Авторское свидетельство СССР М 586423, кл. 0 05 О 7/01, 1976.Авторское свидетельство СССР М 773580, кл. О 05 О 7/01, 1979.(54) ВИХРЕВОЙ РЕГУЛЯТОР РАСХОДА (57) Изобретение относится к средствам регулирования расхода газа или жидкости и может быть использовано в различных распределительных устройствах пневмогидроо анавыхо е еИзобретение относится к сре гулировэния расхода жидкости и может быть использовано в разли пределительных устройствах пне систем, преимуществен машиностроении, химии и энергеИзвестен вихревой регулято (а вт.св. М 586423, кл. 6 05 О 7/01 содержащий вихревую камеру с ально расположенными каналами управления и имеющей центра диндрический выходной канал. С личения коэффициента усиления р в центральном отверстии выходн по оси вихревой камеры установле вижно цилиндрическое тело. дствам рели газа и чных рас- вмогидроно в и других с активным хревых регуляторов кий КПД регулятора ачительного потока ого присутствия неГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР Недостатком этого потоком управления в расхода является низ вследствие наличия з управления и постояннтике.р расхода 30.12.77), тангенципитания и льный цвел ью увеегулятора ого каналано неподсистем, преимущественно в машиностроении, химии и энергетике. Корпус вихревого регулятора расхода имеет крышку, разделительную пластину, основание, центральный выходной канал и входной канал. Внутренние поверхности разделительной пластины и крышки образуют цилиндрическую вихревую камеру с тангенциальными каналами питания, В расточках основания вихревой камеры установлены полый конический шток и поршень с коническим концом с возможностью осевого перемещения, Управление вихревым регулятором расхода осуществляется с помощью электромагнита и устройства "сопло-заслонка", 5 ил. нулевого выходного расх д д р гулятора.Известен также вихревой регулятор расхода (авт.св, М 773580, кл, 0 05 О 7/01, 23,10,80), содержащий вихревую камеру с тангенциальными каналами питания и центральный выходной канал, камеру управления (в случае двух вихревых камер), тангенциальные каналы управления. С целью расширения области применения регулятора в центральном выходном канале по оси вихревой камеры расположена коническая часть штока с воэможностью осевого перемещения,Недостатком этого вихревого регулято ра расхода является небольшой диапазон регулирования по давлению питания и рас ходу выходного потока, наличие активного потока управления, низкий КПД и низкие динамические характеристики устройства, а также отсутствие нулевого сигнала на выхо 10 с4 ь О ( ) )455 де при максимальном сигнале управления (неполное запирание).Целью изобретения является расширение области применения, повышение КПД и улучшение динамических характеристик регулятора.Цель достигается тем, что в конструкцию вихревого регулятора расхода, имеющего корпус, вихревую камеру с тангенциальными каналами питания и центральный выходной канал, в котором расположена коническая часть штока, введен поршень с коническим концом, шток выполнен полым с центральным отверстием в конической части, в основании корпуса соосно с осью центрального выходного канала выполнены центральная расточка с осевым выходным отверстием и кольцевая расточка, в которых установлены соответственно поршень и полый шток, образующие с расточками соответственно первую и вторую управляющие полости и третью управляющую полость между поршнем, полым штоком и основанием корпуса, причем конический конец поршня установлен с возможностью контакта с центральным отверстием полого штока, а первая управляющая полость через осевое выходное отверстие и введенный управляющий элемент "сопло -заслонка" соединена с атмосферой,На фиг.1 изображен предлагаемый вихревой регулятор расхода; на фиг.2 - вид А - Афиг,1; на фиг,3 - вид Б - Б фиг,1; на фиг,4 - конструкция регулирующего органа;на фиг,5 - вид В - В фиг.3.Корпус вихревого регулятора расхода имеет крышку 1, разделительную пластину 2 и основание 3. Внутренние поверхности разделительной пластины 2 и крышки 1 образуют цилиндрическую вихревую камеру 4 с тангенциальными каналами 5, 6 питания для закрутки рабочего тела, выполненными вкрышке 1 корпуса регулятора, Кроме того, крышка 1 имеет центральный выходной(сливной) канал 7. В основании 3 выполнены канал 8 подвода рабочего тела к тангенциальным каналам 5, 6 питания через отверстия 9 в разделительной пластине 2 и кольцевая расточка 10, в которой установлен с зазором полый конический шток 11 с возможностью осевого перемещейия для изменения площади входного отверстия (вплоть до полного его закрытия) канала 7. Сквозной осевой канал 12 штока 11 соединяет рабочую (сливную) полость 13 вихревой камеры 4 с полостью управления 14 внутри штока 11, Кроме того, основание 3 имеет центральную расточку 15, в которой расположен с зазором цилиндрический поршень 16 с коническими законцовками,5 10 15 20 253035404550 установленный с возможностью осевого перемещения, и осевой канал 17, соединяющий полость управления 18 через установленный на основании 3 управляющий электромагнит, например пьезоэлемент 19, имеющий якорь-заслонку 20, с атмосферой,Вихревой регулятор расхода работает следующим образом.Рабочее тело из магистрали питания через каналы подвода 8 в основании 3, отверстия 9 в разделительной пластине 2 и тангенциальные каналы 5, 6 питания в крышке 1 подается в вихревую камеру 4, где создается закрученный поток, При отсутствии управляющего сигнала на электромагните 19 (исходное состояние) полость управления 18 через канал 17 соединена с атмосферой, поршень 16 и шток 11 находятся в крайнем левом положении. В таком состоянии регулятор полностью открыт и работает как вихревой диод с постоянным гидравлическим сопротивлением потоку на выходе из канала 7. Причем в полости управления 14 штока 11 и в полости 21 кольцевой расточки 10 из-за наличия вихревого эффекта в камере 4, устанавливается давление, близкое к давлению в зоне разрежения, создаваемой по оси камеры 4, у входа в канал 7, закрученным потоком, истекающим из камеры 4 через канал 7 на нагрузку регулятора. При подаче сигнала управления на электромагнит 19 якорь-заслонка 20, перемещаясь, увеличивает гидравлическое сопротивление на выходе из канала 17, соединяющего полость 18 с атмосферой, Давление газа в полости 18 возрастает, и за счет устанавливающегося перепада давления в полостях 18 и 14, действующего на коническое законцовки поршня 16, последний движется вправо, что приводит к уменьшению площади проходного отверстия в канал 12. Это, в свою очередь, приводит к росту величины давления в полостях 21, 14, и за счет перепада сил, действующих от давления газа в полостях 14 и 21 на торцовые поверхности штока 11 и от давления газа на переднюю коническую поверхность штока 11, последний движется также вправо. Это приводит к уменьшению площади входного отверстия канала 7, в результате чего снижается величина расхода газа через сливнойканал 7 к потребителю и возрастает величина давления газа в вихревой камере 4, что снижает энергопотребление по входному каналу 8, При полностью перекрытом канале 17 якорем-заслонкой 20 поршень 16 передним конусом перекрывает вход в канал 12, и за счет силы, действующей от перепада давления газа в полостях 14, 21 и13 на поверхности штока 11, последний перекрывает вход в сливной канал 7, давление в камере 4 возрастает до давления питания в канале 8 и происходит запирание регулятора по питанию. Таким образом, вихревой регулятор переходит в закрытое состояние (полное запирание). При отключении сигнала управления на электромагните 19 якорь- заслонка 20 открывает выход из канала 17, Это приводит к стравливанию газа из полости 18 в атмосферу и, соответственно, к падению давления в ней. Под действием перепада давления рабочей среды на конические законцовки поршень 16 начинает двигаться влево, открывая канал 12, Газ из полости управления 14 и полости 21 через зазоры между поверхностями штока 11 и кольцевой расточки 10 и канал 12 стравливается в сливной канал 7. Под воздействием на поверхность штока 11 перепада давления со стороны полостей 21, 14 и 13 он начинает движение влево, открывая вход в сливной канал 7; таким образом, регулятор открывается. Применение вихревой камеры со свойствами вихревого диода позволяет резко сократить время опорожнения и наполнения рабочих полостей и полостей управления, Регулирование расхода рабочей среды с помощью управляюще-распределительного узла в виде полого штока, цилиндрического поршня с коническими законцовками и управляющего элемента "сопла - заслонка" позволяет повысить динамические и энерго- массовые характеристики вихревого регулятора расхода в целом.5 Формула изобретенияВихревой регулятор расхода, содержащий корпус с вихревой камерой с тангенциальными каналами питания и центральным выходным каналом, в котором расположена 10 коническая часть штока, установленного свозможностью осевого перемещения, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения области применения, повышения КПД и улучшения динамических характеристик регуля тора, в него введен поршень с коническимконцом, шток выполнен полым с центральным отверстием в конической части, в основании корпуса соосно с осью центрального выходного канала выполнены центральная 20 расточка с осевым выходным отверстием икольцевая расточка, в которых установлены соответственно поршень и полый шток, образующие с расточками соответственно первую и вторую управляющие полости и 25 третью управляющую полость между поршнем, полым штоком и основанием корпуса, причем конический конец поршня установлен с возможностью контакта с центральным отверстием полого штока, а первая 30 управляющая полость через осевое выходное отверстие и введенный управляющий элемент "Сопло - заслонка" соединена с атмосферой.1764034 Составитель Л.Волоцкойедактор Г.Бельская Техред М.Моргентал Корректор М,Демч изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 Заказ 3457 Тираж Подписное - ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5