Регулятор расхода

(56) Авторское свидетельство СССРМ 926622, кл. 6 05 О 7/01, 1982,(57) Изобретение относится к областиностроения, в частности к автоматичрегуляторам расхода жидкости илиможет найти применение в пневматиили гидравлических системах, в ко машиеским аэа. и ческих торых ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) требуется автоматическое поддержание постоянного расхода рабочего тела, Цель изобретения - расширение диапазона регулирования эа счет увеличения чувствительности и устойчивости эластичного затвора. Поставленная цель достигается тем, что обтекатель 8 выполнен полым с образованием дополнительной камеры управления 10 с чувствительным элементом, представляющим эластичный затвор 11 в форме замкнутой цилиндрической оболочки. Для обеспечения автоматического изменения проходного сечения при отклонении режима ат расходного дополнительная камера 10 управления сообщена с полостью выходного патрубка Э, 1 э.п.ф-лы, 1 ил.Х Е20 25 30 35 40 45 50 Изобретение относится к области машиностроения, в частности к автоматическим регуляторам расхода жидкости илигаза, и может найти применение в пневма,тических или гидравлических системах, в которых требуется автоматическоеподдержание постоянного расхода рабочего тела,Цель изобретения - расширение диапазона регулирования эа счет увеличения чувствительности и устойчивости эластичногозатвора.Поставленная цель достигается тем, чтгобтекатель выполнен в виде эластичнойзамкнутой трубки с эластичными боковымистенками с образованием дополнительнойкамеры управления, чувствительный элемент которой - это эластичная оболочка самого обтекателя, Для обеспеченияавтоматического изменения проходного сечения при отклонении или изменении режима от расчетного дополнительная камерауправления сообщена с полостью выходного патрубка. Такое техническое решение всравнении с прототипом обладает отличительными признаками, из чего можно сделать вывод, что данное решение такжеимеет и существенные отличия,Сущность изобретения заключается вследующем. При прохождении жидкостиили газа от входного патрубка к выходномупатрубку поток в рабочей полости, образованной эластичными оболочками основнойи дополнительной камер управления, сужается и, пройдя узкое сечение, вновь расширяется. При этом происходит двойноепреобразование полной энергии потока,т.е. при уменьшении площади проходногосечения скорость и, соответственно, кине. тическая энергия (скоростной напор) уменьшается, а потенциальная энергия(статический напор) возрастает, На выходе.потока из рабочей полости в полость выходного патрубка потенциальная энергия и статическое давление в силу явленияторможения становятся равными потенциальной энергии и статическому давлению оовходном патрубке за вычетом небольшихгидравлических потерь энергии,Таким образом, на чувствительные элементы основной и дополнительной камеруправления, представляющие упругие оболочки и формирующие эластичный затвор,. со стороны камер управления действуют силы, обусловленные статическим давлениемжидкости (газа), находящейся внутри камер,а со стороны проточной части рабочей полости - силы, вызываемые о основном переменной статической составляющейдавления потока жидкости (газа), Максимальный градиент давления в эластичных оболочках основной и дополнительной камер управления возникает в месте минимальной площади проходного сечения рабочей полости, где скорость потока максимальна, а статическое давление - минимально, В этом месте образуются значительные сжимающие (в эластичной стенке основной камеры управления) и растягивающие (в эластичной стенке дополнительной камеры управления) усилия, под действием которых упругие чувствительные элементы обеих камер растягиваются, а их эластичные затворы уменьшают площадь проходного сечения рабочей полости в у",- ком месте. уменьшение проходного сечения о узкой части рабочей полости происходит с относительно меньшими радиальными перемещениями эластичных затворов основной и дополнительной камер управления, что способствует повышению чувствительности процесса регулирования расхода и гарантирует устойчивость геометрической формы эластичных затворов, особенно затвора основной камеры, так как ее эластичная боковая стенка подвергается деформации обжатия. Равновесное состояние наступает в момент, когда силы со стороны жидкости (газа), обусловленные градиентом давления, уравновешиваются упругими силами, возрастающими при деформации (растяжении) материала чувствительных элементов,Для автоматического поддержания степени сжатия проходного сечения рабочего канала и, соответственно, степени растяжения эластичного затвора дополнительная камера управления может быть сообщена при помощи отверстия с полостью выходного патрубка, В этом случае при изменении режима работы, т,е, при резком увеличении или уменьшении потенциальной энергии потока жидкости (газа) во входном патрубке, чувствительность эластичного затвора возрастает, а диапазон регулирования увеличивается.На чертеже схематично представлен регулятор расхода, продольный разрез,Регулятор содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками, основную камеру управления 4, эластичный затвор 5, отверстие 6, которое сообщает основную камеру упраоления 4 с выходной частью рабочей полости 7, Полый обтекатель 8 со штангами 9 закреплен между входным патрубком 2 и выходным патрубком 3 и расположен по оси в рабочей полости 7. Полость обтекателя 8, который выполнен в виде эластичной замкнутой трубки с эластичными боковыми стенками, образует до 18366645 10 20 30 35 40 50 обтекателя 8 герметична, т.е, изолирована т от проточной части, На чувствительный эле- з полнительную камеру управления 10 с чувствительным элементом, представляющим эластичный затвор 11, Дополнительная камера управления 10 сообщена с полостью выходного патрубка 3 посредством отверстия 12,Регулятор расхода работает следующим образом. При прохождении жидкости (газа) от входного патрубка 2 к выходному патрубку 3 поток в рабочей полости 7 сужается и, пройдя узкое сечение, вновь расширяется. При этом происходит двойное преобразование полной энергии потока, При уменьшении площади проходного сечения скорость и, следовательно, кинетическая энергия (скоростной напор) потока в рабочей полости 7, возрастает, а потенциальная энергия (статический напор) уменьшается. В узком сечении рабочей полости 7 скорость потока максимальна, а статическое давление минимально, С увеличением площади проходного сечения скорость потока уменьшается, а статическое давление возрастает, На выходе потока из рабочей полости 7 в патрубке 3 его потенциальная энергия и статическое давление в силу явления торможения становятся равными потенциальной энергии и статическому давлению во входном патрубке 2 за вычетом небольших гидравлических потерь энергии.В основной камере управления посредством отверстия б устанавливается давление, равное статическому давлению потока в выходной части рабочей полости 7, Таким образом, на чувствительный элемент, представляющий упругую оболочку эластичного затвора 5, выполненный в виде тела вращения, со стороны камеры управления 4 действуют силы, обусловленные статическим давлением выходной части рабочей полости 7, а со стороны проточной части - силы, образуемые переменной статической составляющей давления потока жидкости или газа, Максимальный градиент давления в упругой оболочке чувствительного элемента возникает в месте минимальной площади проходного сечения рабочей полости 7, где скорость потока максимальна, а статическое давление - минимально. В этом месте образуются значительные сжимающие радиальные усилия, под действием которых упругая оболочка чувствительного элемента растягивается, а эластичный затвор 5 сжимается и площадь проходного сечения рабочей полости 7 в узкой части уменьшается.В дополнительной камере управления 10 устанавливается постоянное давление,равное расчетному, в случае, когда полость мент. представляющий эластичный затвор 11, выполненный в виде эластичной замкнутой трубки с эластичными боковыми стенками, со стороны дополнительной камеры управления 10 действуют силы, обусловленные постоянным давлением жидкости(газа), а со стороны проточной части - силы, образуемые переменной статической составляющей давления потока жидкости (газа), Максимальный градиент давления в упругой оболочке чувствительного элемента возникает также в месте минимальной площади проходного сечения рабочей полости 7, где скорость потока максимальна. Образующиеся значительные растягивающие радиальные усилия способствуют деформации упругой оболочки чувствительного элемента и эластичный затвор 11 растягивается, а площадь проходного сечения рабочей полости 7 в узкой части уменьшается,В дополнительной камере управления 10 может устанавливаться и переменное давление, если полость камеры посредством отверстия 11 соединена с полостью выходной части рабочей полости 7. Принцип действия и формирования сил, вызывающих растягивающие усилия, остается прежним, описанным выше для случая герметичной камеры.В любом из рассмотренных случаев уменьшение площади проходного сечения в узкой части рабочей полости 7 происходит одновременно с двух сторон; при обжатии эластичного затвора 5 и растяжении чувствительного элемента основной камеры управления 4 с одной стороны и растяжении эластичного затвора 11 и чувствительного элемента дополнительной камеры 10 с другой. Уменьшение проходного сечения в узкой части рабочей полости 7 происходит, таким образом, с относительно меньшими радиальными перемещениями эластичных затворов основной 4 и дополнительной 10 камер управления, что способствует повышению чувствительности процесса регулирования расхода и гарантирует устойчивость геометрической формы эластичного затвора 5, подвергающегося деформации обжатия.При уменьшении площади проходного сечения количество проходящей через рабочую полость 7 жидкости(газа) уменьшается. Скорость потока в этом случае и, соответственно, градиенты давления, действующие на упругие чувствительные элементы основной 4 и дополнительной 1 О камер управления в узком сечении, уменьшаются. Равновесное состояние наступает огда, когда силы со стороны жидкости (гаа) уравновешиваются упругими силами,1836664 Составитель Г.Шекун Техред М,Моргентал Корректор П,Гереши Редактор В.Тычина Заказ 3020 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 возрастающими при деформации (растяжении) материала эластичных чувствительных элементов, Площадь узкого сечения и расход являются величинами постоянными для данного регулятора и обьекта регущрования, Однако, они, при прочих рэвныуусдовиях, зависят от упругих свойств эластичныхзатворов, Так как затворы образованы чувствительными элементами, то, выполняя их функции, они автоматически реагируют на изменение расхода.При увеличении расхода жидкости(газа) сверх расчетного возрастает скорость потока, что приводит к росту сжимающих и растягивающих сил, площадь проходного сечения в узком месте рабочей полости 7 автоматически уменьшается. В результате устанавливается новое равновесное состояние эластичных затворов при сохранении расхода в заданных пределах.При уменьшении расхода эластичные растворы вновь увеличивают проходное сечение. Площадь проходного сечения рабочей Полости 7.увеличивается, приближаясь к исходному положению эа счет упругих сил материала чувствительных элементов и уменьшения градиента давления. Преимуществом предлагаемого регулятора расхода являются более широкие пределы регулирования расхода с увеличением чувствительности объекта регулирования 5 вследствие относительно меньшего радиального перемещения каждого эластичного затвора, что также повышает их устойчивость при деформации, особенно при обжатии.10 Формула изобретения1, Регулятор расхода, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, в котором закреплен эластичный затвор, выполненный в виде тела вращения и образу ющий со стенками корпуса камерууправления, сообщенную с полостью эластичного затвора, в которой установлен осевой обтекатель, отл и ча ю щи й ся тем, что обтекатель выполнен в виде эластичной 20 замкнутой трубки с эластичными боковымистенками с образованием дополнительной камеры управления. 2. Регулятор по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что дополнительная камера управления сообщена с полостью выходного патрубка,