Устройство для регулирования расхода

(51)5 6 05 О 7/06 ОПИ К АВТО АНИЕ ИКОМУ СВИДЕ БРЕТЕ ЛЬСТВУ ый о НИЯ ится ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) 21) 4844504/24(56) Авторское свидетельство СССРМ 1619237, кл, 6 05 О 7/06, 1989.Авторское свидетельство СССРМ 1730612, кл, 6 05 О 7/06, 1990.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАРАСХОДА57) Использование; изобретение относ к области автоматического регулирования и может быть использовано для управления потоками различных жидкостей и газов, Сущность: использование конусообразного корпуса 1, охваченного обмоткой 5 с постепенно увеличивающимся в сторону выходного патрубка 3 числом витков и применение регулирующего органа, состоящего из подпружиненных друг к другу посредством окружных упругих элементов 8 ферромагнитных кольцевых сегментов 7, внутренняя поверхность которых снабжена упругими лепестками 7 в форме секторов окружности с попарно соединенными вершинами. 2 з,п,ф-лы, 3 ил,5ный рукав, источник регулируемого переменного напряжения, подключенный к обмотке, внутри корпуса выполненаконусообразная полость, ориентированная5 вершиной в сторону выходного патрубка,обмотка выполнена с постепенно увеличивающимся в направлении выходного пэтрубка числом витков. ферромагнитноекольцо выполнено в виде четного числа под 10 пружиненных друг к другу в окружном напоавлении кольцевых сегментов,снабженных закрепленными на их внутренней поверхности лепестками иээластичногоупругого материала, например, резины, вы 15 полненными в форме секторов окружностии соединенными попарно вершинами, эластичный рукав; связывающий между собойвходной и выходной патрубки, выполнен изупругого материала, например, резины,20 При этом наружную поверхность ферромагнитных кольцевых сегментов предпочтительно выполнять с той же конусностью, чтои внутреннюю поверхность корпуса, а внутренняя поверхность корпуса может быть25 снабжена антифрикционным покрытием,например, из фторопласта,Выполнение внутренйей полости корпу-.са в виде конуса позволяет изменять в широких пределах геометрию регулирующегоЗО органа, представленного в виде раздвижного кольца, при его поступательном перемещении вдоль от устройства, Кроме того, всочетании с конусной обмоткой, такая фор-ма корпуса обеспечивает минимальные га 35 бариты устройству.Использование с постепенно увеличивающимся в сторону выходного патрубкачислом витков дает возможность обеспечить градиент напряженности магнитного40 поля вдоль оси устройства с максимумом взоне выходного патрубка, в результате чегокомпенсируется увеличение сопротивлениятрения при перемещении регулирующегооргана в сторону выходного патрубка и осу 45 ществляется работа сжатия составного ферромагнитного кольца. 50 Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть использовано в различных областях народного. хозяйства для регулирования потоков жидкости и газа.Известно устройство для регулирования расхода, содержащее заключенный вобмотку корпус с входным и выходным патрубками и двумя перфорированными вставками, между которыми размещеныпредварительно намагниченные ферромагнитные тела сферической формы, и источник регулируемого переменногонапряжения, связанный с обмоткой, выполненной с постоянно увеличивающимся числом витков в направлении выходногопатрубка,Недостатком известного устройства являются большие габариты, обусловленныеразмещением конической обмотки на цилиндрическом корпусе, и сильное влияниерегулирующего органа (сферических тел) нахарактер потока при режимах больших расходов, вызванное постоянным присутствием в проточной части устройствасферических тел, и приводящее к существенному ограничению значения расхода.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройстводля регулирования расхода, содержащее заключеннь 1 й в обмотку корпус из немагнитного материала с входным и выходнымпатрубками, между которыми размещен регулирующий орган, включающий ферромагнитное кольцо, установленное в полостикорпуса с возможностью осевого перемещения, и непроницаемый для рабочей среды эластичный рукав из упругого материала,и источник регулируемого переменного напрякения, подключенный. к обмотке,Известное устройство отличается существенно меньшими габаритами, что достигается за счет размещения цилиндрическойобмотки на цилиндрическом корпусе. Однако укаэанный регулятор не обеспечивает надежное перекрытие, т.е, практическиНулевой расход.Целью изобретения является расшире-.ние функциональных возможностей эа счетобеспечения функций запорного устройства.Для достижения поставленной целй визвестном устройстве содержащем заключенный в обмотку корпус из немагнитногоматериала с входным и выходным патрубками, между которь 1 ми размещен регулирую- .щий орган, включающий ферромагнитноекольцо, установленное в полости корпуса своэможностью осевого перемещения, непроницаемой для рабочей среды эластичВыполнение ферромагнитного кольца ввиде подпружиненных друг к другу в окружном направлении кольцевых сегментов позволяет изменять диаметр регулирующего органа в зависимости от величины местного сечения конусообразной полости корпуса, а также обеспечивает возвращение регулирующего органа в исходное состояние при отсутствии внешнего магнитного поля за счет усилия распрямления окружных пружин,стремящихся придать составному ферромагнитному кольцу максимальный диаметр),Снабжение внутренних поверхностей. ферромагнитных кольцевых сегментов эластичными упругими лепестками в формесекторов окружности обеспечивает эффективное изменение проходного сечения устройства при сжатии (растяжении)составного кольца, причем минимальномудиаметру ферромагнитного кольца соответствует полностью перекрытое проходноесечение, при котором лепестки, плотно прилегая друг к другу, образуют непроницаемую для рабочей среды пробку, а примаксимальном диаметре ферромагнитногокольца регулирующий орган полностью выведен за пределы проточной части устройства, и не оказывает никакого влияния нахарактер потока в режиме максимальногорасхода,Четное число кольцевых сегментов и попарное соединение смежныхлепестков вершинами за счет упругой деформации изгибапоследних позволяют уменьшить габаритыустройства, Кроме того предлагаемое крепление лепестков друг к другу обеспечиваетболее гибкий характер их взаимодействия с 25эластичным рукавом в процессе регулирования. величины, исключающий возможность механического повреждения рукаваострыми гранями лепестков.Соединение входного и выходного патрубков эластичным рукавом, выполненнымиз упругого материала позволяет обеспечить гибкий характер гидродинамическоговзаимодействия регулирующего органа срегулируемым потоком, осуществляемый 35через поверхность рукава и исключающийвозможность возникновения. возмущенийпотока.Выполнение наружной поверхностиферромагнитных кольцевых сегментов с той 40же конусностью, что и у внутренней поверхности корпуса позволяет исключить возникновение перекосов при перемещениирегулирующего органа,Снабжение внутренней поверхности 45корпуса антифрикционным покрытием призвано снизить потери на трение при движении регулирующего органа.Таким образом, перечисленные отличительные признаки в совокупности с ограничительными признаками придают новыесвойства заявляемому объекту, а именно, засчет использования конусного корпуса, охваченного конусной обмоткой, а также попарно соединенных вершинами упругих 55эластичных лепестков, закрепленных навнутренней поверхности кольцевых ферромагнитных сегментов, образующих раздвижное кольцо, достигается существенноеуменьшение габаритов устройства и обеспечивается режим максимального расхода, при котором регулирующий орган не оказывает влияния на характер потока.В известных из науки и техники решениях (в объеме проведенного авторами поиска) указанные признаки не были обнаружены, что позволяет утверждать соответствие изобретения критерию "существенные отличия",На фиг, 1 представлен продольный разрез устройства для регулирования расхода; на фиг. 2 - торцевой разрез регулирующего органа в положении, соответствующем режиму максимального расхода; на фиг. 3 - торцевой разрез регулирующего органа при режиме нулевого расхода.Устройство состоит из корпуса 1, выполненного из немагнитного материала в форме конуса, и снабженного входным 2 и выходным 3 патрубками, связывающими устройство с магистральным трубопроводом 4. Снаружи корпус 1 охвачен обмоткой 5, выполненной с постепенно увеличивающимся в сторону выходного патрубка 3 числом витков, и несколько больше, чем это показано на фиг, 1, смещенной в направлении патрубка 3; Внутри корпуса 1 входной 2 и выходной 3 патрубки соединены между собой эластичным упругим рукавом б. Снаружи рукав б охвачен составным ферромагнитным кольцом, набранным из кольцевых сегментов 7, подпружиненных друг к другу в окружном направлении посредством упругих элементов 8 (пружин), На внутренних поверхностях кольцевых сегментов 7 закреплены лепестки 9, выполненные из эластичного упругого материала в форме секторов окружности. При этом смежные лепестки 9 попарно соединены вершинами. Работа устройства осуществляется следующим образом.При отсутствии напряжения питания на обмотке 5. ферромагнитное составное кольцо располагается в зоне максимального сечения полости корпуса 1 возле входного патрубка 2 (см. фиг, 1), Распрямленное состояние окружных пружин 8 обеспечивает наибольшую величину зазора между кольцевыми сегментами 7, что определяет максимальный диаметр составного кольца. Смежные упругие лепестки 9, скрепленные между собой вершинами, в результате деформации изгиба не осуществляют механического взаимодействия с эластичным упругим рукавом 6, который, на всем протяжении, сохраняет такое же проходное сечение, что и магистральный трубопровод 4. Величина расхода рабочей среды через устройство при этом максимальна, а характер1797101 5 10 15 30 потока не испытывает никакого влияния состороны регулирующего органа. Подача питающего напряжения на обмотку 5 приводит к тому, что под действием магнитного поля ферромагнитное составное кольцо начинает перемещаться в направлении выходного патрубка 3. По мере уменьшения сечения конусообразной полости корпуса 1 пружины 8 сжимаются и диаметр кольца уменьшается. В результате сближения кольцевых сегментов 7 упругие лепестки 9 начинают распрямляться, вступая во взаимодействие с эластичным упругим рукавом 6 и осуществляя упругую деформацию. последнего, что приводит к уменьшению. проходного сечения устройства, а следовательно, и к ограничению расхода рабочей среды.Поддержание на обмотке 5 какого-либо установившегося значения напряжения будет способствовать тому, что усилие, возникающее при взаимодействии ферромагнитного материала кольцевых сегментов 7 с магнитным полем обмотки 5, окажется уравновешенным жесткостью окружных пружин 8 и сопротивлением трения кольца о внутреннюю поверхность корпуса 1, в результате чего величина. проходного сечения и Формула изобретения 1, Устройство для регулирования расхода, содержащее заключенный в обмотку, подключенный к источнику регулируемого переменного напряжения корпус из немагнитного материала с входным и выходным патрубками, между которыми размещен регулирующий орган, включающий ферромагнитное кольцо, установленное в полости корпуса с возможностью осевого перемещения, и непроницаемый для рабочей среды эластичный рукав из упругого материала, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения функций запорного устройства, внутри корпуса выполнена конусообразная полость, ориентированная вершиной в сторону выходного патрубка,значение расхода через устройство будут оставаться неизменными,Повышение напряжения питания на обмотке 5 приведет к дальнейшему смещению составного ферромагнитного кольца в сторону выходного патрубка и, соответственно, еще большему уменьшению его диаметра, что вызовет более интенсивную деформацию рукава 6 и сокращение расхода вплоть до полного перекрытия устройства см. фиг,3).При снятии напряжения с обмотки 5 окружные пружины 8, распрямляясь, вытолкнут ферромагнитное составное кольцо в зону максимального сечения конусообразной полости корпуса 1, регулирующий орган вернется в исходное состояние и расход рабочей среды через устройство вновь установится максимальным. Устройство для регулирования расхода обеспечивает высокие точность и быстродействие регулирования в широком диапазоне значений расхода, При обеспечении соответствующего алгоритма управления 25 предлагаемое техническое решение позволяет реализовать любой возможный законрегулирования расхода, допускающий егоизменения от нулевого до максимально возможного значений,обмотка выполнена с постоянно увеличивающимся в направлении выходного патрубка числом витков, ферромагнитное кольцо выполнено а виде четного числа подпружиненных друг к другу а окружном направлении кольцевых сегментов; снабженных закрепленными на их внутренней поверхности лепестками иэ эластичного упругого материала, выполненными в форме секторов круга и соединенными попарно вершинами,2. Устройство по и, 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем что наружные поверхности ферромагнитных кольцевых сегментов выполнены с той же конусностьЮ, что и внутренняя поверхность корпуса. 3. Устройство по и, 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что внутренняя поверхность корпуса снабжена антифрикционным покрытием,1797101 Корректор Л.Ливри Тираж Подписноеосударственного комитета по изобретениям и открытиям при Г 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Произ ственно Редактор О,СтеЗаказ 653ВНИИПИ Г Составитель Ю,СаафонТехред М.Моргентал ельский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагари