Регулирующее устройство

ОПИСАНИЕМ ИЗОБРЕТЕНИЯ 368441 Союз Советских Социалистических РеспубликК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Зависимое от авт. свидетельства-Заявлено 15 ХИ,1970 ( 1478102/25-8) М. Кл, Г 161 с 17/18 с присоединением заявки %в Приоритет -Опубликовано 26.1.1973. Бюллетень9Дата опубликования описания 6.17.1973 Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССРЪ ДК 621.646(088,8) Авторизобретения Г. Я. Загальский Заявитель РЕГУЛИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Изобретение относится к средствам автоматизации технологических процессов.Известно регулирующее устройство с исполнительным механизмом и заключенными в корпусе дроссельной втулкой и клапаном,Цель изобретения - обеспечить компактность и энергетическую экономичность процесса регулирования.Это достигается тем, что корпус выполнен с соосными цилиндрами, полость между которымии разделена ко а кои ально р азмещенн ым исполнительным механизмом в виде эластичного цилиндра (или тора), охватываемого цилиндрической косоуголыно плетеной сеткой, один конец которой прикреплен к корпусу, а другой - к дроссельной втулке, подвижно установленной в полости внутреннего цилиндра. Для обеспечения регулировки рабочего усилия эластичный цилиндр охвачен кольцом, установленным с возможностью осевого перемещения.На фиг. 1 схематически изображено описываемое регулирующее устройство; на фиг.2 - то же, в модификациями регулятора температуры прямого действия; на фиг. 3 - регулятор давления прямого действия; на фиг. 4 - регулятор расхода прямого действия; на фиг, 5 - ,регулирующий орган с пневматическим (гидравлическим) исполнителыным механизмом; на фиг, б - регулирующий орган с электротермодинамическим исполнительным механизмом,Регулирующий орган, состоящий из клапана 1 и дроссельной втулки 2, а также испол 5 нительный механизм, включающий в себяограничивающий рабочую полость 8 эластич:ный цилиндр 4 (или тор), и цилиндрическийсопрягающий элемент 5, представляющий собой косоугольно плетеную сетку, заключены10 в общий корпус б. Последний выполнен, например, в виде цилиндрического стакана сдвойными стенками и установлен соосно в1 разрьгве трубопровода.Наружная кольцевая полость 7 корпуса,15 окружающая, рабочую полость исполнительного механизма, герметично отделена от заполняемой потоком среды внутренней цилиндрической полости корпуса, полыми сильфонами 8 малой продольной жесткости.20 Кольцевая полость либо сообщена с атмосферой, либо (для объектов, в которых утечкасреды абсолютно недопустима) герметизирована с обеспечением газонепроницаемости, исреда откачана до величины вакуума, обеспс 25 чивающей исключение влияния на рабочиехарактеристики колебаний в ней абсолютногодавления при изменении объема рабочей полости исполнительного механизма и при изменении температуры окружающей среды.30 При этом клапан неподвижен, а дроссельнаявтулка может возвратно-поступательно перемещаться под действием разности приложенных к ней осевых усилий, развиваемых в одном направлении пружиной 9, регулируемой настроечным органом 10, а в противоположном - сапрягающим элементом при воздействии эластичного цилиндра, упруго радиально деформируемого разностью давлений,на его внутренней и наружной стенках.Сопрягающий элемент, закрепленный одним своим торцом на корпусе, а другим на подвижной дроссельной втулке, преобразовывает деформирующее его радиальное усилие в осевое.Величина рабочего усилия, развиваемого сапрягавщим элементом, регулируется кольцом 11, охватывающим эластичный цилиндр и перемещаемым в осевом направлении.При перемещении дроссельной втулки и направлении усилия, развиваемого сопрягающим элементом, проходное сечение регулирующего органа может либо увеличиваться, либо уменьшаться, обеспечивая стабилизирующее регулируемый параметр воздействие на поток среды. В первам случае клапан закреплен к наружной стенке корпуса, а во 1 втором - к его внутренней стенке (на чертеже показано пунктиром).,У регулятора температуры прямого действия (см. фиг. 2) рабочая полость исполнительного механизма выполнена герметичной и газанепраницаемой. На внутреннюю поверхность рабочей полости исполнительного механизма, обращенную к протекаю 1 щей среде, нанесен адсорбент 12, а объем полости заполнен постоянным количеством рабочего газа (сорбата).В исходном положении, когда температура среды значительно ниже значения, заданного предварительным сжатием пружины настроечным органом, давление газа в рабочей полости ниже номинальной величины. Усилие, развиваемое пружиной превосходит противоположно ему направленное усилие, развиваемое сопрягающим элементом, и дроссельная втулка либо прижата к рабочей;поверхности клапана (при его креплении к наружной стенке корпуса), либо максимально удалена от его ,рабочей поверхности (при креплении клапана к внутренней стенке корпуса, как показано пунктиром).При приближении температур среды и адсорбента к номинальному значению, давление газа в рабочей полости повышается в результате десорбции, и усилие, развиваемое сопрягаюпцим элементом, преодолевая сопротивление пружины, перемещает дроссельную втулку, обеспечивая номинальный проход для прохождения среды через регулирующий орган.При далвнейшем павышении температур протекающей среды и адсорбента, дроссельная втулка либо отодвигается от клапана вплоть до полного открытия прохода, либо полностью закрывает проход.Зона пропорциоыалыности настраивается 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 кольцом, при перемещении которого, соосно дроссельной втулке по эластичному цилиндру, изменяется площадь рабочей поверхности последнего и исходная величина не занятого адсорбентом объема рабочей полости исполнительного механизма, влияющая в процессах обратимой газовой сорбции на производную да вл ения по тем пер а туре.У,регулятора давления прямого действия (см. фиг. 3) рабочая полость исполнительного ,механизма сообщена с заполняемой средой внутренней цилиндрической полостью корпуса 6 каналом (несколькиии каналами) И, пересекающим внутреннюю стенку корпуса, не перекрываемым при преемещении дроссельной втулки,В исходном положении, при давлении в заполняемой средой полости корпуса и, соответственно, в рабочей полости исполнительного механизма значительно ниже номинального. При этом дроссельная втулка либо прижата к рабочей поверхности клапана (при его креплении к наружной стенке корпуса), либо ма,ксимально удалена от нее (при креплении клапана к внутренней стенке корпуса, показаннам пунктиром) .При повышении избыточного давления сре. ды в рабочей полости исполнительного механизма и приближении его величины к заданному значению, развиваемое сопрягающим элементом, преодолевая сапротивлвние пружины, перемещает дроссельную втулку обеспечивая номинальный проход для протекания среды через регулирующий орган.При дальнейшем повышении давления среды, дроссельная втулка либо отодвигается от рабочей поверхности кланана вплоть до полного открытия прохода для протекания среды, либо прижимается к рабочей поверхности клапана.При движении среды от седла к клапану креплением клапана к наружной стенке корпуса обеспечивается стабилизация давления до регулятора, а креплением его к внутренней стенке обеспечивается стабилизация давления за регулятором. В,последнем случае дроссельная втулка отжимается и удаляется от клапана пружиной, а приближается и прижимается к клапану усилием сапрягающего зле мента,Номинальное давление (в пределах рабочего диапазона регулятора) задается настроечным органом, изменяющим предварителвное сжатие пружины, а зона прапорциональности - кольцом.У ,регулятора расхода прямого действия (см. фиг. 4) рабочая полость исполнительного механизма сообщена с заклапанной (по ходу движения среды от седла к клапаяу) частью заполняемой средой внуренней цилиндрической полости корпуса каналом 14 (несколькими каналами), проходящим в теле дроссельной втулки и через внутреннюю стенку корпуса. Наружная кольцевая полость корпуса, окружающая рабочую полость исполнительно Зб 8441го механизма сообщена, с доклапанпой (по ходу движения среды от седла к клапану) частью заполняемой средой полости корпуса каналом 15 (несколькими каналами). Дополнительно усталтовлена пружина 16, приложенное к дросселвной втулке усилие которой направлено противоположно усилию, развиваемому пружиной 9.В исходном положении, при отсутствии протока среды через, регулирующий орган, дроссельная втулка несколько отжата пружиной 1 б от обращенной к корпусу рабочей повержности клапана, закрепленного на наружной стенке корпуса.При номинальном расходе среды, движущейся от седла к клапану, и соответствующем перепаде давлений до и после дроссельной втулки, воспринимаемом, соответственно, наружной и внутренней поверхностью эластичного цилиндра, дроссельная втулка установлена щ среднем рабочем,положеттии,При увеличении расхода приложенное к дроссельной втулке усилие, развиваемое сопрягающим элементом, уменьшается, и пружилта 9 приближает дроссельную втулку к клапану, увеличивая гидравлическое сопротивление регулирующего органа.При уменьшении расхода приложенное,к дроссельной втулке усилие, развиваемое сопрягающим элементом, увеличивается и, преодолевая сопротивление пружины 9, отодвигает дроссельную втулкч от клапана, уменьшая гидр атвлическое сопротивление регулирующего органа.Зона, пропорциональности задается осевым перемещением кольца,Исходное положение дроссельной втулки относительно клалталта, а также номинальный расход (в пределах раоочего диапазона регулятора) задаются настроечными органами О и 17, изменяющими предварительное сжатие пружин.У регулирующего органа с пневматическим (гидравлическим) исполнительно механизмом (см. фиг, 5) рабочая полость исполнительного механизма сообщелта каналом 18, проходящим (в теле тторпусасо штупером 19, к которому должна присоединяться командная линия от пневматического (гидравлического) регулятора или от чувствительного органа дистанционного регулятора температуры или давления прямого действия.Для тех объектов и техно, логических процессов, в которых, проход для лтттотекания среды через регулирующий орган должен увеличиваться с повышением командного дяв,ления. дроссельная втулка при командном давлении, рявном крайнему нижнему значению рабочего диапазона регу.ляторя, ппижатя или наиболее приолижена пружиной 9 к обоащенной к корпусу рабочей поверхности клапана, закрепленного на наружной стенке корпуса.При командном давлении, равнохт крайнему верхнему значению рабочего диапазона регулятора, дроссельная втулка наиболее отодвп 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 нута от т.лапатта усилием, развттвяеттьтм сопрятающим элементом.Для тех объектов и технологических процессов,в которых проход для,протекания среды через регулирующий орган должен уменьшаться с повышением командного давления, клапан, обращенный рабочей поверхностью к корпусу, а обтекаемой - от корпуса (тта фиг. 5) такое вьтпотнение показано пунктиром и пунктирной штриховкой), закреплен на внутренней стенке корпуса. При этом дроссельная втулка удаляется от клапана пружиной, а приближается к нему усилием сопрягающего элемента.Регулировка соответствия между крайними значениями командного давления и крайними положениями дроссельной втулки регулирующего органа (зона пропорциональности), лри определенных силовых характеристик,пружиньт 9 и сопрягающего элемента, осуществляется тонкорегулировочным органом 10, корректирующим,предварительное сжатие пружины, и грубо - осевым перемещением кольца 11.У регулирующего органа с электротермодинамическим исполнительным механизмом (см, фиг, 6) раоочая полость исполнительного механизма выполнена герметичной и газонепроницаемой, заполнена постоянньтм количеством рабочего газа и сообщена каналом 20, проходяшим в теле корпуса, с газонепроницаемотт теплоизолпрованной полостью электротермодинамического сорбционного устройсгва 21, Последнее обеспечивает преобразование,полупроводниковой термоэлектробатареей в процессах обратимой газовой сорбции изменяющегося по величине и полярности командного напряжения постоянного тока от электрического регулятора в пропорциональное изменение давления рабочего таза в герметичной полости.Электротермодинахтическое устройство выполнено в виде тора, охватывающего корпус в пределах радиального габарита грубопровода. Объем, полости элвктротермодинамического устройства ограничен жесткими стенками и сокращен до величины зазоров между отдельными частичками адсорбента, нанесенного на обращенный внутрь полости спай полупровод;тиковой термоэлектробатареи.Рабочая полость Л исполнителыното механизма и канал 20 теплоизолированы. Приложенное к втулке 2 усилие пружины 16 на,правлено противоположно усилию, развивае пружиной 9.В ттсходнолт положении, при отсутствии ня входе электротермодинамического устройства 21 командного напряжения постоянного тока от электрического регулятора, лттоссельная втулка находится в среднем рабочем положении. При этом приложенные к дроссельной вт.лке сумма усилий пружины 1 б и сопрягяющего элемента Б, находящегося под воздействием номинального давления рабочего газа в полостях электротермодинамического устройства и исполнительного механизма,368441 8 с одной стороны, и усилие пружины 9, с другой стороны, - взаимоуравновешены,При наличии командното напряжения, в зависимости от его полярности и величины, дроссельная втулка приближена (прижата) к обращенной к корпусу б рабочей поверхности клапана 1, или, наоборот, отодвинута от клапана, вплоть до полного опкрытия прохода для протекания среды через регулирующий орган.Среднее рабочее положение дроссельной втулки при отсутспвии командного налряжения, а также соответствие между крайними рабочими положениями дроссельной втулии и максимальными значениями командного напряжения соответствующей, полярности (зона пропорциональности) при определенных силовых характеристиках пружин 9 и 1 б и сопрягающего элемента б, обеспечиваются соответственно регулировочными органами, изменяющими предварительное сжатие пружин и,кольцом 11.Когда зависимость между крайними положениями дроссельной втулки регулирующего органа и полярностью командного нааряжения регулятора противоположна реализуемой при данной полярности присоединения термоэлектробатареи к регулятору, то приведение их в соответствие может быть обеспечено изменением полярности присоединения прй сохранении единообразия в выполнении дроссельной втулки 2 и клапана 1 для всех объек тов и технологических процессов. Предмет изобретения 1. Регулирующее устройство с исполнитель 10 ным механизмом и заключенными в корпуседроссельной втулкой и клапаном, отличаюиееся тем, что, с целью обеспечения компактности и энергетической экономичности процесса регулирования, корпус выполнен с со-"15 осными цилиндрами, полость между которыми разделена коаксиально размещенным исполнительным механизмом в виде, например,эластичного цилиндра, охватываемого цилиндрической косоугольно плетеной сеткой,20 один конец которой прикреплен к корпусу,а другой - к дроссельной втулке, подвижноустановленной в полости внутрепнего цилиндра.2, Регулирующее устройство по и. 1, отли 25 чающееся тем, что, с целью обеспечения регулировки рабочего усилия, эластичный цилиндрохвачен кольцом, установленным с возможностью осевого перемещения,