Регулятор расхода (его варианты)

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ии 980072(22) Заявлено 270581 (21) 3293561/18-24с присоединением заявки Нов(23) Приоритет -Опубликовано 07.12,82, Бюллетень М 45Дата опубликования Описания 07.12,82 Рм К з С 05 0 7/01 Государствеииый комитет СССР по дедам изобретений и открытий(72) Авторизобретения А.П.Данилин гс Ивановский ордена "Знак Почета" энергетичеаакй институт им. В.И.Ленина(54) РЕГУЛЯТОР РАСХОДА (ЕГО ВАРИАНТЫ) Изобретение относится к автоматикеи может быть использовано в различныхгидравлических, энергетических, химических и прочих объектах для регулирования расходов жидкостных и газовыхпотоков,Известен регулятор расхода турбохолодильника, содержащий трубку Вентури, установленную на линии нагнетаниятурбохолодильника, пневматический командный прибор и регулирующий орган,выполненный в виде поворотных лопаток соплового аппарата, которые управляются через систему рычагов исполнительным механизмом командного прибора 1 .Недостатками указанного регулятораявляются сложность конструкции, заключающаяся в необходимости управленияповоротными лопатками через системурычагов, и недостаточно высокая точность регулирования иэ-за большого количества элементов, передающих перестанавливающее усилие от исполнительного механизма к поворотным лопаткам,Наиболее блиэким по техническойсущности к предлагаемому являетсярегулятор расхода, содержащий корпус с входным и выходным патрубками ирасположенные внутри корпуса регулиру-ЗО ющий орган с воэможностью осевого вра" щения и датчик скоростного напора, связанный стержнем с золотником, размещенным во внутренней полости регули" рующего органа и соединенным каналами с тангенциальными соплами, установленными в выходном патрубйе на регулирующем органе 23.Недостатками известного регулятора являются сложность конструкции, обусловленная применением тангенциальных сопел, управление которыми осуществляется датчиком скоростного иапо ра через золотниковое устройство прецизионного исполнения, и невысокая точность иэ-эа наличия сравнительно большого количества трущихся пар подвижных соединениЯ.Цель изобретения - упрощение, повышение надежности и точности регулятора.Поставленная цель достигается тем, что в регуляторе расхода, содержащем корпус с входным и выходым патрубками и с расположенным в нем регулирующим органом, регулирукауй орган выполиен в виде установленного с возможностью поворота на оси, закрепленной в корпусе, диска, связанного с осью через пружину эак 980072ручивания и имеющего на периферии окна. в которых установлены радиальные лопатки под углом к плоскости диска. и диафрагмы, установленной параллельно диску и именвей окна со" ответственно окнам диска, 5Регулирующий орган выполнен в виде закрепленного на оси, установленной с возможностью поворота в корпусе, стакана с выполненными на стенках окнами, в которых расположены радиальные лопатки под углом к радиальной плоскости стакана, внутри которого соосно установлена цилиндрическая втулка с окнами соответственно окнам стакана, связанного с корпусом через пружину закручивания.На фиг.1 изображен регулятор расхода первого варианта, на Фиг.2 разрез А-А на фиг.1, на Фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - разрез В-В на фиг.1, на фиг.5 - второй вариант выполнения регулятора расхода с разгрузкой регулирующего органа от осевого усилия;на фиг.б - разрез Г-Г на фиг.5 на фиг.7- вид Д на фиг.б.В корпусе 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками на радиальных стойках 4 укреплена ступица 5, в которой неподвижно установлена ось 6 с опорно- упорным подшипником 7, на котором размещен диск 8. На оси б может быть 30 установлена подшипниковая группа иэ двух подшипников (фиг.1, не показано ), Диск 8 на периферии имеет окна 9 (фиг.1, показано два окна) в которых установлена под углом к плос- З 5 кости диска (к потоку ) радиальные лбпатки 10. Параллельно плоскости диска 8 и на выходе потока из лопастных каналов в расточке корпуса 1 установлена диафрагма 11, выполненная в 40 виде плоского диска с окнами 12, сопряженными с окнами диска 8, причем одна из ограничивающих кромок каждого окна 12 - рабочий срез ( в конце дуги взаимного перекрытия окон дис ка. 8 и диафрагмы 11 ) - спрофилирована в виде скошенной относительно радиуса кромки 13Ступица 5 и диск 8 связаны между собой пружиной 14 закручивания, один конец которой укреплен в оси б, неподвижно относительно ступицы 5, а другой - в диске 8.0 сь 4 зафиксирована в отверстии ступицы 5 посредством гайки 15.На части дуги внешней окружности диафрагмы 11 выполнен зубчатый венец, находящийся в зацеплении с резьбой установочного винта 16, внешний конец которого герметично уплотнен.В теле диска 8 выполнено сквозное 60 разгрузочное отверстие 17 (или, несколько отверстий ) с проходным сечением, в .несколько раз большим (в 5-7 раз ) кольцевого сечения зазора между ступицей 5 и диском 8. 65 В виде варианта регулятор расхо,да может быть выполнен с осевой разГрузкой от перепада давлений, протеКающей среды на входе и выходе регулятора (Фиг.2) . В этом случае регулирующий орган выполнен в виде стакана 18 с выполненными на стенках окнами 19, в которых расположены радиальные лопатки 20 под углом к радиальной полости стакана, внутри которого установлена цилиндрическая втулка 21, закрепленная в корпусе и имеющая окна 22. Стакан 18 связан со ступицей пружиной закручивания.Количество окон в диске ( цилиндре ), снабженных лопатками, может быть любым, в. том числе возможен вариант с одним окном, но при этом необходимы меры по статической балансировке диска ( цилиндра 4 ), Более перспективным представляется вариант с двумя окнами: он конструктивно прост, не требует статической балансировки, обеспечивает достаточно большой угол поворота диска в рабочем диапазоне регулирования.Лопатки могут быть выполнены либо плоскими осесимметричными, либо с дугообразными осями профилей, что обеспечивает более полное использование энергии потбка для создания переатанавливающего усилия (момента).Диафрагма 11 в виде варианта может быть установлена перед диском 8 ( на фиг.1 и 2 не показано), однако прн этом завихрения потока на рабочем срезе 13 диафрагмы вызывают нестационарное обтекание решеток лопаток 10 и связанное с этим ухудшение рабочих характеристик регулятора.Регулятор расхода работает следующим образом.Рабочая среда (газ, жидкость) протекая через регулятор, проходит через окна диска 8 (стакана 18), обтекая лопатки 10. (19). При этом на выходе из пакета лопаток поток изменяет направление, создавая на лопатках 10 (19) реактивный крутящий момент, под действием которого диск 8 (стакан 18) поворачивается, закручивая пружину 14, Одновременно с поворотом края окон диска 8 (18) перемещаются относительно диафрагмы 11 (втулки 21) и окна диска 8 (стакана 18) частично перекрываются рабочими срезами 12 (23) диафрагмы 11 (втулки 21), живое сечение для прохода рабочей среды уменьшается иэ-за возникшего дросселирования потока на выходе с лопаток 10(19), расход рабочей среды уменьшается и наступает уменьшение крутящего момента на дискеф8(стакане 18),так как момент пропорционален квадрату объемного расхода, Создаются условия, при которых для данного расхода среды через регулятор возникает равновесие моментов со9800725стороны диска стаканаи8 1 с кана 18) и со сто- поверхность диска 8 (стакана 18),роны напряженной при повороте пружи- включая и окна с лопатками 10 (19).ны 14 закручивания. :сли расход р С целью полной разгрузки от осене меняется, то диск вых усилий, и в свою очередь, сцелью снижения момента трения в подостается в покое.овении внешних возму шипниках и повышения чувствительностиПри возникновении внешних вщающих факторов, выэыф о ов вызывающих измене- регулятора, регулирующий орган и ди 2ние расхода среды, раведы равновесие реак-, афрагма выполнены по варианту (фиг. ).. тивного момента на дискеента на диске 8 (стака- При этом отверстие 17 обеспечиваетне 18) и момента со стороны пружи- полную разгрузку от осевого усилияны 14 нарушается, что приводит к по стакана 18, астакана 18, а все усилия от перевороту диска 8 (стакана 18) на неко- пада давлений на стакан 18 направлеторый угол. Например, при уменьше- ны по радиусам н взаимно уравновешинии расхода протекающей среды реакваются.тивный моментна диске 8 (стаканеДл б хы на чистых средах, в уст 16) снизится и под действием напря Для Рабохы на чисройстве могут ыть пр мбыть применены подшипниженной пружины 14 он повернетсяки качения, что значительно снижает(фиг.1) по часовой стрелке, живое связанную с ним нечувтрение покоя и связасечение его окон увеличится при ихствительность. В случае использованияперемещении относительно рабочего аническимсреза 13(23) диаФрагмы 11(втулки 21),20 р т подвключениями можно использовать под"а это приведет к снижению гидравлишипники качения с уплотнительнческого сопротивления в окнах и кройствами или подшипники скольжеувеличению расхода протекающей срения (не показаны)ды, причем в динамике процесс перес высокими антифрикционнымиф ционными свойствастройки проходных сечений завершитми, а так как нагрузки на них мк на них малыся тогда, когда вновь возникнет рамогут быть использованы пластикивенство реактивного момента на дисс низкими коэффициентами трФф нтами трения капке 8 (стакане 18) и момента пружиет что Рон или фторопласт.ны 14. Из сказанного вытекает, что л фто опласт,Вышеизложенные МЕрырутор функционально имеет Вполнеж нные меропределенную статическую неравнорегулятора расхода исхода по сравнению с.мерность, а поэтому он работает пот ом. К оме того, повышениепринципу пропорционального Регули- чувствительности достигается эа счетрования с приводом прямого действия. - и измерителя расходатого, что Функцию измВеличина статической неравномеРности, Згулирующий орган5 выполняет сам регулирующиочевидно, зависит от Угла Установки их-либо промежуточных передалопаток и жесткости пружины 14.точных звеньев.Н иболее елесо бразно и именятьрадиуса рабочих срезов 13(23) отверс- транспорте в авиации и космотий в диафрагме 11 (Втулке40 навтике, поскольку очевидны его мапозволяет линеаризировать статичеслые габариты и масса.кую характеристику регУлятоРа в поло- учитывая значительную простотУ конжениях предельного дросселирования. , а тность и малую стои струкцйи компактнюстьмость, можно сделать вывод, что реРасход обеспечивается поворотом ди б тивен в проафрагмы 11 (втулки 21) путем вращения установочного винта 16,Осевая разгрузка регулятора с целью повышения его чувствительностиФормула изобретенияза счет уменьшения сил трения в подшипнике 7 обеспечивается выравниваника 8 (ста. Регулятор расхода, содержащисодержащийем давления до и после диска ставыходным патрубкакана 18 ) эа счет перетока протекающеей кОрпус с ВхОДным и Выходсреды через разгрузочное отверстие 1 7, ми и с Расположенным в нем Рнем регулиич ающи йПоскольку живое сечение зазора между рующим органом, о т л и ч а ю щ18) с я тем, что, с целью упроуп ощенияУступицей 5 и диском 8 ( стаканом )повышения надежности и точточности ремного меньше, чем сечение отверстия17в зазоре имеет место значитель- гулятора, регулирующи орга/а и о- нен в виде установленногоного с воэможное дросселирование расхода проностью поворота иа ста иа оси закрепленнойточек и давление в камере перед дис-ком 8 (стаканом 18) практически рав- в корпусе, диска, связасвязанного с осьючерез пружину эакручивачивания и имеюще-.но давлению на Выходе регулятора.го на периферии окиферии окна в которых усОднако это позволяет лишь частичноить иск д (стакан 18 ), тановлены радиальные ол патки подразгрузить диск д стакан ф гл к броскости диска и диафрагмытак как н урне авновешено осевое уси- , угл м65 становленной параллельно диску илие, действующее на периферическую ус30 имеющей окна соотйетственно окнамдиска,2. Регулятор расхода, содержащийкорпус с входным и выходным патрубками и с расположенным в нем регулирующим органом, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью упрощения,повышения надежности и точности регулятора, регулирующий орган выполнен в виде закрепленного на оси, ус,тановленной с возможностью поворотав корпусе, стакана с выполненными.на его стенках окнами, в которыхрасположены радиальные лопатки под углом к радиальной плоскости стакана,внутри которого соосно установленацилиндрическая втулка с окнами соответственно окнам стакана, связанногос корпусом через пружину закручивания. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 163902, кл. С 05 Д 7/01, 1963.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке М 2844828/18-24,кл. 6 05 Д 7/01, 199 (прототип)..Долгий Тираж 914 ВБИИПИ Государственного коми по делам иэобретений и от 113035, Москва, Х, Раушс