Устройство контроля и регулирования вихревой трубы

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 5 ц 5 Р 25 В 9/02 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ЬСТВУ К АВТОРСКОМУ СВ 54) УСТРОЙ РОВАНИЯ В КОНТРОЛЯ И РЕГУЛОЙ ТРУБЫ температурной ов, Ю,М.Симоерения в холое пособие, - М,: вание вихревых симметрии. Разондиционера. -ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР(71) Одесский институт низкотехники и энергетики(56) Нуждин А.С. и др. Измдильной технике. Сп равочноАгропромиздат, 1986, с. 236Кокконен Л,С, Исследотруб с криволинейной осьюработка индивидуального кЛ.: НИИОТ, 1982, с,44 сЦ 1742595 А 1(57) Изобретение относится к холодильной технике и может быть использовано в нефтехимической промышленности. Целью изобретения является повышение точности поддержания параметра, Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит термопары на сжатом, холодном и горячем потоках 3, 4, 5 вихревой трубы 1, реохорд 8 с подвижным контактом 9, переключатели и нуль-индикатор. Устройство снабжено дифференциальными термопарами таким обра- а зом, что термопара, контролирующая1742595 разность температур между горячим и холодным потоками, подключена параллельно реохорду, а две другие дифференциальные термопары с помощью переключателя подсоединяются к цепи, содержащей последовательно включенные участок реохорда, подвижный контакт и нуль-индикатор в виде усилителя 12, на выходе которого установлен реверсивный электродвигатель, связанный валом с подвижным контактом реохорда. Последний включен в схему измеИзобретение относится к холодильной технике, а именно к источникам холода тепла вихревых или пульсационных труб, и может быть использовано в нефтехимической промышленности. 5Известны устройства контроля доли холодного потока вихревых труб путем измерения расходов холодного и горячего потоков с помощью ротаметров.Их недостатками являются необходи мость выравнивания температур потоков, большие габариты ротаметров и участков стабилизации, гидравлическое сопротивление в местах измерения.Наиболее близким по технической сущ ности и достигаемому результату является устройство для контроля вихревой трубы, содержащее ввод сжатого газа, выходы холодного и горячего потоков с регулирующи- ми вентилями, измерители температуры, 20 реохорд с подвижным контактом, переключател ь и нул ь-и нди като р.Недостатками этого устройства являются невысокая точность поддержания параметров из-за необходимости ручной 25 подстройки реохорда и установки регулирующего вентиля перед термопарой, контролирующей температуру горячего потока,Цель изобретения - повышение точности поддержания параметров вихревой трубы. 30Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее ввод сжатого газа, выходы холодного и горячего потоков с регулирующими вентилями, измерители температуры, реохорд с подвижным контактом, 35 переключатели и нуль-индикатор, дополнительно содержит три термопары, одна из которых установлена между выходами горячего и холодного потоков и подключена параллельно реохорду, а две другие 40 установлены между вводом сжатого газа и выходами холодного и горячего потоков соответственно и подключены посредством переключателей к цепи в виде последоварительного моста, одна из вершин которого содержит соответствующую дифференциальную термопару и вход усилителя и связана с подвижным контактом реохорда, который снабжен фиксатором и соединен с валом реверсивного электродвигателя 14 через фрикционную муфту 15. На противолежащем конце вала установлен шток одного из регулирующих вентилей горячего потока вихревой трубы. 1 з,п.ф-лы, 6 ил. тельно установленных реохорда, подвижного контакта и нуль-индикатора, который выполнен в виде усилителя, выход которого снабжен дополнительным реверсивным электродвигателем, вал которого сообщен с подвижным контактом реохорда. Кроме того, подвижный контакт реохорда дополнительно снабжен фиксатором и соединен посредством фрикционной муфты с валом реверсивного электродвигателя, противолежащий торец которого снабжен дополнительным штоком, сообщенным с одним из регулирующих вентилей на выходе горячего потока, установленным после дифференциальных термопар.На фиг. 1 показана принципиальная схема установки; на фиг. 2 и 3 - измерительные схемы в зависимости от режима работы; на фиг. 4 - 6 - варианты стыковки двигателя с регулирующим вентилем,Устройство содержит вихревую трубу 1 со спиральным сопловым вводом 2 сжатого газа и участков патрубков сжатого газа 3, холодного 4 и горячего 5 потоков с тремя дифференциальными термопарами между ними. На патрубке горячего потока, после участка 5 с термопарами, установлен регулирующий вентиль 6, параллельно которому подключен дополнительный вентиль 7, предназначенный для поддержания параметров вихревой трубы. Дифференциальная термопара между патрубками 4 и 5 включена параллельно реохорду 8, выполненному, например, в виде сегмента и снабженному, подвижным контактом 9, который связан с фиксатором 10. Контакт 9 через узел 11 подвески подключен к одной из входных клемм усилителя 12. Другая клемма входа усилителя 12 связана посредством переключателя 13 с одной из дифференциальных термопар, установленных между патрубками 3 и 4 или 3 и 5. На выходе усилителя 12 включен реверсивный электродвигатель 14, вал которого через фрикционную муфту 15 связан с узлом подвески подвижного контакта 9,На другом конце вала реверсивногоэлектродвигателя 14 установлен шток регулирующего вентиля на горячем потоке вихревой трубы 1,Через переключатель 16 параллельнореохорду 8 может быть включен измерительный мост, содержащий источник 17 стабилизированного питания и подстроечныерезисторы 18 и 19. Вершина моста в месте соединения резисторов 18 и 19 связана через переключатели 16 и 13 и одну из дифференциальных термопар с входной клеммой усилителя 12. В непосредственной близости от реохорда установлены три шкалы; Причем шкала 20 ( ЬТх;ЛТг) имеет градуировкуот 0 до максимальной разности температур, которая в первом приближении может быть 10 15 40 принята как величина эффекта охлажденияпри изоэнтропном расширении газа. Шкалы21 и 22 ,и; (1 - ,и) имеют градуировку во 20взаимно противоположных направленияхот 0 до 100. В качестве элементов связиреверсивного двигателя 14 и регулирующего вентиля 7 имеются вал 23, шток 24, гибкийвал 25, сельсины 26 и 27 с блоком 28 питания.Устройство работает следующим образом.При поступлении сжатого газа из патрубка 3 в спиральный сопловой ввод 2 в 30вихревой трубе 1 происходит разделениегаза на холодный и горячий потоки. Принахождении переключателей 13 и 16 в положениях соответственно,и, Л Тг и,и (фиг. 1и 2) осуществляется измерение доли холодного потока вихревой трубы 1 и автоматическое поддержание режима с постоянным,и,которое равноЬ Й 5 - ТЗОз . Т 5 - Т 4(1)где О - массовый расход потока;Т - температура потока;3, 4, 5 - индексы, соответствующие позициям фиг. 1,В относительно узком диапазоне температур, характерном для эффектов охлаждения и нагрева вихревых труб, можно сдостаточной степенью точности принять разность температур пропорциональной величине соответствующей термоЭДС - Е, Тогда,и = Е (2)где Е 5 з и Е 54 - величина термоЭДС дифференциальных термопар, включенных междупатрубками 3 - 5 и 5-4. ЭДС Е 54 компенсируется паданием напряжения на всем протяжении Н реохорда.8 (фиг. 2). При этом, еслиЭДС Е 54 равна падению напряжения на участке реохорда пц - Ъ 4 и =- Е 5 з, то взаимно противоположная ЭДС на входных клеммах . усилителя 12, выполняющего роль нуль-индикатора, компенсируют друг друга и вся система находится в равновесии.При перемещении подвижного контакта 9, либо вследствие изменения одной из ЭДС на величину, равную или большую чувствительности усилителя 12, на вход последнего подается напряжение разбаланса, равное алгебраической суммеЛ=дЬ Ь+ Е 53 10, Р) после преобразования усиления воздействует на реверсивный электродвигатель 14, который перемещает узел подвески 11 и подвижный контакт 9 до восстановления равновесия. Положение контакта 9 отмечает на шкале 21 искомую величину,и, Аналогичным образом при положении переключателя 13 "(1 - ,и ); Л Тх" по шкале 20 определяется доля горячего потокаО 5 Оз - О 4 О 4--- 1 -- = 1 - и (4) Оз Оз ОзВ этом случае согласно формуле (1) 1 - рТ 5 Т 4 Т 5 + ТЗ ТЗ Т 4 Е 34Т 5 - Т 4 Т 5 Т 4 Е 54(5)Для измерения (регулирования) эффектовохлаждения ЬТх=Тз-Т 4 и нагрева ЛТ = Т 5 - Т 4, которые являются одним из определяющих характеристик вихревой трубы, переключатель 16 переводят в положение Т. При этом из конца реохорда 8 возникает постоянная ЭДС Е, создаваемая источни.ком стабилизированного питания 17, а положение подвижного контакта в состоянии равновесия будет однозначно определять величину ЬТх, пропорциональную Ез 5, или ЬТг, пропорциональную Ез 4. Выбор соответствующего режима работы устройства осуществляется переключателем 13, а считывание показаний по шкале 20. Настройка измерительного моста на требуемый диапазон разностей температур осуществляется с помощью резисторов 18 и 19.Для поддержания заданного режима работы вихревой трубы следует переключателями 13 и 16 выбрать соответствующее сочетание дифференциальных термопар (аналогично их положению в процессе измерения), см, таблицу:На соответствующей шкале находят значение величины, определяющей выбранный режим работы (напримери = 0,65, при котором обеспечивается максимальный адиабатный КПД) и фиксатором 10 закрепляют подвижный контакт 9 в этом положении. При работе вихревой трубы 1 и подключения питания к усилителю 12 из-засуществования на его входных клеммах разбаланса реверсивный двигатель 14 будет пытаться передвинуть подвижный контакт в сторону уменьшения разбаланса. Однако вследствие неподвижности контакта 9 произойдет многократное проскальзывание фрикционной муфты 15 (при неизменном возмущающем сигнале на входных клеммах усилителя 12). Вращение вала двигателя будет происходить до тех пор, пока связанный с ним шток регулирующего вентиля 7 не изменит гидравлическое сопротивление горячему потоку, и, соответственно, режим работы вихревой трубы, таким образом, что станет выдерживаться заданное значениеТ 5 - ТЗ Е 53Т 5 - Т 4 Е 54,и = = - , определяемое положением контакта 9. Из-за инерционности системы окончательная стабилизация возникших колебаний наступает после 4 - 6 реверсирования двигателя 14. Ручная подстройка режима и регулирование вихревой трубы при отключенной системе контролируется вентилем 7 под воздействием реверсивного двигателя 14, что легко компенсируется вентилем 6,Реверсивный двигатель 14 может быть связан со штоком 24, вентилем 7 вихревой трубы с помощью соединительного вала 23, гибкого вала 25, либо посредством сель- сильной связи, когда поворот вала исполнительного сельсина 27 зависит от вращения вала сельсина 26. При этом двигатели-сель- сины 26 и 27 связаны между собой с источником питания 28,Формула изобретения 1. Устройство контроля и регулированиявихревой трубы, содержащее ввод сжатого 5 газа, выходы холодного и горячего потоковс регулирующими вентилями, измерители температуры, реохорд с подвижным контактом, переключатели и нуль-индикатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью 10 повышения точности поддержания параметров, устройство дополнительно содержит три темопары, одна из которых установлена между выходами горячего и холодного потоков и подключена параллельно 15 реохорду, а две другие установлены междувводом сжатого газа и выходами холодного и горячего потоков соответственно и подключены посредством переключателей к цепи в виде последовательно установленных 20 реохорда, подвижного контакта и нуль-индикатора, который выполнен в виде усилителя, выход которого снабжен дополнительными реверсивным электродвигателем, вал которого сообщен с по движным контактом реохорда.2. Устройство по п, 1, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что подвижный контакт реохорда дополнительно снабжен фиксатором и соединен посредством фрикционной муфты с 30 валом реверсивного электродвигателя, противолежащий торец которого снабжен дополнительным штоком, сообщенным с одним из регулирующих вентилей на выходе горячего потока, установленным после диф ференциальных термопар.,Гагарина, 101 Заказ 2275 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5