Регулятор давления

Союз Советски кСоциалистичесиикРеспублик ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ(61) Дополнительное к авт. свил-ву (22)Заявлено 09.03.81 (21) 3256091/18-2 Йс присоелинением заявки М(51)М. Кл, С 05 0 16/06 кеЕУДаРСтваиае КЕМНтЕт СССР воделам язебретекий и еткрыти 11Дата опубликования описания 30.09,82)ин с%9 йфУ(11 Р Ивановский ордена Знак Почета энергетическиим. В, И. Ленина(5 Й) РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ 1Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в различных гидравлических, энергетических, химических и прочих системах для регулирования давления, а также расхода и температуры протекающей жидкости.5 Известен регулятор давления проходного типа, содержащий два регулирующих элемента, установленных в корпусе на1 О резьбах разного направления, оси которых совпадают с осью регулятора, В устройстве используется внешний привод вращательного (по виду движения) типа 1 1.15Недостатками данного регулятора яв. ляются сложность конструкции, заключающаяся в наличии внешнего привода и в невозможности его размещения в едином корпусе регулятора проходного 2 о типа; недостаточно высокая чувствительность и точность срабатывания изза большого количества элементов, передающих перестанавливающее усилие от 2привода.к регулирующим элементам ограниченная надежность в работе. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является регулятор давления, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, чувствительный элемент и регулирующий орган, связанный с резьбовым штоком и установленный с возможностью вращения вокруг своей оси.Регулятор содержит золотник, установленный в регулирующем органе, связанный с чувствительным элементом и предназначенный для управления потоками жидкости, поступающей в реактивные сопла, укрепленные на регулирующем органе и направленные тангенциально. При этом реактивный привод компактен при достаточной мощности, расположен в едином с регулятором корпусе, чувствительность регулятора повышена за,счет снижения количества элементов, передающих регулирующий импульс 2 ,3 96287Недостатками известного регулятораявляются низкая точность из-за тренияпокоя в зоне контакта золотника в егогнезде: ненадежность работы золотникового распределителя на техническихжидкостях, имеющих механические включения, приводящие к его механическомуизносу и. заклиниванию; кроме того, реактивный момент сопла обратно пропорционален степени закрытия регулирующего органа вследствие изменения располагаемого перепада давления в соплах, что вызывает снижение чувствительности регулятора в режиме максимального открытия регулирующего органа,Цель изобретения - повышение точности и надежности работы регулятора.Указанная цель достигается тем, чтов регуляторе за седлом на штоке уста- оновлены насадок, связанный с чувствительным элементом и снабженный радиальными струйными каналами, соединенными через внутреннюю полость штока свходным патрубком, и лопасти с возмож-ностью поворота вокруг осей, установленных радиально штоку на его кронштейне, а на передней кромке лопастей,напротив радиальных струйных каналоввыполнены приемные каналы в виде тангенциальных сопел, направленных в противоположные стороны.Кроме того, тангенциальные соплавыполнены внутри осей,Точность регулирования повышаетсяза счет применения лопастей, обеспе 35чивающих дополнительный крутящий момент, который суммируется с реактивным моментом тангенциальных сопел.Управление тангенциальными соплами4 Опри помощи струйных каналов исключиловзаимодействие трущихся пар и позволило повысить надежность регулятора.Регулятор может быть применен длярегулировки давления "после себя" и"до себя". Кроме того, конструкциярегулятора позволяет вместо сильфонного чувствительного элемента, реагирующего на изменение давления, исполь"зовать преобразователь расхода и температуры, что делает возможным егоприменение для регулирования расходаи температуры жидкостного потока.На фиг. 1 изображен регулятор давления "после себя"; на фиг. 2 - вариант исполнения регулятора давления"до себя"; на фиг. 3 - вариант исполнения регулятора для регулированиярасхода жидкостного потока; на фиг. 9 4регулятор для регулирования температуры жидкости или газа; на фиг. 5 - вариант узла установки насадка и лопастного аппарата.Регулятор, предназначенный для регулирования давления жидкостного потока "после себя" (фиг, 1), содержит корпус 1, имеющий входной 2 и выходной 3 патрубки. Внутри корпуса расположено седло 4, спереди которого по направлению потока и соосно ему установлен регулирующий орган 5, имеющий в передней части резьбовой шток 6, размещенный в резьбовой втулке 7, .которая укреплена в патрубке 2 на радиальных стойках 8, Задняя (по ходу штока) часть регулирующего элемента 5 переходит в полый шток 9, размещенный в подшипнике скольжения 10, укрепленном вышеописанным способом на стойках 8, Полость штока 9 сообщается с пространством входного патрубка 2 каналами 11. В конце штока 9 посредством внутренних ребер укреплен стержень 12, несущий на внешнем своем конце кронштейн 13. Торцы штока 9. и кронштейна 13 через сильфоны 1 ч соединенысо струйным насадком 15, осевое отверстие которого сообщается с радиальными струйными каналами. На кронштейне 13 укреплены радиальные оси 16, на которых с угловой свободой установлены лопасти 17 симметричного профиля.В передней части лопастей 17 (в пределе - на передней кромке) размещены приемные каналы, направленные радиально и разнесенные по оси устройства так, что они расположены один за другим, причем эти каналы переходят в тангенциально направленные в противоположных направлениях сопла 18,На полой стойке 19 укреплен чувствительный элемент, который выполнен в виде сильфона 20, который имеет подвижный торец. Внутри сильфона 20 размещена пружинка 2 1 сжатия, напряженная через рычаг 22 регулировочным винтом 23. Сильфон 20 посредством вильчатой тяги 2 Й и пальцев 25 кинематически связан со струйным насадком 15.В варианте исполнения регулятора давления "до себя" (фиг. 2) сильфон 20 соединен со струйным насадком 15 посредством штока 26, причем передача движения (и кинематическая связь) осуществляется через продольное окно 27, выполненное в теле штока 9, который в этом случае выполнен в едином блоке с кронштейном 13. При этом регулиру5 9628ющий орган 5 в передней части соединен с полым резьбовым штоком 28, вкотором располагается шток 26.В варианте регулятора расхода(фиг, 3) использован чувствительныйэлемент, который реагирует на измене".ние скоростного. напора. Этот чувствительный элемент вьполнен в виде плас"тины 29 (диска), подпружиненной пружиной сжатия 30, напряженной через 1 овтулку 31 и рычаг 22 регулировочнымвинтом 23Пластина 29 установленанормально к потоку,В варианте регулятора температуры(фиг. 4) внутренняя полость сильфона 1520 сообщается с объемом термоблока 32манометрического датчика температуры,размещенного в терморегулируемой зоне.Рационален вариант выполнения радиальных осей 16 с двумя внутреннимиканалами 33 (фиг. 5), разнесенными внаправлении оси и сообщающимися с тангенциальными соплами 18 посредствомканалов, выполненных в теле лопасти17. Резьба на штоке 6 выполняетсн са-дмозатормаживающейся, преимущественноодноходной с малым шагом. Все сопласоставляют две группы, причем все сопла одной группы направлены в одномнаправлении вращения. Лопасти 17 устаЭ 11новлены на радиальных осях 16 так,что у каждой ее аэродинамический центрдавления расположен вблизи (или совмещены) с геометрической осью поворота.Э 5Рабочая поверхность регулирующегоэлемента 5 (противостоящая седлу 4)может быть спрофилирована по любомузакону изменения площади проходногосечения канала седло 4 - регулирующийорган 5 в зависимости от осевого перемещения регулирующего органа 5, в томчисле и по линейному. закону, что обеспечит работу регулятора по типу пропорционального регулирования.45П ри ре гули ро ва нии да влен и я "послесебя" устройство работает следующимобразом (фиг. 1),В стационарных условиях давлениепротекающей через клапан среды сжимает сильфон 20 до некоторого положенияравновесия упругих сил сильфона 20 ипружины 21. При этом струйный насадок 15 занимает среднее положение относительно приемных каналов сопл 18,обеспечивая давление расхода на сопла 55каждой лопасти на две равные части иравенства реактивных сил сопл каждойлопасти, что, во-первых, приводит к 79 6тому, что суммарный крутящий момент всех сопел будет равен нулю, и, вовторых, каждая лопасть будет устанавливаться в потоке во флюгирующем положении, и сумма гидродинамических сил всех лопастей также будет равна нулю.Таким образом, регулирующий элемент будет находиться в покое, При изменении давления в выходном патрубке 3 равновесие чувствительного элемента нарушится. Так, например, при увеличении давления сильфон 20 сожмется и займет новое положение, обеспечивающее равновесие сил сильфона 20, пружины 21 и сильфонов 14 в этих новых условиях: при этом вильчатая тяга 24 переведет струйный насадок 15 в сторону патрубка 3, струи, истекающие из него, будут делиться уже не на.равные части и на соплах 18 изменяются реак" тивные силы, причем прежний баланс их нарушится, что приведет к повороту лопастей 17 на осях 16 на некоторый угол, и на лопасти будет воздействовать протекающая среда, вызывая гидродинамическую силу (по природе сходную с подьемной силой крылового профиля в потоке)Так как сопла 18 установлены на передних кромках лопастей 17, знаки моментов сил реакции сопел 18 и гидро- динамических сил совпадают, а сумма этих моментов вызовет вращение регулирующего органа.В данном случае, учитывая геометрию на фиг. 1 и то, что шток 6 имеет правую резьбу, регулирующий орган перемещается назад, в сторону выходного патрубка 3, обеспечивая закрытие зазора в седле. Пропуск рабочей среды уменьшится, обеспечивая снижение давления в патрубке 3. Крометого, движение регулирующего органа переместит назад все лопасти 17, обеспечивая обратное изменение соотношения расходов в соплах 18 вплоть до ихравенства, что, в свою очеоедь, приведет к равенству реактивных сил накаждый лопасти и ее возврату во флюгирующее положение. Суммы, как реактивных, так и гидродинамических сил, снова будут равны нулю, что приведет к остановке регулирующего органа в положении, обеспечивающем новый режим работы, вызванный возмущением со стороны регулируемого обьекта, подсоеди" ненного к выходному патрубку.При уменьшении давления регулятор работает таким же образом, с той лишь разницей, что перераспределение расходов жидкости в реактивных соплахформула изобретения 1. Регулятор давления, содержащийкорпус с входным и выходным патрубками и с расположенными в нем седлом,регулирующим органом, шток которогоустановлен в подшипнике скольжения ирезьбовой втулке, установленных нарадиальных стойках, и чувствительнымэлементом, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения точностии надежности регулятора, за седлом наштоке установлены насадок, связанныйс чувствительным элементом и снабженный радиальными струйными каналами,соединенными через внутреннюю полостьштока .с входным патрубком, и лопастис возможностью поворота вокруг осей,установленных радиально штоку на егокронштейне, а напротив радиальныхструйных каналов на передней кромкелопастей выполнены приемные каналы ввиде тангенциальных сопел, направленных в противоположные стороны,2, Регулятор по и. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что тангенциальныесопла выполнены внутри осей,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРУ 619909, кл. О 05 О 16/06, 1976.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Ю 2818179, кл. С 05 О 16/06,199 (прототип). 7 96287обеспечивает перемещение регулирующего органа 5 в сторону открытия кольцевого зазора в области седла ч.При регулировании давления "до се"бя" (фиг, 2) регулятор работает аналогичным образом, обеспечивая расходжидкости через регулятор на сброс изобъекта регулирования, подключенногосо стороны входного патрубка 2,При регулировании расхода протекаОющей среды (фиг. 3) скоростной напорпотока, пропорциональный расходу, воспринимается датчиком скоростного напора (пластина 29),.причем усилие активного воздействия потока перемещает 1%шток 26 до тех пор, пока не наступитего равновесие с усилием со стороныпружины 30. При этом произойдет перемещение соплового насадка 15 и срабатывание регулятора в сторону уменьше ния проходного сечения в седле 1, аснижение расхода приведет к уменьшению силы воздействия на пластину 29,приводя систему к некоторому устойчивому положению, обеспечивающему за,данный расход.Во всех вышеописанных случаях уровень заданного параметра устанавливается с помощью рычага 22 и регулировочноговинта 23. 30При регулировании температуры жидкости в термобаллоне 32, установленной в зоне контроля температуры объекта, обеспечивает при своем объемномрасширении (сжатии) соответствующуюдеформацию сильфона 30 и срабатываниерегулятора с изменением подачи греющего агента, топлива, охладителя и т. д,В остальном при этом работа устройства совпадает с вышеописанным,Технология и затраты при изготовлении регулятора доступны для широкого использования, так как требованияк качеству материалов всех элементовне содержат никаких принципиальных ограничений, а его выполнение в се- . рийном производстве требует меньших затрат, чем для известных и используемых в настоящее время регуляторов прямого действия.Регулятор может быть использован во всех отраслях техники, где требуется регулирование давления, расхода, температуры жидкости (газа) в трубах и каналах.