Pierwszenstwo: Opublikowano: 15.1.1972 %z.SLUZBG 64444 KI. 42 r2, 7/01 MKP G 05 d, 7/01 CZYTELNIA FtltUl] |2K?»<*< Twórca wynalazku: Zdzislaw Moczulski Wlasciciel patentu: Centralne Biuro Konstrukcyjne Silników Spalinowych, Warszawa (Polska) Regulator przeplywu, zwlaszcza do ukladów regulacji parametrów cieczy Przedmiotem wynalazku jest regulator przeply¬ wu zwlaszcza do ukladów regulacji parametrów cieczy takich jak temperatura, lepkosc, cisnienie i poziom cieczy.Znane regulatory, stosowane w ukladach regu¬ lacji temperatury, lepkosci, cisnienia i poziomu cieczy, ze sterowaniem posrednim za pomoca do¬ datkowych ukladów pneumatycznych, hydraulicz¬ nych lub elektrycznych, odznaczaja sie skompli¬ kowana budowa i duzymi gabarytami. W regula¬ torze o dzialaniu bezposrednim, o prostej kon¬ strukcji i mniejszych gabarytach, mieszek przet¬ wornika objetosciowego jest zwiazany bezposred¬ nio z grzybkiem roboczym zaworu przymykajace¬ go przeplyw czynnika roboczego.Takie rozwiazanie dla normalnie 'spotykanych duzych skoków grzybka roboczego zaworu, jako czlonu wykonawczego, wymaga duzego przyrostu objetosci cieczy termometrycznej w przetworniku, a tym samym duzego przyrostu temperatury regu¬ lowanej. Dzieje sie tak dlatego, ze skok grzybka roboczego zaworu jest proporcjonalny do przy¬ rostu objetosci cieczy a wiec przyrostu tempera¬ tury. Przy malym odchyleniu temperatury regulo¬ wanej od temperatury zadanej, skok grzybka jest odpowiednio maly. Uproszczenie konstrukcji i zmniejszenie gabarytów w stosunku do ukladów ze sterowaniem posrednim, uzyskano wiec kosz¬ tem zmniejszenia dokladnosci regulacji. Inna wa¬ da tych regulatorów jest zmniejszona zywotnosc 25 30 2 mieszków sprezystych, znajdujacych sie w ukla¬ dzie przetwornika. Wynika to stad, ze mieszek przetwornika, który jest zwiazany bezposrednio z grzybkiem roboczym zaworu, majacy niewielka srednice — dla zwiekszenia skoku wzdluznego przy okreslonym wzroscie objetosci cieczy w przetworniku, narazony jest na znaczne przyrosty cisnienia.Celem wynalazku jest wyeliminowanie tych wad przez zbudowanie regulatora przeplywu o bezposrednim dzialaniu ze wzmocnieniem wlas¬ nym (energia niezbedna do sterowania organem wykonawczym za posrednictwem grzybka steru¬ jacego, który wraz z elementem przelotowym tworzy wzmacniacz, czerpana jest bezposrednio z czynnika roboczego), o stosunkowo prostej budo¬ wie i malych gabarytach, przy zachowaniu duzej dokladnosci regulacji.Zadanie to rozwiazano zgodnie z wynalazkiem w ten sposób, ze w regulatorze przeplywu, zwla¬ szcza do ukladów regulacji parametrów cieczy za¬ opatrzonym w komore dolotowa zaworu, polaczo¬ na z przestrzenia górna komory silownika oraz w grzybek zaworu zwiazany z elementem sprezy¬ stym silownika, dolna komora silownika z jednej strony polaczona zostala poprzez element dlawia¬ cy z górna komora silownika, a z drugiej strony poprzez przelot, sterowany grzybkiem sterujacym z komora upustowa sterownika, zas komora steru¬ jaca sterownika, utworzona przez scianki kadluba 6444464444 3 sterownika, sterujacy element sprezysty i grzybek, zostala oddzielona od komory upustowej, utworzo¬ nej przez scianki kadluba sterownika, izolujacy element sprezysty i grzybek sterujacy oraz pola¬ czona z czujnikiem temperatury i zadajnikiem. 5 Natezenie przeplywu w elemencie dlawiacym usta¬ lane jest w zaleznosci od zadanej predkosci ruchu grzybka zaworu. Element dlawiacy w okreslonym przypadku moze miec stala nienastawna przepusto¬ wosc i moze byc zabudowany na elemencie spre- 10 zystym silownika.W odmianie regulatora przeznaczonego do t ukla¬ dów, wymagajacych regulacji lepkosci, grzybek sterujacy "upustem czynnika z przestrzeni dolnej komory silownika, zwiazany zostal jednoczesnie 15 ze sprezyna nastawna, dociskajaca wymieniony grzybek do jego gniazda oraz z dwoma elementa¬ mi sprezystymi," z których element górny tworzy swymi zewnetrznymi sciankami, wewnetrznymi sciankami obudowy i czescia lacznika, komore 20 wyzszego cisnienia, polaczona z komora lepkos¬ ciomierza, zas element dolny tworzy swymi zew¬ netrznymi sciankami, wewnetrznymi sciankami obudowy dolnego elementu sprezystego i czescia lacznika komore nizszego cisnienia, polaczona z 25 komora lepkosciomierza.Ponadto dla odciazenia grzybka sterujacego od cisnien zmiennych panujacych w dolnej komorze silownika, grzybek ten ma osiowy otwór laczacy przestrzen dolnej komory silownika z przestrze- 30 nia utworzona przez element sprezysty, zwiazany jednym koncem z dolna czescia grzybka, a dru¬ gim z obudowa górnego elementu sprezystego ste¬ rownika. W ten sposób oddzialywanie zmiennego cisnienia, panujacego w dolnej komorze silownika 35 przeniesione zostalo na obudowe sterownika i nie ma wplywu na prace grzybka sterujacego. Grzy- Sc sterujacy upustem czynnika z przestrzeni dol- J komory silownika moze równiez byc zwiaza¬ ny ze sprezyna odcinajaca go od gniazda, przy 40 jednoczesnym odwróconym w stosunku do opisa¬ nego powyzej polaczeniu komór sterownika z ko¬ morami lepkosciomierza.Dzieki opisanemu powyzej wzajemnemu polacze¬ niu elementów, element sprezysty silownika ob¬ ciazony jest niewielkimi silami, wynikajacymi z róznicy cisnien w dolnej i górnej komorze silow¬ nika, a niepelnym cisnieniem istniejacym w gór¬ nej komorze silownika. Sprezyna silownika moze miec niewielka sile okreslona przez niezbedne do pokonania opory tarcia w prowadnicach zaworu i sily dynamiczne przeplywu. Elementy sprezyste sterownika sa równiez malo obciazone i odzna¬ czaja sie duza zywotnoscia i malymi wymiarami.Dodatkowy odplyw czynnika roboczego, którego 55 energia w postaci cisnienia potrzebna jest do ste¬ rowania organem wykonawczym, z dolnej komory silownika poprzez otwór przelotowy, który wraz z grzybkiem sterujacym powoduje wzmocnienie wielkosci posuwu grzybka roboczego zaworu oraz komore upustowa do zbiornika przelewowego, sta¬ nowi strate, ale jest ona niewielka i nie przekra¬ cza w zasadzie 0,5%.W regulatorze wedlug wynalazku niewielka zmiana regulowanego parametru, powoduje rów- 65 60 niez niewielka zmiane przyrostu objetosci lub cis¬ nienia cieczy w sterowniku, a tym. samym nie¬ wielki ruch grzybka sterujacego, który jednak dzieki wzmocnieniu wystarcza dla spowodowania dostatecznie duzego ruchu grzybka zaworu, a tym samym wystarczajaco duzej zmiany natezenia przeplywu czynnika roboczego. Dzieki temu osiag¬ nieta zostaje duza dokladnosc regulacji.Przyklad wykonania wedlug wynalazku jest przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 ozna¬ cza schematyczny przekrój wzdluzny regulatora przeplywu w ukladzie wymagajacym regulacji temperatury, fig. 2 przedstawia schematyczny przekrój wzdluzny regulatora przeplywu w od¬ mianie przeznaczonej do regulacji lepkosci.Jak widac na fig. 1, grzybek 1 zaworu, jako glówny czlon wykonawczy, osadzony jest prze¬ suwnie górnym koncem w prowadnicy kadluba 2 zaworu, a czescia srodkowa w prowadnicy górnej obudowy 3 silownika. W swej dolnej czesci grzy¬ bek 1 polaczony jest za posrednictwem talerzy 4 z elementem sprezystym 5 silownika. Na grzybek 1 dziala od dolu sprezyna 7, opierajaca sie swa dol¬ na czescia o górna czesc kadluba 8 sterownika.Element sprezysty 5 silownika na swej czesci ob¬ wodowej zamocowany jest w szczególnym pola¬ czeniu obudowy górnej 3 z obudowa dolna 6 si¬ lownika. Górna komora A silownika polaczona zostala poprzez filtr oczyszczajacy 16, dlawik 15 i przewód 14 z dolna komora silownika. Ponadto górna komora A silownika ma polaczenie poprzez przewód 12 i zainstalowany na nim zaworek 13 z komora dolotowa B zaworu. Do obudowy dolnej 6 silownika przymocowany jest kadlub 8 sterow¬ nika, który w swej górnej czesci zawiera komore upustowa E, polaczona przelotem P ze wspom¬ niana dolna komora C silownika oraz z przewo¬ dem przelewowym 20, a w dolnej czesci komore K polaczona za pomoca przewodu 18 z czujnikiem T temperatury i za pomoca przewodu 19 z zadaj¬ nikiem Z temperatury. W komorze upustowej E zamocowany jest element sprezysty izolujacy 9, którego' drugi koniec zwiazany jest z górna cze¬ scia grzybka sterujacego 11, a w komorze K za¬ mocowany jest element sprezysty sterujacy 10, którego drugi koniec zwiazany jest z dolna cze¬ scia grzybka sterujacego 11.Jezeli temperatura czynnika w obiegu regulo¬ wanym, do którego wlaczony jest czujnik T tem¬ peratury, wzrosnie powyzej wartosci nastawionej zadajnikiem Z, to w przetworniku, w sklad któ¬ rego wchodzi czujnik T, zadajnik Z i sterujaca komora K sterownika, nastapi przyrost objetosci cieczy, a tym samym przyrost cisnienia. Spowodu¬ je to ugiecie elementu sprezystego 10, a tym sa¬ mym przemieszczenie .w góre grzybka sterujacego 11 i przymykanie przelotu P. Wskutek tego zmniej¬ szony zostaje odplyw czynnika roboczego z dolnej komory C silownika przewodem 20 do nie pokaza¬ nego na rysunku zbiornika przelewowego. Powo¬ duje to zmniejszenie sie róznicy cisnien po obu stronach elementu sprezystego 5 oraz pod dziala¬ niem sprezyny 7 przesuniecie w góre elementu sprezystego 5 silownika, a tym samym i przymy¬ kanie grzybka 1 roboczego.64444 Natezenie przeplywu czynnika podgrzewajacego, którym moze byc na przyklad para wodna, zosta¬ je zmniejszone, a tym samym zmniejszona zostaje intensywnosc podgrzewania czynnika roboczego o regulowanej temperaturze i przywrócona zadana 5 wartosc temperatury tego czynnika. Przymyka¬ nie grzybka 1 ustaje w momencie, gdy ustali sie równowaga miedzy malejaca sila sprezyny 7, ro¬ snaca sila elementu sprezystego 5 i sila pochodza¬ ca od ustalonej dla danego momentu przez grzy- 10 bek sterujacy 11 róznicy cisnien .po obu stronach elementu sprezystego 5. Tak wiec zespól sklada¬ jacy sie ze sprezyny 7 elementu sprezystego 5, grzybka 1, górnej i dolnej komory silownika, dla¬ wika 15 i grzybka sterujacego 11 spelnia funkcje 15 nastawczo-wykonawcze, a jednoczesnie realizuje funkcje sprzezenia zwrotnego.W przypadku, gdy temperatura czynnika w obiegu regulowanym obnizy sie, to w przetworniku nastapi zmniejszenie sie. objetosci cieczy, a tym 20 samym ii zmniejszenie cisnienia. Spowoduje to ruch ku dolowi elementu sprezystego 10, a tym samym i grzybka sterujacego 11 i otwieranie prze¬ lotu P. Wskutek tego zwiekszony zostaje odplyw czynnika roboczego z dolnej komory C silownika. 25 Poniewaz przeplyw czynnika roboczego z górnej komory A silownika do dolnej komory C odbywa sie poprzez dlawik 15, zatem zwieksza sie róznica cisnien po obu stronach elementu sprezystego 5 silownika, co powoduje przesuniecie ku dolowi 30 elementu sprezystego 5, a tym samym i otwieranie grzybka 1. Natezenie przeplywu czynnika pod¬ grzewajacego zostaje zwiekszone, a tym samym zwiekszona zostaje intensywnosc podgrzewania czynnika regulowanego. Otwieranie grzybka 1 35 ustaje w momencie, gdy ustali sie równowaga mie¬ dzy rosnaca sila sprezyny 7, malejaca sila ele¬ mentu sprezystego 5 i sila pochodzaca od ustalo¬ nej dla danego momentu przez grzybek sterujacy 11 róznicy cisnien ipo obu stronach elementu spre- 40 zystego 5.W .pokazanym na fig. 2 regulatorze przeplywu w ukladzie wymagajacym regulacji lepkosci, gór¬ na jego czesc stanowia opisany juz wyzej zawór przeplywowy i silownik. Do dolnej obudowy 6 si- 45 lownika przymocowana jest obudowa 45 sterow¬ nika, w 'którego górnej czesci znajduje sie przelot P, laczacy komore dolna C silownika z komora upustowa E sterownika i przewód 32, laczacy ko¬ more upustowa E ze zbiornikiem przelewowym. 50 Do dolnej czesci kadluba 45 sterownika wkrecony jest korek 41, w którego przedluzonej i odpo¬ wiednio wycietej czesci cylindrycznej zamocowa¬ na jest obudowa 40 górnego elementu sprezystego i obudowa 17 dolnego elementu sprezystego. 55 Element sprezysty górny 22 polaczony jest jed¬ nym swym koncem z obudowa 40, a drugim kon¬ cem z rozbieralnym lacznikiem 21. Podobnie ele¬ ment sprezysty dolny 23 polaczony jest jednym swym koncem z obudowa 17, a drugim z lacz- 60 nikiem 21. Lacznik 21 z kolei zwiazany jest z rama lacznikowa 44, na górnym koncu której przymocowany jest grzybek sterujacy 43. Grzybek 43 z otworem Q zwiazany jest z elementem spre¬ zystym odciazajacym 42, którego drugi koniec 65 umocowany jest w obudowie 40 górnego elementu sprezystego, co powoduje odciazenie grzybka 43 i przeniesienie reakcji cisnienia istniejacego w przestrzeni C na obudowe 45 sterownika. Od dolu rama lacznikowa 44 podparta jest sprezyna 24, która dociska grzybek 43 do jego" gniazda. Spre¬ zyna 24 drugim koncem osadzona jest w srubie 25 regulacyjnej, wkreconej w korek 41, za pomoca której mozna nastawic odpowiednio do potrzeb lepkosc regulowanego czynnika, na przyklad pa¬ liwa ciezkiego.Mozliwosc ruchu osiowego ramy lacznikowej 44 wraz z lacznikiem 21 zapewniona zostala dzieki wspomnianemu juz wycieciu przedluzonej cylin¬ drycznej czesci korka 41 Komora D utworzona przez element sprezysty 22, obudowe 40 i lacznik 21 polaczona jest za pomoca przewodu 33, kana¬ lika 34 w korku 41 i przewodu 35 z komora H lepkosciomierza rury pomiarowej, zas komora F utworzona przez element sprezysty 23, obudowe 17 i lacznik 21 polaczona jest poprzez kanalik 36 w obudowie 17, przewód 37, kanalik 38 i przewód 39 z komora G przeplywomierza. Czescia regulatora przeplywu w ukladzie regulatora lepkosci jest po¬ nadto lepkosciomierz, skladajacy sie z rurki ka¬ pilarnej 26, rury pomiarowej 27, przeplywomierza 28, manometru róznicowego 29 i termometru' 30.Lepkosciomierz ten zabudowany jest na rurocia¬ gu za podgrzewaczem 31 czynnika regulowanego.Podgrzewacz nie wchodzi w sklad regulatora lep¬ kosci.Jezeli lepkosc czynnika regulowanego, na przy¬ klad paliwa ciezkiego do silników wysokoprez¬ nych, w rurze pomiarowej 27 lepkosciomierza wzrosnie powyzej nastawionej wartosci, to wzros¬ nie równiez róznica cisnien na koncach rurki ka¬ pilarnej 26 i zmaleje cisnienie w komorze G przeplywomierza i w komorze F nizszego cisnie¬ nia. Spowoduje to ruch ku dolowi elementu spre¬ zystego 23, a tym samym za posrednictwem lacz¬ nika 21 i ramy lacznikowej 44 równiez grzybka 43 oraz otwieranie przelotu P. Wskutek tego zwiek¬ szony zostaje odplyw czynnika ogrzewajacego z dolnej komory C silownika przewodem 32 do nie pokazanego na rysunku zbiornika przelewowego.Wywoluje to obnizenie cisnienia w dolnej komo¬ rze 6 silownika.Poniewaz przeplyw czynnika roboczego z gór¬ nej komory A silownika do dolnej komory C od¬ bywa sie przez dlawik 15, zwieksza sie róznica cisnien po obu stronach elementu sprezystego 5, .co powoduje przesuniecie ku dolowi elementu sprezystego 5, a tym samym i otwieranie grzyb¬ ka 1 zaworu. Natezenie przeplywu czynnika pod¬ grzewajacego zostaje zwiekszone, a tym samym zwiekszona zostaje intensywnosc podgrzewania czynnika regulowanego za pomoca podgrzewacza 31 Droga zmiany temperatury czynnika regulo¬ wanego zostaje przywrócona zadana wartosc je¬ go lepkosci.W przypadku gdy lepkosc czynnika regulowa¬ nego spadnie ponizej nastawionej wartosci, to zma¬ leje równiez róznica cisnien na koncach rurki ka¬ pilarnej 26 i wzrosnie cisnienie w komorze G przeplywomierza i w komorze F sterownika. Spo-64444 7 woduje to .ruch ku górze elementu sprezystego 23, a tym samym i grzybka 43 oraz przymykanie przelotu P. Wskutek tego zmniejszony zostaje od¬ plyw czynnika odgrzewajacego z dolnej komory C silownika do zbiornika przelewowego. Wywoluje 5 to wzrost cisnienia w dolnej komorze C silowni¬ ka. Powoduje to zmniejszenie sie róznicy cisnien po obu stronach elementu sprezystego 5 oraz pod dzialaniem sily sprezyny 7 przesuniecie w góre elementu sprezystego 5, a tym samym i przymy- io kanie grzybka 1. Natezenie przeplywu czynnika podgrzewajacego zostaje zmniejszone, a tym sa¬ mym zmniejszona zostaje intensywnosc podgrze¬ wania czynnika regulowanego. Powoduje to przywrócenie zadanej lepkosci czynnika robocze- 15 go.Regulator przeplywu wedlug wynalazku moze znalezc zastosowanie w instalacjach podgrzewa¬ nia paliwa ciezkiego oraz w ukladach chlodzenia silników okretowych, w hamowniach silników 20 okretowych i kolejowych, w przemysle chemicz¬ nym, energetycznym i technice cieplowniczej. PL