RU31458U1

RU31458U1 - Hydraulic adjusting device

Info

Publication number: RU31458U1
Application number: RU2002135451/20U
Authority: RU
Inventors: Ю.Б. Юферев; Л.В. Кречет; К.П. Коваленко
Original assignee: Открытое акционерное общество "Приборы контроля и регулирования техпроцессов" "Теплоконтроль"
Priority date: 2002-12-27
Filing date: 2002-12-27
Publication date: 2003-08-10

Description

Предлагаемая полезная модель относится к области автоматического регулирования расходов жидких или газообразных сред, а также пара.The proposed utility model relates to the field of automatic control of flow rates of liquid or gaseous media, as well as steam.

Она может быть использована для автоматического или ручного регулирования температурных или расходных параметров рабочих сред путем их смешения или разделения.It can be used for automatic or manual control of temperature or flow parameters of the working medium by mixing or separation.

Предлагаемое регулирующее устройство может работать с различными маломощными электрическими, пневматическими, гидравлическими или ручными приводами, в том числе и с приводами, снабженными программируемыми электронными блоками управления.The proposed control device can work with various low-power electric, pneumatic, hydraulic or manual drives, including drives equipped with programmable electronic control units.

Известны близкие по техническому решению регулирующие устройства различных конструкций, использующие силы неуравновешенности регулирующего органа в потоке рабочей жидкости от действия одностороннего давления и преобразования их в полезные перестановочные усилия (см., например, регулирующее устройство по авт. свид. .№№ 1043603 и 1462258, МКП G05D, 7/01 или авт. свид. СССР Jvfo 1476331, МПК G01K, 17/10).Known for a technical solution are regulating devices of various designs that use the forces of imbalance of the regulatory body in the flow of the working fluid from the action of one-way pressure and converting them into useful switching forces (see, for example, the control device according to the author's certificate. No. 1043603 and 1462258, Manual gearbox G05D, 7/01 or auth. Certificate of the USSR Jvfo 1476331, IPC G01K, 17/10).

В качестве прототипа предлагаемого изобретения принято гидравлическое регулирующее устройство, описанное в патенте RU 2131140 С1, 6 G05D, 16/06, 7/01, содержащее корпус с патрубками входа и выхода рабочей жидкости, управляющий клапан с рабочей камерой и управляющими каналами, сильфонный регулирующий орган с регулирующим клапаном и посадочным седлом и направляющую ось, на которой расположены профилированные пазы.As a prototype of the invention, a hydraulic control device is adopted, described in patent RU 2131140 C1, 6 G05D, 16/06, 7/01, comprising a housing with inlet and outlet nozzles of the working fluid, a control valve with a working chamber and control channels, a bellows regulatory body with a control valve and seat, and a guide axis on which the profiled grooves are located.

В дальнейшем, упомянутая выше направляющая ось именуется направляющим штоком, функционально сходным с направляющей осью прототипа.Hereinafter, the guide axis mentioned above is referred to as the guide rod functionally similar to the guide axis of the prototype.

В данном регулирующем устройстве, как и в аналогах отсутствует жесткая механическая связь между приводом и регулирующим органом, а управляющее воздействие привода на регулирующий орган осуществлено через поток рабочей жидкости, протекающей через само регулирующее устройство. Оно способно работать с маломощными управляющими приводами в качестве двухходового дросселирующего устройства, но не позволяет строить на его базе более сложные регулирующие устройства и регуляторы, предназначенные для смешения или разделения потоков рабочих жидкостей в системах автоматического регулирования более высокого уровня.In this control device, as well as in analogues, there is no rigid mechanical connection between the drive and the regulatory body, and the control action of the drive on the regulatory body is carried out through the flow of working fluid flowing through the control device itself. It is able to work with low-power control drives as a two-way throttling device, but it does not allow building on its basis more complex control devices and regulators designed to mix or separate the flows of working fluids in higher-level automatic control systems.

Технический результат достигиут тем, что, в отличие от прототипа, в предлагаемом гидравлическом регулирующем устройстве подвижный торец сильфона снабжен подпружиненной водопроводной трубкой с закрепленными на ней регулирующими клапанами, между которыми выполнено выходное отверстие, сообщающее внутреннюю полость сильфона регулирующего органа с внутренней полостью корпуса.The technical result is achieved by the fact that, in contrast to the prototype, in the proposed hydraulic control device, the movable bellows end face is equipped with a spring-loaded water pipe with control valves fixed to it, between which an outlet is made, communicating the internal cavity of the bellows of the regulatory body with the internal cavity of the housing.

В связи с этим, предлагаемая конструкция регулирующего органа, размещенная в трехходовом корпусе приобретает свойства трехходового смесительного или трехходового разделительного регулирующего устройства, а при снабжении каждого из них приводами и соответствующими датчиками, они могут быть названы регуляторами.In this regard, the proposed design of the regulatory body, located in a three-way housing acquires the properties of a three-way mixing or three-way separation control device, and when each of them is equipped with actuators and corresponding sensors, they can be called regulators.

Незначительные конструктивные отличия между этими двумя исполнениями регулирующих устройств будут отмечены при описании их работы.Slight design differences between the two versions of the control devices will be noted in the description of their work.

На фиг.1 изображено в осевом разрезе трехходовое разделительное регулирующее устройство с нормально-закрытым управляющим клапаном; на фиг.2 - трехходовое смесительное регулирующее устройство с нормально закрытым управляющим клапаном; на фиг.З - сменный нормально-открытый управляющий клапан, обеспечивающий смену очередности перекрытия регулирующим устройством управляемых потоков, изображенных на фиг.1 и 2 стрелками.Figure 1 shows in axial section a three-way isolating control device with a normally-closed control valve; figure 2 - three-way mixing control device with a normally closed control valve; in Fig. 3 - interchangeable normally open control valve, providing a change in the sequence of overlapping by the regulating device of the controlled flows shown in figures 1 and 2 by arrows.

Трехходовое разделительное регулирующее устройство (фиг.1) состоит из корпуса 1 с входным патрубком 2 и двух выходных патрубков 3 и 4 для двух разделенных потоков рабочей жидкости. Направления потоков показаны стрелками. В корпусе размещен сильфонный регулирующий орган, состоящий из сильфона 5, нижний подвижный торец 6 которого снабжен водопроводной трубкой 7, предназначенной для выполнения функции водоподвода, на которой закреплены регулирующие клапаны 8 и 9, возвратная пружина 10. Нружина 10 установлена так, что постоянно стремится сжать сильфон 5 для закрытия клапана 8 и открытия клапана 9.Three-way separation control device (figure 1) consists of a housing 1 with an inlet pipe 2 and two outlet pipes 3 and 4 for two separated flows of the working fluid. The flow directions are shown by arrows. A bellows control body is placed in the housing, consisting of a bellows 5, the lower movable end 6 of which is equipped with a water pipe 7 designed to perform the water supply function, on which the control valves 8 and 9 are fixed, a return spring 10. The spring 10 is mounted so that it constantly seeks to compress bellows 5 to close valve 8 and open valve 9.

В корпусе имеются посадочные седла 11 и 12 для регулирующих клапанов 8 и 9. Поверхности регулирующих клапанов, обращенные к посадочным седлам, именуются тарелками клапанов.In the housing there are seat seats 11 and 12 for control valves 8 and 9. The surfaces of the control valves facing the seat seats are called valve plates.

Нижний подвижный торец 6 сильфона 5 вместе с водопроводной трубкой 7 центрируется на нанравляющем щтоке 13, на котором выполнены один или несколько профилированных пазов 14.The lower movable end 6 of the bellows 5 together with the water pipe 7 is centered on the leveling rod 13, on which one or more profiled grooves 14 are made.

Верхний неподвижный торец сильфона снабжен фланцем 15, который жестко крепится в корпусе регулирующего устройства. Во фланце выполнены проходные отверстия 16, а в направляющем щтоке управляющие каналы 17 для пропуска управляющего потока рабочей жидкости. На нижнем конце водопроводной трубки вынолнены проходные отверстия 18, расположенные между регулирующими клапанами 8 и 9.The upper stationary end of the bellows is equipped with a flange 15, which is rigidly mounted in the housing of the regulating device. Through-holes 16 are made in the flange, and control channels 17 in the guide flap for passing the control fluid flow. At the lower end of the water pipe, through-holes 18 are located located between the control valves 8 and 9.

Сильфонный регулирующий орган снабжен управляющим клапаном 19, размещенным в своем корпусе 20, в котором выполнены проходные отверстия 21.The bellows regulatory body is equipped with a control valve 19 located in its housing 20, in which the passage openings 21 are made.

При закрытом управляющем клапане 19 и подаче расхода рабочей жидкости во входной патрубок 2, жидкость по водопроводной трубке 7 через кольцевой зазор 22 между штоком 13 отверстием в нижнем торце 6 сильфона 5, а также через профилированный паз 14 поступает во внутреннюю замкнутую полость сильфонаWhen the control valve 19 is closed and the flow rate of the working fluid is supplied to the inlet pipe 2, the fluid through the water pipe 7 through the annular gap 22 between the stem 13 by the hole in the lower end 6 of the bellows 5, and also through the profiled groove 14 enters the inner closed cavity of the bellows

Поскольку давление рабочей жидкости, воздействующее на нижнюю тарелку клапана 9 в выходном патрубке 4 меньще, чем давление во входном патрубке 2, а верхняя тарелка клапана 8 разгружена сильфоном от действия выходного давления в канале 3, то входное давление во внутренней полости сильфона, воздействуя на его нижний, подвижный торец будет перемещать его вниз, открывая регулирующий клапан 8 и закрывая клапан 9, одновременно сжимая пружину 10.Since the pressure of the working fluid acting on the lower plate of the valve 9 in the outlet pipe 4 is less than the pressure in the inlet pipe 2, and the upper plate of the valve 8 is unloaded by the bellows from the action of the outlet pressure in the channel 3, the inlet pressure in the inner cavity of the bellows, acting on it the lower, movable end will move it down, opening the control valve 8 and closing the valve 9, while compressing the spring 10.

При открытии управляющего клапана 19, рабочая жидкость через управляющие каналы 17, проходные отверстия 21 и 16 в корпусе управляющего клапана и верхнем фланце сильфона сливается в верхнюю внутреннюю полость корпуса регулирующего устройства и далее в выходной патрубок 3. Давление внутри сильфона уменьщится за счет дросселирования управляющего потока рабочей жидкости зазором 22, а также .профилированным пазом 14. Усилие возвратной пружины совместно с усилием от действия выходного давления в патрубке 4 на нижнюю тарелку клапана 9 переместят подвижный торец сильфона вверх, прикрывая регулирующий клапан 8 и открывая клапан 9. По мере перемещения подвижного торца 6 сильфона 5 вверх, увеличивается площадь проходного сечения паза 14, т.е. уменьшится его гидравлическое сопротивление, что приведет к увеличению управляющего расхода рабочей жидкости поступающего во внутреннюю полость сильфона 5. Перемещение подвижного торца сильфона, а вместе с ним и регулирующих клапанов будет происходить до тех пор пока натекание рабочей жидкости через кольцевой зазор 22 , а также через паз 14 во внутреннюю полость сильфона не сравняется с её сливом через управляющий клапан 19 во внутреннюю полость корпуса. Любому промежуточному открытию управляющего клапана 19 соответствует заданное открытие регулирующих клапанов 8 и 9 и определенные расходы рабочей жидкости, проходящие через выходные патрубки 3 и 4.When the control valve 19 is opened, the working fluid through the control channels 17, through holes 21 and 16 in the control valve body and the upper bellows flange is discharged into the upper internal cavity of the control device housing and then into the outlet pipe 3. The pressure inside the bellows will decrease due to throttling of the control flow the working fluid with a gap of 22, as well as a profiled groove 14. The force of the return spring together with the force from the action of the output pressure in the pipe 4 on the lower plate of the valve 9 will be moved under the mobile bellows end face up, covering the control valve 8 and opening the valve 9. As the movable end face 6 of the bellows 5 moves upward, the passage area of the groove 14 increases, i.e. its hydraulic resistance will decrease, which will lead to an increase in the control flow rate of the working fluid entering the internal cavity of the bellows 5. The movement of the movable end of the bellows, and with it the control valves, will occur until the flow of the working fluid through the annular gap 22, as well as through the groove 14 into the internal cavity of the bellows cannot be compared with its discharge through the control valve 19 into the internal cavity of the housing. Any intermediate opening of the control valve 19 corresponds to a predetermined opening of the control valves 8 and 9 and certain flow rates of the working fluid passing through the outlet pipes 3 and 4.

Заданные величины открытия регулирующих клапанов обеспечиваются соответствующей профилировкой паза 14 на направляющем штоке 13.The predetermined opening values of the control valves are provided by the corresponding profiling of the groove 14 on the guide rod 13.

Трехходовое смесительное регулирующее устройство (фиг.2) состоит из всех деталей и элементов конструкции, входящих в разделительное регулирующее устройство, приведенное на фиг. 1. Отличия заключаются в расположении входных патрубков 3 и 4 корпуса 1 и выходного патрубка 2, а также в выполнении профилированного паза 23 на направляюпдем щтоке 13 и обязательном наличии возвратной пружины 10 на водопроводной трубке 7, предназначенной для выполнения функции водоотвода.The three-way mixing control device (FIG. 2) consists of all parts and structural elements included in the separation control device shown in FIG. 1. The differences are in the location of the inlet pipes 3 and 4 of the housing 1 and the outlet pipe 2, as well as in the implementation of the profiled groove 23 on the guide and the rod 13 and the mandatory presence of a return spring 10 on the water pipe 7, designed to perform the drainage function.

Наклон профилированного паза 23 на щтоке 13 выполнен в обратную сторону, т.е. площадь поперечного сечения его уменьшается при перемещении подвижного торца 6 сильфона 5 вверх, а возвратная пружина 10 на трубке 7 установлена так, что постоянно создает усилие для закрытия регулирующего клапана 9 и открытия клапана 8, при растянутом состоянии сильфона 5. Поэтому в нерабочем (отключенном) состоянии, как показано на фиг.2, регулирующий клапан 8 полностью открыт, а регулирующий клапан 9 закрыт.The inclination of the profiled groove 23 on the rod 13 is made in the opposite direction, i.e. its cross-sectional area decreases when the movable end 6 of the bellows 5 is moved up, and the return spring 10 on the tube 7 is set so that it constantly creates a force to close the control valve 9 and open the valve 8, when the bellows 5 is stretched. Therefore, it is inoperative (disconnected) state, as shown in figure 2, the control valve 8 is fully open, and the control valve 9 is closed.

i /J У5/i / J U5 /

После включения регулирующего устройства в работу при закрытом управляющем клапане 19 и подаче давления рабочей жидкости во входные патрубки 3 и 4 осевое усилие на регулирующем органе от действия входного давления в патрубке 3 на тарелку регулирующего клапана 8 независимо от степени его открытия полностью уравновещивается усилием от действия этого же давления на нижний подвижный торец сильфона 5. Осевое усилие от действия входного давления в патрубке 4 на тарелку регулирующего клапана 9 частично компенсируется суммарным усилием от действия выходного давления в патрубке 2, поступающего во внутреннюю полость сильфона через трубку 7 и паз 23 на нижний торец сильфона 5. Величина этого усилия стабильна из-за постоянства расхода рабочей жидкости в выходном патрубке 2.After turning on the control device with the control valve 19 closed and applying the pressure of the working fluid to the inlet pipes 3 and 4, the axial force on the control body from the action of the inlet pressure in the pipe 3 on the control valve plate 8 is completely balanced by the force from this the same pressure on the lower movable end of the bellows 5. The axial force from the action of the inlet pressure in the pipe 4 on the control valve plate 9 is partially compensated by the total force from the action I output pressure in the pipe 2 coming into the inner space of the bellows through the tube 7 and the groove 23 at the lower end of the bellows 5. The magnitude of this force is stable due to the constancy of the working fluid flow in the outlet conduit 2.

Давление рабочей жидкости во входных патрубках 3 и 4, независимо от степени открытия регулирующих клапанов, всегда больще, чем давление рабочей жидкости в выходном патрубке 2. Поэтому усилие от избыточного давления в патрубке 4, воздействующее на тарелку клапана 9, преодолевая усилие пружины возврата, переместит тарелку клапана 9 вверх, открыв его, закроет при этом клапан 8.The pressure of the working fluid in the inlet pipes 3 and 4, regardless of the degree of opening of the control valves, is always greater than the pressure of the working fluid in the outlet pipe 2. Therefore, the force from the overpressure in the pipe 4 acting on the valve plate 9, overcoming the force of the return spring, will move opening the valve plate 9, opening it, will close the valve 8.

Поток рабочей жидкости из входного патрубка 4 будет поступать в выходной патрубок 2.The flow of working fluid from the inlet pipe 4 will flow into the outlet pipe 2.

При открытии управляющего клапана 19 внутренняя полость рабочего сильфона 5 будет сообщена с входным патрубком 3. Входное давление рабочей жидкости из патрубка 3, воздействуя на нижний торец сильфона 5, компенсирует усилие от действия давления рабочей жидкости в выходном патрубке 4 на нижнюю тарелку клапана 9. Возвратная пружина 10 будет открывать регулирующий клапан 8 и закрывать клапан 9, сообщая при этом входные патрубки 3 и 4 с выходным патрубком 2.When the control valve 19 is opened, the internal cavity of the working bellows 5 will be in communication with the inlet pipe 3. The input pressure of the working fluid from the pipe 3, acting on the lower end of the bellows 5, compensates for the force from the pressure of the working fluid in the output pipe 4 on the lower plate of the valve 9. Return the spring 10 will open the control valve 8 and close the valve 9, while communicating the inlet pipes 3 and 4 with the outlet pipe 2.

Величины перемещения регулирующих клапанов и степень их открытия будут зависеть от величины открытия управляющего клапана 19. Механизм слежения регулирующего органа за положением управляющего клапана тот же, что и при описании работы разделительного регулирующего устройства.The magnitude of the movement of the control valves and the degree of their opening will depend on the magnitude of the opening of the control valve 19. The mechanism for tracking the regulatory body for the position of the control valve is the same as in the description of the operation of the separation control device.

Применение данной конструкции гидравлического регулирующего устройства позволяет практически из одних и тех же деталей собирать трехходовые смесительные или разлделительные регулирующие устройства, что выгодно при производстве их на одном предприятии, т .к. уменьщает номенклатуру деталей и стоимость регуляторов. Кроме того, применение предложенной полезной модели позволяет использовать сильфон регулирующего органа оптимальных размеров, эффективная площадь которого соответствует эффективной площади каждого регулирующего клапана и не приводит к увеличению геометрических размеров регулирующих устройств, что свойственно прототипу и всем аналогам. При этом уменьщение размеров сильфона создает возможность для увеличения давления рабочей жидкости, т.к. у сильфонов -меньщих диаметров более высокие допустимые рабочие давления.The use of this design of a hydraulic control device makes it possible to assemble three-way mixing or separation control devices from practically the same parts, which is advantageous when they are manufactured at the same enterprise, because reduces the range of parts and the cost of regulators. In addition, the application of the proposed utility model allows the use of a regulator bellows of optimal sizes, the effective area of which corresponds to the effective area of each control valve and does not increase the geometric dimensions of the control devices, which is typical of the prototype and all its analogues. At the same time, reducing the size of the bellows creates the opportunity to increase the pressure of the working fluid, because bellows with smaller diameters have higher permissible working pressures.

Простой заменой нормально закрытого управляющего клапана 19, показанного на фиг.1 и 2, на нормально открытый управляющий клапан 24, показанный на фиг.З, меняется поочередность перекрытия подводящих или отводящих потоков регулируемой среды (рабочей жидкости), что удобно приBy simply replacing the normally closed control valve 19, shown in FIGS. 1 and 2, with the normally open control valve 24, shown in FIG. 3, the sequence of shutting off the inlet or outlet flows of the controlled medium (working fluid) changes, which is convenient for

монтаже регулирующих устройств и эксплуатации построенных на их базе регуляторов.installation of regulating devices and operation of regulators built on their basis.

Малые перемещения управляющего клапана дают возможность для использования маломощных приводов, что дополнительно позволяет получить значительный экономический эффект.Small movements of the control valve make it possible to use low-power actuators, which additionally allows to obtain a significant economic effect.

директорdirector

ВгМ.ИвановV.M. Ivanov

Юферев Ю.Б. Кречет Л. В. Коваленко К.П.Yuferev Yu.B. Krechet L.V. Kovalenko K.P.

Claims

A hydraulic control device comprising a housing with nozzles for the inlet and outlet of the working fluid, a control valve with a working chamber and control channels, a bellows control body with a control valve and a seat, characterized in that the movable end face of the bellows control body has a spring-loaded water pipe coaxial with it control valves fixed on it, between which a hole is made in the tube, communicating the internal cavity of the bellows of the regulatory body with the internal Lost casing, wherein the effective area of the bellows in the control body corresponds to the effective area of each control valve.