RU40504U1 - Гидравлическое регулирующее устройство - Google Patents

Abstract

Предлагаемая полезная модель относится к области автоматического регулирования потоков жидких или газообразных сред, а так же пара. Она может быть использована для стабилизации температурных параметров, а также давлений, перепадов давлений, расходов, уровней и др. целей, где конечный результат достигается путем изменения расходов рабочей жидкости по сигналу соответствующего датчика. В двухходовом корпусе закреплены седло и направляющая ось. На оси с кольцевым зазором размещены сильфонный регулирующий орган и подпружиненный управляющий клапан, не имеющие между собой жесткой механической связи. Нижний подвижный торец сильфонного регулирующего органа снабжен регулирующим клапаном, имеющим форму усеченного конуса. Высота конуса равна не менее половины величины рабочего хода регулирующего клапана. Верхняя часть клапана является направляющей втулкой с двумя направляющими поясками. Расстояние между поясками составляет не менее трех диаметров направляющей оси. Нижний направляющий поясок расположен на усеченной вершине конуса и при соприкосновении клапана с седлом его торец совпадает с нижней кромкой профилированного паза. Профилированный паз от нижней своей кромки в пределах первой четверти общей длины имеет увеличенное приращение площади своего поперечного сечения по сравнению с приращением площади поперечного сечения паза на среднем участке, а на последней четверти общей длины площадь поперечного сечения паза имеет постоянное значение равное максимальному значению площади поперечного сечения паза на среднем участке. Посадочная кромка седла регулирующего устройства, преимущественно для регуляторов давления «после себя», имеет прорезь для пропуска гарантированной протечки рабочей среды. Использование предложенной полезной модели позволяет получить более надежное регулирующее устройство, способное сохранять стабильность расходной характеристики при любой степени открытия регулирующего клапана. Регулирующее устройство обладает достаточной универсальностью и позволяет строить на его базе регуляторы различного назначения с единым для каждого назначения маломощным управляющим приводом. Управляющие приводы, в свою очередь, могут быть выполнены с увеличенными диапазонами настроек и повышенными перегрузочными параметрами, пригодными для использования их на предлагаемых регулирующих устройствах практически любого типоразмера. Выпуск предлагаемого регулирующего устройства и регуляторов различного назначения, построенных на его базе, ограничивает номенклатуру комплектующих деталей на предприятии-изготовителе, способствует снижению трудоемкости и себестоимости продукции с одновременным расширением области ее применения.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к области автоматического регулирования расходов рабочей жидкости в трубопроводных системах. Она может быть использована для стабилизации температурных параметров объектов регулирования, а так же давлений, перепадов давлений, расходов, уровней и др., где конечный результат достигается путем изменения расхода рабочей среды по сигналу соответствующего датчика.

Известны технические решения регулирующих устройств для регулирования расходов жидкости, в том числе и построенные по традиционным схемам, способные работать в качестве регуляторов температуры, давления и в других качествах, см. например, каталоги мировых лидеров в регуляторостроении, таких как "SАМSON"(Германия) и "DANFOS"(Дaния).

Информация по регуляторам температуры и давления фирмы "SAMSON" представлена в сводном и обзорном каталогах Т 2500 и Т 3000, а более подробно в проспектах Т 2011; Т 2112; Т 2113; Т 2115; Т 2121; Т 2123; Т 2125; Т 2506; Т 2510; Т 2512; Т 2513; Т 2517; Т 2518; Т 2551; Т 2621; Т 3001; Т 3003 и Т 3013.

(SAMSON AG. MESS. UND. REGELTECNIK. Jngenieur und Verkaufsburo V 302).

Информация по регуляторам температуры фирмы "DANFOS" представлена в проспекте VK.00 М2.50 DANFOS 5/95, стр 56, информационный лист термостатических клапанов IVT-IVES; IVF-IVR, стр.64 и 68.

Информационный лист регуляторов давления представлен в проспекте IVD-IVDA / IVF-IVF-IVFS, а информационные листы регуляторов перепада давлений в AVP/AVP-E. (VK.00.M2.50, Danfos А/О, Россия, 109147, Москва, ул. Марксистская, 34).

Приведенные регулирующие устройства построены по традиционным схемам и не позволяют применить маломощные управляющие приводы, поэтому регуляторы, построенные на их базе обладают повышенными габаритно-массовыми показателями и, кроме того, для каждого типоразмера регулирующего устройства, требуют индивидуальных приводов, будь то манометрические или парожидкостные термосистемы для регуляторов температуры или мембранные, сильфонные, а так же громоздкие электромеханические приводы для регуляторов давления.

К аналогам можно также отнести и более близкие по техническому решению регуляторы давления и расхода (потока) по патентам RU 2010297 C l, 5 G 05 D 7/01 RU 2074411 C l, 6 G 05 D 16/06; RU 2161815 С 2, 7 G 05 D 7/00 и a.c. SU 1444722 A l, G 05 D 16/06. В них реализованы принципы, регулирования основных технологических потоков рабочей жидкости путем управляющего воздействия на малые управляющие потоки, протекающие по обводным каналам за счет изменения их гидравлических сопротивлений. Поскольку регулирующий клапан в приведенных аналогах не имеет жесткой механической связи с приводом и корпусными деталями, он более чувствителен к изменениям параметров регулируемой среды и может самостоятельно реагировать на изменение ее скорости и давления в дросселирующем сечении регулирующего устройства. Особенно это заметно при малых открытиях регулирующего органа, когда на рабочей поверхности

регулирующего клапана возникают зоны пониженного давления, связанные с увеличением скорости регулируемого потока. Это, в свою очередь, приводит к возникновению неуправляемых автоколебаний регулирующего клапана и искажению рабочих характеристик регулятора. Данное обстоятельство требует введения дополнительных устройств или элементов, предназначенных усиливать отрицательную обратную связь между управляющим элементом и регулирующим органом при малых его открытиях.

Дополнительные устройства усложняют прибор, снижают его надежность, дополнительно оказывают влияние на рабочие характеристики регулятора и увеличивают его нечувствительность к возмущающим факторам.

Наиболее близким по техническому решению к предлагаемой полезной модели является регулирующее устройство по патенту RU 2131140 С 1, 6 G 05 D 16/06, 7/01, которое включает в себя регулирующее устройство, состоящее из двухходового корпуса, сильфонного регулирующего органа, установленной внутри него с кольцевым зазором направляющей осью, на которой выполнен наклонный паз или лыски, управляющего клапана и привода. Сильфонный регулирующий орган выполняет роль одновременно чувствительного элемента, регулирующего клапана и усилителя мощности привода.

В дальнейшем, вышеупомянутый паз или лыски именуются профилированным пазом, функционально сходным с наклонным пазом или лысками.

Данное устройство принято за прототип. Но и прототип не лишен недостатков, свойственных аналогам с разорванной механической связью между приводом и регулирующим органом. Оно так же подвержено непроизвольным автоколебаниям при малых открытиях регулирующего клапана, когда величина пропускаемого расхода рабочей жидкости становится менее 5% от номинального значения, которое для прототипа можно считать критическим. При открытиях регулирующего клапана на величину менее своего критического значения изменяется характер натекания рабочей жидкости через кольцевой зазор во внутреннюю полость рабочего сильфона, связанный с перераспределением скоростей и давлений рабочей жидкости на нижней, рабочей поверхности регулирующего клапана.

Как известно, при закрытии клапана увеличивается перепад давлений на нем, что приводит к увеличению скорости потока в дросселирующем сечении клапана с одновременным уменьшением его статического давления иногда до отрицательных, критических значений, вызывающих мгновенное вскипание жидкости в дросселирующем сечении. Уменьшение давления в дросселирующем сечении до критических значений зависит и от температуры рабочей жидкости и чем выше температура, тем выше и критическое давление.

Скорости потока неравномерно распределяются в дросселирующем сечении и основная масса жидкости проходит под клапаном в сторону выходного патрубка, где уменьшено общее гидравлическое сопротивление потоку.

Пониженное давление в дросселирующем сечении как-то распределяется по нижней плоскости клапана, может захватывать область кольцевого зазора и вызывать отсос рабочей жидкости из внутренней полости рабочего сильфона.

Учитывая, что нижний торец сильфона, а вместе с ним и регулирующий клапан находятся в свободном состоянии, т.е. не имеют жесткой связи с неподвижными деталями регулятора, то неравномерное распределение давлений на нижней поверхности клапана нарушает его положение, может смещать его в любом радиальном направлении на величину в кольцевого зазора или заставить клапан совершать непредсказуемые колебательные перемещения с нарушением его соосности относительно направляющей оси.

Взаимное влияние друг на друга зон пониженного давления, неравномерное распределение скоростей потока на нижней поверхности клапана, а так же положение самого клапана в пространстве приводят к нарушению управляемости регулирующего клапана,

возникновению повышенных шумов и вибраций, а в некоторых случаях и к автоколебаниям.

Это явление особенно заметно при использовании устройства в качестве регулятора давления «после себя» на работе с повышенными перепадами давлений на регулирующем органе, а так же на работе со сжимаемыми средами (пар, газ).

Положительным техническим результатом в практическом использовании предлагаемого регулирующего устройства является устранение недостатков, свойственных прототипу, а так же расширение технологических возможностей, связанных с использованием его в качестве регуляторов различного назначения с единым для каждого назначения приводом. Кроме того, каждый из этих приводов может быть выполнен с увеличенными пределами настроек и повышенными перегрузочными параметрами, что увеличивает область их применения с одновременным уменьшением номенклатуры на заводе-изготовителе.

Технический результат достигается простыми средствами и обеспечивается тем, что нижний подвижный торец регулирующего сильфона, являющийся регулирующим клапаном, выполнен в виде усеченного конуса высотой не менее половины рабочей величины осевого перемещения нижнего торца регулирующего сильфона. Верхняя часть конуса, являющаяся его основанием, выполнена в виде направляющей втулки с двумя направляющими поясками сквозь которые проходит направляющая ось, а расстояние между поясками составляет не менее трех диаметров направляющей оси. Нижний направляющий поясок расположен на усеченной вершине конуса против нижней кромки профилированного паза, выполненного на направляющей оси. Профилированный паз выполнен таким, что приращение площади его поперечного сечения на первой четверти общей длины больше, чем приращение площади его поперечного сечения в средней части. На последней четверти общей длины паз имеет постоянное сечение равное максимальному значению поперечного сечения паза на среднем участке.

Для использования предлагаемого регулирующего устройства в качестве регулятора температуры, оно снабжено манометрической термосистемой с ручной настройкой регулируемой температуры и повышенным пределом допустимых перегрузочных значений.

Одним из основных элементом узла настройки термосистемы является винт настройки, который выполнен составным из двух половин, верхней и нижней, соединенных между собой радиальным штифтом, обеспечивающим их свободное осевое перемещение между собой.

Для использования предлагаемого регулирующего устройства в качестве регулятора давления, перепада давлений, расхода или других целей, оно снабжено измерительным механизмом, шток перестановки которого расположен внутри трубчатой стойки. Шток и трубчатая стойка соединены между собой радиальным штифтом, обеспечивающим свободное осевое перемещение штока в трубчатой стойке. Вариант посадочной кромки седла регулирующего клапана, преимущественно для регуляторов давления «после себя» и предназначенных работать на сжимаемых средах, выполнен с пазом, обеспечивающим гарантированную протечку рабочей жидкости через клапан в пределах от 3 до 5% условной пропускной способности.

Предлагаемое техническое решение отличается от известных тем, что исключает или уменьшает влияние возмущающих факторов на условия натекания рабочей жидкости через кольцевой зазор во внутреннюю полость рабочего сильфона. К возмущающим факторам здесь относятся возникновение зон пониженного давления в дросселирующем сечении регулирующего клапана при малых его открытиях, неупорядочное распределение их по нижней рабочей поверхности плоского тарельчатого клапана и связанные с этим всевозможные колебательные и радиальные перемещения регулирующего клапана на величину кольцевого зазора относительно направляющей оси и изменение расхода рабочей жидкости через кольцевой зазор в два и более раза (См., Гурьев В.П. и Погорелов В. И.

Гидравлические объемные передачи. Гос. Изд-во научно-технической литературы, М., Л. 1964 г.).

Усиление отрицательной обратной связи между перемещениями управляющего элемента и регулирующего органа при малых его открытиях, обеспечивает более медленное и плавное закрытие или открытие регулирующего клапана. Сохранение в некоторых случаях гарантированной протечки, позволяет стабилизировать расходную характеристику регулятора во всем расширенном диапазоне регулирования, а так же позволяет использовать регулятор для работы со сжимаемыми средами.

Сравнение предлагаемого технического решения с прототипом качественно отличает его от последнего, что определяется имеющимися отличиями, состоящими в том, что нижний подвижный торец сильфона снабжен регулирующим клапаном в виде усеченного конуса высотой равной не менее половины рабочей величины осевого перемещения нижнего подвижного торца рабочего сильфона. Регулирующий клапан в своей верхней части выполнен с направляющей втулкой имеющей два направляющих пояска, сквозь которые проходит направляющая ось. Расстояние между поясками составляет не менее трех диаметров направляющей оси. Нижний направляющий поясок расположен на усеченной вершине конуса, а ее торец при полностью закрытом клапане - против нижней кромки профилированного паза, выполненного на направляющей оси. Профилированный паз выполнен таким, что приращение площади его поперечного сечения на первой четверти его общей длины более интенсивное, чем приращение площади поперечного сечения на среднем участке, а на последней четверти общей длины паз имеет постоянное сечение равное максимальному значению поперечного сечения паза на среднем участке.

Все это позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого устройства условию патентоспособности «новизна».

Сравнение предлагаемого технического решения с прототипом и аналогами в части практической реализации подобных задач более доступными и простыми средствами обосновано углубленным анализом происходящих процессов в проточной части регулирующего устройства, а также расчетными данными и экспериментальными исследованиями.

Приводимые далее сведения, касающиеся конструкции и работы регулирующего устройства и подтверждающие его техническую выполнимость предприятием-изготовителем с одновременным уменьшением номенклатуры комплектующих деталей, в том числе и приводов к ним, а так же большая потребность коммунальных служб в подобных регуляторах, определяют соответствие настоящей полезной модели условию патентоспособности «промышленная применимость», а практика эксплуатации прототипа свидетельствует о том, что предлагаемое решение обладает промышленной полезностью.

Предлагаемая полезная модель поясняется чертежами.

На фиг.1 схематически изображен осевой разрез гидравлического регулирующего устройства с нормально открытым управляющим клапаном; на фиг.2 нормально закрытый управляющий клапан, как вариант исполнения устройства изображенного на фиг.1; на фиг.3 - фрагмент А сильфонного регулирующего органа, изображенного на фиг.1; на фиг.4 -вариант исполнения седла 4, показанного на фиг.1, с пазом на посадочной кромке для частных вариантов исполнения регулирующего устройства; на фиг.5 - вариант исполнения регулятора температуры с использованием устройства, изображенного на фиг.1; на фиг.6 - вариант исполнения регулятора давления; на фиг.7 - вариант исполнения регулятора перепада давлений; на фиг.8 - вид Б на шкалу показаний регуляторов, показанных на фиг.6 и 7.

Устройство (фиг.1) состоит из корпуса 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками, седла 4 и сильфонного регулирующего органа (см. фиг.1 и 3), включающего в себя рабочий сильфон 5, нижний незакрепленный торец которого является регулирующим клапаном 6. Сквозь клапан с кольцевым зазором "δ" установлена направляющая ось 7 с выполненным на ней профилированным пазом 8. Ось жестко соединена с верхним торцом рабочего сильфона

через фланец 9. Во фланце выполнены проходные отверстия 10. Фланец 9 закреплен на корпусе крышкой 11, имеющей присоединительную резьбу 12, предназначенную для крепления привода. Внутри направляющей оси 7 выполнен управляющий канал 13 с возможностью его перекрытия нормально открытым управляющим клапаном 14 (фиг.1) или нормально закрытым клапаном 15 (фиг.2). Управляющие клапаны размещены, соответственно, в стаканах 16 или 17, жестко закрепленных на направляющей оси 7. В боковых стенках стаканов 16 или 17 выполнены проходные отверстия 18, сообщающие при открытом управляющем клапане внутреннюю полость 19 рабочего сильфона 5 с надсильфонной полостью 20 и далее через проходные отверстия 10 с выходным патрубком 3 корпуса 1.

Регулирующий клапан 6 в нижней своей части имеет форму усеченного конуса, высота которого "h" равна не менее половины рабочей величины осевого перемещения подвижного торца рабочего сильфона 5. Верхняя часть клапана 6 выполнена в виде направляющей втулки 21 с двумя направляющими поясками 22 и 23, расположенных на некотором расстоянии «L», равном не менее трех диаметров направляющей оси "d". Направляющая втулка обеспечивает регулирующему клапану 6 свободу осевого перемещения относительно направляющей оси 7 и ограничивающих его радиальные или колебательные перемещения относительно некоего центра, расположенного между направляющими поясками.

В боковой стенке втулки 21 выполнены отверстия 24, сообщающие через нижний кольцевой зазор "δ" нижнюю входную полость 25 корпуса 1 с внутренней полостью 19 рабочего сильфона 5. На направляющей оси 7 выполнен профилированный паз 8 (см. фиг.3) общей длиною "l" так, что нижняя его кромка «В» при полностью закрытом регулирующем клапане (зазор «δ1=0») располагается на уровне торца "Г" направляющего пояска 22, выполненного на вершине усеченного конуса регулирующего клапана 6. Как уже отмечалось, приращение площади поперечного сечения паза в его нижней части на первой четверти (размер «l1») его общей длины «l» более интенсивное, чем приращение площади поперечного сечения в средней части, а на последней четверти (размер «l2») общей длины «l» профилированный паз имеет постоянное сечение равное максимальному значению поперечного сечения на среднем участке.

Такой профиль паза увеличивает затраты энергии, полученные от величины отклонения регулируемого параметра в начале открытия регулирующего клапана и уменьшает затраты энергии в области его максимальных открытий, где постоянного сечения паз в верхней своей части не нагружает управляющий клапан для пропуска дополнительного расхода жидкости, получаемого от постоянно расширяющегося паза, как в прототипе.

Отрицательная обратная связь между открытиями управляющего клапана и перемещениями регулирующего органа, в этом случае, обеспечивается за счет увеличенных перестановочных усилий, обусловленных жесткостью рабочего сильфона при его максимальных сжатиях.

При минимальном открытии регулирующего клапана, (зазор «δ1» на фиг.1 и 3),усилий на перемещение сильфона не требуется, так как он находится в свободном состоянии при номинальной своей длине.

Выполнение конусообразньм регулирующего клапана смещает входной зазор "δ" в сторону более стабильного набегающего потока, где исключается или уменьшается влияние дросселирующего сечения на работу регулирующего клапана.

Выполнение на коническом регулирующем клапане направляющей втулки с двумя направляющими поясками, разнесенными на некоторое расстояние «L» друг от друга, увеличивает стабильность его положения на направляющей оси от влияния неравномерного потока под клапаном.

Предложенные изменения конструкции регулирующего устройства способствуют улучшению его работы в различных системах автоматического регулирования, хотя известно, что особенности каждой из этих систем так же могут оказывать влияние на рабочие характеристики регулирующего устройства. Пока нет достаточно простого и

надежного средства способного решить все возникающие проблемы, связанные с силами инерции и вязкости, температурой и давлением регулируемой среды, величинами постоянно меняющихся расходов и реакцию, оказываемую на них гидравлическими сопротивлениями как самого регулирующего устройства, так и системы регулирования.

Так как предлагаемое регулирующее устройство не является запорным органом, то при использовании его для работы в качестве регулятора давления «после себя» на повышенных перепадах давлений, на посадочной кромке седла 4.1 выполнен паз "Д" с размерами, обеспечивающими гарантированную протечку регулируемой среды от 3 до 5% условного расхода (см. фиг.4). При этом паз расположен со стороны выходного патрубка корпуса.

Предлагаемое регулирующее устройство является достаточно универсальным средством для использования его в качестве регуляторов различного назначения, обладающих расширенными диапазонами настроек регулирования. Входным параметром регулирующего устройства является осевое перемещение управляющего клапана.

Перемещение управляющего клапана для всех типоразмеров устройства, начиная, например, от Ду 15 и кончая Ду 250 мм, составляет постоянную величину. Это обстоятельство позволяет использовать единый для всех типоразмеров привод, у которого выходным параметром должно являться перемещение штока перестановки.

Регулирующее устройство работает следующим образом.

При закрытом управляющем клапане 14 (Фиг.1 и 3) и подаче расхода рабочей жидкости во входной канал 2 устройства, рабочая жидкость через зазор "δ" и через профилированный паз 8 поступает во внутреннюю полость 19 рабочего сильфона 5. Эффективная площадь сильфона превышает эффективную площадь проходного сечения седла 4, поэтому суммарное усилие от действия перепада давлений на торце сильфона будет направлено на закрытие регулирующего клапана (зазор «δ1»=0).

При открытом управляющем клапане 14 происходит слив рабочей жидкости из внутренней полости сильфона через управляющий канал 13, проходные отверстия 18 и 10 в выходную полость корпуса и далее в выходной патрубок 3. Давление во внутренней полости рабочего сильфона понижается за счет дросселирования расхода рабочей жидкости кольцевым зазором "δ". Усилие, удерживающее клапан 6 в закрытом состоянии станет меньше, чем усилие от действия входного давления на площадь, ограниченную размерами седла. Регулирующий клапан переместится вверх, открывая клапан б и пропуская расход рабочей жидкости на выход устройства. Профилированный паз 8, выполненный на направляющей оси 7, взаимоувязывает перемещение управляющего клапана 14 с перемещениями регулирующего клапана 6. Определенному открытию управляющего клапана 14 соответствует строго определенное открытие регулирующего клапана 6. При случайном перемещении регулирующего клапана вверх или вниз изменится совместное гидравлическое сопротивление кольцевого зазора и паза. В первом случае оно уменьшится, увеличивая натекание рабочей жидкости во внутреннюю полость сильфона, где увеличится давление, которое переместит регулирующий клапан вниз. Во втором случае гидравлическое сопротивление кольцевого зазора и паза увеличится, что приведет к уменьшению натекания рабочей жидкости во внутреннюю полость сильфона, уменьшению давления в нем и открытию регулирующего клапана. В любом случае регулирующий клапан б самостоятельно ищет свое рабочее положение, соответствующее степени открытия управляющего клапана.

Для использования предлагаемого регулирующего устройства в качестве регулятора температуры (см. фиг.5) приводом может служить манометрическая термосистема.

Термосистема состоит из датчика температуры в виде термобаллона 28, сильфонов настройки 29 и перестановки 30, со штоком перестановки 31, размещенных в узлах настройки 32 и перестановки 33. Узлы настройки и перестановки соединены между собой дистанционньм капилляром 34. Внутренняя герметичная полость термосистемы заполнена теплочувствительной жидкостью. На узле настройки соосно с термобаллоном и сильфоном размещен механизм настройки 35, совмещенный с механизмом перегрузки.

Механизм настройки состоит из винта настройки, выполненного из двух половин 36 и 37, показывающей стрелки 38, шкалы 39, пружины 40 и резьбовой втулки 41. Все упомянутые элементы размещены в кожухе 42. Верхняя и нижняя части винта настройки соединены между собой радиальным штифтом 43. Штифт обеспечивает свободное осевое перемещение нижней части винта относительно верхней за счет наличия паза 44.

Входным параметром термосистемы является изменение температуры термобаллона, размещенного в потоке регулируемой среды. Выходным параметром является величина перемещения штока перестановки 31. При повышении регулируемой температуры, теплочувствительная жидкость в теромобаллоне, прогреваясь и увеличивая свой объем, поступает в узел перестановки 33 и сжимая сильфон 30, перемещает шток перестановки 31, а вместе с ним и управляющий клапан регулирующего устройства.

Температурное значение начала перемещения штока перестановки 31 может изменяться за счет изменения объема внутренней герметичной полости термосистемы. Например, при вращении винта настройки против часовой стрелки, поднимается нижняя заостренная оконечность винта 36. Теплочувствительная жидкость в термобаллоне при прогреве, увеличивает свой объем, первоначально сжимает сильфон настройки 29 до соприкосновения внутренней поверхности его торца, находящегося в свободном состоянии, с упорной оконечностью винта настройки 36. Только после этого теплочувствительная жидкость начнет поступать в узел перестановки 33 и перемещать сильфон перестановки 30 и подпружиненный управляющий клапан регулирующего устройства.

Для защиты термосистемы от разрушения при температурных перегрузках, т.е. от превышения температуры термобаллона 28 выше настроенных значений, когда шток перестановки термостистемы совместно с управляющим клапаном сделают свой полный ход, а под действием каких-либо причин температура регулируемой среды продолжает увеличиваться, а вместе с ней увеличивает и объем теплочувствительной жидкости в герметичной полости термосистемы, в узле настройки установлена пружина перегрузки 40. Усилие поджатия пружины при рабочих давлениях теплочувствительной жидкости в термосистеме постоянно удерживает резьбовую втулку 41 в своем нижнем положении на упоре. При повышении давления в термосистеме выше заданных, сильфон настройки 29 перемещает нижнюю часть винта 36 вверх, сжимая пружину 40, увеличивая внутреннюю герметичную полость термосистемы и предохраняя ее от разрушения. Верхняя часть винта настройки при этом не изменяет своего положения, сохраняя ранее настроенное значение. При исчезновении перегрузочного режима термосистема самостоятельно продолжит работу в прежнем режиме.

Для использования предлагаемого регулирующего устройства в качестве регулятора давления, регулятора перепада давлений, регулятора расхода или других целей, приводом служат сильфонные измерительные механизмы (см. Фиг.6 и 7), обеспечивающие увеличенные диапазоны настроек регулируемых давлений. Указанные измерительные механизмы отличаются друг от друга незначительными конструктивными изменениями.

Базовый вариант измерительного механизма (Фиг.6) для регулятора давления включает в себя сильфонный регулирующий элемент 45, воспринимающий изменение регулируемого давления, шток перестановки, который выполнен из двух частей - верхней 46 и нижней 47, между которьми существует гарантированный зазор «δ2» и технологическое окно 48, обеспечивающее визуальный контроль правильности сборки измерительного механизма. Нижняя часть штока перестановки размещена в направляющей трубчатой стойке 49. На наружной поверхности стойки выполнен резьбовой участок с гайкой настройки 50. Верхний конец нижней части штока соединен с упорной втулкой 51 посредством радиального штифта 52, проходящего через шток и продольные пазы 53 в стойке. Между гайкой настройки 50 и упорной втулкой 51 установлена пружина настройки 54. Механизм настройки снабжен так же шкалой 55 и указателем 56 для контроля настраиваемых значений (см. Фиг.6, 7 и 8).

Измерительный механизм к регулятору давления (фиг.6) имеет присоединительную трубку 57 и манометр 58 к надсильфонной полости 59, а измерительный механизм к регулятору перепада давления (фиг.7) имеет две присоединительные трубки 57 и два манометра 58 каждые, соответственно, к надсильфонной 59 и внутрисильфонной 60 полостям, а также он снабжен разделительным сильфоном 61 для предотвращения утечки рабочей жидкости из внутренней полости 60 сильфона 45.

Работает измерительный механизм следующим образом:

Давление или перепад давлений регулируемой среды подается в надсильфонную полость 59 измерительного механизма (фиг.6) или одновременно в надсильфонную 59 и внутреннюю полость 61 сильфона измерительного механизма (фиг.7) Усилие от действия этого давления или перепада давлений на эффективную площадь сильфона 45 передается на верхнюю часть 46 штока перестановки и компенсируется усилием поджатия пружины настройки 54. При увеличении перестановочного усилия, создаваемого сильфоном 45, над усилием настроенного значения пружины, нижняя часть 47 штока перестановки перемещает вниз управляющий клапан 14 или 15 (см. Фиг.1 и 2) регулирующего устройства, обеспечивая этим увеличение или уменьшение (в зависимости от вида управляющего клапана, «прямого» или «обратного») расхода рабочей среды, проходящего через регулирующее устройство. При уменьшении давления регулируемой среды процесс восстановления утраченного равновесия между перестановочным усилием измерительного сильфона 45 и усилием настроенного значения пружины 54, происходит аналогично. В этом случае шток перестановки измерительного механизма будет перемещаться вверх.

Для обеспечения работоспособности регулирующего устройства в качестве регулятора температуры на работе с холодоносителями или в качестве регулятора давления «до себя» управляющий клапан выполнен «обратным», т.е. постоянно закрытым (см. фиг.2) и при повышении значения регулируемого параметра (температуры или давления) управляющий клапан открывается, увеличивая расход рабочей среды, проходящей через регулирующее устройство.

Claims (4)

1. Гидравлическое регулирующее устройство, содержащее двухходовой корпус, в котором жестко закреплены седло и направляющая ось с профилированным пазом, на которой соосно с ней размещен с кольцевым зазором сильфонный регулирующий орган и подпружиненный управляющий клапан, не имеющие между собой жесткой механической связи, отличающееся тем, что нижний подвижный торец сильфона снабжен регулирующим клапаном, имеющим форму усеченного конуса, высота которого равна не менее половины величины рабочего хода клапана, а верхняя часть клапана выполнена в виде направляющей втулки с двумя направляющими поясками, расстояние между которыми составляет не менее трех диаметров направляющей оси, причем нижний направляющий поясок при закрытом клапане расположен на усеченной вершине конуса против нижней кромки профилированного паза, выполненного на направляющей оси, при этом профилированный паз выполнен таким, что приращение площади его поперечного сечения в нижней части, на первой четверти его длины, больше, чем приращение площади его поперечного сечения на среднем участке, а на последней четверти его общей длины поперечное сечение паза имеет постоянное значение, равное максимальному значению поперечного сечения паза на среднем участке.

2. Гидравлическое регулирующее устройство по п.1, отличающееся тем, что для использования его в качестве регулятора температуры, оно снабжено манометрической термосистемой, винт настройки которой выполнен составным из двух частей, соединенных посредством радиального штифта для обеспечения их свободного осевого перемещения между собой.

3. Гидравлическое регулирующее устройство по п.1, отличающееся тем, что для использования его в качестве регулятора давления или перепада давлений, оно снабжено измерительным механизмом, подпружиненный шток перестановки которого размещен внутри трубчатой стойки и соединен с ней радиальным штифтом, для обеспечения свободного осевого перемещения штока перестановки в трубчатой стойке, жестко закрепленной на корпусе измерительного механизма, в котором, преимущественно для регуляторов давления “после себя”, установлено седло имеющее прорезь для пропуска гарантированной протечки рабочей жидкости.

4. Гидравлическое регулирующее устройство по п.1, отличающееся тем, что на все типоразмеры типового ряда регуляторов температуры, начиная от Ду15 и кончая Ду250 мм, используется единая термосистема по п.2 или единый измерительный механизм по п.3 для того же типового ряда регуляторов давления, а также единые взаимозаменяемые управляющие клапаны нормально открытого или нормально закрытого типа.