SU1198468A1

SU1198468A1 - Turbine flow governor

Info

Publication number: SU1198468A1
Application number: SU833580952A
Authority: SU
Inventors: Владимир Аркадьевич Девисилов; Александр Леонидович Синцов
Original assignee: МВТУ им.Н.Э.Баумана
Priority date: 1983-04-20
Filing date: 1983-04-20
Publication date: 1985-12-15

Abstract

1. ТУРБИННЫЙ РЕГУЛЯТОР РАСХОДА, содержащий корпус с входным и выходным каналами и установленную между ними внутри корпуса турбину, закрепленную на оси, установленной в опорах, и короткозамкнутую обмот .ку, отличающийс тем, что, с целью расширени диапазона регулировани , на корпусе установлен источник вращающегос магнитного пол с регулируемыми угловой скоростью и направлением вращени , а на турбине - бандаж, выполненный из материала с высокой магнитной проницаемостью,, в бандаже вьшолнены пазы, а короткозамкнута обмотка размещена в пазах. (Л с1. TURBINE FLOW REGULATOR, comprising a housing with input and output channels and a turbine installed between them inside the housing, mounted on an axis installed in the supports, and a short-circuited winding, characterized in that in order to extend the control range, a source is installed on the housing rotating magnetic field with adjustable angular velocity and direction of rotation, and on the turbine - a band made of a material with high magnetic permeability, the grooves in the band are filled, and the short-circuited winding is placed ena in grooves. (L with

Description

2. Регул т -.р по п. 1 , о т л ичающийс тем, что источник вращающегос магнитного пол выполнен в виде охватывающего корпус колцевого статора, установленного на, подшипниках и соединенного с валом реверсивного двигател с регулируемой частотой вращени , и размещенного в пазах статора многополюсного магнита.2. The regulator t-rp according to claim 1, which is based on the fact that the source of the rotating magnetic field is designed as an annular stator covering the case mounted on the bearings and connected to the variable-speed reversing motor shaft and placed in the grooves stator of multi-pole magnet.

9846898468

3. Регул тор по п. 1, о т л ичающийс тем, что источник вращающегос магнитного пол выполнен в виде нескольких электрических обмоток, размещенных в пазах кольцевого статора, охватывающего корпус, причем обмотки соединены междусобой и через переключатель с многофазным ге- нератором переменного электрического тока с регулируемой частотой и напр - ; жением. 3. The regulator according to claim 1, which is based on the fact that the source of the rotating magnetic field is made in the form of several electrical windings placed in the slots of the ring stator enclosing the case, the windings being connected between each other and through a switch to a multiphase alternating electric generator current with adjustable frequency and eg -; by living.

II

Изобретение относитс к автоматическому регулированию, а именно к технике регулировани расхода жидкостей и газов, и может быть использовано в химическом производстве, энергетическом машиностроении, двигателестроении и пищевой промьпиленности .This invention relates to automatic control, in particular, to a technique for controlling the flow of liquids and gases, and can be used in chemical production, power engineering, engine building and food industry.

Цель изобретени - расширение диапазона регулировани .The purpose of the invention is to expand the range of regulation.

На фиг. 1 схематически изображен регул тор с вращающимс статором с многополюсным магнитом; на фиг.. 2 сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 электрическа схема включени электродвигател привода вращающегос статора; на фиг. 4 - регул тор с электрическими обмотками; на фиг. 5сечение Б-Б на фиг. 4; на фиг. 6 электрическа схема включени обмоток .FIG. 1 shows schematically a regulator with a rotating stator with a multi-pole magnet; in FIG. 2, section A-A in FIG. one; in fig. 3 an electrical circuit for switching on a rotating stator driving motor; in fig. 4 - regulator with electric windings; in fig. 5section bb in fig. four; in fig. 6 is an electrical circuit for switching windings.

Турбинный регул тор расхода содержит корпус 1 с входным и выходным каналами 2 и 3, установленную между ними внутри корпуса 1 турбину 4, закрепленную на оси 5, установленной в опорах 6 и 7, и короткозамкнутую обмотку 8. На корпусе 1 установлен источник вращающегос магнитного пол с регулируемыми угловой скоростью и направлением вращени , а на турбине 4 - бандаж 9, выполненный из материала с высокой магнитной проницаемостью. В бандаже 9 выполнен пазы 10, а короткозамкнута обмотка размещена в пазах 10. Источник вращающегос пол может быть выполнен в виде охватывающего: корпус 1 кольцевого статора 11, установленного наThe turbine flow controller includes a housing 1 with inlet and outlet channels 2 and 3, a turbine 4 mounted between them inside the housing 1, mounted on an axis 5 mounted in supports 6 and 7, and a short-circuited winding 8. On the case 1 a rotating magnetic field is installed with adjustable angular speed and direction of rotation, and on the turbine 4 - a bandage 9 made of a material with high magnetic permeability. In the band 9, the grooves 10 are made, and the short-circuited winding is placed in the grooves 10. The source of the rotating floor can be made as an enclosing: case 1 ring stator 11 mounted on

подшипниках 12 и соединенного с валомbearings 12 and connected to the shaft

13реверсивного двигател 14 с регулируемой частотой вращени , и размещенного в пазах 15 кольцевого статора 11 многополюсного laгнитa 16 (фиг. 1 и 2). Источник вращающегос магнитного пол может быть также выполнен в виде электрических обмоток 17, размещенных в пазах 15 кольцевого13, a variable speed rotating motor 14, and an annular stator 11 of a multi-pole light 16 placed in the grooves 15 (Figs. 1 and 2). The source of the rotating magnetic field can also be made in the form of electrical windings 17 placed in the grooves 15 of the annular

статора 11, охватывающего корпус 1 (фиг. 4 и 5). Обмотки 17 соединены между собой и через переключатель 18 с многофазным генератором 19 переменного электрического тока с регулируемой частотой и напр жениемstator 11, covering the housing 1 (Fig. 4 and 5). The windings 17 are interconnected and through a switch 18 with a variable-frequency and voltage multi-phase alternator 19.

(фиг. 6). Внутренний диаметр бандажа 9 турбины 4d равен диаметру входного и выходного каналов 2,3 D . Кольцевой статор 11 соединен с валом 13 реверсивного электродвигател 14 посредством зубчатой передачи с шестерн ми 20 и 21, Реверсивный электродвигатель(Fig. 6). The internal diameter of the band 9 of the turbine 4d is equal to the diameter of the input and output channels 2,3 D. The ring stator 11 is connected to the shaft 13 of the reversing motor 14 by means of a gear with gears 20 and 21, a reversing motor

14подключен к источнику 22 посто нного электрического тока через реостат 23 и переключатель 24 направлени вращени электродвигател 14. Регул тор заключен в кожух 25.14 is connected to the source 22 of a constant electric current through the rheostat 23 and the switch 24 to the direction of rotation of the electric motor 14. The regulator is enclosed in a housing 25.

Турбинный регул тор работает следующим образом.The turbine controller operates as follows.

Жидкость, протека через отверстиеFluid leaking through the hole

в корпусе 1 и взаимодейству с лопатками турбины 4, вращает турбину,При; этом часть энергии потока жидкости, преобразу сь в тепло, затрачиваетс на работу сил трени в опорах 6 и 7 и элементовтурбины 4 о жидкость. В короткозамкнутой обмотке 8, расположенной в бандаже 9 турбины 4, возникает электродвижуща сила (ЭДС) Er-E,-5, 0) где t (ii.i vv-Фk - ЭДС при неподвижном магнитном поле; л . - коэффициент; i - частота вращени турбины; W - число витков в обмотке 8 бандажа 9; - магнитный поток; К - обмоточньй коэффициент; 5 - величина скольжени , т.е. относительна скорость вра щени турбины 4 и источник внешнего вращающегос магнитного пол . Таким образом, если внешнее магнитное поле Неподвижно (неподвижен многополюсный магнит 16), в короткозамкнутой обмотке 8 бандажа 9 воз никает ЕТ , а следовательно, электрический ток, которьм, протека , способствует нагреву обмотки, при этом энерги потока жидкости уменьшаетс на величину А г (где R - электрическое сопротивление обмотки ) , Короткозамкнута обмотка охлаждаетс пр.отекающим потоком жид кости, т,е. механическа энерги потока преобразуетс в тепло (внутреннюю энергию потока). В результат уменьшаетс напор, а следовательно, расход. При вращении магнитного пол в сторону, противоположную направлению вращени турбины 4, скольжение S возрастает и Ад увеличиваетс , так как в этом случае Е ЕТ , следовательно расход умень еще больше. При вращении маг нитного пол в направлении вращени турбины 4 скольжение 5 уменьшаетс , т.е. потери напора уменьшаютс , и расход растет. При скорости вращени магнитного пол равной скорости вра щени турбины 4 скольжение 5 О и сопротивление турбины определ етс только работой сил трени . При даль нейшем увеличении скорости вращени магнитного пол в сторону вращени турбины 4 момент от его взаимодейст ви с магнитным полем короткозамкну 684 той обмотки 8 мен ет знак и турбина 4 начинает увеличивать свою скорость вращени , при этом она отдает энергию потоку, а его расход увеличиБаетс , т.е. турбина перекачивает жидкость, работа в режиме насоса. Регулирование расхода при выполнении источника вращающегос магнитного пол в виде электрических обмоток 17 осуществл етс изменением частоты или напр жени переменного электрического тока, протекающего через обмотки 17. При изменении .частоты тока измен етс скольжение 5 и согласно формуле (1) ЭДС в короткозамкнутой обмотке 8 бандажа 9. Тот же эффект достигаетс путем Изменени напр жени на выходе генератора 19, которое обусловливает изменение магнитного потока статора 11. Переключатель 18 обеспечивает посредством переключени концов обмоток 17 изменение направлени вращени магнитного пол . При выполнении источника вращающегос магнитного пол в виде многополюсного магнита 16 регулирование скорости и направлени вращени осуществл етс изменением скорости и направлени вращен1и реверсивного электродвигател 14, которое осуществл етс с помощью переключател 24 и реостата 23. Регул тор характеризуетс большим диапазоном регулировани , повьппенной надежностью вследствие отсутстви уплотнительных элементов и может работать на криогенных, агрессивных и высокотемпературных средах, при этом обеспечиваетс простота организации дистанционного управлени и более точное регулирование как малых, так и больших расходов. Статор 11 и бандаж 9 вьтолнёны из ферромагнитного материала, например из пермоло или из электротехнической стали, с высокой магнитной проницаемостью и малым гистерезисом (магнитом гкий материал). Дл увеличени прочности корпуса 1 при работе на высоком абсолютном давлении рабочей среды статор 11 соединен с ним с нат гом.in case 1 and interact with the blades of the turbine 4, rotates the turbine, When; This part of the energy of the fluid flow, converted into heat, is expended on the work of the friction forces in the supports 6 and 7 and the elements of the turbine 4 and the liquid. In the short-circuited winding 8, located in the band 9 of the turbine 4, an electromotive force (EMF) Er-E, -5, 0 occurs where t (ii.i vv-Фk - EMF at a stationary magnetic field; l. - coefficient; i - turbine speed; W is the number of turns in the winding 8 of the band 9; magnetic flux; K is the winding coefficient; 5 is the amount of slip, i.e. the relative rotational speed of the turbine 4 and the source of the external rotating magnetic field. Thus, if the magnetic field is stationary (fixed multi-pole magnet 16), in a short-circuited winding 8 of the shroud 9 ET, and consequently, the electric current that flowed, contributes to the heating of the winding, and the energy of the fluid flow decreases by the value of A g (where R is the electrical resistance of the winding). The short-circuited winding is cooled by a flowing fluid flow, i.e. the mechanical energy of the stream is converted into heat (internal energy of the stream). As a result, the pressure decreases and, consequently, the flow rate. When the magnetic field rotates in the direction opposite to the direction of rotation of the turbine 4, the slip S increases and the Hell increases ak in this case E ET therefore Decrease the consumption even more. When the magnetic field rotates in the direction of rotation of the turbine 4, the slide 5 decreases, i.e. head losses are reduced, and consumption increases. When the rotational speed of the magnetic field is equal to the rotational speed of the turbine 4, the slip is 5 o and the resistance of the turbine is determined only by the work of the friction force. With a further increase in the rotational speed of the magnetic field towards the rotation of the turbine 4, the moment of its interaction with the magnetic field of the short-circuit 684 of that winding 8 changes sign and the turbine 4 begins to increase its rotational speed, while it gives off energy to the flow, and its flow increases, those. the turbine pumps the liquid, working in pump mode. Flow control when performing a source of a rotating magnetic field in the form of electric windings 17 is carried out by changing the frequency or voltage of an alternating electric current flowing through the windings 17. Sliding 5 changes according to the current frequency, and according to the formula (1) of the EMF in the short-circuited winding 8 of the bandage 9. The same effect is achieved by changing the voltage at the output of the generator 19, which causes a change in the magnetic flux of the stator 11. Switch 18 provides by switching the end windings 17 change the rotation direction of the magnetic field. When a rotating magnetic field source is produced in the form of a multi-pole magnet 16, the speed and direction of rotation are controlled by changing the speed and direction of the rotation of the reversing motor 14, which is carried out using the switch 24 and the rheostat 23. The controller is characterized by a large range of regulation, reliability due to lack of sealing elements and can operate on cryogenic, aggressive and high-temperature environments, while ensuring the simplicity of the organization tion of remote control and more precise control of both small and large expenses. The stator 11 and the band 9 are made of ferromagnetic material, for example, of permolo or electrical steel, with high magnetic permeability and low hysteresis (soft material magnet). In order to increase the strength of the housing 1 when operating at a high absolute pressure of the working medium, the stator 11 is connected with it to the tension.

..

iOiO

/ // /

22 22

фиг.Зfig.Z

16sixteen

aa

/5/five

10ten

У7Y7

Фиг. 5FIG. five

f7.f7.

ПЗЦHRC

фиг. 6FIG. 6

Claims

1. TURBINE FLOW REGULATOR, comprising a housing with input and output channels and a turbine installed between them inside the housing, mounted on an axis mounted in supports, and a short-circuited winding, characterized in that, in order to expand the regulation range, a rotating magnetic source is installed on the housing fields with adjustable angular speed and direction of rotation, and on the turbine there is a bandage made of a material with high magnetic permeability, grooves are made in the bandage, and a short-circuited winding is placed in the groove Oh.

CD □ O>

2. The regulator according to claim ^, characterized in that the source of the rotating magnetic field is made in the form of a ring *, a central stator mounted on bearings and connected to the shaft of a reversible motor with a variable speed, and a multipolar magnet placed in the stator slots.

3. The controller of claim. ^ Characterized in that the source of the rotating magnetic field is in the form of several electrical windings placed in the slots of the stator ring, covering the body, and the windings are connected mezhdusoboy and through the switch to the multi-phase ^ge-: generators of alternating electrical current with adjustable frequency and tension. -