Пристрій для регулювання параметрів двох потоків рідинних речовин

Корисна модель відноситься до автоматичних регуляторів гідравлічних систем та пристроїв й призначена для підтримування постійним співвідношення величин тиску двох потоків рідинних речовин, насамперед, в побутовій сфері. Відомий пристрій регулювання параметрів двох потоків за [RU2017198, G05D11/00, публ. 07.30.94], який містить порожнистий циліндричний корпус з торцевими кришками, та з підпружиненим двохступінчастим поршнем усередині, що розподіляє по довжині порожнину корпусу на дві частини, оснащені отворами для сполучення з потоками обох речовин. Один з цих отворів сполучує меншу ступінь з каналом одного з потоків, а інші два отвори сполучують порожнини, розташовані по різні боки від меншого ступеня поршня, з каналом другого потоку. Сила стиску пружини регулюється першим регулювальним гвинтом. В обох каналах, у зонах сполучення зі згаданим корпусом, встановлені пристрої для регулювання величини їх прохідних перерізів. В одному з каналів цей пристрій уявляє собою сітку з чутливим елементом, що утворюють робочу порожнину, заповнену рідиною. В другому каналі встановлений звужуючий пристрій у вигляді порожнини, яка заповнена рідиною і об'єм якої регулюється другим регулювальним гвинтом. Кожний з потоків рухається в постійному напрямку по своєму каналу; речовина потоків не вводиться у середину корпусу з поршнем. При русі одного з потоків через звужуючий пристрій на стінки поршня діє перепад тисків, який знімається зі звужуючого пристрою, примушуючи його переміщатися залежно від зміни перепаду тисків. У разі підвищення витрати цього потоку поршень пересувається в бік підвищення величини прохідного перерізу звужуючого пристрою першого каналу. Для забезпечення зазначеного співвідношення витрат спочатку другим гвинтом встановлюють необхідний діаметр прохідного перерізу згаданого звужуючого пристрою. Потім першим гвинтом відрегульовують необхідне положення поршня в циліндрі. Задане співвідношення витрат потоків автоматично підтримується незмінним за рахунок переміщень поршня, які здійснюються під впливом перепаду величин тиску в обох каналах. Пристрій підтримує постійний перепад тисків. Недоліком відомого пристрою є його функціональна обмеженість, надмірна конструктивна складність та ускладнене обслуговування. Найближчим до запропонованої корисної моделі є пристрій регулювання параметрів двох потоків речовин за [UA 24425U, G05D11/00, G05D16/04, G01F11/00, публ. 25.06.2007]. Одна з модифікацій пристрою за згаданим патентом уявляє собою порожнистий циліндричний корпус з торцевими кришками та поршнем усередині, що розподіляє по довжині порожнину корпусу на дві частини. В кожній з цих частин виконано по два отвори, вхідному та вихідному. Кожний з вхідних отворів сполучений з потоком однієї з речовин. Отвори однієї частини корпусу служать для введення й виведення однієї з речовин. Осі вхідного та вихідного отворів для кожної з речовин здвигнуті один відносно одного. У середині корпусу, між кожним з торців поршня та відповідним торцем корпусу, концентрично корпусу, розташована запірна втулка із подовжнім вісесиметричним наскрізним каналом. Зовнішня поверхня втулки відповідає внутрішній поверхні корпусу. Кожна з втулок може пересуватися вздовж порожнини корпусу з можливістю перекриття вхідного та вихідного отворів для однієї з речовин. Практика застосування цього пристрою виявила, що, у разі переміщення однієї із запірних втулок впритул до торця корпусу, внаслідок раптового падіння тиску в однієї з магістралей, трапляються випадки «залипання» торця поршня до торця корпусу. При такому положенні елементів пристрою здійснюватиметься пропускання тільки однієї з речовин через відповідний вихідний отвір, а потік другої речовини відсутній. Після відновлення тиску в магістралі робота пристрою може не відновитися. Такі випадки можуть траплятися, насамперед, у пристроях побутового призначення. Задачею корисної моделі є створення пристрою, в якому, за рахунок внесення змін в відому конструкцію окремих елементів та у зв'язки між ними та введення нових елементів, підвищена надійність функціонування шляхом запобігання можливості “залипання” поршня після раптового припинення подачі у пристрій одного з потоків. Для вирішення поставленої задачі пропонується пристрій для регулювання параметрів двох потоків рідинних речовин, що містить порожнистий циліндричний корпус із закритими торцями, у бічній стінці якого виконано по одному вхідному та вихідному отвору для кожної з речовин, причому вхідний та вихідний отвори для потоків однієї речовини знаходяться по один бік від поперечної осі симетрії корпусу, а для потоків другої речовини - по другий бік від цієї осі. У середині корпусу розміщений поршень, що має форму циліндра, на бічній поверхні кожної з кінцевих частин якого виконана кільцева канавка, а усередині - щонайменш один канал, що сполучує порожнину канавки з простором між відповідними суміжними торцями поршня та корпусу, причому поршень виконаний з можливістю пересування вздовж подовжньої осі симетрії корпусу, з перекриванням вхідного та вихідного отворів для кожної з речовин бічною поверхнею відповідної кінцевої частини поршня. Відповідно до корисної моделі, в пристрої на бічній поверхні поршня, на відстані від згаданих канавок, у напрямку до поперечної осі симетрії поршня, виконано по одній додатковій, концентричній поршню, кільцевій канавці, а в корпусі на відстані від згаданих вхідних та вихідних отворів, у напрямку до поперечної осі симетрії корпусу, виконано по одному додатковому вхідному та вихідному отвору для кожної з речовин, причому, відстані між осями основних та додаткових вхідних та вихідних отворів корпусу, відстані між осями основних та додаткових кільцевих канавок на бічній поверхні поршня та їх розміри, відстані від осей основних кільцевих канавок до торців поршня та довжини поршня, кінцевих частин поршня та частин порожнини корпусу прийняті такими, щоб: при розміщенні поршня у середній частині корпусу основні вхідний та вихідний отвори для кожної з речовин були безпосередньо сполучені один з одним, а порожнина кожної з додаткових кільцевих канавок на поверхні поршня була ізольована від вхідних та вихідних отворів корпусу, а при максимальному наближенні поршня до одного з торців корпусу, на цьому ж кінці корпусу основні вхідний та вихідний отвори для відповідної речовини були безпосередньо сполучені один з одним, простір додаткової кільцевої канавки на поверхні поршня був ізольований від вхідних та вихідних отворів для відповідної речовини, а на другому кінці корпусу безпосереднє сполучення між основними вхідним та вихідним отворами було перекрито поршнем, а додаткові вхідний та вихідний отвори для відповідної речовини були сполучені з порожниною додаткової кільцевої канавки (12, 14) на поверхні поршня. Наявність додаткових отворів й канавок та витримання згаданих вимог щодо відстаней між осями елементів та співвідношення їх розмірів сприяють такому перерозподіленню сил, що діють у протилежних напрямках на поршень, при якому для «відлипання» поршня від торця корпусу при виникненні потоку в цій же половині корпусу після його відсутності необхідне зусилля меншої величини, ніж у прототипі. Тому такий пристрій має підвищену, у порівнянні з прототипом, надійність. Для запобігання можливості “залипання” поршню за рахунок тиску речовини у протилежному напрямку при відсутності тиску другого потоку речовини доцільно вихідні отвори оснастити зворотними клапанами. Запропонована корисна модель пояснюється схематичними зображеннями пристрою у подовжньому перерізі. На Фіг.1...3 - показано характерні положення поршня: на Фіг.1 величини тиску потоків речовин А та Б однакові; на Фіг.2 тиск речовини А більше; на Фіг.3 тиск речовини Б відсутній, правий торець поршня примикає до торця корпусу. На Фіг.4 показаний поршень окремо із різними способами сполучення порожнин канавок (11, 13) з простором (17) між відповідними суміжними торцями поршня та корпусу. Пристрій містить порожнистий циліндричний корпус 1 із закритими торцями (див. Фіг.1...3). У бічній стінці корпусу, по різні боки та на однаковій відстані від поперечної осі симетрії Z-Z корпусу, виконано по два отвори для введення та виведення потоків: основні отвори 2 та 3 й додаткові отвори 4 та 5 - для введення та виведення, відповідно, речовини А. По другий бік від осі Z-Z знаходяться отвори для введення та виведення речовини Б: 6 та 7 - основні, 8 та 9 - додаткові. Кожна пара основних вхідного та вихідного отворів для кожної речовини розташована в одній вертикальній площині, навпроти один одного. Додаткові отвори 4, 5 для речовини А здвигнуті у бік осі Z-Z відносно основних отворів 2, 3 для введення тієї ж речовини. Таким же чином розташовані додаткові отвори 8, 9 відносно основних 6, 7. Основні 2, 3 та додаткові 4, 5 отвори для речовини А, як і основні 6, 7 та додаткові 8, 9 отвори для речовини Б, підключені до відповідних засобів для підведення та відведення речовин паралельно. У середині циліндричної порожнини корпусу розміщений поршень 10. Він виконаний у вигляді циліндра, на бічній поверхні якого симетрично відносно його вертикальної осі симетрії виконані основні та додаткові кільцеві канавки, відповідно, 11, 12 - для речовини А, та 13, 14 для речовини Б. У кінцевих частинах 15 поршня виконані або подовжні канали 16 (лева частина поршню, Фіг.4), або подовжній 16 та поперечній канали 18 (права частина поршню, там же), що сполучують порожнину кожної з канавок 11, 13 з відповідним простором 17 між торцем поршня 10 та корпусу 1, (див. Фіг.4). Відстані між осями основних та додаткових вхідних та вихідних отворів 2...9 корпусу, відстані між осями основних та додаткових кільцевих канавок 11... 14 на бічній поверхні поршня 10 та їх розміри, відстані від осей основних кільцевих канавок 11, 13 до торців поршня та довжини поршня, його кінцевих частин 15 та частин порожнини корпусу прийняті такими, щоб: при розміщенні поршня у середній частині корпусу (див. Фіг.1) основні вхідний та вихідний отвори (2 та 3, 6 та 7) для кожної з речовин були безпосередньо сполучені один з одним, а порожнина кожної з додаткових кільцевих канавок 12, 14 на поверхні поршня була ізольована тілом поршня від вхідних та вихідних отворів корпусу, а при максимальному наближенні поршня до одного з торців корпусу (див. Фіг.3), на цьому ж кінці корпусу основні вхідний 6 та вихідний 7 отвори для відповідної речовини були безпосередньо сполучені один з одним, простір додаткової кільцевої канавки 14 на поверхні поршня був ізольований корпусом від усіх вхідних та вихідних отворів для цієї ж речовини, а на другому кінці корпусу безпосереднє сполучення між основними вхідним 2 та вихідним 3 отворами було перекрито тілом поршня, а додаткові вхідний 4 та вихідний 5 отвори для відповідної речовини були сполучені з порожниною додаткової кільцевої канавки 12 на поверхні поршня. Основні вихідні отвори 3, 7 оснащені зворотними клапанами 19 для запобігання зворотного тиску речовини у пристрій при відсутності тиску другого потоку. Пристрій працює таким чином. Після надходження потоків А та Б через, відповідно, отвори 2, 6 у корпус 1 пристрою вони потрапляють у порожнини основних кільцевих канавок 11, 13, а потім, через канали 16 та 18 у кінцевих частинах поршня 15-у простори 17 між торцями поршня та корпусу. Якщо величини тиску Р А, РБ, з якими речовини А та Б надходять у середину корпусу, відрізняються одна від одної та, наприклад, РБ менша за РА, тиск по лівий бік поршня буде більше за тиск по його правий бік, внаслідок чого поршень буде переміщатися праворуч. Таке переміщення поршня здійснюватиметься доти величини тиску по обидва боки від поршня не зрівняються і обидва потоки виходитимуть з пристрою під однаковим тиском. При повному падінні тиску у потоці Б потік А вводиться через додатковий вхідний отвір 4, та виводиться з пристрою через порожнини канавки 12 та додатковий вихідний отвір 5. При появі тиску у потоці Б поршень переміщується ліворуч і видача обох речовин із пристрою поновлюється. Поршень зупиняється у положенні, коли величини вихідного тиску по обидва боки від поршня зрівняються. Цифрові позначення. 1. Корпус; 2. Основний вхідний отвір речовини А; 3. Основний вихідний отвір речовини А; 4. Додатковий вхідний отвір речовини А; 5. Додатковий вихідний отвір речовини А; 6. Основний вхідний отвір речовини Б; 7. Основний вихідний отвір речовини Б; 8. Додатковий вхідний отвір речовини Б; 9. Додатковий вихідний отвір речовини Б; 10. Поршень; 11. Основна кільцева канавка для речовини А; 12. Додаткова кільцева канавка для речовини А; 13. Основна кільцева канавка для речовини Б; 14. Додаткова кільцева канавка для речовини Б; 15. Кінцева частина поршня; 16. Подовжній канал; 17. Простір між торцями поршня та корпусу; 18. Поперечній канал; 19. Зворотний клапан.