Регулятор витрати

Регулятор витрати, що включає корпус, між вхідною і вихідною порожнинами якого встановлені регулюючий орган з горизонтальною віссю обертання, який виконано у вигляді крила з аеродинамічним профілем і фіксатори положення крила, який відрізняється тим, що корпус регулюючого органа має прямокутний поперечний переріз, крило виконано прямокутним в плані з несиметричним аеродинамічним профілем, плоскою поверхнею до дна, а фіксатори виконані регульованими і розташовані на бокових поверхнях корпусу та обладнані секторами з кутовою розміткою Винахід відноситься до області автоматики і може бути використаний в автоматичних системах регулювання витрат рідких або газоподібних речовин Однією З технічних задач, що виникають при розробці систем регулювання витрат, є розширення робочого діапазону забезпечення стабільності витрат робочого середовища, за умови спрощення конструкції і підвищення чутливості робочого органу регулятора витрат Відома профільована дросельна заслінка з регульованою кривизною поверхні, що обертається на осі, розташованій перпендикулярно напрямку потоку, що набігає (див а с № 403908, МКИ 4 М6Д03/32) Недоліком такої конструкції є груба зміна положення робочого органу шляхом тиску регульованих гвинтів на гнучку пластину, що призводить до низької чутливості робочого органу Відомий також дисковий затвор з робочим органом у вигляді "риб'ячого хвоста" з системою зміни геометрії профілю з метою зменшення його аеродинамічного опору (див а с СРСР № 1016606, МКИ 4 F1/22) Недоліком такої конструкції є и недосконала геометрія, що призводить до додаткових гідродинамічних витрат у трубопроводі, знижуючи ефективність такої системи Найбільш близьким за технічною сутністю є регулятор витрат, описаний в а с № 1265707, МКИ 4 G05D7/01 Пристрій містить циліндричний корпус, між вхідною і вихідною порожнинами якого встановлено регулюючий орган з горизонтальною віссю обертання, виконаний у вигляді еліптичного диску з симетричним аеродинамічним профілем Недоліком зазначеного пристрою є те, що регулюючий орган, виконаний у вигляді еліптичного диску, не має по ширині останнього постійного аеродинамічного профілю, що ускладнює розрахунок підйомної сили крила, знижує чутливість робочого органу і робочий діапазон пристрою, тому що формування підйомної сили (Су) буде здійснюватись до критичного кута атаки еліптичного диску (а), що перевищує 20°, подальше збільшення якого призводить до порушення обтікання і зриву потоку (див Атлас аеродинамічних характеристик профілів / Під ред БА Ушакова - ЦАГИ, 1940 -С 50) Крім того, при збільшенні швидкості потоку, аеродинамічний напір на задню частину крила збільшується, тому що площа його задньої частини значно більше передньої його частини, ВІДПОВІДНО ДО зазначеного в описі закріплення крила на осі Внаслідок цього еліптичний диск буде розміщатись вздовж потоку, збільшуючи площу, через яку дроселюється рідина І, нарешті, використання еліптичного диска в циліндричному корпусі обмежує область застосування таких регуляторів циліндричними трубопроводами Можна також відзначити, що прямокутне крило характеризується більшою площею S відносно еліптичного крила (прототип), при одній і тій самій хорді і з тим же розмахом 1 Поряд із цим, одержуючи високі значення Су, у прямокутного крила збільшується діапазон безвідривного обтікання крила, забезпечується плавне регулювання витрат рідини Під термінами "товщина профілю" і "несиметричний профіль" припускається профіль, форма якого характеризується геометричним параметром відносної товщини профілю до його хорди Ь, що ю со 42354 виражається у відсотках и довжини с%=(с/Ь)-100%, причому в нашому випадку стрілка його прогину спрямована вгору (наприклад, профіль NACA2211, див Атлас аеродинамічних характеристик профілів / Під редакцією БА Ушакова - ЦАГИ, 1940 і Довідник ПО теорії корабля / За редакцією Л Н Войткунського - Т І -Ленінград Суднобудування, 1985 С 144) Задача, яка вирішується запропонованим технічним рішенням, це - підвищення ефективності роботи регулятора витрати, збільшення його чутливості і розширення його робочого діапазону Запропоноване технічне рішення припускає шляхом зміни геометрії крила (тобто прямокутної конфігурації) та системи його закріплення на осі значно збільшити діапазон регулювання пристрою, підвищити чутливість регулюючого органу і розширити функціональні можливості регулятора витрати за допомогою використання його також як запірного клапану Поставлена задача вирішена тим, що регулятор витрати, що включає корпус, між вхідною і вихідною порожнинами якого встановлені регулюючий орган з горизонтальною віссю обертання, який виконано у вигляді крила з аеродинамічним профілем і фіксатори положення крила, який відрізняється тим, що корпус регулюючого органа має прямокутний поперечний переріз, крило виконане прямокутним в плані з несиметричним аеродинамічним профілем, плоскою поверхнею до дна, а фіксатори виконані регульованими і розташовані на бокових поверхнях корпусу та обладнані секторами з кутовою розміткою Використання в даному винаході прямокутної конфігурації крила (регулюючого органа) дозволить, на відміну від регулюючого органу прототипу (крила у вигляді еліптичного диска), одержати більші значення підйомної сипи Су на прямокутному крилі, сили тиску на якому залежать від форми профілю, орієнтації щодо потоку, розподілу тиску по профілю, швидкості течи рідини Можливість установки початкового положення крила за допомогою бокових упорів, з фіксаторами положення крила (пристрій установки нульового або позитивного кута атаки регулюючого органу), на різноманітні початкові кути атаки збільшує початковий момент сил на крилі Вище викладене дозволяє істотно збільшити чутливість крила до формування у початковий момент підйомної сипи (Су) з метою досягнення максимального її значення Робочий діапазон запропонованого регулятора витрати значно збільшується за рахунок повороту робочого органа до 85°, що дозволяє крилу повертатися в початкове положення під дією гравітаційних сил у випадку відсутності напору середовища, що підпирає регулюючий орган Крім того, можливість запропонованого регулятора цілком перекрити канал дозволяє використовувати його як запірний клапан, що розширює функціональні можливості пристрою Сутність запропонованого технічного рішення пояснюється кресленнями На фіг 1 показаний перетин регулятора витрати в площині вздовж осі потоку На фіг 2 показані упори, що обмежують, і фіксатори положення крила (пристрій для установки нульового або позитивного кута атаки регулюючого органу) На фіг 3 показане розміщення осі обертання крила, розміщення центрів ваги і тиску На фіг 4 показаний перетин робочої ділянки регулятора витрати На фіг 5 показано вплив прямування крила над твердни екраном (дном) на його підйомну силу (Су) Запропонована конструкція містить (див фіг 1) прямокутний корпус 1, між вхідною 2 і вихідною З порожнинами якого встановлено регулюючий орган 4, який виконано у вигляді аеродинамічного крила прямокутної форми в плані несиметричним аеродинамічним профілем, поверхня якого з меншою кривизною спрямована донизу, жорстко пов'язаного з горизонтальною віссю обертання 5, що обертається у підшипниках 6, встановлених у бокових стінках корпусу 1 З зовнішньої сторони корпуса 1 (фіг 2) на бокових стінках розташовані дві пари упорів, що обмежують, пов'язаних із віссю обертання крила, і сектор 9 з кутовою розміткою з фіксаторами 10 (для фіксації положення регулюючого органа) Крім того, шляхом зміни положення упорів, що обмежують, можлива установка перед початком роботи регулюючого органа 4 на різноманітні кути атаки крила (від 0° до 20°) для збільшення початкового динамічного моменту сил Упори 8 під дією гідродинамічного швидкісного напору робочого середовища фіксують крило з визначеним кутом атаки (до 85°) з тим, щоб утворилися щілини для пропускання заданої КІЛЬКОСТІ рідини Витрати рідини розраховуються, виходячи зі швидкісного напору, площі перетину робочої ділянки пристрою, кутів фіксації упорів Вісь регулюючого органа (крила) 4 закріплена у МІСЦІ, зазначеному координатою х о в крила (див фіг 3), причому переднє плече хорди профілю завжди більше заднього плеча, і вектор сили Р1 завжди більше вектору сили Р2 при всіх швидкостях потоку Vx У випадку, якщо Vx=0, сили Р1 і Р2 також дорівнюють 0 Щоб уникнути при обтіканні профілю з нульовим кутом атаки негативного впливу сили, що підсмоктує, відстань від дна прямокутного каналу до хорди профілю крила обирається не меншою 0,125 довжини (див фіг 5), тобто h/b=0,125, де h відстань від дна, b - довжина хорди крила (див Довідник по теорії корабля / Під ред Я И Войткунского -Т 1 -Ленінград Суднобудування, 1985 С 140) Пристрій працює таким чином Перед початком роботи регулюючий орган 4 встановлюється за допомогою пристрою установки нульового або позитивного кута атаки з фіксаторами (упори, що обмежують 7) на заданий кут атаки (від 0° до 20°) Для збільшення початкового моменту сил на крилі обирається кут більше 0° При досягненні швидкості робочого середовища (напору) критичного розміру підйомна сила Су створює динамічний момент на регулюючому органі 4 (крилі), штовхає його вгору з установленого раніше положення, при цьому кут атаки збільшується і гідродинамічний напір підтримує крило 4 у положенні, обмеженому упорами 8 (пристрій установки нульового або позитивного кута атаки), залишаючи таку площу пе 42354 ретину каналу, яка забезпечує задану величину витрат Збільшення чутливості і розширення діапазону регулювання забезпечується так само за рахунок добору товщин несиметричних профілів або їх форми Вище викладені особливості запропонованого технічного рішення дозволяють використовувати його в трубопровідних системах, в яких не можна перевищувати визначених витрат робочого середовища, наприклад, при подачі палива в камеру згоряння або газо-утвореного робочого тіла на лопатки турбін, також як регулятор витрати або запірного каналу при подачі робочого середовища для цілей меліорації ФІГ. 1 Фіг. 2 42354 і-* Хц.т Хол Фіг. З Фіг. 4 42354 Фіг. 5 ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Киів-133, бульв Лесі Українки, 26 (044)295-81-42, 295-61-97 Підписано до друку _ 2002 р Формат 60x84 1/8 Обсяг обл -вид арк Тираж 50 прим Зам УкрІНТЕІ, 03680, Киів-39 МСП, вул Горького, 180 (044) 268-25-22