Регулятор вакуумметричного тиску

Регулятор вакуумметричного тиску, який містить корпус зі штуцером, запірний елемент, виконаний у вигляді клапана з сідлом і розташований всередині корпуса, та перепускний отвір, який відрізняється тим, що запірний елемент виконаний у вигляді електромагнітного клапана, магнітопровід якого є сідлом клапана, а якір є клапаном, причому якір вільно розташований над сідлом, а перепускний отвір виконано в магнітопроводі Винахід відноситься до регулювальної техніки і може бути використаний у різних галузях сільського господарства, зокрема в засобах для доїння с г тварин ВІДОМІ пристрої [1, 2] котрі можна використати для регулювання вакуумметричного тиску у вакууммапстралях доїльних установок, що складаються з корпуса, під'єднувального патрубка, клапана кінематично зв'язаного із чутливим та задаючим елементами вимірювальної системи регулятора Вони не дозволяють змінювати вакуумметричний тиск у доїльному апараті, стосовно змінної у часі інтенсивності молоковіддачі твариною ВІДОМІ пристрої [3, 4], які містять корпус, мембрану, клапан, пружину, під'єднювальні патрубки Вони дозволяють регулювати вакуумметричний тиск у доїльному апараті стосовно змінної у часі інтенсивності молоковіддачі, їх недоліком є неточність регулювання в силу наявності кінематично з'єднаних вимірюючих, задаючих та виконавчих органів Окрім цього, з часом, пружини та гумові мембрани, що містять дані регулятори змінюють свою жорсткість та пружність, це призводить до зміни початкових характеристик регуляторів та збільшення похибки при регулюванні Найбільш близьким є регулятор вакуума який містить корпус із штуцером, запірний елемент, що виконаний у вигляді клапана з сідлом і розташований в середині корпуса, та перепускний отвір [5] Крім цього він містить мембрану зі штоком, пружину, молокозливну трубку Дана конструкція регулятора вакуума не дозволяє здійснювати дистанційне керування проце сом доїння Наявність в даній конструкції кінематичних з'єднань між деталями регулятора (мембраною, штоком, клапаном, пружиною) суттєво впливає на чутливість регулятора Окрім цього, з часом, гумова мембрана та пружина змінюють свою жорсткість та пружність, це призводить до зміни початкових характеристик регулятора та збільшення похибки при регулюванні Розглянута конструкція також недосконала з точки зору ГІГІЄНИ, оскільки у цьому пристрої відбувається безпосередній контакт молока із деталями регулятора, що може вплинути на його якість Після закінчення процесу доїння регулятор необхідно промивати В основу винаходу поставлена задача створення такого регулятора, в якому нове виконання запірного органа і його привода дозволить здійснювати дистанційне керування процесом доїння, підвищить чутливість, знизить похибку при регулюванні та виключить проведення операцій пов'язаних із його промиванням Поставлена задача вирішується тим, що в регуляторі вакуумметричного тиску, що містить корпус зі штуцером, запірний елемент виконаний у вигляді клапана з сідлом і розташований в середині корпуса та перепускний отвір, згідно винаходу запірний елемент виконаний у вигляді електромагнітного клапана, магнітопровід якого є сідлом клапана, а якір є клапаном, причому якір вільно розташований над сідлом, а перепускний отвір виконано у магнітопроводі Використання у якості тягового елемента електромагніта дозволяє здійснювати дистанційне о> 49127 керування процесом регулювання вакуумметричного тиску, відсутність кінематичних з'єднань між деталями регулятора, а також відсутність у конструкції регулятора пружин, мембран та ш дозволяє підвищити його чутливість та знизити похибку при регулюванні, відсутність контакту деталей регулятора з молоком виключає необхідність його промивання по закінченню процесу доїння Окрім цього винахід знижує імовірність травмування вим'я тварин Сутність винаходу пояснюється кресленням, де на фіг 1 показано загальний вигляд вакуумного регулятора, на фіг 2 - схему положення клапана (паралельно сідлу) при роботі регулятора, на фіг З - схему положення клапана (із дотиком у деякій точці А) при роботі регулятора, на фіг 4 - експериментальну залежність вакуумметричного тиску у доїльному бідоні від струму живлення котушки електромагніта, де 1 - корпус, 2 - магнітопровід, 3 котушка електромагніта, 4 - якір, 5 - штуцер, 6 доїльний бідон, 7 - кришка доїльного бідона, 8 молочний шланг Регулятор містить корпус 1 зі штуцером 5, та запірний елемент виконаний у вигляді клапана з сідлом, що розташований в середині корпуса Запірний елемент виконаний у вигляді електромагнітного клапана, що складається з магнітопровода 2, котушки електромагніта 3, та якоря 4 При чому магнітопровід 2 є сідлом клапана, а якір 4 є клапаном Якір вільно розташований над сідлом, а перепускний отвір виконано в магнітопроводі Регулятор кріпиться на кришці 7 доїльного бідона 6 у який через молочний шланг 8 надходить молоко З'ясуєм принцип роботи регулятора розглянувши основні теоретичні залежності, які описують процес регулювання вакуумметричного тиску у доїльному бідоні запропонованою конструкцією електромагнітного регулятора вакуума Величину вакуумметричного тиску на виході вакуумного регулятора можна визначити скориставшись рівнянням (1) Р.=РМ-&Р-&Р„ F. 2 2(§Щ w де I W - ампер-витки електромагніта, SM - сумарна площа магнітопровода, м2, Цо - магнітна проникність у вакуумі, Гн/м, 5 - початковий зазор, м, h - висота підйому якоря, м У випадку роботи регулятора (див фіг 3), коли якір 4 переміщається у вертикальній площині лише одним кінцем, другий його кінець постійно дотикається до магнітопроводу 2 у деякій точці А значення моменту від дії електромагнітної сили виразиться як Ък-ж-R . ,. Д-У+Vl-* ^ P w = 0 , 5 ' • £ • ~ •+ДР_ (2) де Fe, Frp, Ffl - сили електромагнітна, гравітаційна і динамічного тиску, ВІДПОВІДНО, Н, SK - площа клапана, м, APw - місцеві втрати тиску, Па З врахуванням рівняння (2) величину вакуумметричного тиску на виході вакуумного регулятора визначимо як V • р rn, па ( Т І \і / де ^ - зведений коефіцієнт місцевих втрат вакуумметричного тиску, рп - густина повітря, кг/м3, Vna - швидкість повітря у зазорі між якорем і магнітопроводом, м/с Швидкість повітря у зазорі 5 між якорем 4 та магнітопроводом 2 обчислюється за формулою л 2 •% -r S. (5) де R - ЗОВНІШНІЙ радіус магнітопроводу, м, г - радіус отвору, м, hi - товщина зовнішнього кільця магнітопровоДУ, м, гі2- товщина внутрішнього кільця магнітопроводу, м, а - кут нахилу якоря Місцеві втрати тиску у регуляторі можна визначити як па АР. —ДР. - Д Р . Під час здійснення процесу регулювання вакуумметричного тиску можливі наступні випадки роботи регулятора із рухом якоря 4 паралельно магнітопроводу 2, та при не плоскопаралельному його русі стосовно магнітопровода 2 Для випадку роботи регулятора із положенням якоря 4 паралельно магнітопроводу 2 (ідеальний випадок див фіг 2) величину електромагнітної сили Fe визначаємо як A де Рв - вакуумметричний тиск на виході вакуумного регулятора, Па, Рм - магістральний вакуумметричний тиск, Па, АР, - втрати тиску у арматурі доїльного апарата, Па, ДР - перепад вакуумметричного тиску на регуляторі, Па Перепад вакуумметричного тиску ДР на регуляторі (див фіг 1) визначається як F+F.-R р _ р і . -n (8) ' де W a - витрата повітря доїльним апаратом, м3/с, Перепускний отвір регулятора для подачі вакуумметричного тиску у доїльний бідон 6 повинен мати площу поперечного перетину, яка б забезпечувала необхідну пропускну здатність пристрою Знаючи витрату повітря доїльним апаратом, площу поперечного перетину сідла S якоря 6 визначаємо скориставшись формулою 49127 де ц, - коефіцієнт витрати повітря Виходячи із цього радіус перепускного отвору буде и 0) 0 Силу гравітації, що діє на якір 4 визначаєм як F* = m,-gt (її) де гпя - маса якоря, кг, g - прискорення земного тяжіння, м/с Сила динамічного тиску потоку повітря на якір 4 визначається як де Кобт - коефіцієнт обтічності З метою перевірки роботоздатності пристрою було проведено ряд експериментальних досліджень [6, 7] Теоретичний аналіз формул (1 - 12) та результати експериментальних досліджень роботи регулятора (див фіг 4) підтверджують можливість регулювання вакуумметричного тиску у доїльному апараті в залежності від інтенсивності молоковіддачі запропонованою конструкцією регулятора Регулятор вакуума кріпиться на кришці молочного бідона 7 Через штуцер 5 регулятора, що розміщений на корпусі 1, вакуумним шлангом доїльний апарат приєднується до вакуумпровода Фіг.1 Інтенсивність потоку молока у молочному шланзі 8 вимірюється давачем інтенсивності молоковіддачі (на рисунку не показано) ВІДПОВІДНО ДО ЙОГО сиг налу автоматично змінюється напруга живлення котушки 3 електромагніта і як наслідок встановлюється і підтримується на певному заданому рівні величина вакуумметричного тиску у доїльному бідоні 6 а ВІДПОВІДНО і у ПІДДІЙКОВИХ просторах доїльних стаканів залежно від біжучого значення інтенсивності молоковіддачі твариною Джерела інформації 1 Ас СССР № 793505, кп A01J7/00, 1981 2 Ас СССР №728794, KnA01J7/00, 1981 3 Ас СССР №1192737, KnO1J7/OO, 1985 4 С А Соловьев, Е М Асманкин Доильный апарат с автоматическим регулятором вакуума Техника в сельском хозяйстве, № 1,1991, с 17-18 5 Ас СССР № 1308272, кп A01J7/00, 1987 6 В Сиротюк, С Кондур Результати експериментальних досліджень електромагнітного регулятора вакуумметричного тиску для доїльного апарата - Вісник ЛЬВІВСЬКОГО державного аграрного університету Агроінженерні дослідження № 1 Львів ЛЬВІВ, держагроуніверситет, 1997 38 - 43 с 7 В Сиротюк, С Кондур Дослідження втрат тиску в електромагнітному регуляторі вакуума Сільськогосподарські машини 36 наук статей, вип З -Луцьк ВВІАУ, 1997 1 6 1 - 1 6 6 с 49127 Фіг. 2 А ФІг. З Інтенсивність молоковіддачі 40 _ф™ ЗО -•— q=l,63 л/хв щ 20 10 О І, мА 0 G,05 ОД 0,15 Фіг. 4 0,2 q=0,4 J^XB 0Д5 49127 10 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71