Устройство контроля и регулирования вихревой трубы

Устройство контроля и регулирования вихревой трубы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к холодильной технике и может быть использовано в нефтехимической промышленности. Целью изобретения является повышение точности поддержания параметра. Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит термопары на сжатом, холодном и горячем потоках 3, 4, 5 вихревой трубы 1, реохорд 8 с подвижным контактом 9. переключатели и нуль-индикатор. Устройство снабжено дифференциальными термопарами таким образом , что термопара, контролирующая (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 F 25 В 9/02

ГОСУДАРСТВЕ ННЫ Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4811448/06 (22) 09.04.90 (46) 23.06.92. Бюл . М 23 (71) Одесский институт низкотемпературной техники и энергетики (72) А.И.Азаров, А.Ф.Дроздов, Ю.М.Симоненко и Ю.В.Чижиков (53) 621.575 (088. 8) (56) Нуждин А.С. и др. Измерения в холодильной технике. Справочное пособие, — М,:

Агропромиздат, 1986, с. 236.

Кокконен Л.С, Исследование вихревых труб с криволинейной осью симметрии. Разработка индивидуального кондиционера.—

Л.: НИИОТ, 1982, с. 44.

„„5g 1742595 А1 (54) УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ ВИХРЕВОЙ ТРУБЫ (57) Изобретение относится к холодильной технике и может быть использовано в нефтехимической промышленности. Целью изобретения является повышение точности поддержания параметра. Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит термопары на сжатом, холодном и горячем потоках 3, 4, 5 вихревой трубы 1, реохорд 8 с подвижным контактом 9, переключатели и нуль-индикатор. Устройство снабжено дифференциальными термопарами таким образом, что термопара, контролирующая

1742595 разность температур между горячим и холодным потоками, подключена параллельно реохорду, а две другие дифференциальные термопары с помощью переключателя подсоединяются к цепи, содержащей последовательно включенные участок реохорда, подвижный контакт и нуль-индикатор в виде усилителя 12, на выходе которого установлен реверсивный электродвигатель, связанн ый валом с подвижным контактом реохорда. Последний включен в схему измеИзобретение относится к холодильной технике, а именно к источникам холода тепла вихревых или пульсационных труб, и может быть использовано в нефтехимической промышленности. 5

Известны устройства контроля доли холодного потока вихревых труб путем измерения расходов холодного и горячего потоков с помощью ротаметров.

Их недостатками являются необходи- 10 мость выравнивания температур потоков, большие габариты ротаметров и участков стабилизации, гидравлическое сопротивление в местах измерения.

Наиболее близким по технической сущ- 15 ности и достигаемому результату является устройство для контроля вихревой трубы, содержащее ввод сжатого газа, выходы холодного и горячего потоков с регулирующи- ми вентилями, измерители температуры, 20 реохорд с подвижным контактом, переключател ь и нул ь-и нди като р.

Недостатками этого устройства являются невысокая точность поддержания параметров из-за необходимости ручной 25 подстройки реохорда и установки регулирующего вентиля перед термопарой, контролирующей температуру горячего потока, Цель изобретения — повышение точности поддержания параметров вихревой трубы. 30

Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее ввод сжатого газа, выходы холодного и горячего потоков с регулирующими вентилями, измерители температуры, реохорд с подвижным контактом, 35 переключатели и нуль-индикатор, дополнительно содержит три термопары, одна из которых установлена между выходами горячего и холодного потоков и подключена параллельно реохорду, а две другие 40 установлены между вводом сжатого газа и выходами холодного и горячего потоков соответственно и подключены посредством переключателей к цепи в виде последоварительного моста, одна из вершин которого содержит соответствующую дифференциальную термопару и вход усилителя и связана с подвижным контактом реохорда, который снабжен фиксатором и соединен с валом реверсивного электродвигателя 14 через фрикционную муфту 15. На противолежащем конце вала установлен шток одного из регулирующих вентилей горячего потока вихревой трубы. 1 з.п.ф-лы, 6 ил. тельно установленных реохорда, подвижного контакта и нуль-индикатора, который выполнен в виде усилителя, выход которого снабжен дополнительным реверсивным электродвигателем. вал которого сообщен с подвижным контактом реохорда. Кроме того, подвижный контакт реохорда дополнительно снабжен фиксатором и соединен посредством фрикционной муфты с валом реверсивного электродвигателя, противолежащий торец которого снабжен дополнительным штоком, сообщенным с одним из регулирующих вентилей на выходе горячего потока, установленным после дифференциальных термопар.

На фиг. 1 показана принципиальная схема установки; на фиг. 2 и 3 — измерительные схемы в зависимости от режима работы; на фиг. 4 — 6 — варианты стыковки двигателя с регулирующим вентилем, Устройство содержит вихревую трубу 1 со спиральным сопловым вводом 2 сжатого газа и участков патрубков сжатого газа 3, холодного 4 и горячего 5 потоков с тремя дифференциальными термопарами между ними. На патрубке горячего потока, после участка 5 с термопарами, установлен регулирующий вентиль 6, параллельно которому подключен дополнительный вентиль 7, предназначенный для поддержания параметров вихревой трубы. Дифференциальная термопара между патрубками 4 и 5 включена параллельно реохорду 8, выполненному, например, в виде сегмента и снабженному, подвижным контактом 9, который связан с фиксатором 10. Контакт 9 через узел 11 подвески подключен к одной из входных клемм усилителя 12. Другая клемма входа усилителя 12 связана посредством переключателя

13 с одной из дифференциальных термопар, установленных между патрубками 3 и 4 или

3 и 5. На выходе усилителя 12 включен реверсивный электродвигатель 14, вал которого через фрикционную муфту 15 связан с узлом подвески подвижного контакта 9, 1742595

На другом конце вала реверсивного электродвигателя 14 установлен шток регулирующего вентиля на горячем потоке вихревой трубы 1, Через переключатель 16 параллельно реохорду 8 может быть включен измерительный мост, содержащий источник 17 стабилизированного питания и подстроечные резисторы 18 и 19. Вершина моста в месте соединения резисторов 18 и 19 связана через переключатели 16 и 13 и одну из дифференциальных термопар с входной клеммой усилителя 12. В непосредственной близости от реохорда установлены три шкалы: Причем шкала 20 (АТ ;АТг) имеет градуировку от 0 до максимальной разности температур, которая в первом приближении может быть

40 принята как величина эффекта охлаждения при изоэнтропном расширении газа. Шкалы

21 и 22 (,и; (1 — p)) имеют градуировку во 20 взаимно противоположных направлениях от 0 до 1007. В качестве элементов связи реверсивного двигателя 14 и регулирующего вентиля 7 имеются вал 23, шток 24, гибкий вал 25, -сельсины 26 и 27 с блоком 28 пита- 25 ния.

Устройство работает следующим образом.

При поступлении сжатого газа из патрубка 3 в спиральный сопловой ввод 2 в 30 вихревой трубе 1 происходит разделение газа на холодный и горячий потоки. При нахождении переключателей 13 и 16 в положениях соответственно,и, А Тг и,и (фиг. 1 и 2) осуществляется измерение доли холод- 35 ного потока вихревой трубы 1 и автоматическое поддержание режима с постоянным,и, которое равно 4 Й5 — Тз.

63 . Т5 Т4 (1) где G — массовый расход потока;

Т вЂ” температура потока;

3, 4, 5 — индексы, соответствующие позициям фиг. 1..

В относительно узком диапазоне темпе- 45 ратур, характерном для эффектов охлаждения и нагрева вихревых труб, можно с достаточной степенью точности принять разность температур пропорциональной величине соответствующей термоЭДС вЂ” Е, Тогда ,и = Е (2) где Е5з и E54 — величина термоЭДС дифференциальных термопар, включенных между патрубками 3 — 5 и 5-4. ЭДС Е54 компенсиру- 55 ется паданием напряжения на всем протяжении Н реохорда.8 (фиг. 2). При этом, если

ЭДС Е54 равна падению напряжения на участке реохорда hU = у54 h = — Е5з, то взаимно противоположная ЭДС на входных клеммах . усилителя 12, выполняющего роль нуль-индикатора, компенсируют друг друга и вся система находится в равновесии.

При перемещении подвижного контакта 9, либо вследствие изменения одной из

ЭДС на величину, равную или большую чувствительности усилителя 12, на вход последнего подается напряжение разбаланса, равное алгебраической сумме

А = h+ Е53 1 О, (3) после преобразования усиления воздействует на реверсивный электродвигатель 14, который перемещает узел подвески 11 и подвижный контакт 9 до восстановления равновесия. Положение контакта 9 отмечает на шкале 21 искомую величину,и, Аналогичным образом при положении переключателя 13 "(1 —,и ); А Т " по шкале 20 определяется доля горячего потока

G5 6з G4 G4 — — — 1 — — = 1 — и (4)

6з з Оз

В этом случае согласно формуле (1)

1 — /—

Т5 — Т4 Т5 + Тз Тз Т4 Е34

Т5 Т4 Т5 Т4 Е54 (5)

Для измерения (регулирования) эффектов охлаждения Ат> = тз - т4 и нагрева А т

= Т5 — Т4, которые являются одним из определяющих характеристик вихревой трубы, переключатель 16 переводят в положение

Т. При этом из конца реохорда 8 возникает постоянная ЭДС Е», создаваемая источни.ком стабилизированного питания 17, а положение подвижного контакта в состоянии равновесия будет однозначно определять величину АТх, пропорциональную Ез5, или

АТг, пропорциональную Ез4. Выбор соответствующего режима работы устройства осуществляется переключателем 13, а считывание показаний по шкале 20. Настройка измерительного моста на требуемый диапазон разностей температур осуществляется с помощью резисторов 18 и 19.

Для поддержания заданного режима работы вихревой трубы следует переключателями 13 и 16 выбрать соответствующее сочетание дифференциальных термопар (аналогично их положению в процессе измерения), см, таблицу:

На соответствующей шкале находят значение величины, определяющей выбранный режим работы (например,,и = 0,65, при котором обеспечивается максимальный адиабатный КПД) и фиксатором 10 закрепляют подвижный контакт 9 в этом положении. При работе вихревой трубы 1 и подключения питания к усилителю 12 из-за

1742595 существования на его входных клеммах разбаланса реверсивный двигатель 14 будет пытаться передвинуть подвижный контакт в сторону уменьшения разбаланса. Однако вследствие неподвижности контакта 9 произойдет многократное проскальзывание фрикционной муфты 15 (при неизменном возмущающем сигнале на входных клеммах усилителя 12). Вращение вала двигателя будет происходить до тех пор, пока связанный с ним шток регулирующего вентиля 7 не изменит гидравлическое сопротивление горячему потоку, и, соответственно, режим работы вихревой трубы, таким образом, что станет выдерживаться заданное значение

Ò5 ТЗ Е53

Т5 — T4 Е54 ,и = = —, определяемое положением контакта 9. Из-за инерционности системы окончательная стабилизация возникших колебаний наступает после 4 — 6 реверсирования двигателя 14. Ручная подстройка режима и регулирование вихревой трубы при отключенной системе контролируется вентилем 7 под воздействием реверсивного двигателя 14, что легко компенсируется вентилем 6, Реверсивный двигатель 14 может быть связан со штоком 24, вентилем 7 вихревой трубы с помощью соединительного вала 23, гибкого вала 25, либо посредством сельсильной связи, когда поворот вала исполнительного сельсина 27 зависит от вращения вала сельсина 26. При этом двигатели-сельсины 26 и 27 связаны между собой с источником питания 28.

Формула изобретения

1. Устройство контроля и регулирования вихревой трубы, содержащее ввод сжатого

5 газа, выходы холодного и горячего потоков с регулирующими вентилями, измерители температуры, реохорд с подвижным контактом, переключатели и нуль-индикатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью

10 повышения точности поддержания параметров, устройство дополнительно содержит три темопары, одна из которых установлена между выходами горячего и холодного потоков и подключена параллельно

15 реохорду, а две другие установлены между вводом сжатого газа и выходами холодного и горячего потоков соответственно и подключены посредством переключателей к цепи в виде последовательно установленных

20 реохорда, подвижного контакта и нуль-индикатора, который выполнен в виде усилителя, выход которого снабжен дополнительными реверсивным электродвигателем, вал которого сообщен с по25 движным контактом реохорда.

2. Устройство по п, 1, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что подвижный контакт реохорда дополнительно снабжен фиксатором и соединен посредством фрикционной муфты с

30 валом реверсивного электродвигателя, противолежащий торец которого снабжен дополнительныM штоком, сообщенным с одним из регулирующих вентилей на выходе горячего потока, установленным после диф35 ференциальных термопар.

I

4 1

1742595

Фиг. б

Составитель А.Федотов

Техред М.Моргентал Корректор Л.Бескид

Редактор Е.Папп

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2275 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5