Регулировочное устройство

Регулировочное устройство

Реферат

Предлагаемое устройство относится к области средств регулирования газовоздушного потока и может быть использовано в системах управления технологическими процессами, в частности для обеспечения дозированного газообмена герметизированных объемов с внешней средой.

Регулирование газообмена герметизированных объемов с внешней средой в принципе может быть осуществлено с помощью существующих конструкций дроссельных устройств, которые используются для регулирования расхода газа при постоянном перепаде давления (см., например, книгу: Л.А. Залманзон. «Проточные элементы пневматических приборов контроля и управления». АН СССР, 1961 г., стр.7).

Актуальность проблемы точного регулирования газообмена между герметичными объемами и средой основана на потребности, существующей, например, в системах управления технологическими процессами, в средствах обеспечения максимально плавного и контролируемого изменения степени разгерметизации таких объемов.

Известно устройство для регулирования газообмена герметизированных объемов с внешней средой, содержащее металлический корпус и регулировочный орган (патент РФ №02022190, МПК F16R 47/14, публ. 30.10.1994 г.).

К недостаткам известного устройства относится достаточно сложное выполнение, и недостаточно точное регулирование газообмена между герметизированным объемом и внешней средой за счет поддержания заданной степени разгерметизации герметизированного объема и возможности восполнения снижающейся при эксплуатации концентрации газа. Недостатком устройства является также отсутствие возможности регулировать (увеличивать или уменьшать) размеры (площадь сечения и длину) отверстия, а значит и степень газообмена герметизированных объемов с внешней средой в эксплуатации, в случае значительных расхождений между расчетными и реальными климатическими параметрами внешней среды.

Известно в качестве прототипа заявляемого устройство для регулирования газообмена герметизированных объемов с внешней средой (патент РФ №02066805, МПК F16R 47/14, публ. 20.09.1996 г.), содержащее металлический корпус и регулировочный орган.

К недостаткам известного устройства прототипа (дросселя) относится достаточно сложное выполнение, и недостаточно точное регулирование газообмена между герметизированным объемом и внешней средой с поддержанием заданной степени разгерметизации герметизированного объема и отсутствие средств для восполнения снижающейся при эксплуатации концентрации газа.

Задачей предлагаемого устройства является разработка конструкции для обеспечения высокоточного дозированного газообмена герметизированных объемов с внешней средой с требуемой степенью разгерметизации.

Новый технический результат, обеспечиваемый при использовании предлагаемого устройства, заключается в обеспечении упрощения конструкции и обеспечения более точного регулирования газообмена между герметизированным объемом и внешней средой путем поддержания контролируемой и регулируемой заданной степени разгерметизации герметизированного объема за счет динамического изменения гидравлического сопротивления проточной части дросселирующего канала и возможности восполнения снижающейся при эксплуатации концентрации газа.

Указанные задача и новый технический результат обеспечиваются тем, что в известном регулировочном устройстве для газообмена герметизированных объемов с внешней средой, содержащем металлические полый корпус, подвижный дроссельный элемент и регулировочный орган, согласно изобретению, металлический цилиндрический полый корпус состоит из носовой части с внутренней полостью круглого сечения и торцевой части с полостью конического сечения, переходящей в полость круглого сечения, сообщающейся с первой, на крайней боковой поверхности торцевой части корпуса выполнена микрометрическая резьба, в полости торцевой части корпуса установлен дроссельный элемент с возможностью возвратно-поступательного перемещения в полости составного цилиндрического корпуса в осевом направлении, выполненный в виде штока составным из носовой конической, составляющей ответную часть конической части корпуса, и поверхности которых притерты, и цилиндрической частей, на внешней цилиндрической поверхности штока выполнена микрометрическая резьба, на которую с торца штока навернуты последовательно направляющая гайка, которая навернута также на микрометрическую резьбу торцевой части корпуса, контрящая гайка для фиксации дроссельного элемента в рабочем положении, и выполненная за одно целое с ним цилиндрическая головка, которая вместе с контрящей гайкой выполняют функцию регулировочного органа дроссельного элемента, в середине боковой поверхности торцевой части корпуса в двух перпендикулярных направлениях относительно его центральной оси выполнены четыре цилиндрических отверстия для сообщения внутренней полости дроссельного элемента с внешней средой, снаружи носовой части корпуса, заодно целое с ним, выполнен фланец, на который опирается гайка для соединения со штуцером обратного клапана герметизированного объема, носовая часть цилиндрического корпуса, в кольцевой выемке наружной поверхности которого имеется кольцевое эластичное уплотнение круглого сечения, перекрывающее зазор между внутренней поверхностью штуцера герметизированного объема и наружной поверхностью носовой части корпуса, входит в полость отверстия обратного клапана герметизированного объема с возможностью его открытия при достижении крайнего положения, при этом длина носовой части корпуса равна глубине отверстия штуцера обратного клапана.

Заявляемое устройство поясняется следующим образом.

На фиг.1 представлен вид заявляемого устройства для регулирования газообмена герметизированных объемов с внешней средой, где:

1 - носовая цилиндрическая часть составного корпуса с полостью круглого сечения;

2 - гайка;

3 - торцевая цилиндрическая часть составного корпуса с полостями конического и круглого сечений;

4 - шток дроссельного элемента;

5 - направляющая гайка;

6 - контрящая гайка регулировочного органа;

7 - цилиндрическая головка штока;

8 - регулировочный орган;

9 - эластичное уплотнение.

Сборка и монтаж устройства осуществляется в следующей последовательности.

На резьбовую часть штока 4 дроссельного элемента наворачиваются последовательно: контрящая гайка 6 и направляющая гайка 5. Гайка 6 при этом наворачивается в крайнее правое положение, гайка 5 наворачивается только на длину ее резьбовой части. В собранном виде шток с гайками 5 и 6 вставляется во внутреннюю полость торцевой части 3 корпуса и с помощью гайки 5 наворачивается до упора на торцевую часть 3 корпуса устройства. Затем, вращением по часовой стрелке (со стороны торца корпуса) головки 7 штока дроссельный элемент 4 поступательно перемещается в крайнее левое положение до соприкосновения с внутренней поверхностью торцевой части 3 корпуса. Вращением таким же образом контрящей гайки 6 до соприкосновения с гайкой 5 фиксируется закрытое положение дроссельного элемента 4. Носовая часть 1 корпуса с надетым эластичным уплотнением 9 вставляется в отверстие штуцера обратного клапана герметизированного объема. С помощью гайки 2 устройство окончательно монтируется на штуцер обратного клапана герметизированного объема.

Наличие элементов 1 (носовая цилиндрическая часть составного корпуса) и 2 (гайка) в предлагаемом устройстве позволяет избежать необходимости применения дополнительного переходного приспособления для соединения регулировочного устройства со штуцером герметизированного объема, что позитивно отражается на универсальности устройства и точности регулирования.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Вращением против часовой стрелки контрящая гайка 6 переводится в крайнее правое положение. Затем, вращая цилиндрическую головку 7 штока 4 против часовой стрелки, дроссельный элемент открывается (в пределах заданного допуска на степень разгерметизации герметизированного объема) в необходимое для газообмена герметизированного объема с внешней средой положение. Вращением контрящей гайки 6 в обратном направлении фиксируется регламентированное открытое положение дроссельного элемента. Дозированный газообмен герметизированного объема с внешней средой происходит естественным путем за счет градиентов парциальных и абсолютных давлений газа между герметизированным объемом и внешней средой. Перенос газа из герметизированного объема во внешнюю среду и (или) в обратном направлении осуществляется последовательно через отверстие в обратном клапане герметизированного объема, отверстия в носовой части 1 корпуса и кольцевой зазор между внутренней поверхностью конической части 3 корпуса и наружной поверхностью конической части штока 4 дроссельного элемента предлагаемого устройства.

Контрящая гайка традиционно применяется в известных устройствах для фиксации неподвижно установленных элементов, в заявленном регулировочном устройстве она используется для фиксации промежуточного положения дроссельного элемента с контролируемой возможностью регулирования газообмена в строго необходимый момент времени хранения или эксплуатации герметизированного объема.

Предлагаемое регулировочное устройство предназначено для изменения разбалансированного газодинамического состояния в герметизированном объеме, характеризующемся повышенным отношением «давление/концентрация» газа в нем.

Иные регулировочные средства (простейший дроссель) требуют установки промежуточного элемента соединения с герметизированным объемом, что привнесет дополнительную погрешность в точности регулирования.

Управление заявленным устройством не требует от оператора проведения дополнительных мероприятий кроме поддержания своевременной регулировки дроссельным устройством.

Использование условия притертости поверхностей штока и корпуса необходимо для обеспечения нулевой негерметичности и плавного раскрытия дроссельного канала, что повышает точность и плавность регулировки. Совместное наличие микрометрической резьбы на поверхностях корпуса и штока регулировочного устройства обеспечивают плавность регулировки раскрытия дроссельного канала.

Таким образом, использование предлагаемого регулировочного устройства обеспечивает упрощение конструкции и обеспечение более точного регулирования газообмена между герметизированным объемом и внешней средой путем поддержания контролируемой и регулируемой заданной степени разгерметизации герметизированного объема за счет динамического изменения гидравлического сопротивления проточной части дросселирующего канала и возможности восполнения снижающейся при эксплуатации концентрации газа.

Возможность промышленной реализации подтверждается следующими примерами конкретного выполнения регулировочного устройства.

Пример 2

На фиг.1 изображено регулировочное устройство для регулирования газообмена герметизированных объемов с внешней средой.

Корпус (сталь 12Х18Н10Т ГОСТ 5632-72) состоит из носовой 1 и торцевой 3 цилиндрических частей. В полости торцевой части 3 корпуса установлен дроссельный элемент в виде штока 4 (сталь 12Х18Н10Т ГОСТ 5632-72), выполненного в виде усеченного конуса, составляющего ответную часть внутренней конической поверхности торцевой цилиндрической части 3 корпуса. Наружная поверхность конической части штока 4 дроссельного элемента и внутренняя поверхность торцевой части 3 корпуса притерты друг к другу. В носовой части 1 корпуса вдоль оси, перпендикулярной центральной оси, выполнено сквозное отверстие круглого сечения, вдоль центральной оси носовой 1 и торцевой 3 частей корпуса выполнено другое отверстие такого же сечения, обеспечивающее сообщение полости первого отверстия с внутренней полостью остальной части корпуса. Шток 4 дроссельного элемента выполнен заодно целое с цилиндрической головкой 7, на внешней поверхности которого по всей его длине выполнена микрометрическая резьба. С торца корпуса цилиндрической части 3 установлена разъемно посредством резьбового соединения направляющая гайка 5, по центру которой выполнено отверстие с микрометрической резьбой для установки штока 4 дроссельного элемента с возможностью возвратно-поступательного перемещения его в осевом направлении. На шток 4 с внешней стороны гайки 5 навернута контрящая гайка 6 для фиксации дроссельного элемента в рабочем положении. С торца штока выполнена за одно целое с ним цилиндрическая головка 7, которая вместе с контрящей гайкой 6 выполняют функцию регулировочного органа дроссельного элемента. По центру торцевой части корпуса в двух перпендикулярных направлениях относительно его центральной оси выполнены четыре цилиндрических отверстия для сообщения внутренней полости дросселя с внешней средой. Снаружи носовой части 1 корпуса заодно целое с ним выполнен фланец, на который опирается гайка 2 для соединения со штуцером обратного клапана герметизированного объема (на фиг.1 не показан). На наружной поверхности носовой части 1 корпуса выполнена кольцевая выемка, в которую установлено эластичное уплотнение 9 (кольцо резиновое 024 по ОСТ 95 1158-73) круглого сечения, перекрывающее зазор между внутренней поверхностью штуцера герметизированного объема и наружной поверхностью этой части корпуса. Корпус устройства носовой его частью 1 входит в полость отверстия обратного клапана герметизированного объема так, что позволяет открыть его без разгерметизации герметизированного объема при достижении крайнего левого положения за счет того, что длина носовой цилиндрической части 1 корпуса выполнена равной глубине отверстия штуцера обратного клапана. Результаты испытаний сведены в таблицу 1.

Экспериментальные исследования предлагаемого устройства позволили подтвердить достижение заявленного технического результата, состоящего в упрощении конструкции и обеспечении более точного регулирования газообмена между герметизированным объемом и внешней средой путем поддержания контролируемой и регулируемой заданной степени разгерметизации герметизированного объема за счет динамического изменения гидравлического сопротивления проточной части дросселирующего канала и возможности восполнения снижающейся при эксплуатации концентрации газа.

Таблица 1
Примеры реализации	Регулировочный орган	Степень разгерметизации	Регулируемые параметры устройства	Достигнутые результаты
1	2	3	4	5
Устройство прототипа	Выполнен в виде штока, соединенного с дроссельным элементом	Обеспечена возможность регулирования только в узком диапазоне величин, с резкой неконтролируемой потерей герметичности, которую лимитирует спецификой посадочного места дроссельного элемента	Возможность регулирования тлолько за счет изменения проходного сечения дросселя	Необходимость использования при монтаже дополнительного переходного устройства и необходимость обеспечения герметизации посадочного места штока
Устройство заявленное Пример 1	Выполнен в виде системы вращающихся гаек, выполненных за одно целое с дроссельным элементом	Обеспечена возможность регулирования в более широком диапазоне величин с незначительной и контролируемой потерей степени разгерметизации	Возможность регулирования как проходного сечения, так и его длины	Возможность многократного монтажа без дополнительного переходного устройства, функцию которого воспринимает носовая цилиндрическая часть корпуса, выполненная за одно целое с конической, без необходимости герметизации посадочного места дроссельного элемента

Регулировочное устройство для газообмена герметизированных объемов с внешней средой, содержащее металлические полый корпус, подвижный дроссельный элемент и регулировочный орган, отличающееся тем, что металлический цилиндрический полый корпус состоит из носовой части с внутренней полостью круглого сечения и торцевой части с полостью конического сечения, переходящей в полость круглого сечения, сообщающейся с первой, на крайней боковой поверхности торцевой части корпуса выполнена микрометрическая резьба, в полости торцевой части корпуса установлен дроссельный элемент с возможностью возвратно-поступательного перемещения в полости составного цилиндрического корпуса в осевом направлении, выполненный в виде штока составным из носовой конической, составляющей ответную часть конической части корпуса, поверхности которых притерты, и цилиндрической частей, на внешней цилиндрической поверхности штока выполнена микрометрическая резьба, на которую с торца штока навернуты последовательно направляющая гайка, которая навернута также на микрометрическую резьбу торцевой части корпуса, контрящая гайка для фиксации дроссельного элемента в рабочем положении, и выполненная за одно целое с ним цилиндрическая головка, которая вместе с контрящей гайкой выполняют функцию регулировочного органа дроссельного элемента, в середине боковой поверхности торцевой части корпуса в двух взаимно перпендикулярных направлениях относительно его центральной оси выполнены симметрично четыре цилиндрических отверстия для сообщения внутренней полости дроссельного элемента с внешней средой, снаружи носовой части корпуса за одно целое с ним выполнен фланец, на который опирается гайка для соединения со штуцером обратного клапана герметизированного объема, носовая часть цилиндрического корпуса, в кольцевой выемке наружной поверхности которого имеется кольцевое эластичное уплотнение круглого сечения, перекрывающее зазор между внутренней поверхностью штуцера герметизированного объема и наружной поверхностью носовой части корпуса, входит в полость отверстия обратного клапана герметизированного объема с возможностью его открытия при достижении крайнего положения, при этом длина носовой части корпуса равна глубине отверстия штуцера обратного клапана.