Мембранный регулятор расхода жидкости или газа прямого действия

 

Изобретение касается автоматического регулирования и может использоваться в химической, нефтехимической промышленности , металлургии и других отраслях. Цель изобретения - повышение точности и расширение области применения мембранного регулятора расхода жидкости или газа прямого действия. Регулятор содержит корпус 1, который разделен мембраной 2 с жестким центром 3 на проточную 4 и непроточную 5 камеры. Во входном канале 6 размещены регулирующий орган в виде поршня 7 со штоком 8 и сквозным осевым каналом переменного сечения, в котором расположен приемный конец напорной трубки 9, которая сообщена через гибкую трубку 11с непроточной камерой 5. На жестком центре 3 закреплены элемент нагрузки (груз) и тяга 12, шарнирно соединенная первым плечом 13 рычага, ось поворота которого расположена в плоскости разделительной мембраны 14, встроенной в стенку корпуса 1, а второе плечо 15 рычага расположено снаружи корпуса. Шток 8 поршня 7 и трубка 9 связаны с датчиками соответственно первого и второго корректирующих параметров, выполненными в виде первого 16 и второго 17 мембранных исполнительных механизмов , а жесткий центр 3 связан через тягу 12 и плечи 13 и 15 рычага с датчиком третьего корректирующего параметра, выполненным в виде сильфона 18. 1 з.п. ф-лы 1 ил. v Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (1! ) (5!)5 G 05 О 7/01

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

P (У

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4827887/24 (22) 23.05.90 (46) 07.04.92. Бюл. N 13 (71) Красноярский завод цветных металлов (72) Н.А. Соколов (53) 621.646.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

hL 362284, кл. G 05 0 7/01, 1971.

Авторское свидетельство СССР

М 1096614, кл. G 05 D 7/01, 1981. (54) МЕМБРАННЫЙ РЕГУЛЯТОР РАСХОДА

ЖИДКОСТИ ИЛИ ГАЗА ПРЯМОГО ДЕЙСТВИЯ (57) Изобретение касается автоматического регулирования и может использоваться в химической, нефтехимической промышленности, металлургии и других отраслях, Цель изобретения — повышение точности и расширение области применения мембранного регулятора расхода жидкости или газа прямого действия. Регулятор содержит корпус

1, который разделен мембраной 2 с жестким центром 3 на проточную 4 и непроточную 5 камеры, Во входном канале 6 размещены регулирующий орган в виде поршня 7 со штоком 8 и сквозным осевым каналом переменного сечения, в котором расположен приемный конец напорной трубки 9, которая сообщена через гибкую трубку 11 с непроточной камерой 5. На жестком центре 3 закреплены элемент нагрузки (груз) и тяга

12, шарнирно соединенная первым плечом

13 рычага, ось поворота которого расположена в плоскости разделительной мембраны 14, встроенной в стенку корпуса 1, а второе плечо 15 рычага расположено снаружи корпуса. Шток 8 поршня 7 и трубка 9 связаны с датчиками соответственно первого и второго корректирующих параметров, выполненными в виде первого 16 и второго

17 мембранных исполнительных механизмов, а жесткий центр 3 связан через тягу 12 и плечи 13 и 15 рычага с датчиком третьего корректирующего параметра, выполненным в виде сильфона 18, 1 з.п, ф-лы, 1 ил.

1725194

Изобретение относится к области автоматического регулирования и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности, металлургии и дру-. гих отраслях техники.

Известен мембранный регулятор расхода жидкостей и газов прямого действия, содержащий корпус, полость которого разделена на проточную и непроточную камеры подпружиненной мембраной, жесткий центр которой связан с клапаном дросселирующего элемента, динамический преобразователь расхода в давление, представляющий собой отверстие в непроточную камеру, соосное с входным каналом, пружина, являющаяся нагрузкой на мембрану, служит в качестве задающего элемента.

Недостаток регулятора при применении его в системах автоматического регулирования технологических процессов заключается в том, что он имеет только один канал задающего воздействия и поэтому реализует лишь простой закон регулирования — поддерживает постоянные значения величины расхода без коррекции по другим параметрам технологического процесса.

Известен также регулятор, содержащий корпус, полость которого разделена на проточную и непроточную камеры мембраной, связанной с дросселирующим устройством и нагрузочным элементом, выполненным в виде груза, и регулируемый динамический преобразователь расхода серы в давление, содержащий напорную трубку, соединенную с непроточной камерой, и регулирующий орган-заслонку, являющуюся задающим элементом.

Недостаток известного регулятора расхода при применении его в системах автоматического регулирования технологических процессов заключается в том, что в нем имеется один канал задающего воздействия и поэтому он реализует лишь простой закон автоматического регулирования— поддержание постоянной величины расхода.

Цель изобретения — повышение точности и расширение области применения регулятора за счет введения корректирующих воздействий по величинам параметров технологического процесса, т.е. реализации системы связанного регулирования.

В мембранный регулятор расхода жидкости и газа, содержащий корпус с проточной и непроточной камерами, разделенными мембраной, жесткий центр которой связан с дросселирующим элементом и элементом нагрузки (грузом), расположенный во входном канале регулируемый динамический преобразователь расхода среды в давление, состоящий из регулирующего органа и напорного канала, соединенного с непроточной камерой, встроено два дополнительных задающих устройства, одно из которых выполнено в виде напорной трубки, образующей напорный канал, причем регулирующий .орган выполнен в виде поршня со. сквозным осевым отверстием переменного сечения, в котором расположен приемный конец трубки, которая выведена с уплотнением через стенку корпуса регулятора, второе задающее устройство выполнено в виде двуплечего рычага, одно плечо которого соединено с жестким центром мембраны, другое расположено вне корпуса, ось поворота рычага расположена в уплотнительном устройстве, выполненном, например в виде встроенной в стенку корпуса разделительной мембраны, на которой свинчены два плеча рычага, расположенные перпендикулярно плоскости мембраны.

На чертеже показан регулятор.

Регулятор содержит корпус 1, который разделен мембраной 2 с жестким центром 3 на про очную 4 и непроточную 5 камеры. Во входном канале 6 размещен регулирующий орган, выполненный в виде поршня 7 со штоком 8 и сквозным осевым отверстием переменного сечения, в котором расположен приемный конец напорной трубки 9, образующей напорный канал и выходящей через сальниковое уплотнение 10 наружу.

Трубка 9 соединена гибкой трубкой 11 с непроточной камерой 5. На жестком центре

3 мембраны 2 закреплена тяга 12, шарнирно соединенная с первым плечом 13 двуплечего рычага, ось поворота которого расположена на встроенной в стенку корпуса разделительной мембране 14, а второе плечо 15 рычага располагается снаружи корпуса. Плечи рычага расположены перпендикулярно плоскости мембраны 14 и свинчены на ней.

Шток 8 поршня 7 связан с датчиком первого корректирующего параметра, выполненным в виде мембранного вспомогательного механизма 16, на который подается сжатый воздух с давлением Р1, зависящим от первого корректирующего параметра Х.

Напорная трубка 9 также связана через шток с датчиком второго корректирующего параметра, выполненным в виде второго мембранного исполнительного механизма

17, на который подается давление воздуха

Рг, зависящее от второго корректирующего параметра Y. Жесткий центр 3 мембраны 2 связан с датчиком третьего корректирующего параметра, выполненным в виде сильфо1725194

10 ского давлений. В проточной камере 4 действует статическое давление среды. В равновесном положении вес жесткого цен- 15

25

f (х)+ г(У).

55 на 18, к которому подведено давление сжатого воздуха Рз, зависящее от третьего корректирующего параметра 2.

Регулятор расхода работает следующим образом.

Поток среды через входной канал 6 попадает в проточную камеру 4 и через дрос-. селирующий элемент, образованный седлом и жестким центром 3, выходит из регулятора. При этом в напорной трубке 9 и в соединенной с ней непроточной камере 5 выделяется сумма статического и динамичетра 3 с элементом нагрузки уравновешен усилием динамического давления, выделяющимся на мембране 2. Если расход снижается, то груз (жесткий центр) 3 опускается, и отверстие дросселирующего элемента увеличивается, что приводит к восстановлению расхода до прежней величины, При повышении расхода жесткий центр 3 поднимается, и расход снижается.

Передача задающих воздействий от датчиков перевого X и второго Y параметров производится путем перемещения регулирующего органа 7 и приемного конца трубки

9 вдоль осевого канала поршня 7. Изменение расхода среды, проходящей через регулятор, происходит благодаря тому, что входное отверстие в напорную трубку 9 оказывается в сечениях осевого канала, с разной площадью поперечного сечения.

Перемещение регулирующего органа 7 и напорной трубки 9 зависит от величины некоторых параметров технологического процесса, на котором используется регулятор (температура, расходы, плотности и т.п.), Перемещение поршня 7 вправо по отношению к трубке 9 или трубки 9 влево от поршня 7 приводит к увеличению заданного расхода. Перемещение поршня 7 влево от трубки 9 приводит к уменьшению расхода среды через регулятор расхода. Зависимость расхода среды через регулятор от величины параметров Х и Y может выражаться функциями f)(X) и fz(Y), а их совместное воздействие на расход выражается суммой этих функций

Третьим задающим каналом является устройство для передачи усилия через плечи

13 и 15 рычага и тягу 12 на жесткий центр мембраны 2. Это усилие зависит от некоторого третьего корректирующего параметра

Z технологического процесса, а изменение

50 регулируемого расхода среды является функцией этого параметра fs(Z).

Рычаг легко поворачивается на мембране 14 несмотря на значительную разницу давлений с обеих сторон мембраны 14. Если прирост усилия от сильфона 18, переданного через рычаг и тягу 12, направлено вниз, то задающий расход увеличивается. При уменьшении этого усилия расход снижается, и при определенной достаточно малой величине усилия седло неуравновешенного дросселирующего элемента захлопывается жестким центром 3, и расход через регулятор прекращается.

В качестве третьего корректирующего параметра 2 необходимо использовать тот параметр, определенное значение которого должно вызывать прекращение расхода через регулятор.

Другим не менее важным свойством третьего канала является то; что корректирующий сигнал не суммируется, а умножается на сигнал первых двух каналов, и совместное воздействие сигналов по всем трем каналам представляет собой функцию

g=lCf (X)+b(Y)l Ч ) причем величина g пропорциональна квадратному корню из усилия на мембрану

2. Поэтому этот канал удобно использовать как корректирующий по какому-либо расходу

С помощью предлагаемого регулятора расхода можно реализовать следующие схемы автоматического регулирования различных процессов.

Регулирование расхода раствора коагулянта g», подаваемого в пульпу для отделения осадка в полочном отстойнике. Задание на расход g» вводится вручную изменением положения регулирующего органа 7, например подачей от воздушного редуктора давления Р> на мембранный исполнительный механизм (X=a=const). Расход 9» корректируется по двум параметрам: по плотности пульпы р и расходу пульпы gn. Напорная трубка 9 перемещается с помощью мембранного исполнительного механизма 17 пропорционально плотности пульпы (p=Y) а усилие на мембрану может быть сформировано на мембранном блоке (не показан) пропорционально перепаду давлений на измерительном дросселе, установленном в потоке пульпы. Мембрана блока соединена с рычагом. Расход g» в статике будет изменяться в соответствии с функцией (а+юг(р)) з(g ) 1725194 т.е. обеспечивается инвариантность величины по отношению к изменению величинp и д .

Регулирование расхода воздуха gs на горелку в заданном соотношении к расходу газа дг с коррекцией на давление газа Рг и давлению воздуха Р8. Регулятор отрабатывает функцию щий корпус с проточной и непроточной камерами, разделенными мембраной, жесткий центр которой связан с элементом нагрузки и дросселирующим элементом, 5 причем проточная камера соединена с выходным каналом через дросселирующий элемент и с входным каналом, который сообщен с непроточной камерой, через напорный канал, на входе которого установлен

10 регулирующий орган, связанный с датчиком первого корректирующего параметра, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности и расширения области применения мембранного регулятора расхода, 15 регулирующий орган выполнен в виде поршня со сквозным осевым отверстием переменного сечения, а напорный канал образован напорной трубкой, приемный конец которой установлен в сквозном осевом

20 отверстии поршня с возможностью перемещения вдоль его оси и связан с датчиком второго корректирующего параметра, при этом жесткий центр мембраны соединен со стороны непроточной камеры с тягой, кото25 рая шарнирно связана с первым плечом рычага, второе плечо которого выведено через уплотнительный элемент наружу и связано с датчиком третьего корректирующего параметра, причем ось поворота рычага распо30 ложена в уплотнительном элементе.

Нейтрализация технологических растворов известковым молоком с коррекцией по исходным значениям рН и плотности р, установка задания на расход технологического раствора пропорциональна расходу известкового молока дии, Расход раствора изменяется согласно функции (f 1(g )+fr(pH)lh(p).

Абсорбция аммиака из парогазовой смеси водой с целью наиболее полной ее очистки от аммиака. Задание на расход воды g устанавливается в зависимости от температуры воды t, коррекция — по содержанию аммиака в парогазовой смеси С и по расходу смеси g<. Регулятор отрабатывает зависимость

2. Регулятор поп.1,отл и ч а ю щи йс я тем, что уплотнительный элемент выполнен в виде встроенной в стенку корпуса

35 разделительной мембраны, а первое и второе плечи рычага расположены перпендикулярно плоскости разделительной мембраны и свинчены на ней.

g=K(f1(t)+fg(C)) 13 (дс), т.е. реализует автоматическое регулирование расхода воды с обратной связью, Формула изобретения

1. Мембранный регулятор расхода жидкости или газа прямого действия, содержа40

Составитель Н.Соколов

Редактор О.Юрковецкая Техред М.Моргентал Корректор А.Осауленко

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

Заказ 1175 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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