нормально закрытый регулятор расхода газа

Формула изобретения

1. Нормально закрытый регулятор расхода газа, содержащий корпус с подключенными к нему входным и выходным каналами, закрепленный с прогибом в полости корпуса упругий элемент с зафиксированной на нем заслонкой, закрывающей входной канал с возможностью его открытия, устройство притяжения упругого элемента, отличающийся тем, что устройство притяжения упругого элемента выполнено в виде электромагнита, жестко прикрепленного торцом к внешней стороне основания корпуса регулятора, с внутренней стороны которого жестко зафиксирован один конец упругого элемента, выполненного в виде пластины из ферромагнитного материала, а внутренняя поверхность основания корпуса под свободной частью этой пластины снабжена упором для прогиба пластины.

2. Регулятор по п.1, отличающийся тем, что упор для прогиба пластины выполнен с возможностью изменения своей высоты относительно внутренней поверхности основания корпуса.

3. Регулятор по п.1, отличающийся тем, что заслонка расположена на свободном конце пластины со стороны, обращенной к основанию корпуса, а упор для прогиба пластины размещен между жестко зафиксированным концом пластины и заслонкой.

4. Регулятор по п.1, отличающийся тем, что заслонка расположена на свободном конце пластины со стороны, противоположной основанию корпуса, а упор для прогиба пластины размещен у края свободного конца пластины.

5. Регулятор по п.1, отличающийся тем, что в основании корпуса со стороны крепления магнита выполнена замкнутая канавка, залитая немагнитным материалом.

Описание изобретения к патенту

Область техники

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в любой отрасли для точной дозировки расхода газа.

Предшествующий уровень техники

Известен нормально закрытый регулятор расхода газа, описанный в [1], содержащий корпус с проходными каналами, в котором установлен пьезокерамический управляющий элемент в виде двух колец равного диаметра, и запорный орган, выполненный в виде конусов, сопряженных основаниями, установленных в корпусе с возможностью одновременного контакта с кольцами управляющего элемента, причем кольца подключены параллельно к источнику напряжения с возможностью радиальной деформации.

Недостатком этого регулятора является обязательное расположение его таким образом, что бы ось симметрии, проходящая через вершины конусов запорного органа, была перпендикулярна поверхности земли, так как при деформации колец запорный орган опускается под действием силы тяжести.

Известен нормально закрытый регулятор расхода газа, описанный в [2], содержащий корпус с соплами питания и сброса, внутри корпуса установлен электромагнит с двумя обмотками, на торцах якоря электромагнита расположены заслонки сопел, якорь связан с пружиной.

Недостатком этого регулятора является резкое закрытие и открытие сопел при срабатывании электромагнита. В связи, с чем невозможно настроить регулятор на плавное открытие сопла.

За прототип выбран нормально закрытый регулятор расхода газа, описанный в [3], содержащий корпус с подключенными к нему входным и выходным каналами, закрепленный с прогибом в полости корпуса упругий элемент с зафиксированной на нем заслонкой, закрывающей входной канал с возможностью его открытия, устройство притяжения упругого элемента, закрепленное в корпусе таким образом, что силовые линии магнитного поля от него перпендикулярны оси упругого элемента.

Недостатком этого регулятора так же является резкое закрытие и открытие сопел при срабатывании регулятора.

Раскрытие изобретения

Задачей заявляемого изобретения является плавное регулирование процесса расхода газа.

Для решения этой задачи в нормально закрытом регуляторе расхода газа, содержащем корпус с подключенными к нему входным и выходным каналами, закрепленный с прогибом в полости корпуса упругий элемент с зафиксированной на нем заслонкой, закрывающей входной канал с возможностью его открытия и устройство притяжения упругого элемента, согласно изобретению, устройство притяжения упругого элемента выполнено в виде электромагнита, жестко прикрепленного торцом к внешней стороне основания корпуса регулятора, с внутренней стороны которого жестко зафиксирован один конец упругого элемента, выполненного в виде пластины из ферромагнитного материала, а внутренняя поверхность основания корпуса под свободной частью этой пластины снабжена упором для прогиба пластины.

Такое выполнение обеспечивает плавное регулирование открывания заслонки канала, так как происходит плавное регулирование силы притяжения, действующей на упругий элемент посредством регулирования напряжения, подаваемого на обмотку электромагнита. Степень открытия заслонки входного канала обеспечивается регулированием положения упора для прогиба пластины.

Таким образом, технический результат заключается в возможности плавного "прилипания" к основанию корпуса пластины с заслонкой и соответственно плавного перемещения и регулирования степени открытия заслонки.

Заслонку можно расположить на свободном конце пластины со стороны, обращенной к основанию корпуса, а упор для прогиба пластины разместить между жестко зафиксированным концом пластины и заслонкой. А можно заслонку расположить на свободном конце пластины со стороны, противоположной основанию корпуса, а упор для прогиба пластины разместить у края свободного конца пластины.

Для упрощения процесса настройки упор для прогиба пластины можно выполнить с возможностью изменения своей высоты относительно внутренней поверхности корпуса.

Для концентрации магнитного потока в основании корпуса со стороны крепления магнита целесообразно выполнить замкнутую канавку, залитую немагнитным материалом.

Краткое описание фигур

На фиг.1 представлен нормально закрытый регулятор расхода газа в его поперечном сечении.

На фиг.2 представлен второй вариант нормально закрытого регулятора расхода газа в его поперечном сечении.

На фиг.3 представлена схема, поясняющая воздействие на пластину различных сил.

Варианты осуществления изобретения.

Нормально закрытый регулятор расхода газа состоит из корпуса, образованного основанием 1 и крышкой 2, образующих вместе полость 3 корпуса с подключенными к нему входным 4 и выходным 5 каналами. Основание 1 корпуса выполнено из ферромагнитного материала. К внешней стороне основания 1 прикреплен торцом электромагнит 6. На основании 1 в полости 3 корпуса жестко зафиксирован один конец упругой пластины 7, выполненной из ферромагнитного материала, на которой прикреплена заслонка 8, закрывающая выходной канал 5 с возможностью его открытия. Под свободной частью упругой пластины 7 на внутренней поверхности основания 1 смонтирован упор 9 для прогиба пластины 7. Упор 9 выполнен в виде резьбовой шпильки и может регулироваться по высоте относительно внутренней поверхности основания 1. В основании 1 в месте прикрепления электромагнита 4 выполнена замкнутая канавка 10, заполненная немагнитным материалом. Заслонку 8 можно расположить на свободном конце пластины 7 со стороны, обращенной к основанию 1, а упор 9 для прогиба пластины 7 разместить между жестко зафиксированным концом пластины 7 и заслонкой 8 (фиг.1). А можно заслонку 8 расположить на свободном конце пластины 7 со стороны, противоположной основанию 1, а упор 9 для прогиба пластины разместить у края свободного конца пластины 7 (фиг.2).

Нормально закрытый регулятор расхода газа, представленный на фиг.1, работает следующим образом. При отсутствии тока в катушке электромагнита 6 на упругую пластину 7 действует момент защемления М₃. Упругая пластина 7 (фиг.1) прижата к каналу выхода 5 до полного его закрытия заслонкой 8. В этом случае при подаче газа через канал 4 в полость корпуса 3 он не будет проходить через отверстие в канале 5, так как оно в это время закрыто заслонкой 8 и прижато упругой пластиной 7.

При подаче напряжения на катушку электромагнита 6, электромагнитная сила F_м преодолевая упругость, начинает действовать на пластину 7, притягивает ее к основанию 1 на некотором участке длинной z₁ без зазора она как бы "прилипает" к основанию (фиг.3).

Правое плечо образовавшегося рычага поднимается, отдаляясь при этом от канала 5 и, отодвигая заслонку 8, открывает канал 5.

Канал 5 плавно приоткрывается, через него начинает выходить под давлением газ. Выход газа увеличивается и соответствует в каждый момент времени длине участка z₁.

Собранный регулятор настраивается на нужные расходы газа с помощью изменения размеров пластины. При помощи регулирования упора 9 для прогиба пластины 7, можно перейти к расходам газа в других пределах.

В принципе, возможно использование регулятора при обратном потоке газа. В этом случае газ подается через канал 5, а выходит через канал 4.

В заявленном нормально закрытом регуляторе плавное регулирование процесса расхода газа за счет плавного открывания нормально закрытой заслонки посредством уменьшения более длинного плеча рычага, на противоположном плече которого расположена заслонка, совершающая движение открытия сопла пропорционально меньшие, чем движения левого плеча рычага. Малым изменениям тока в катушке электромагнита соответствуют столь же малые изменения длины притягиваемого участка упругой пластины и еще меньшие изменения открываемого отверстия входного сопла и соответственно притока газа.

Второй вариант нормально закрытого регулятора расхода газа, представленный на фиг.2, работает следующим образом. При отсутствии тока в катушке электромагнита 6 на упругую пластину 7 действуют момент защемления М₃ и реакция R упора 9 (фиг.3), под действием которых пластина 7 прижимает заслонку 8 к выходу канала 4. В этом случае при подаче газа через канал 4 он не будет проходить через отверстие в канале 4, так как оно в это время закрыто заслонкой 8 и прижато упругой пластиной 7.

При подаче напряжения на катушку электромагнита 6 электромагнитная сила F_м начинает действовать на пластину 7 преодолевая упругость, притягивает ее к основанию 1 на некотором участке длиной z₁ без зазора - происходит "прилипание" пластины (фиг.3). При увеличении напряжения на катушке электромагнита 6 координата z₁ сдвигается вправо. Упругая пластина 7 отдаляется от канала 4, открывая при этом заслонку 8. Канал 4 плавно приоткрывается, через него начинает поступать под давлением газ. Расход газа увеличивается и соответствует в каждый момент времени длине участка z₁. Также как и в первом варианте возможно использование регулятора при обратном потоке газа.

Промышленная применимость

Изобретение может быть использовано для создания различного рода точных приборов, регулирующих подачу и расход газа. Оно может быть также использовано для создания дозаторов расхода газов при условии стабильной разности давления на входе и выходе устройства, т.к. определенным значениям тока соответствуют определенные значения расхода газа.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №1209984 от 25.08.84, кл. F 16 K 31/02, 47/00, опубл. 25.08.84, авторы А.Ф.Луговской, А.В.Узунов, А.Ф.Домрачев, И.В.Терских., "Гидравлический дроссель".

2. Авторское свидетельство СССР №821778 от 15.06.79, кл. F 15 C 03/02, опубл. 15.04.81, авторы Ш.Д.Капанадзе, В.А.Попов, Э.Я.Ломинадзе, "Электропневматический дискретный преобразователь".

3. Авторское свидетельство СССР №472212 от 30.10.73, кл. F 15 C 03/02, 01/04, опубл. 30.05.75, авторы В.Р.Мадисон, В.А.Марченко, "Электропневматический дискретный преобразователь".