РЕГУЛЯТОР РАСХОДА ЖИДКОСТИ

Полезная модель относится к приборостроению и может быть использована для регулирования расхода жидкости, в частности для регулирования замера и расхода нефти.
Известен регулятор замера нефти, характеризующийся тем, что содержит корпус с верхней и нижней крышками, внутри которого расположены верхний и нижний неподвижные магниты и шток, на котором размещен подвижный магнит, пружина, клапан манжетный, при этом в верхней крышке закреплен компенсатор, выполненный с возможностью поднятия клапана манжетного, и регулировочный болт, выполненный с возможностью регулирования перепада давления [RU 102396, МПК G05D 7/00, 30.09.2010].
Недостатком известного устройства является сложность осуществления регулировки перепада давления, поскольку пружина, создающая необходимый перепад давления, расположена внутри закрытого корпуса, что усложняет доступ к ней в случае необходимости. Известное устройство также имеет относительно большой вес и габариты, недостаточную надежность.
Известен регулятор расхода, содержащий корпус, клапан, состоящий из золотниковой тарели с упорной частью и направляющей частью, оснащенной пазом под уплотнительное кольцо, штока с коническим буртиком, мембраны с нижней тарелью и верхней тарелью, имеющей в отверстии под шток клапана конический буртик, фиксатор открытого и закрытого положений, содержащий корпус с приливами и направляющей втулкой, снабженный верхней парой радиальных втулок, две пары подпружиненных фиксирующих шариков, регулировочные винты [RU 54442, МПК G05D 7/00, 26.01.2006].
Недостатком известного устройства является недостаточная надежность, особенно при низкой температуре окружающей среды, большой вес и габариты, сложность осуществления регулировки перепада давления, поскольку пружина, создающая необходимый перепад давления, расположена внутри закрытого корпуса, что усложняет доступ к ней в случае необходимости. Кроме того, известное устройство содержит большое число резинотехнических изделий, что также уменьшает надежность его работы.
В качестве прототипа был выбран регулятор расхода жидкости, содержащий корпус с верхней крышкой корпуса и нижней крышкой корпуса, внутри которого расположен неподвижный магнит и шток, к которому жестко прикреплены подвижный магнит и клапан манжетный, пружину, соединенную со штоком, и регулировочный болт, выполненный с возможностью регулирования перепада давления и взаимодействия с пружиной. К корпусу жестко присоединен каркас с верхней и нижней крышкой каркаса, так что верхняя крышка корпуса является нижней крышкой каркаса, пружина размещена внутри каркаса и нижним концом соединена со штоком, а регулировочный болт закреплен в верхней крышке каркаса [RU 142602, МПК G05D 7/00, 04.03.2014].
Недостатком устройства по прототипу является сложность и неточность регулировки перепада давления, что обусловлено невозможностью регулировки значений магнитных сил неподвижного магнита и подвижного магнита без их замены, а также сложностью создания одинаковых значений магнитных сил от них. Кроме того, известные магниты имеют ограниченный диапазон возможных магнитных сил, создаваемых ими, что ограничивает величину создаваемого перепада давления в регуляторе расхода жидкости.
Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое устройство, - создание регулятора расхода жидкости, имеющего большую точность, надежность и простоту регулировки перепада давления.
Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое устройство - повышение точности, надежности и простоты регулировки перепада давления.
Сущность заявляемого устройства заключается в следующем.
Регулятор расхода жидкости содержит корпус с верхней крышкой корпуса, шток, размещенный внутри корпуса, прикрепленный к штоку манжетный клапан, пружину, нижним концом соединенную со штоком и регулировочный болт, выполненный с возможность регулирования перепада давления и взаимодействия с пружиной, при этом к корпусу жестко присоединен каркас с верхней и нижней крышкой каркаса, так что крышка корпуса является нижней крышкой каркаса, пружина размещена внутри каркаса, а регулировочный болт закреплен в верхней крышке каркаса. В отличие от прототипа, дополнительно содержит блок фиксации, верхний и нижний фиксаторы, расположенные в параллельных плоскостях и закрепленные в отверстиях боковой поверхности корпуса, каждый фиксатор содержит расположенные внутри корпуса фиксатора с крышкой фиксатора, снабженной проушиной с резьбой, пружину фиксатора и стержень, один из концов которого продет через проушину крышки фиксатора, таким образом, что его концевая часть расположена снаружи корпуса фиксатора, и выполнен с возможностью вкручивания/выкручивания из корпуса фиксатора посредством резьбового соединения, а другой конец выполнен с расширением, причем пружина фиксатора установлена на стержне между крышкой фиксатора и расширением, при этом блок фиксации закреплен на штоке, снабжен по внешнему периметру пазом, в котором размещены шары, имеющие радиус, равный радиусу кривизны паза, блок фиксации выполнен с возможностью перемещения в вертикальной плоскости со штоком внутри корпуса, таким образом, что один шар выполнен с возможностью взаимодействия с расширением стержня верхнего фиксатора, а другой шар выполнен с возможностью взаимодействия с расширением стержня нижнего фиксатора.
Повышение точности и надежности регулировки перепада давления обеспечивается за счет возможности создания одинаковых сил удержания манжетного клапана в открытом положении и закрытом положении с помощью взаимодействия блока фиксации с шарами и фиксаторами.
Простота регулировки перепада давления повышается за счет возможности регулировки перепада давления посредством раскручивания/закручивания стержня фиксатора и натяжения пружины фиксатора и расширения возможного диапазона регулировки перепада давления без замены каких-либо элементов.
Крышка корпуса регулятора расхода жидкости и крышка корпуса фиксатора предназначены для регулировки натяжения пружины регулятора расхода жидкости и пружины фиксатора соответственно.
Пружина регулятора расхода жидкости предназначена для создания необходимого перепада давления.
Манжет манжетного клапана может быть выполнен, например в виде полиуретанового кольца или резинового кольца, при этом предпочтительно выполнение манжета в виде полиуретанового кольца, что повышает надежность работы манжетного клапана.
2
2
Регулировочный болт выполнен с возможностью регулирования перепада давления, как на открытие (например, 0,8-1,2 кгс/см) регулятора расхода жидкости, так и на его закрытие (например, 0,2-0,4 кгс/см) посредством его вкручивания и раскручивания, что влияет на степень сдавливания пружины регулятора расхода жидкости.
Нижний и верхние концы пружины предпочтительно присоединены к центральному стержню, предназначенному для удаления остаточного давления в трубопроводе при демонтаже регулятора расхода жидкости. Центральный стержень с одного конца прикреплен с помощью разъемного соединения к втулке, вставленной в шток, а другой конец располагается снаружи корпуса и протянут через верхнюю крышку каркаса и регулировочный болт. Регулировочный болт зафиксирован на центральном стержне.
Блок фиксации в процессе взаимодействия с фиксатором предназначен для фиксации положения манжетного клапана.
Блок фиксации выполнен с возможностью перемещения со штоком в вертикальной плоскости из крайнего верхнего положения внутри корпуса в крайнее нижнее положение и наоборот.
Нижний фиксатор предназначен для удержания манжетного клапана в закрытом положении, а верхний фиксатор предназначен для удержания манжетного клапана в открытом положении посредством взаимодействия соответствующего фиксатора с соответствующим шаром. Нижний и верхний фиксаторы расположены в параллельных плоскостях.
Предпочтительно с целью повышения равномерности распределения давления на блок фиксации и его истирания верхний фиксатор и нижний фиксатор расположены противоположно друг другу.
Заявляемое устройство может содержать дополнительные отверстия в боковой поверхности корпуса, в которых закреплены дополнительные нижние фиксаторы, расположенные радиально нижнему фиксатору и/или дополнительные верхние фиксаторы, расположенные радиально верхнему фиксатору и дополнительные шары, размещенные в пазе блока фиксации, каждый из дополнительных шаров выполнен с возможностью взаимодействия с соответствующим расширением стержня дополнительного фиксатора в отдельности. Предпочтительно с целью повышения равномерности распределения давления на блок фиксации и истирания блока фиксации верхний фиксатор и дополнительные верхние фиксаторы расположены равноудалено друг от друга, нижние фиксаторы и дополнительные нижние фиксаторы расположены равноудалено друг от друга и со смещением в горизонтальной плоскости на половину расстояния между верхним фиксатором и дополнительными верхними фиксаторами относительно соответствующей проекции верхнего фиксатора или дополнительного верхнего фиксатора на плоскость расположения нижнего фиксатора и дополнительных нижних фиксаторов.
Предпочтительно заявляемое устройство содержит два дополнительных шара, размещенных в пазе блока фиксации, два дополнительных отверстия в боковой поверхности корпуса, в одном из них закреплен один дополнительный нижний фиксатор, а в другом закреплен один дополнительный верхний фиксатор, что дополнительно повышает точность и надежность регулировки перепада давления в заявляемом устройстве за счет осуществления возможности регулировки перепада давления большим числом фиксаторов. Снабжение регулятора расхода жидкости большим числом дополнительных верхних и нижних фиксаторов является технологически сложноосуществимым и экономически не рациональным.
Предпочтительно верхний и дополнительный верхний фиксаторы расположены симметрично относительно штока, а нижний фиксатор и дополнительный нижний фиксатор расположены симметрично относительно штока и со смещением 90° в горизонтальной плоскости относительно проекции верхнего фиксатора и дополнительного верхнего фиксатора на плоскость расположения нижнего фиксатора и дополнительного нижнего фиксатора, что дополнительно повышает точность и надежность регулировки перепада давления за счет равномерной фиксации блока фиксации со всех сторон.
Каждый шар выполнен с возможностью взаимодействия с соответствующим расширением стержня в отдельности путем удержания блока фиксации на определенном вертикальном уровне.
Нижний фиксатор, дополнительные нижние фиксаторы, верхний фиксатор и дополнительные верхние фиксаторы могут быть прикреплены к боковой поверхности корпуса регулятора расхода жидкости посредством резьбового соединения.
Расширение стержня предназначено для регулировки натяжения пружины фиксатора и препятствует проникновению жидкости путем плотного прилегания к внутренней стенке корпуса фиксатора. С целью уменьшения трения стержня о корпус фиксатора расширение может быть выполнено из фторопласта.
Концевая часть конца стержня, расположенного снаружи корпуса фиксатора, предназначена для регулировки натяжения пружины фиксатора путем ее вращения и с целью повышения безопасности использования фиксатора может быть выполнена из фторопласта за счет более низкой силы трения фторопласта о крышку фиксатора.
Заявляемое устройство поясняется чертежами, где:
Фиг. 1 - регулятор расхода жидкости (вид спереди) (пример 1).
Фиг. 2 - выноска А (общий вид каждого фиксатора).
Фиг. 3 - общий вид регулятора расхода жидкости (пример 1).
Фиг. 4 - регулятор расхода жидкости (вид спереди) (пример 2).
Пример 1.
Регулятор расхода жидкости содержит корпус 1 с верхней крышкой корпуса 2, шток 3, размещенный внутри корпуса 1, прикрепленный к штоку 3 при помощи крепежного изделия в виде гайки 4 манжетный клапан 5, пружину 6 и регулировочный болт 7, выполненный с возможность регулирования перепада давления и взаимодействия с пружиной 6.
К корпусу 1 жестко присоединен каркас 8 с верхней и нижней крышкой каркаса 9 и 10, так что крышка корпуса 2 является нижней крышкой каркаса 10, пружина 6 размещена внутри каркаса 8.
В верхней крышке каркаса 9 закреплен регулировочный болт 7, выполненный с возможность взаимодействия с пружиной 6, таким образом, что при закручивании/раскручивании регулировочного болта 7 он сдавливает/ослабляет пружину 6.
Верхняя часть (не обозначена на чертежах) пружины 6 жестко прикреплена к верхнему упору 11, а нижняя часть (не обозначена на чертежах) пружины 6 жестко прикреплена к нижнему упору 12. Нижний и верхний упоры 11 и 12 прикреплены к центральному стержню 13, предназначенному для удаления остаточного давления в трубопроводе (не показан на чертежах) при демонтаже регулятор расхода жидкости. Центральный стержень 13 с одного конца (не обозначен на чертежах) прикреплен с помощью разъемного соединения к втулке 14, вставленную в шток 3, а другой конец (не обозначен на чертежах) располагается снаружи корпуса 1 и протянут через верхнюю крышку каркаса 9 и регулировочный болт 7.
Пружина 6 выполнена в виде двух частей, соединенных между собой с помощью проставки 15 для пружины 6.
Регулятор расхода жидкости содержит блок фиксации 16, который закреплен на штоке 3 с помощью гаек 17. Блок фиксации 16 снабжен по внешнему периметру пазом 18, в котором размещены четыре шара, среди которых на чертеже показаны шары 19 и 20, остальные шары не показаны на чертежах. Каждый шар, в том числе шар 19 и 20 имеют радиус, равный радиусу кривизны паза 18. Блок фиксации 16 выполнен с возможностью перемещения в вертикальной плоскости со штоком 3 из крайнего верхнего положения внутри корпуса 1 в крайнее нижнее положение и наоборот.
Регулятор расхода жидкости содержит верхний и нижний фиксаторы 21 и 22 соответственно и дополнительные верхний и нижний фиксаторы 23 и 24 соответственно.
Боковая поверхность (не обозначена на чертежах) корпуса 1 снабжена четырьмя отверстиями 25 в которых закреплены посредством резьбового соединения 26 и шайбы 27 верхний фиксатор 21, нижний фиксатор 22, дополнительный верхний фиксатор 23 и дополнительный нижний фиксатор 24.
Верхний фиксатор 21 и дополнительный верхний фиксатор 23 расположены радиально и симметрично относительно штока 3, а нижний фиксатор 22, и дополнительный нижний фиксатор 24 расположены радиально симметрично относительно штока 3 и в параллельной плоскости расположения верхнего фиксатора 21 и дополнительного верхнего фиксатора 23 со смещением на 90° в горизонтальной плоскости относительно проекции верхнего фиксатора 21 и дополнительного верхнего фиксатора 23 на плоскость (не показана на чертежах) расположения нижнего фиксатора 22 и дополнительного нижнего фиксатора 24.
Верхний фиксатор 21, нижний фиксатор 22, дополнительный верхний фиксатор 23 и дополнительный нижний фиксатор 24, каждый содержит расположенные внутри корпуса фиксатора 28 с крышкой фиксатора 29, снабженной проушиной 30 с резьбой 31, пружину фиксатора 32 и стержень 33. Один конец 34 стержня 33 продет через проушину 30 таким образом, что его концевая часть (не обозначена на чертежах) расположена снаружи корпуса фиксатора 28, и выполнен с возможностью вкручивания/выкручивания из корпуса фиксатора 28 посредством резьбового соединения, предназначен для регулировки натяжения пружины фиксатора 28 и выполнен из фторопласта. Другой конец стержня 33 выполнен с расширением 35, плотно прилегает к внутренней стенке (не обозначена на чертежах) корпуса фиксатора 28 и выполнен из фторопласта. Пружина фиксатора 32 установлена на стержне 33 между крышкой фиксатора 29 и расширением 35.
Блок фиксации 16 выполнен с возможностью перемещения в вертикальной плоскости со штоком 3 внутри корпуса 1 таким образом, что одна пара шаров (не показаны на чертежах) выполнена с возможностью взаимодействия с расширениями 25 стержней 33 верхнего фиксатора 21 и дополнительного верхнего фиксатора 23 соответственно, а другая пара шаров 19 и 20 выполнена с возможностью взаимодействия с расширениями 35 стержней 33 нижнего фиксатора 22 и дополнительного нижнего фиксатора 24 соответственно.
Пружина 6 нижним концом соединена со штоком 3. Соединение штока 3 с пружиной 6 обеспечивается за счет центрального стержня 13. Шток 3 вставлен в крышку корпуса 2 и в дно корпуса (не обозначена на чертежах) с использованием втулок 14 и 36. Места соединения штока 3 с крышкой корпуса 2 и дном корпуса также снабжены уплотнительными кольцами (не показаны на чертежах) с целью предотвращения попадания жидкости внутрь корпуса.
Манжетный клапан 5 расположен снаружи корпуса 1. Манжет манжетного клапана 5 выполнен в виде полиуретанового кольца.
С внешней стороны корпуса размещается фланец наружный 37.
Каркас 8 представляет собой две опоры 38 в виде стержней, расположенных параллельно в вертикальной плоскости и верхнюю и нижнюю крышки каркаса 9 и 10, соединенные с помощью гаек 39 с каждой из опор 38.
Регулировочный болт 7 выполнен с возможностью регулирования перепада давления, как на открытие (0,8-1,2 кгс/см2) регулятора расхода жидкост, так и на его закрытие (0,2-0,4 кгс/см2) посредством его вкручивания и раскручивания, что влияет на степень сдавливания пружины 6. Регулировочный болт 7 зафиксирован на центральном стержне 13 с помощью упора в виде гайки 40.
Расширение 35 стержня 33 дополнительно снабжено уплотнительным кольцом 41.
Пример 2.
Устройство регулятора расхода жидкости по примеру 2 аналогично регулятору расхода жидкости по примеру 1.
Однако в пазе 18 блока фиксации 16 размещены два шара 19 и 42. Каждый шар 19 и 42 имеют радиус, равный радиусу кривизны паза 18.
Боковая поверхность (не обозначена на чертежах) корпуса 1 снабжена двумя отверстиями 25, в которых закреплены посредством резьбового соединения 26 и шайбы 27 верхний фиксатор 21, нижний фиксатор 22. Верхний фиксатор 21 и нижний фиксатор 22 расположены в параллельных плоскостях, противоположно друг другу, таким образом, что проекция верхнего фиксатора 21 на плоскость расположения нижнего фиксатора 22 расположена симметрично нижнему фиксатору 22.
Блок фиксации 16 выполнен с возможностью перемещения в вертикальной плоскости со штоком 3 внутри корпуса 1 таким образом, что шар 42 выполнен с возможностью взаимодействия со стержнем 33 верхнего фиксатора 21, а шар 19 выполнен с возможностью взаимодействия со стержнем 33 нижнего фиксатора 22.
Принцип работы заявляемого устройства заключается в следующем.
В процессе набора давления манжетный клапан 5 находится в закрытом состоянии. Под действием пружины 6 блок фиксации 16 удерживается нижним фиксатором 21 и дополнительным нижним фиксатором 23 (пример 1) или нижним фиксатором 21 (пример 2) следующим образом: пружина фиксатора 30 под действием силы упругости давит на расширение 35 стержней 33 нижнего фиксатора 21 и дополнительного нижнего фиксатора 23 (пример 1) или нижнего фиксатора 21 (пример 2), каждый стержень 33 оказывает давление на соответствующий шар, в том числе 19 или 20 (пример 1) или 19 или 42 (пример 2), прижимая его к блоку фиксации 16.
Как только давление среды достигает определенного значения блок фиксации 16 со штоком 3 перемещается вверх внутри корпуса 1 под действием давления потока жидкости, происходит открытие манжетного клапана 5, обеспечивая проход жидкости через манжетный клапан 5.
Таким образом, давление среды преодолевает силы пружины 6 и силу давления на шары, в том числе 19 или 20 (пример 1) или 19 или 42 (пример 2). Блок фиксации 16 из крайнего нижнего положения внутри корпуса 1 перемещается в крайнее верхнее положение, где посредством прижатия пары шаров (пример 1) или шара 42 (пример 2), верхним фиксатором 21 и дополнительным верхним фиксатором 23 (пример 1) или верхним фиксатором 21 (пример 2) удерживается.
При снижении перепада давления пружина 6 преодолевает усилие потока и силу давления верхнего фиксатора 21 и дополнительного верхнего фиксатора 23 (пример 1) или верхнего фиксатора 21 (пример 2) на пары шаров (пример 1) или шар 19 (пример 2), и возвращает блок фиксации 16 в крайнее нижнее положение, что приводит к закрытию манжетного клапана 5.
Пружина 6 регулятора расхода жидкости предназначена для создания необходимого перепада давления.
Регулировочный болт 7, взаимодействуя с пружиной 6, выполняет функцию регулировки перепада давления, то есть при его закручивании и выкручивании оператором регулировочный болт 7 сдавливает или ослабляет пружину 6, которая в свою очередь создает необходимый перепад давления.
Центральный стержень 13 обеспечивает удаление остаточного давления в трубопроводе при демонтаже регулятора расхода жидкост.
Регулирование перепада давления осуществляется за счет закручивания/раскручивания конца 34 всех стержней 33, расположенных снаружи корпуса фиксатора 28, что усиливает/ослабляет силу воздействия пружины фиксатора 32 на расширение 35 стержня 33 соответственно, при этом расширение 35 указывает воздействие на соответствующий шар, в том числе 19 или 20 (пример 1), или 19 или 42 (пример 2) и блок фиксации 16 соответственно.
Таким образом, заявляемое устройство позволяет достичь следующий технический результат - повышение точности, надежности и простоты регулировки перепада давления.