УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ГАЗООБМЕНА ГЕРМЕТИЗИРОВАННЫХ ОБЪЕМОВ С ВНЕШНЕЙ СРЕДОЙ
GAS EXCHANGE CONTROL UNIT OF SEALED CAVITIES AND EXTERNAL MEDIUM

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 может быть осуществлено с помощью существующих конструкций дроссельных устройств, которые используются для регулирования расхода газа при постоянном перепаде давления (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 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 №2022190, МПК F16K 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 регулирования степенью газообмена герметизированных объемов с внешней средой в эксплуатации, в случае, когда реальные климатические параметры внешней среды отличаются от заложенных в расчет.
Известно в качестве прототипа заявляемого устройство для регулирования газообмена герметизированных объемов с внешней средой (патент РФ №2066805, МПК F16K 47/14, публ. 20.09.1996 г.), содержащее металлический корпус и регулировочный орган.
К недостаткам известного устройства (дросселя) относится сравнительно 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.
Задачей авторов предлагаемого устройства для регулирования газообмена герметизированных объемов с внешней средой является разработка конструкции, позволяющей обеспечить достаточно точное регулирование газообмена между герметизированным объемом и внешней средой.
Новый технический результат, обеспечиваемый при использовании предлагаемого устройства, заключается в обеспечении возможности упрощения конструкции и более точного регулирования газообмена между герметизированным объемом и внешней средой, чем в прототипе, за счет поддержания заданной степени разгерметизации герметизированного объема, а также восполнения снижающейся при эксплуатации концентрации газа.
Указанные задача и новый технический результат обеспечиваются тем, что в известном устройстве, включающем металлический корпус и регулировочный орган, согласно изобретению, металлический корпус, выполненный в виде полого цилиндра, с торцевой части которого введена и жестко фиксирована соосно с ним длинномерная полая трубка с размещенным в ее полости длинномерным соразмерным с ней штоком в качестве регулировочного органа, установленным с возможностью возвратно-поступательного перемещения внутри полости трубки, для фиксации устройства в рабочем положении, снаружи носовой части цилиндрического корпуса за одно целое с ним выполнен фланец, на который опирается гайка для соединения устройства со штуцером обратного клапана герметизированного объема, носовая часть 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 с возможностью его открытия при достижении крайнего положения.
Предлагаемое устройство поясняется следующим образом.
На чертеже изображено устройство для регулирования газообмена герметизированных объемов с внешней средой, где 1 - корпус, 2 - гайка для соединения устройства со штуцером обратного клапана герметизированного объема; 3 - кольцо запорное; 4 - трубка длинномерная; 5 - шток; 6 - кольцевое эластичное уплотнение.
Корпус 1 устройства выполнен в виде единой полой цилиндрической детали. Корпус 1 по длине имеет различные диаметры. В отверстие торцевой части корпуса 1 введена и жестко фиксирована посредством сварного соединения длинномерная полая трубка 4. В полости трубки 4 на всю ее длину установлен шток 5, соразмерный трубке 4.
Снаружи носовой части корпуса 1 за одно целое с ним выполнен фланец, на который опирается гайка 2 для соединения устройства со штуцером обратного клапана герметизированного объема (на фиг.1 не показан).
На наружной поверхности торцевой части корпуса 1 выполнена кольцевая выемка, в которую установлено кольцо запорное 3 круглого сечения, перекрывающее зазор между внутренней поверхностью гайки 2 и наружной поверхностью этой части корпуса для предотвращения перемещения гайки 2 за пределы торцевой части корпуса 1.
На наружной поверхности носовой 1 части корпуса выполнена кольцевая выемка, в которую установлено эластичное уплотнение 6 круглого сечения, перекрывающее зазор между внутренней поверхностью штуцера герметизированного объема и наружной поверхностью этой части корпуса. Это обеспечивает герметизацию соединения предлагаемого устройства с внутренней полостью обратного клапана герметизированного объема.
Корпус 1 устройства носовой его частью входит в полость отверстия обратного клапана герметизированного объема так, что позволяет открыть его без разгерметизации герметизированного объема при достижении крайнего положения за счет того, что длина носовой цилиндрической части корпуса выполнена равной глубине отверстия штуцера обратного клапана.
Сборка и монтаж устройства осуществляется в следующей последовательности.
С торца корпуса 1 устанавливается (до соприкосновения с фланцем) гайка 2. В выемку на внешней поверхности торцевой части корпуса 1 устанавливается кольцо запорное 3. В отверстие с торца корпуса 1 вставляется на длину 5-10 мм трубка 4 и приваривается к торцу корпуса лазерной сваркой. В отверстие трубки 4 на всю ее длину вставляется в качестве штока 5 проволока.
Носовая часть корпуса 1 с надетым эластичным уплотнением 6 вставляется в отверстие штуцера обратного клапана герметизированного объема. С помощью гайки 2 устройство окончательно монтируется на штуцер обратного клапана герметизированного объема.
Устройство работает следующим образом.
Для задействования предлагаемого устройства шток 5 перемещают в обратном последовательности сборки направлении в полости длинномерной трубки 4 в необходимое для газообмена объема с внешней средой положение для достижения требуемой (в пределах допуска) степени разгерметизации герметизированного объема.
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 через отверстие в обратном клапане герметизированного объема, отверстия в корпусе 1 и кольцевой зазор между внутренней поверхностью трубки 4 и наружной поверхностью штока 5 устройства. Как показали экспериментальные исследования предлагаемого устройства, данная конструкция позволяет максимально плавно и точно регулировать газообмен между герметизированным объемом и внешней средой. Результаты экспериментов сведены в таблицу 1.
Таким образом, использование предлагаемого устройства обеспечивает возможность упрощения конструкции в части конструктивного исполнения регулировочного органа и более точного регулирования газообмена между герметизированным объемом и внешней средой, чем в прототипе, за счет поддержания заданной степени разгерметизации герметизированного объема, а также восполнения снижающейся при эксплуатации концентрации газа.
Возможность промышленной реализации заявляемого устройства подтверждается следующими примерами конкретной реализации.
Пример 1. В лабораторных условиях предлагаемое устройство реализовано на опытном образце, представленном на фиг.1.
Корпус 1 (сталь 12Х18Н10Т ГОСТ 5632-72) устройства выполнен в виде единой полой цилиндрической детали, имеющей по длине различные диаметры. В отверстие торцевой части корпуса 1 введена и жестко фиксирована посредством сварного соединения длинномерная полая трубка 4 (2×0,5-12Х18Н10Т ГОСТ 14162-79).
В полость трубки 4 на всю ее длину введен длинномерный шток 5 (проволока 12Х18Н10Т-0,71 ТУ 3-1002-77).
Снаружи носовой части корпуса 1 заодно целое с ним выполнен фланец, на который опирается гайка 2 для соединения устройства со штуцером обратного клапана герметизированного объема (на фиг.1 не показан).
На наружной поверхности торцевой части корпуса 1 выполнена кольцевая выемка, в которую установлено кольцо запорное 3 (8МН 470-61 ГОСТ 9389-75) круглого сечения, перекрывающее зазор между внутренней поверхностью гайки 2 и наружной поверхностью этой части корпуса.
На наружной поверхности носовой 1 части корпуса выполнена кольцевая выемка, в которую установлено эластичное уплотнение 6 (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 1 устройства носовой его частью входит в полость отверстия обратного клапана герметизированного объема так, что позволяет открыть его без разгерметизации герметизированного объема при достижении крайнего положения за счет того, что длина носовой цилиндрической части корпуса выполнена равной глубине отверстия штуцера обратного клапана.
Сборка и монтаж устройства осуществляется в следующей последовательности.
С торца корпуса 1 устанавливается (до соприкосновения с фланцем) гайка 2. В выемку на внешней поверхности торцевой части корпуса 1 устанавливается кольцо запорное 3. В отверстие с торца корпуса 1 вставляется на длину 5-10 мм трубка 4 и приваривается к торцу корпуса лазерной сваркой. В отверстие трубки 4 на всю ее длину вставляется проволока 5.
Носовая часть корпуса с надетым эластичным уплотнением 6 вставляется в отверстие штуцера обратного клапана герметизированного объема. С помощью гайки 2 устройство окончательно монтируется на штуцер обратного клапана герметизированного объема.
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 только за счет изменения проходного сечения дросселя
Необходимость использования при монтаже дополнительного переходного устройства и необходимость обеспечения герметизации посадочного места штока
Устройство заявленное
Выполнен в виде штока перемещающегося внутри длинномерной трубки
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
Пример 1