Результат интеллектуальной деятельности: Способ определения площадей утечек газа в двухстороннем регуляторе расхода с регулируемыми расходными отверстиями

Предлагаемое изобретение относится к области машиностроения, а именно, к способу определения площадей утечек регулятора расхода при полностью закрытых расходных отверстиях (режим утечек).

Известен метод испытания на герметичность, получивший название метод «мундштука» (см. ОСТ 92-4291-75 стр. 11-14). Данный метод позволяет определить величину утечки контрольного газа путем продувки под давлением. Недостатком данного метода является то, что с его помощью нельзя определить площади, через которые происходят непроизводительные утечки рабочего тела каждого из патрубков при испытаниях, например, двухсторонних регуляторов расхода. Кроме того, этот метод требует погружения испытываемого объекта в жидкость, что не всегда возможно из-за особенностей конструкции. Недостатком данного метода является также необходимость применения дополнительной оснастки для испытаний, как то ванны с жидкостью, мерной емкости и т.д. Определение площадей утечек необходимо для расчета запасов рабочего тела при автономной работе источника последнего, а также правильного определения импульсной характеристики при полном открытии одного из расходных отверстий.

Задачей предполагаемого изобретения является разработка способа определения площадей утечек регулятора расхода.

Указанная задача решается тем, что в способе определения площадей утечек газа в двухстороннем регуляторе расхода с входным патрубком и выходными патрубками с расходными отверстиями, степень открытия которых изменяется регулирующим элементом, заключающемся в продувке регулятора газом под давлением, продувку осуществляют, пропуская поток рабочего тела через последовательно установленные камеру с шайбой-соплом на выходе и стабилизирующую камеру, сообщающуюся с входным патрубком, при этом полностью открывают регулирующим элементом одно из расходных отверстий и замеряют давления перед шайбой соплом и перед входным патрубком регулятора расхода, затем герметизируют перекрытое расходное отверстие и производят повторную продувку с измерением вышеупомянутых давлений, и повторяют те же операции для другого расходного отверстия, определяют площадь утечек для каждого расходного отверстия по формуле

где:

μF_Σn - совокупная эффективная площадь выходного патрубка, расходное отверстие которого полностью открыто;

μF_n - эффективная площадь выходного патрубка, расходное отверстие которого полностью открыто, при установленной в другой выходной патрубок герметизирующей заглушки;

F_ш - геометрическая площадь шайбы-сопла;

Р_д.ш.n - давление перед шайбой-соплом при продувке, когда одно из расходных отверстий полностью открыто, а другое перекрыто регулирующим элементом;

Р_рег.n - давление перед регулятором расхода, когда одно из расходных отверстий полностью открыто, а другое перекрыто регулирующим элементом;

Р_{д.ш.герм.n} - давление перед шайбой-соплом при продувке, когда одно из расходных отверстий полностью открыто, а другое перекрыто регулирующим элементом и дополнительно загерметизировано заглушкой;

Р_{рег.герм.n} - давление перед блоком, когда одно из расходных отверстий полностью открыто, а другое перекрыто регулирующим элементом и дополнительно загерметизировано заглушкой.

n - порядковый номер расходного отверстия в регуляторе расхода.

На фиг. 1 приведена конструкция регулятора расхода и установки для продувок в положении, когда одно из расходных отверстий полностью перекрыто регулирующим элементом.

На фиг. 2 приведена конструкция, в которой в выходном патрубке с перекрытым расходным отверстием, установлена заглушка.

Регулятор расхода состоит из выходных патрубков 1 и 2, регулирующего элемента 3, входного патрубка 4 и корпуса 5. В выходных патрубках 1 и 2 выполнены расходные отверстия 6 и 7. Для герметизации одного из расходных отверстий 6 или 7 используется заглушка 8. Установка для продувок состоит из камеры 9, на выходе из которой установлена шайба-сопло 10. Камера 9 соединяется со стабилизирующей камерой 11, которая сообщается с входным патрубком 4 регулятора расхода. Обе камеры 9 и 11 снабжены манометрами, замеряющими давления перед шайбой соплом Р_д.ш. и перед регулятором расхода Р_рег.

Указанный способ осуществляется следующим образом. Первоначально на воздушной установке продувают регулятор расхода, открывая полностью одно из расходных отверстий, например, 6 патрубка 1, при этом, второе расходное отверстие 7 патрубка 2 полностью перекрыто регулирующим элементом 3 (фиг. 1). Положение, при котором расходное отверстие полностью перекрыто регулирующим элементом, называется режимом утечек. Подача рабочего тела происходит через камеры 9 и 11. Полученная при этой продувке совокупная эффективная площадь μF_Σ1 выходного патрубка 1, складывается из эффективной площади полностью открытого расходного отверстия 6 патрубка 1 - μF₁ и площади утечек патрубка 2 - F_ут.2, то есть:

Совокупная эффективная площадь полностью открытого расходного отверстия 6 патрубка 1 - μF_Σ1 определяется по формуле [2] и является результатом первой продувки без установки герметизирующей заглушки 8.

F_ш - геометрическая площадь шайбы-сопла;

Р_д.ш.1 - давление перед шайбой-соплом при продувке, когда расходное отверстие 6 полностью открыто, а другое 7 перекрыто регулирующим элементом 3;

P_рег.1 - давление перед регулятором расхода, когда расходное отверстие 6 полностью открыто, а другое 7 перекрыто регулирующим элементом;

Замер давлений Р_д.ш. и Р_рег. осуществляется в камерах 9 и 11 соответственно. Затем в выходной патрубок 2, полностью перекрытым регулирующим элементом 3, устанавливается герметизирующая заглушка 8 (фиг. 2), которая полностью исключает утечки, и повторяется продувка регулятора при полностью открытом выходном патрубке 1. Данной продувкой определяется «чистая» эффективная площадь полностью открытого расходного отверстия 6 патрубка 1 - μF₁. Величина μF₁ определяется по формуле

Р_{д.ш.герм.1} - давление перед шайбой-соплом при продувке, когда о расходное отверстие 6 полностью открыто, а другое 7 перекрыто регулирующим элементом 3 и дополнительно загерметизировано заглушкой 8; Р_{рег.герм.1} - давление перед блоком, когда расходное отверстие 6 полностью открыто а другое 7 перекрыто регулирующим элементом 3 и дополнительно загерметизировано заглушкой 8.

Тогда площадь утечек патрубка 2 - F_ут.2 равна:

F_ут.2=μF_Σ1 - μF₁

Таким образом, определяется площадь утечек в выходном патрубке 2. Повторяя такую же последовательность продувок, при полностью открытом расходном отверстии 7 выходного патрубка 2 определяется площадь утечек F_ут.1 выходного патрубка 1.

где

μF_Σ2 - совокупная эффективная площадь выходного патрубка 2;

μF₂ - эффективная площадь полностью открытого отверстия 7 патрубка 2.

Таким образом, как видно из вышеизложенного предлагаемый способ позволяет определить площади утечек регулятора расхода.