Игольчатый клапан (П)#

block — Внешний вид блока в REPEAT VISION#

Блок описывает течение газа через игольчатый клапан, в котором игла закрывает отверстие для течения газа при посадке в седло.

Величина открытия клапана (поднятия иглы) displacement задается суммой внешнего сигнала S и смещения иглы (Needle offset) в закрытом положении клапана.

При закрытом клапане (displacement<0) площадь течения равна площади утечки.

При displacement > Диаметр седла (смещение иглы превышает диаметр седла клапана) площадь течения неизменна и максимальна.

В блоке может быть использована опция сглаживание при значении параметра Коэффициент сглаживания>0 для параметра displacement в крайних положениях (сравнимых с 0 или Диаметр седла, где Диаметр седла - диаметр седла клапана).

Также в блоке может быть использована опция восстановление давления - для ее подключения следует установить значение параметра Восстановление давления на вкл.

Площадь открытия клапана рассчитывается как (1):

(1)#\[ A_{open}=\:\pi\:\cdot h\cdot \:sin{(\frac{\theta}{2})}\cdot [d_{0}-\frac{h}{2}\cdot \:\sin{\theta}]+A_{leak} \]

где:

\(h\) — расстояние по вертикали между внешним краем иглы и седлом, как указано на схеме выше;

\(θ\) — угол конуса седла, который всегда соответствует углу конуса иглы;

\(d_0\) — диаметр отверстия седла;

\(A_{leak}\) - зона утечки.

Площадь отверстия ограничена максимальным смещением \(h_{max}\) (2):

(2)#\[ h_{max}\:=\:\frac{d_{0}\cdot [1-\sqrt{1-cos{\frac{\theta}{2}}}]}{\sin{\theta}} \]

Для любого смещения иглы, превышающего \(h_{max}\) , \(A\) open представляет собой сумму максимальной площади отверстия и площади утечки (3):

(3)#\[ A_{open}=\:\frac{\pi}{4}\cdot d_{0}^2+A_{leak} \]

Для любой комбинации сигнала на порте S и смещения иглы, меньшего 0, минимальной площадью клапана является площадь утечки.

Расчёт массового расхода

Блок вычисляет массовый расход как (4):

(4)#\[ \dot m=C_d \cdot S_r \cdot \sqrt {\frac{2 \cdot \gamma}{\gamma - 1}\cdot p_{in} \cdot \rho_{in} \cdot (\frac{p_{out}}{p_{in}})^{\frac {2}{\gamma}}\cdot(\frac{1-(\frac{p_{out}}{p_{in}})^{\frac {\gamma-1}{\gamma}}}{1-(\frac{S_R}{S})^2\cdot(\frac{p_{out}}{p_{in}})^{\frac {2}{\gamma}}})}\]

где:

\(C_d\) – коэффициент разряда;

\(S_r\) – площадь отверстия, [м\(^2\)];

S — площадь поперечного сечения портов A и B, [м\(^2\)];

\(\rho\) – плотность газа, [кг/м\(^3\)];

p - давление газа, [Па];

\(\gamma\) - показатель адиабаты.

Линеаризация уравнения при \(\frac{p_{out}}{p_{in}}\)>B\(_{lam}\) (5):

(5)#\[ \dot m=C_d \cdot S_r \cdot \sqrt {\frac{2 \cdot \gamma}{\gamma - 1}\cdot p_{avg}^{\frac {2 - \gamma}{\gamma}} \cdot \rho_{avg} \cdot B_{lam}^{\frac {2}{\gamma}}\cdot(\frac{1- B_{lam}^{\frac {\gamma - 1}{\gamma}}}{1-(\frac{S_r}{S})^2\cdot B_{lam}^{\frac {2}{\gamma}}}})\cdot (\frac {p_{in}^{\frac {\gamma - 1}{\gamma}}-p_{out}^{\frac {\gamma - 1}{\gamma}}}{1-B_{lam}^{\frac {\gamma - 1}{\gamma}}})\]

Когда отношение давления меньше соотношения \(\frac{p_{out}}{p_{in}}\) < \((\frac{2}{\gamma +1})^\frac {\gamma}{\gamma-1}\) уравнением принимается (6):

(6)#\[ \dot m=C_d \cdot S_r \cdot \sqrt {\frac{2 \cdot \gamma}{\gamma + 1}\cdot p_{in} \cdot \rho_{in} \cdot (\frac{1}{(\frac{\gamma +1}{2})^{\frac{2}{\gamma -1}}-(\frac{S_r}{S})^2}})\]

Закон сохранения энергии (7):

(7)#\[ {\phi}_{A}+{\phi}_{B}=0 \]

где:

\(\phi_А\) - поток энергии на входе, [Вт];

\(\phi_В\) - поток энергии на выходе, [Вт].

1. Свойства#

Свойство	Значение по умолчанию	Описание	Единицы измерения
Восстановление давления	выкл	-	-
Диаметр седла	0.1	-	м
Угол конуса	90	-	градусы
Смещение иглы	0.0	-	м
Площадь утечки	1.0e-10	-	м\(^2\)
Площадь порта	0.07	-	м\(^2\)
Коэффициент восстановления, доступно когд `Восстановление давления` - `вкл`	0.64	-	-
Коэффициент сглаживания	0.01	-	-
Отношение давлений перехода между ламинарным и турбулентным режимом течения	0.999	-	-

2. Входы и выходы#

Параметры	Вход/Выход	Описание	Единицы измерения	Тип порта
Смещение иглы	Вход	-	м	Автоматика
Вход	Вход	-	-	Пневматика
Выход	Выход	-	-	Пневматика

Для того, чтобы посмотреть возможности подключения блока необходимо перейти на страницу Описание портов блоков