Диференціатор

Корисна модель відноситься до засобів автоматики і може бути використана в механічних, гідравлічних і пневматичних установах систем автоматичного регулювання і керування різного призначення, для підвищення їх точності функціонування в умовах значних перепадів температур. Відомий гідравлічний пристрій для диференціювання сигналів, що містить підсумовуючий важіль, вузол приймання вхідних сигналів, з'єднаний через дросель з першим сильфоном перетворювача і безпосередньо з другим сильфоном, жорстко з'єднаний з першим сильфоном через фланець, з'єднаний за допомогою тяги з одним із кінців підсумовуючого важеля, при цьому сильфони перетворювача і вузла приймання вхідних сигналів розміщенні в циліндричних напрямних втулках, жорстко з'єднаних з нерухомими фланцями, другий сильфон перетворювача через рухомий фланець з'єднаний із середньою точкою підсумовуючого важеля [див. авторське свідоцтво СРСР, №469973, 1975 p.]. Однак у відомому пристрої, із-за використання робочої рідини з певним коефіцієнтом об'ємного розширення, яка при змінюванні температури змінює свій об'єм і тиск в замкнених сильфонах, значно погіршується точність функціонування як самого пристрою, так і системи в цілому. Через те, область використання їх в системах із значними коливаннями температури робочої рідини обмежена. Таким чином відомий пристрій для диференціювання сигналів має низьку точність функціонування і обмежену область використання. Тому в основу корисної моделі поставлено задачу підвищення точності функціонування і розширення області використання пристрою при будь-яких змінюваннях температури робочої рідини. Для вирішення даною задачі у запропонованому диференціаторі, який включає підсумовуючий важіль, вузол приймання вхідних сигналів, сполучений через дросель з першим сильфоном перетворювача і безпосередньо з другим сильфоном, жорстко з'єднаним з першим сильфоном через фланець, зв'язаний за допомогою тяги з одним із кінців підсумовуючого важеля, при цьому сильфони перетворювача і вузла приймання вхідних сигналів розміщенні у циліндричних напрямних втулках, жорстко зв'язаних з нерухомими фланцями, другий сильфон перетворювача через рухомий фланець з'єднаний із середньою точкою підсумовуючого важеля, відповідно до винаходу є те, що він додатково обладнаний компенсатором відхиленого об'єму і тиску робочої рідини при змінюванні її температури, при чому останній виконаний у вигляді дво х концентрично розміщених сильфонів, які одними торцями жорстко приєднані до нерухомого фланця перетворювача, а другими торцями - до вільного фланця, при цьому порожнина другого сильфона містить наповнювач з більшим, від робочої рідини, коефіцієнтом об'ємного розширення, а порожнина першого сильфона заповнена робочою рідиною диференціатора і через отвори у нерухомому фланці сполучена з порожнинами сильфонів перетворювача. При підвищенні (пониженні) температури робочої рідини відповідно підвищується (понижується) наповнювача у др угому сильфоні компенсатора, в результаті чого об'єм його і сильфона збільшиться (зменшиться) і рухомі фланці сильфонів перетворювача перемістяться відповідно, зменшуючи (збільшуючи)свій робочий об'єм, забезпечуючи чим компенсацію збільшення (зменшення) об'єму і тиску, викликано підвищенням (пониженням) температури. Таке технічне рішення забезпечить високу точність функціонування запропонованого диференціатора при будь-яких температурах робочої рідини в сильфонах і дасть можливість розширити область його використання. Розміщення одного і другого сильфонів, а також вільного фланця, компенсатора у спільній циліндричній напрямній спрощує конструкцію і забезпечує компактність запропонованого диференціатора. На представленому кресленні схематично показаний запропонований диференціатор сигналів. Диференціатор містить вузол приймання вхідних сигналів з сильфоном 1, рухомим 2 і нерухомим 3 фланцями і циліндричною напрямною 4. закрита порожнина сильфона 1 жорстокою гідролінією 5 сполучена з перетворювачем сигналів, який складається із голчатого дроселя 6 і двох сильфонів 7, 8, зв'язаних між собою рухомим фланцем 9. Фланець 9 тягою 10 з'єднаний з одним кінцем підсумовуючого важеля 11, фланець 12 - з його середньою точкою, а другий кінець - з вихідною тягою 13. Для утримання підсумовуючого важеля 11 в заданому положенні і зменшення впливу механічного гістерезисну матеріалу стінок сильфонів установлена зрівноважуюча пружина 14. Фланець 15 сильфона перетворювача сигналів жорстко зв'язаний з сильфонами 16, 17 компенсатора змінювання тиску робочої рідини, викликаного змінюванням її температури. Сильфони 16, 17 з'єднані з вільним фланцем 18 таким чином, що утворюють дві замкнуті порожнини, одна з яких через отвори у фланцеві 15 сполучається з порожниною сильфонів перетворювача сигналів і наповнена робочою рідиною, а друга порожнина - наповнювачем з більшим від робочої рідини коефіцієнтом об'ємного розширення. Робоча рідина через жорстку 5 і гнучку гідролінією 19 поступає у сильфон 7 безпосередньо від сильфона 1, а у сильфон 8 - через жорсткі гідролінії 5, 20 і голчатий дросель 6. Рухомі деталі диференціатора переміщуються у циліндричних напрямних 4, 21, жорстко зв'язаних з нерухомими фланцями 3, 22. Роботу ди ференціатора, послідовно установленого в систему керування або регулювання розглянемо у трьох випадках: - при різкій дії вхідного сигналу і постійній температурі робочої рідини; - при повільній дії вхідного сигналу і постійній температурі робочої рідини; - при підвищеній і пониженій температурі робочої рідини відносно розрахункової. У першому випадку, через наявність дроселя 6, тиск у сильфоні 8 буде зростати повільніше ніж у сильфоні 7, в результаті чого рухомий фланець 9 буде переміщуватися вправо, переміщуючи з собою один із кінців підсумовуючого важеля 11, створюючи додаткове переміщення його вихідному кінцю і тязі 13. Рухомий фланець 12 сильфона 7, з'єднаний з підсумовуючим важелем 11 в середній його частині буде переміщатися вліво і тим самим додатково перемістить вихідну тягу 13. В результаті на виході буде додавання двох переміщень: переміщення, викликаного змінюванням вхідного сигналу і переміщення, викликаного швидкістю змінювання вхідного сигналу. У випадку різкого звільнення фланця 2 сильфона 1 і постійній температурі робочої рідини, диференціатор буде працювати аналогічно тільки вихідні переміщення будуть направленні в протилежний бік. В цих випадках диференціатор працює як підсилювально - диференціююча ланка. У другому випадку, коли тиск робочої рідини у приймальному сильфоні 1 змінюється повільно, перепад тисків в сильфонах 7, 8 практично буде відсутнім. Рухомі фланці 12, 9 переміщатимуться уліво з однаковою швидкістю, в результаті чого підсумовуючий важіль 11 буде переміщатися не змінюючи свого кута на хилу і передавати даний сигнал на орган виконавчого механізму. В даному випадку вихід диференціатора складається тільки з переміщення, викликаного змінюванням вхідного сигналу і він працює як підсилювача ланка. При підвищеній температурі робочої рідини в порівнянні з розрахунковою її об'єм і тиск збільшиться, що викликало би додаткове переміщення вихідної тяги 13 і відповідно цього похибку в роботі диференціатора. Однак із збільшенням температури робочої рідини підвищується температура наповнювача у сильфоні 17 і він розширюється. При цьому вільний фланець 18 переміщується у право і збільшує об'єм сильфона 16 настільки, що компенсує приріст об'єму робочої рідини у сильфонах 7, 8 перетіканням її через отвори у фланці 15 у сильфон 16. При пониженій температурі робочої рідини об'єм і тиск її зменшиться, а також зменшиться об'єм наповнювача у сильфоні 17 і фланець 18 переміститься уліво, зменшуючи при цьому об'єм сильфона 16 настільки, що компенсує зменшення об'єму робочої рідини в сильфонах 7, 8 перетіканням її через отвори у фланці 15 із сильфона 16. Застосування запропонованого диференціатора, в порівняні з відомими, дасть можливість підвищити точність функціонування систем автоматичного керування і регулювання за рахунок зменшення похибок, обумовлених перепадом температури робочої рідини, що розширить область його застосування на об'єктах із коливанням температури в значних межах.