Пневматичний всережимний регулятор частоти обертання дизеля

Корисна модель належить до машинобудування і може бути використана для автоматичного регулювання частоти обертання переважно дизельних двигунів внутрішнього згоряння (дизелів). Відомий пневматичний всережимний регулятор частоти обертання дизеля містить впускний патрубок подачі повітря в його циліндри з дифузором і з дросельною заслінкою і з'єднувальною трубкою, рейку паливного насоса високого тиску (ПНВТ), вимірювач розрідження, виконаний у вигляді підпружиненої основної мембрани, зв'язаний із з'єднувальною трубкою і рейкою ПНВТ, механізми для керування швидкісним режимом і зупинки дизеля зв'язані відповідно із дросельною заслінкою і рейкою ПНВТ [див. кн.. Настенко Н.Н., Борошок Л.А., Грунауэр А.А. Регуляторы тракторных и комбайновых двигателей. - М.: Машиностроение, 1965, с.43-44, рис.22]. Недоліком відомого пневматичного всережимного регулятора є відносно низька динамічна точність регулювання, оскільки він формує і подає на рейку ПНВТ запізнювальні регулюючі сигнали, пропорційні тільки змінюванню розрідження повітря у впускному патрубку, і не формує сигналів, пропорційних величині швидкості його змінювання, що обмежує область застосування. Таким чином, відомий пневматичний всережимний регулятор має низьку динамічну точність регулювання і обмежену область застосування. Тому в основу корисної моделі поставлено задачу підвищити динамічну точність регулювання і розширити область застосування пневматичного всережимного регулятора. Для вирішення даної задачі відповідно до корисної моделі суттєвими ознаками є те, що в ньому на рейку ПНВТ, крім регулюючого сигналу за відхиленням розрідження повітря у впускному патрубку дизеля, ще додатково подається регулюючий сигнал за швидкістю його відхилення. Це реалізується шляхом установки додаткової мембрани, герметично з'єднаної по периферії з корпусом і утворенням з ним і основною мембраною основної і додаткової камер, остання з яких із з'єднувальною трубкою сполучається через дросель, а основна камера безпосередньо. Крім цього, в основній камері додатково розміщується підсумовуючий важіль з тягами, з'єднаний в середній його частині з основною мембраною, один із кінців - з додатковою мембраною, а другий - з рейкою ПНВТ. При такому технічному рішенні в динаміці буде формуватися і подаватися на рейку ПНВТ регулюючий сигнал, пропорційний як відхиленню розрідження, так і швидкості його відхилення у впускному патрубку дизеля. На представленому креслені схематично показано загальний вигляд пневматичного всережимного регулятора частоти обертання дизеля. Пневматичний всережимний регулятор містить корпус 1 вимірювача відхилення розрідження і швидкості його відхилення, з'єднаний трубкою 2 із впускним патрубком 3, на якому зверху закріплений повітроочисник 4, а усередині установлений дифузор 5 із дросельною заслінкою 6, зв'язаною з важелем 7 керування швидкісним режимом дизеля. Корпус 1 розділений додатково установленою мембраною 8 на дві виконавчі пневматичні камери - основну і додаткову. Основна камера сполучена із з'єднувальною трубкою 2 безпосередньо, а додаткова камера - через пневматичний дросель 9. В основній камері знаходиться додатково установлений підсумовуючий важіль 10, середня частина якого тягою 11 з'єднана з основною мембраною 12, один із кінців важеля зв'язаний тягою 13 з додатковою мембраною 8, а другий кінець - з рейкою 14 ПНВТ 15. Важіль 10 у вихідне положення, усталеного швидкісного режиму дизеля, повертає пружина 16, установлена між мембраною 12 і опорою 17, а можливі перекоси тяги 11 усуваються напрямними 18, 19. Герметизація у з'єднанні рейка 14 - корпус 1 основної камери забезпечується гофрованим чохлом 20. Для припинення подачі палива в циліндри і зупинки дизеля використовується рукоятка 21, кінематично зв'язана з рейкою 14. Працює запропонований регулятор наступним чином. При змінюванні частоти обертання дизеля і певному положенні дросельної заслінки 6 швидкість потоку повітря в дифузорі 5 змінюється, від чого змінюється і розрідження в його горловині. У випадку усталеного навантажувального і швидкісного режиму роботи дизеля, розрідження в горловині 5, а також в основній і додатковій камерах теж усталене і рівне. В результаті дії дисбалансу сил розрідження і атмосферного тиску з одного і пружини 16 з другого боку підсумовуючий важіль 10 займе вертикальне положення і утримуватиме рейку 14 ПНВТ 15 в положенні, яке відповідає цикловій подачі палива заданому навантажувальному і швидкісному режимові роботи дизеля. При різкому зменшенні навантаження на дизель різко підвищиться його частота обертання, а отже, і розрідження в дифузорі 5, яке через наявність дроселя 9 у додатковій буде наростати повільніше ніж в основній камері, в результаті чого додаткова мембрана 8 буде зміщуватися вправо, а разом з нею тяга 13 і зв'язаний з нею, один кінець підсумовуючого важеля 10, забезпечуючи додаткове переміщення його другому кінцю і рейці 14 ПНВТ 15. А збільшення розрідження в основній камері передається на основну мембрану 12, яку, із збільшеним зусиллям, пружина 16, разом з тягою 11 переміщує вліво, забезпечуючи основне переміщення підсумовуючого важелю 10 і рейці 14. Отже, на важелі 10 додається два переміщення, і переміщення рейки 14 ПНВТ 15 буде складатися із основного переміщення, викликаного змінюванням вхідного розрідження (переміщення основної мембрани 12) і додаткового переміщення, викликаного швидкістю змінювання вхідного розрідження повітря (переміщення, спричиненого затримкою додаткової мембрани 8). У випадку різкого збільшення навантаження на дизель різко зменшиться його частота обертання і розрідження в дифузорі, а далі описаний пневматичний регулятор буде працювати аналогічно лише з тією різницею, що вихідні переміщення його рухомих деталей будуть направлені в протилежний бік. При повільному зростанні (спаданні) розрідження у впускному патрубку 3 і дифузорі 5 перепад розрідження в основній і додаткових камерах буде практично відсутній. Додаткова мембрана 8 при цьому буде нерухома, а переміщуватися буде тільки основна мембрана 12, а разом з нею тяга 11, важіль 10 і рейка 14 ПНВТ 15 в бік змінювання циклової подачі палива, для компенсації відхилення частоти обертання дизеля, яке спричинило зростання (спадання) розрідження в його впускному патрубку. В цих випадках переміщення рейки 14 буде складатися тільки з переміщення, викликаного зміною вхідного розрідження в регулятор. Дросельна заслінка дає можливість при будь-якій частоті обертання дизеля збільшувати розрідження до такого значення, при якому регулятор починає працювати, чим забезпечується автоматичне регулювання всіх можливих швидкісних режимів роботи дизеля. Використання запропонованого пневматичного всережимного регулятора частоти обертання дизеля, в порівнянні з відомим, дасть можливість: - підвищити динамічну точність автоматичного регулювання частоти обертання на всіх швидкісних режимах і тим самим підвищити якість виконання технологічних процесів, приводимих дизелями, машин і агрегатів; - понизити витрату палива дизелів завдяки зменшенню граничних відхилень частоти обертання в умовах перемінних навантажень їх роботи; - розширити область застосування дизелів, особливо при агрегатуванні із споживачами їх енергії, з підвищеними вимогами до стабільності частоти обертання при роботі в умовах перемінних навантажень.