Диференціатор

Диференціатор, що містить основний мембранний виконавчий механізм з безштоковою порожниною і підпружиненим штоком, підвідну пневмолінію, з’єднану безпосередньо з 3 30175 діючою на нього пружиною 6. Шток 5 шарнірно з'єднаний із середньою частиною підсумовуючого важеля 7, один кінець якого зв'язаний з вихідною тягою 8. Безштокова порожнина основного виконавчого механізму сполучена з пневмолінією 9. Додатковий мембранний виконавчий механізм аналогічний основному і містить мембрану 10, герметично закладену по краю між лівою 11 і правою 12 кришками, центральна частина якої впирається на опорний диск 13, жорстко зв'язаний зі штоком 14, з постійно діючого на нього пружиною 15. Шток 14 тягою 16 з'єднаний з другим кінцем підсумовуючого важеля 7. Безштокова порожнина додаткового виконавчого механізму сполучена з пневмолінією 17 через регульований дросель 18. Роботу мембранного виконавчого диференціатора, послідовно розміщеного в систему регулювання або управління, розглянемо в дво х випадках: - При різкій (миттєвій) зміні вхідної дії; - При плавній (повільній) зміні вхідної дії. У першому випадку через наявність дроселя 18 тиск у безштоковій порожнині додаткового виконавчого механізму буде зростати повільніше ніж у безштоковій порожнині основного виконавчого мембранного механізму. В результаті опорний диск 13 буде переміщуватись з певним відставанням, переміщуючи з собою шток 14 і зв'язану з ним тягою 16 другий кінець підсумовуючого важеля 7. Приріст тиску повітря в безштоковій порожнині основного виконавчого механізму спричинить переміщення вліво опорного диску 4, штока 5 і середньої частини підсумовуючого важеля 7. Отже на останньому буде підсумовуватись два переміщення, тобто вихідний сигнал (переміщення тяги 8) в перехідному процесі буде складатися із суми переміщень: переміщення, викликаного зміною вхідного сигналу (тиску повітря у пневмолінії 17) і переміщення, викликаного швидкістю зміни вхідного сигналу. При різкому (миттєвому) падінні тиску повітря пневмолініях 9, 17 описаний диференціатор буде працювати аналогічно, але лише з тією різницею, що ви хідні переміщення будуть направлені в зворотну сторону. В цих двох випадках запропоноване технічне рішення є підсилювально-диференціюючою ланкою системи пневмоавтоматики, з переважаючими властивостями диференціюючої ланки. В другому випадку, коли тиск повітря в пневмолініях 9, 17 змінюється повільно, перепад тисків в без штокових порожнинах основного і додаткового виконавчого механізму практично буде відсутній. В результаті, опорні диски 4, 13 будуть переміщуватися вліво з однаковою швидкістю, а разом з ними штоки 5, 14, а також підсумовуючий вал 7, зберігаючи своє вертикальне положення, і вихідна тяга 8. В даному випадку вихід диференціатора буде складатися тільки з переміщення, викликаного зміною вхідного сигналу (тиску повітря в 4 пневмолініях 9, 17) і він працюватиме як підсилювальна ланка. Проте в запропонованому мембранному виконавчому диференціаторі для забезпечення паралельного положення підсумовуючого важеля 7 в усталеному режимі і паралельному переміщенні при повільній зміні тиску повітря в пневмолініях 9, 17 необхідно виконання умови, відповідно до якої зусилля на штоках 5, 14 повинні бути рівними. Це можливо в таких випадках: - якщо ефективні площі мембран, жорсткості зворотних пружин і хід штоків основного і додаткового виконавчих механізмів будуть між собою рівними; - якщо ефективні площі мембран не рівні між собою, тоді жорсткості зворотних пружин основного і додаткового виконавчих механізмів за величиною повинні бути прямопропорційні ефективним площам мембран, тобто в установленому режимі роботи повинна завжди забезпечуватись рівність жорсткості на переміщення пружин і добуток тиску повітря в безштоковій порожнині на ефективну площу мембран. Недотримання вказаної умови у випадку зміни тиску в пневмолініях і можливих при цьому змінних нахилах підсумовуючого важеля, коефіцієнт підсилення мембранного виконавчого диференціатора також буде змінним. Останнє може бути застосоване в системах автоматики неелектричного типу із змінним коефіцієнтом підсилення. Використання запропонованого мембранного виконавчого диференціатора, в порівнянні з вже відомими, дасть можливість: - підвищити динамічну точність виконавчих механізмів, а також систем автоматичного регулювання і керування в цілому, із забезпеченням при цьому потужних вихідних сигналів, що поступають на регулюючий орган; розширити область застосування мембранних виконавчих механізмів; виконання додаткового мембранного виконавчого механізму взаємозамінним з основним значно полегшує розробку, виготовлення основних деталей, що сприятиме швидшому впровадженню його у виробництво, а також покращить умови його настроювання і експлуатації; - наявність регулюючого дроселя дозволить легко змінювати складову переміщення вихідної тяги мембранного виконавчого диференціатора пропорційну першій похідній від вхідної дії, а при необхідності повністю її вилучати і перетворювати диференціатор у підсилюючу ланку системи автоматики. 5 30175 6