Диференціюючий стабілізатор тиску

Реферат: Диференціюючий стабілізатор тиску містить корпус з входом і виходом, розділені перегородкою першу і другу порожнини, підпружинений клапан. Клапан сполучає порожнини через перепускний отвір в перегородці і з'єднаний з першим рухомим поршнем в другій порожнині, взаємодіючим через пружину з другим поршнем в першій порожнині, зв'язаним з регулювальним гвинтом, установленим на корпусі. Додатково установлені кришка, з'єднана з торцем корпусу, диференціюючий блок, розміщений в другій порожнині, і виконаний у вигляді третього, що переміщується в корпусі, поршня, зв'язаного тягою з четвертим рухомим поршнем, який переміщується в напрямній, жорстко з'єднаній з першим рухомим поршнем. Порожнина між корпусом, кришкою і третім поршнем диференціюючого блока сполучена з входом корпусу через додатково установлений трубопровід безпосередньо, порожнина між корпусом, першим, третім і четвертим поршнями диференціюючого блока - через трубопровід і додатково установлений регулювальний дросель, а порожнина між першим, четвертим поршнями і напрямною через гнучкі шланги - з атмосферою. UA 102454 U (54) ДИФЕРЕНЦІЮЮЧИЙ СТАБІЛІЗАТОР ТИСКУ UA 102454 U UA 102454 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до засобів систем автоматичного регулювання (CAP) і систем автоматичного керування (САК) гідравлічного і пневматичного типу і може бути використана для підтримання на виході постійного тиску рідини (повітря) при змінюванні вхідного тиску. Відомий найбільш близький за технічною реалізацією стабілізатор тиску рідини (повітря), що містить корпус з входом і виходом, розділений перегородкою на дві порожнини, в одній з яких розміщений підпружинений клапан, зв'язаний через перепускний в перегородці отвір з першим рухомим поршнем в другій порожнині, який взаємодіє через пружину з другим поршнем, зв'язаним з регулювальним гвинтом, установленим на корпусі [Чекваскин А.Н., Семин В.Н., Стародуб К.Я. Основы автоматники. - М.: Энергия, 1977. - С. 118-119, рис. 3-31]. Однак, недоліком відомого стабілізатора тиску є низькі динамічні показники регулювання на виході тиску рідини (повітря), спричинені закладеним в ньому принципом переміщення клапана тільки за сигналами, пропорційними змінюванню вхідного тиску, що понижує точність функціонування CAP і САК в перехідних процесах і обмежує область його застосування. Отже, відомий стабілізатор тиску має низьку точність функціонування і обмежену область застосування. В основу корисної моделі поставлено задачу підвищення точності функціонування і розширення області застосування стабілізатора тиску. Для цього пропонується його удосконалення, суттєві ознаки якого полягають в забезпеченні переміщення клапана за сигналами, пропорційними змінюванню як вхідного тиску, так і швидкості (першій похідній) його змінювання. Поставлена задача вирішується тим, що в ньому додатково установлені кришка, з'єднана з торцем корпусу, диференціюючий блок, розміщений в другій порожнині і виконаний у вигляді третього, що переміщується в корпусі, поршня, зв'язаного тягою з четвертим рухомим поршнем. Останній переміщується в напрямній, жорстко з'єднаній з першим рухомим поршнем, а другий рухомий поршень розміщений в першій порожнині. При цьому порожнина між корпусом, кришкою і третім поршнем диференціюючого блока сполучена з входом корпусу через додатково установлений трубопровід безпосередньо, порожнина між корпусом, першим, третім і четвертим поршнями диференціюючого блока - через трубопровід і додатково установлений дросель, а порожнина між першим, четвертим поршнями і напрямною через гнучкі шланги - з атмосферою. Таке технічне рішення забезпечить можливість формування вихідних тисків з додатковою складовою, пропорційною швидкості (першій похідній) вхідного тиску при проходженні його через диференціюючий блок. У випадку різкого змінювання тиску робочого тіла на вході стабілізатора буде змінюватися тиск у першій порожнині, внаслідок чого робоче тіло через зазор між перегородкою і клапаном, жорстко з'єднаним з першим поршнем, надійде в другу порожнину, змінюючи в ній тиск на величину, пропорційну змінюванню вхідного тиску. Це викличе одночасне змінювання тиску в диференціюючому блоці. Однак, через наявність дроселя тиск робочого тіла у порожнині під третім поршнем буде наростати повільніше, ніж у порожнині над ним, від чого він і зв'язаний з ним тягою четвертий поршень перемістяться донизу, додатково збільшуючи при цьому об'єм порожнини під третім поршнем, а отже, зменшуючи тиск в ній і в другійпорожнині на величину, пропорційну швидкості (першій похідній) змінювання вхідного тиску. Таким чином, абсолютне переміщення першого поршня і зв'язаного з ним перепускного клапана буде складатися з двох переміщень: першого переміщення, пропорційного змінюванню вхідного тиску робочого тіла; другого переміщення, пропорційного швидкості (першій похідній) його змінювання. Останнє підвищить швидкодію переміщення перепускного клапана, а отже, динамічні показники функціонування CAP і САК в перехідних процесах, що сприятиме розширенню області застосування запропонованого стабілізатора. На представленому кресленні схематично показано загальну принципову схему диференціюючого стабілізатора тиску. Стабілізатор тиску містить корпус 1 з входом і виходом, розділений перегородкою 2 на першу "А" і другу "В" порожнини і закритий кришкою 3. В порожнині "В" розміщений диференціюючий блок 4, який складається з третього рухомого поршня 5, зв'язаного з ним тягою 6 четвертого рухомого поршня 7, що переміщується в циліндричній 8, з'єднаній торцем з першим рухомим поршнем 9, зв'язаним з перепускним клапаном 10, з можливістю взаємодіяти із сідлом в перегородці 2. Між поршнем 9 і перегородкою 2 розміщена пружина 11. В порожнині "А" установлений другий рухомий поршень 12, взаємодіючий одним торцем із пружиною 13, а другим торцем - з регулювальним гвинтом 14 настройки стабілізованого тиску, розміщеним на нерухомому фланці 15 корпуса. 1 UA 102454 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Порожнина "А" сполучена вхідним трубопроводом 16 із штатним джерелом тиску (на схемі не показано) робочого тіла, а порожнина "В" вихідним трубопроводом 17 - з виконавчим (на схемі не показано) двигуном. Порожнина "С" між корпусом 1, кришкою 3 і третім рухомим поршнем 5 сполучена через трубопроводи 18, 20 з вхідним трубопроводом 16 корпусу безпосередньо, порожнина "D" між корпусом 1, третім 5, четвертим 7 і першим 9 рухомими поршнями - через трубопровід 18 і регульований дросель 19, а порожнина "Е" між четвертим 7, третім 9 поршнями і напрямною 8 через принаймні два діаметрально розміщені гнучкі шланги 21 - з атмосферою. Диференціюючий стабілізатор тиску, на режимах різкого збільшення і зменшення, а також повільного його змінювання на вході трубопроводу 16, працює наступним чином. В першому випадку при різкому збільшенні тиску в трубопроводі 16 і в порожнині "А" клапан 10 разом з поршнем 9 переміститься догори, зменшуючи зазор між сідлом перегородки 2 і клапаном 10, а також кількість робочого тіла, що надходить через нього в порожнину "В", яка буде пропорційна змінюванню вхідного тиску. Одночасно з цим робоче тіло обвідними трубопроводами із вхідного 16 буде надходити в порожнини диференціюючого блока. Однак, через наявність дроселя 19 тиск у порожнині "D" буде наростати повільніше, ніж у порожнині "С", від чого третій поршень 5, разом із зв'язаним тягою 6 четвертим поршнем 7, буде опускатися, збільшуючи об'єм порожнини "D", а отже, зменшуючи в ній тиск і зусилля робочого тіла, що діє на перший поршень 9. Від дисбалансу зусилля поршня 9 і пружини 11 остання підніме клапан 10 догори, ще додатково перекриваючи зазор між ним і сідлом перегородки 2, зменшуючи кількість робочого тіла, що проходить через нього, яка буде пропорційна швидкості (першій похідній) змінювання вхідного тиску. При цьому на клапан 10, зв'язаний з поршнем 9, буде додаватися два переміщення, тобто його результуюче переміщення, від різкої дії вхідного тиску, буде складатися із переміщення, викликаного змінюванням вхідного тиску (збільшення тиску в порожнині "А") і переміщення, викликаного підвищенням швидкості (обумовленого різними швидкостями руху поршнів 5, 9) змінювання вхідного тиску і додаткового збільшення через те тиску в порожнині "В". При цьому клапан 10 буде переміщатися до тих пір, поки не займе положення пропорційне поданому вхідному тиску, з точністю до статичної помилки, при зникненні до нуля складової пропорційної швидкості змінювання вхідного тиску. У випадку різкого зменшення вхідного тиску описаний стабілізатор працюватиме аналогічно з тією лише різницею, що вихідні переміщення будуть направлені у протилежний бік. При повільному змінюванні вхідного тиску в трубопроводі 16, тиск робочого тіла в порожнинах "С", "D" теж буде змінюватися повільно і перепад тисків в них практично буде відсутній, а рухомі поршні 5, 7, 9 переміщатимуться з однаковою швидкістю. В результаті перепускний клапан 10 буде переміщатися і забезпечувати подачу такої кількості робочого тіла, яка пропорційна тільки змінюванню вхідного тиску. Таким чином, запропонований стабілізатор тиску має додаткові функціональні можливості, забезпечуючи диференціювання вхідного тиску і підвищення швидкості переміщення перепускного клапана. Застосування запропонованого стабілізатора, у порівнянні з уже відомим, дасть можливість: підвищити точність стабілізації тиску робочого тіла в умовах різкого перепаду вхідного тиску, а також динамічні показники і ефективність функціонування CAP і САК об'єктів в перехідних процесах; розширити область застосування переважно на технологічних машинах і агрегатах, працюючих в умовах діючих на їх виконавчі органи змінних вхідних тисків. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 50 55 60 Диференціюючий стабілізатор тиску, що містить корпус з входом і виходом, розділені перегородкою першу і другу порожнини, підпружинений клапан, що сполучає порожнини через перепускний отвір в перегородці і з'єднаний з першим рухомим поршнем в другій порожнині, взаємодіючим через пружину з другим поршнем в першій порожнині, зв'язаним з регулювальним гвинтом, установленим на корпусі, який відрізняється тим, що в ньому додатково установлені кришка, з'єднана з торцем корпусу, диференціюючий блок, розміщений в другій порожнині, і виконаний у вигляді третього, що переміщується в корпусі, поршня, зв'язаного тягою з четвертим рухомим поршнем, який переміщується в напрямній, жорстко з'єднаній з першим рухомим поршнем, причому порожнина між корпусом, кришкою і третім поршнем диференціюючого блока сполучена з входом корпусу через додатково установлений трубопровід безпосередньо, порожнина між корпусом, першим, третім і четвертим поршнями диференціюючого блока - через трубопровід і додатково установлений регулювальний дросель, 2 UA 102454 U а порожнина між першим, четвертим поршнями і напрямною через гнучкі шланги - з атмосферою. Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3