Мембранний диференціатор теплових сигналів

Реферат: Мембранний диференціатор теплових сигналів містить перетворювач, виконаний у вигляді двох сильфонів, з'єднаних один з другим спільним рухомим фланцем, а другий торець першого сильфона зв'язаний з нерухомим фланцем, і установлених в напрямній, підсумовуючий механізм, виконаний у вигляді сильфона, розміщеного всередині другого сильфона, і регулювальний дросель. Перетворювач виконаний у вигляді трьох співвісно розміщених циліндрів, зв'язаних одними торцями спільною першою мембраною, другий торець першого і розміщеного в ньому другого циліндра з'єднані з нерухомим фланцем, а підсумовуючий механізм виконаний у вигляді другої з осьовим отвором мембрани, установленої в порожнині третього циліндра, периферійна частина якої кришкою притиснена до його другого торця. Основа, за допомогою тяги зв'язана з основою першої мембрани, осьовий отвір другої мембрани кришками з'єднаний з периферійною частиною третьої мембрани, взаємодіючої з одними торцями зворотної пружини і вихідної тяги. Перша, замкнена між першим і другим циліндрами, порожнина заповнена середовищем або повітрям, коефіцієнт теплопровідності якого менший коефіцієнта теплопровідності матеріалу стінок циліндрів. Друга порожнина другого циліндра, утворена внутрішньою його поверхнею, нерухомим фланцем і першою мембраною з третьою порожниною третього циліндра, утвореною його внутрішньою поверхнею, першою, другою і третьою мембранами, заповнені робочою рідиною, яка із другої в третю порожнину і навпаки надходить через додаткову гідролінію з регульованим дроселем. UA 102654 U (54) МЕМБРАННИЙ ДИФЕРЕНЦІАТОР ТЕПЛОВИХ СИГНАЛІВ UA 102654 U UA 102654 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Диференціатор належить до засобів теплової автоматики і може бути використаний в гідравлічних і пневматичних установках систем автоматичного регулювання і керування як підсилювально-диференціальна динамічна ланка. Відомий диференціатор нетеплових сигналів, що містить підсумовуючий механізм, два сильфони, з'єднані один з другим торцями рухомим фланцем і установлені в напрямній, і вузол приймання вхідних сигналів, зв'язаний через дросель з першим сильфоном і через рухомий фланець з другим сильфоном за допомогою гнучкого шланга, другий торець другого сильфона з'єднаний з другим рухомим фланцем, причому підсумовуючий механізм виконаний у вигляді сильфона, розміщеного всередині другого сильфона в напрямній втулці, і з'єднаного одним торцем з другим рухомим фланцем другого сильфона, а другим торцем - із спільним рухомим фланцем сильфонів (див. авторське свідоцтво СРСР № 746565). Однак, недоліком відомого диференціатора є значні габаритні розміри і складна конструкція, обумовлені наявністю дистанційного датчика, виконаного у вигляді окремого вузла, а також обмежені функціональні можливості і область застосування через неможливість диференціювання теплових сигналів. Таким чином, відомий диференціатор має значні габаритні розміри і складну конструкцію, а також обмежені функціональні можливості та область застосування. Тому, в основу корисної моделі поставлено задачу спростити конструкцію і зменшити габаритні розміри, а також розширити функціональні можливості і область застосування диференціатора. Поставлена задача вирішується тим, що в запропонованому диференціаторі, згідно з корисною моделлю, датчиком служить безпосередньо перетворювач, виконаний у вигляді трьох співвісно розміщених циліндрів, зв'язаних одними торцями спільною першою мембраною, другий торець першого і розміщеного в ньому другого циліндра з'єднані з нерухомим фланцем. Підсумовуючий механізм, виконаний у вигляді другої з осьовим отвором мембрани, периферійна частина якої кришкою притиснена до його другого торця, а основа, за допомогою тяги, зв'язана з основою першої мембрани. Осьовий отвір другої мембрани кришками з'єднаний з периферійною частиною третьої мембрани, взаємодіючої з одними торцями зворотної пружини і вихідної тяги. Причому перша, замкнена між першим і другим циліндрами, порожнина заповнена середовищем або повітрям, коефіцієнт теплопровідності якого менший коефіцієнта теплопровідності матеріалу стінок циліндрів, а друга порожнина другого циліндра, утворена внутрішньою його поверхнею, нерухомим фланцем і першою мембраною з третьою порожниною третього циліндра, утвореною його внутрішньою поверхнею, першою, другою і третьою мембранами, заповнені робочою рідиною, яка із другої в третю порожнину і навпаки надходить через додаткову гідролінію з регульованим дроселем. Таке вирішення технічної задачі спрощує конструкцію, зменшує габаритні розміри диференціатора за рахунок вилучення датчика, виконаного у вигляді окремого вузла і заміни складних у виготовленні сильфонів на прості циліндри і мембрани, а також розширює його функціональні можливості диференціювання і область застосування для автоматичного регулювання витрати робочого тіла в різного роду технологічних теплових процесах. На представленому кресленні зображений загальний вигляд запропонованого диференціатора. Мембранний диференціатор теплових сигналів містить перетворювач 1, який складається із співвісно розміщених першого 2, другого 3 і третього циліндра 4, зв'язаних між собою одними торцями першою мембраною 5. Другий торець першого 2 і розміщеного в ньому другого циліндра 3 з'єднані з нерухомим фланцем 6. Підсумовуючий механізм, виконаний у вигляді другої з осьовим отвором мембрани 7, установленої в порожнині третього циліндра 4, периферійна частина якої кришкою 8 притиснена до його другого торця, а основа за допомогою тяги 9, зв'язана з основою першої мембрани 5. Осьовий отвір другої мембрани 7 кришками 10, 11 з'єднаний з периферійною частиною третьої мембрани 12, взаємодіючої з одними торцями зворотної пружини 13 і вихідної тяги 14, що проходить через напрямну 15, в яку впирається другий торець пружини 13. Замкнена між першим 2 і другим 3 циліндрами перша порожнина "А" заповнена середовищем або повітрям, коефіцієнт теплопровідності якого менший коефіцієнта теплопровідності матеріалу стінок циліндрів, а друга порожнина "В" другого циліндра 3, утворена внутрішньою його поверхнею, нерухомим фланцем 6 і першою мембраною 5 з третьою порожниною "С" третього циліндра 4, утвореною його внутрішньою поверхнею, першою 5, другою 7 і третьою 12 мембранами, заповнені робочою рідиною, яка із другої порожнини "В" в третю порожнину "С" і навпаки надходить через додаткову гідролінію 16 і установлений в ній регульований дросель 17. 1 UA 102654 U 5 10 15 20 25 30 35 Роботу диференціатора, послідовно включеного в систему регулювання, розглянемо у двох випадках: а) при різкому (миттєвому) змінюванні вхідного діяння; б) при плавному (повільному) змінюванні вхідного діяння. В першому випадку через наявність термічного опору середовища в порожнині "А" нагрівання, а отже, тиск в порожнині "В" наростає повільніше, ніж в порожнині "С". В результаті мембрана 5 переміщається догори, переміщаючи з собою мембрану 7 і, створюючи додатковий приріст тиску робочої рідини в порожнині "С". Мембрана 12, зв'язана з тягою 14 вихідного сигналу, одержує при цьому додаткове переміщення. Внаслідок чого відбувається підсумування двох переміщень, тобто вихідний сигнал диференціатора складається із переміщення, викликаного змінюванням вхідного діяння (нагрівання робочої рідини в порожнині "С" і збільшення через це її тиску) і переміщення, викликаного швидкістю змінювання вхідного діяння (переміщення мембрани 7, спричиненим запізнюючим прогрівом робочої рідини в порожнині "В", і додатковим збільшенням через це тиску в порожнині "С"). У випадку різкого (миттєвого) охолодження робочої рідини в порожнині "С" описаний диференціатор працюватиме аналогічно, з тією лише різницею, що вихідні переміщення його рухомих деталей будуть направлені в протилежний бік. В цих умовах запропонований мембранний диференціатор працює як підсилювально-диференціальна динамічна ланка. В другому випадку, коли нагрівання, а отже, тиск робочої рідини в порожнинах "В", "С" змінюється повільно, перепад тисків в них практично відсутній. Рухомі мембрани 5, 7 переміщаються догори з однаковою швидкістю. В результаті тяга 14 вихідного сигналу переміщується і передає сигнал далі на орган виконавчого механізму. При повільному охолодженні робочої рідини диференціатор буде працювати аналогічно, забезпечуючи зворотне переміщення тяги 14. В останніх двох випадках мембранний диференціатор працює як підсилювальна динамічна ланка. Використання запропонованого мембранного диференціатора теплових сигналів, у порівнянні з відомим, дасть можливість: - спростити конструкцію, зменшити габарити і матеріалоємність за рахунок вилучення датчика вхідних сигналів; - покращити компактність диференціатора завдяки поєднанню функцій датчика вхідних сигналів і їх перетворювача; - підвищити точність функціонування систем теплової автоматики, оснащених ланками з порівняно великою тепловою інерційністю; - розширити функціональні можливості і область застосування мембранного диференціатора, що в цілому дасть народному господарству певний економічний ефект. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 50 55 Мембранний диференціатор теплових сигналів, що містить перетворювач, виконаний у вигляді двох сильфонів, з'єднаних один з другим спільним рухомим фланцем, а другий торець першого сильфона зв'язаний з нерухомим фланцем, і установлених в напрямній, підсумовуючий механізм, виконаний у вигляді сильфона, розміщеного всередині другого сильфона, і регулювальний дросель, який відрізняється тим, що в ньому перетворювач виконаний у вигляді трьох співвісно розміщених циліндрів, зв'язаних одними торцями спільною першою мембраною, другий торець першого і розміщеного в ньому другого циліндра з'єднані з нерухомим фланцем, а підсумовуючий механізм виконаний у вигляді другої з осьовим отвором мембрани, установленої в порожнині третього циліндра, периферійна частина якої кришкою притиснена до його другого торця, а основа, за допомогою тяги, зв'язана з основою першої мембрани, осьовий отвір другої мембрани кришками з'єднаний з периферійною частиною третьої мембрани, взаємодіючої з одними торцями зворотної пружини і вихідної тяги, причому перша, замкнена між першим і другим циліндрами, порожнина заповнена середовищем або повітрям, коефіцієнт теплопровідності якого менший коефіцієнта теплопровідності матеріалу стінок циліндрів, а друга порожнина другого циліндра, утворена внутрішньою його поверхнею, нерухомим фланцем і першою мембраною з третьою порожниною третього циліндра, утвореною його внутрішньою поверхнею, першою, другою і третьою мембранами, заповнені робочою рідиною, яка із другої в третю порожнину і навпаки надходить через додаткову гідролінію з регульованим дроселем. 2 UA 102654 U Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко 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