Пружинний диференціатор теплових сигналів

Реферат: Пружинний диференціатор теплових сигналів містить перетворювач, виконаний у вигляді двох сильфонів, з'єднаних один з другим рухомим фланцем, вузол приймання вхідних сигналів зв'язаний з першим і другим сильфонами, підсумовуючий двоплечий важіль, одне плече якого з'єднано з другим рухомим фланцем, середня точка - з рухомим фланцем другого сильфона, а друге плече - з виходом. В ньому перетворювач і вузол приймання вхідних сигналів виконаний у вигляді трьох паралельно розміщених циліндрів, зв'язаних одними торцями спільною основою, другі торці першого, другого і співвісно розміщеного в ньому третього циліндрів з'єднані з двома кришками, до яких через капіляри приєднані дві манометричні пружини першого і другого циліндрів, а через додатково установлені системи важелів і тяг вихід першої пружини зв'язаний із середньою точкою двоплечого важеля, другої пружини - з одним плечем двоплечого важеля, друге плече якого - з виходом диференціатора. При цьому перша, замкнена між другим і третім циліндрами, порожнина заповнена середовищем, коефіцієнт теплопровідності якого менший коефіцієнта теплопровідності матеріалу стінок циліндрів, а друга порожнина першого циліндра, утворена його внутрішньою поверхнею, спільною основою і першою кришкою, з третьою порожниною другого циліндра, утвореною його внутрішньою поверхнею, спільною основою і другою кришкою, заповнені робочою рідиною, яка із другої в третю порожнину і навпаки надходить через додатково установлену гідролінію з регульованим дроселем. UA 102721 U (54) ПРУЖИННИЙ ДИФЕРЕНЦІАТОР ТЕПЛОВИХ СИГНАЛІВ UA 102721 U UA 102721 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до технічних засобів теплової автоматики і може бути використана в гідравлічних і пневматичних установках систем автоматичного регулювання (CAP) і керування (САК) для покращення динамічних показників їх перехідних процесів. Відомий, найбільш близький за технічною суттю до заявленого, є гідравлічний пристрій для диференціювання сигналів (див. авторське свідоцтво СРСР № 469973), що містить підсилювач у вигляді двох сильфонів, з'єднаних один з другим рухомим фланцем, і вузол приймання вхідних сигналів, зв'язаний з першим сильфоном і через дросель з рухомим фланцем з другим сильфоном за допомогою гнучкого шланга, причому другий торець другого сильфона через другий рухомий фланець з'єднаний із підсумовуючим механізмом у вигляді двоплечого важеля, зв'язаного з виходом пристрою. Однак, недоліком відомого пристрою є складна конструкція, обумовлена наявністю сильфонів і дистанційного датчика, виконаного у вигляді окремого вузла, 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 через неможливість диференціювання теплових сигналів. Отже, відомий пристрій для диференціювання сигналів має складну конструкцію, а також обмежені функціональні можливості та область застосування. Тому в основу корисної моделі поставлену задачу спростити конструкцію, а також розширити функціональні можливості та область застосування. Для досягнення поставленої задачі в запропонованому диференціаторі перетворювач і об'єднаний з ним вузол приймання вхідних сигналів виконані у вигляді трьох паралельно розміщених циліндрів, зв'язаних першими торцями спільною основою, другі торці першого, другого і співвісно розміщеного в ньому третього циліндрів з'єднані з кришками. До кришок першого і другого циліндрів додатково через капіляри приєднані дві манометричні пружини, з яких, через додатково установлені системи важелів і тяг, перша зв'язана із середньою точкою двоплечого важеля підсумовуючого механізму, друга пружина - з одним його плечем, друге плече якого - з виходом диференціатора. Причому перша, замкнена між другим і третім циліндрами, порожнина заповнена середовищем, коефіцієнт теплопровідності якого менший коефіцієнта теплопровідності матеріалу стінок циліндрів, а друга порожнина першого циліндра, утворена його внутрішньою поверхнею, спільною основою і кришкою, з третьою другого циліндра порожниною, утвореною його внутрішньою поверхнею, спільною основою і кришкою, заповнені робочою рідиною, яка із другої в третю порожнину і навпаки надходить через додатково установлену гідролінію з регульованим дроселем. Запропоноване технічне рішення спростить конструкцію і зменшить габаритні розміри диференціатора за рахунок вилучення датчика, виконаного у вигляді окремого вузла і заміни складних у виготовленні сильфонів на прості циліндри і манометричні пружини, а також розширить його функціональні можливості диференціювання теплових сигналів і область застосування для покращення динамічних показників CAP і САК в різного роду технологічних теплових процесах. На представленому кресленні зображений загальний вигляд запропонованого диференціатора. Пружинний диференціатор теплових сигналів містить перетворювач 1, об'єднаний з вузлом приймання вхідних сигналів, який складається з паралельно розміщених першого 2, другого 3 і третього циліндра 4, зв'язаних першими торцями спільною основою 5. Другі торці першого 2, другого 3 і співвісно розміщеного в ньому третього циліндрів 4 з'єднані з кришками 6, 7, до яких через капіляри 8, 9 приєднані дві манометричні пружини 10, 11 першого 2 і другого 3 циліндрів. Перша 10, через важіль 12 і тягу 13, пружина зв'язана із середньою точкою двоплечого важеля 14 підсумовуючого механізму, друга 11 пружина через важіль 15 і тягу 16 - із одним його плечем, друге плече якого з вихідною тягою 17 диференціатора. Тяги 13, 17 переміщуються в напрямних 18, 19. Перша порожнина "а", замкнена між другим 3 і третім 4 циліндрами, заповнена середовищем, коефіцієнт теплопровідності якого менший коефіцієнта теплопровідності матеріалу стінок циліндрів, а друга порожнина "b" першого циліндра 2, утворена його внутрішньою поверхнею, спільною основою 5 і кришкою 6, з третьою порожниною "с" другого циліндра 3, утвореною його внутрішньою поверхнею, спільною основою 5 і кришкою 7, заповнені робочою рідиною, яка із другої порожнини "b" в третю порожнину "с" і навпаки надходить через додатково установлені гідролінію 20 і регулювальний дросель 21. Для утримання двоплечого важеля 14 в заданому положенні використана пружина 22, один кінець якої зв'язаний з важелем 14, а другий - з тягою 13. 1 UA 102721 U 5 10 15 20 25 30 35 Роботу диференціатора, послідовно включеного в CAP, розглянемо на двох найбільш характерних режимах роботи: - при різкому (миттєвому) змінюванні вхідного діяння; - при плавному (повільному) змінюванні вхідного діяння. На першому режимі роботи через наявність термічного опору середовища в порожнині "а" нагрівання, а отже, тиск в порожнині "с" наростає повільніше, ніж в порожнині "b". Від дії різних температур нагрівання робочого середовища переміщення манометричної пружини 11 буде зростати повільніше, ніж пружини 10. В результаті, зв'язаний, через важіль 15 і тягу 16, з манометричною пружиною один кінець важеля 14 підсумовуючого механізму буде переміщатися повільніше, ніж його середня точка, з'єднана через тягу 13 і важіль 12 із манометричною пружиною 10, створюючи при цьому додатковий приріст переміщення вихідної тяги 17. Внаслідок чого відбувається підсумування двох переміщень, тобто вихідний сигнал диференціатора складається із переміщення, викликаного змінюванням вхідної температури (безпосереднє нагрівання робочої рідини в порожнині "b" і збільшення через це переміщення тяги 13) і переміщення, викликаного швидкістю змінювання вхідної температури (зменшення переміщення тяги 16, спричинене запізнюючим нагріванням робочої рідини в порожнині "с"). На режимі різкого зменшення температури робочої рідини в порожнині "b" описаний диференціатор буде працювати аналогічно, тільки переміщення його рухомих деталей будуть направлені в протилежний бік. Як при різкому збільшенні, так і зменшенні температури робочої рідини запропонований пружинний диференціатор в перехідних процесах являє собою підсилювально-диференціюючу динамічну ланку. На другому режимі, коли нагрівання, а отже, тиск робочої рідини в порожнинах "b", "с" змінюється повільно, перепад тисків в них практично відсутній. Рухомі манометричні пружини 11, 10 переміщаються з однаковою швидкістю і через системи, зв'язаних з ними важелів і тяг, переміщають у вертикальному положенні важіль 14 підсумовуючого механізму і передають сигнал далі на вихідну тягу 17. При повільному охолодженні робочої рідини диференціатор буде працювати аналогічно, забезпечуючи вертикальне переміщення важеля 14 в зворотному порядку. На останніх двох режимах пружинній диференціатор працює як підсилювальна динамічна ланка. Використання запропонованого пружинного диференціатора теплових сигналів, у порівнянні з відомим, дасть можливість: - спростити конструкцію за рахунок вилучення датчика вхідних сигналів і розширити функціональні можливості завдяки поєднанню в одному елементі функцій датчика і перетворювача сигналів; - підвищити точність функціонування CAP і САК теплової автоматики з динамічними ланками порівняно великої теплової інерційності; - розширити область застосування. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 50 55 Пружинний диференціатор теплових сигналів, що містить перетворювач, виконаний у вигляді двох сильфонів, з'єднаних один з другим рухомим фланцем, вузол приймання вхідних сигналів зв'язаний з першим і другим сильфонами, підсумовуючий двоплечий важіль, одне плече якого з'єднано з другим рухомим фланцем, середня точка - з рухомим фланцем другого сильфона, а друге плече - з виходом, який відрізняється тим, що в ньому перетворювач і вузол приймання вхідних сигналів виконаний у вигляді трьох паралельно розміщених циліндрів, зв'язаних одними торцями спільною основою, другі торці першого, другого і співвісно розміщеного в ньому третього циліндрів з'єднані з двома кришками, до яких через капіляри приєднані дві манометричні пружини першого і другого циліндрів, а через додатково установлені системи важелів і тяг вихід першої пружини зв'язаний із середньою точкою двоплечого важеля, другої пружини - з одним плечем двоплечого важеля, друге плече якого - з виходом диференціатора, причому перша, замкнена між другим і третім циліндрами, порожнина заповнена середовищем, коефіцієнт теплопровідності якого менший коефіцієнта теплопровідності матеріалу стінок циліндрів, а друга порожнина першого циліндра утворена його внутрішньою поверхнею, спільною основою і першою кришкою, з третьою порожниною другого циліндра, утвореною його внутрішньою поверхнею, спільною основою і другою кришкою, заповнені робочою рідиною, яка із другої в третю порожнину і навпаки надходить через додатково установлену гідролінію з регульованим дроселем. 2 UA 102721 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3