Дилатометричний диференціатор теплових сигналів

Реферат: UA 107823 U UA 107823 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Дилатометричний диференціатор належить до технічних засобів теплової автоматики і може бути використаний в гідравлічних, пневматичних і комбінованих установках систем автоматичного регулювання (CAP) і керування (САК) для підвищення точності функціонування і покращення показників їх перехідних процесів. Відомий пристрій для диференціювання нетеплових сигналів, що містить перетворювач у вигляді двох сильфонів, з'єднаних один з одним 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 (див. авторське свідоцтво СРСР № 469973). Однак, недоліком відомого пристрою є складна конструкція, обумовлена наявністю сильфонів і дистанційного датчика, виконаного у вигляді окремого вузла, а також обмежені функціональні можливості, оскільки диференціює тільки нетеплові вхідні сигнали, і область застосування. Отже, відомий пристрій для диференціювання нетеплових сигналів має складну конструкцію, а також обмежені функціональні можливості та область застосування. Через те, в основу даного технічного рішення поставлено задачу спростити конструкцію і зменшити габаритні розміри, а також розширити функціональні можливості і область застосування завдяки можливому диференціюванню теплових сигналів, яка вирішується шляхом його удосконалення, суттєвими ознаками якого є те, що в ньому дилатометром вимірюється відхилення температури і сформований сигнал, пропорційний її відхиленню, далі перетворений в переміщення, диференціюється, забезпечуючи на виході сигнал, пропорційний відхиленню вхідного сигналу і швидкістю (першій похідній) його відхилення. Таке технічне рішення при спрощеній конструкції, розширить функціональні можливості і область застосування диференціатора, забезпечуючи динамічну точність підтримання CAP і САК заданих параметрів енергетичних установок і протікання інерційних теплових технологічних процесів. Для реалізації поставленої задачі в запропонованому диференціаторі перетворювач і об'єднаний з ним вузол приймання вхідних сигналів виконані у вигляді дилатометра, в захисному кожусі якого співвісно розміщені порожнистий стакан і жорстко усередині прикріплений до його основи стержень, виготовлені із матеріалів різних коефіцієнтів лінійного теплового розширення. В ньому додатково установлені двоплечий важіль, з'єднаний середньою частиною із захисним кожухом, одним плечем - із стаканом, а другим плечем - з рухомим корпусом з розміщеним в ньому поршнем зі штоком, з утворенням двох порожнин, сполучених між собою через канал з регульованим дроселем, а також підсумовуючий важіль з відновлювальною пружиною, одне плече якого з'єднано зі штоком, друге плече - з вихідною тягою, а середня частина шарнірно і через відновлювальну пружину - з верхнім торцем стержня. Запропоноване технічне рішення спростить конструкцію поєднанням вимірювача температури з вихідними сигналами, із диференціатором, їх подальшого диференціювання і підсумовування з одержанням результативних вихідних сигналів, пропорційних вхідним і перший похідний вхідних сигналів, що підвищить точність, покращить показники перехідних процесів CAP і САК, розширить функціональні можливості і область застосування диференціатора в енергетичних установках і технологічних процесах із значною тепловою інерційністю. На представленому кресленні схематично показано загальний вигляд дилатометричного диференціатора теплових сигналів. Дилатометричний диференціатор теплових сигналів містить перетворювач 1, об'єднаний з вузлом приймання вхідних сигналів, виконаних у вигляді дилатометра 2 в захисному кожусі 3, який розміщується в об'ємі 4, температура якого вимірюється, а в кожусі співвісно установлені порожнистий стакан 5 з усередині жорстко прикріпленим до його основи стержнем 6, виготовлених кожний із матеріалів з різними коефіцієнтами лінійного розширення. В ньому додатково установлені двоплечий важіль 7, з'єднаний середньою частиною із захисним кожухом 3, одним плечем - із стаканом 5, а другим плечем - з рухомим корпусом 8 з розміщеним в ньому поршнем 9 зі штоком 10, з утворенням першої "а" і другої "в" порожнин, сполучених між собою через канал 11 з регульованим дроселем 12, а також підсумовуючий двоплечий важіль 13, з відновлювальною, для повернення його у вихідне положення, пружиною 14. Одне плече важеля 13 з'єднане зі штоком 10, друге плече - з вихідною тягою 15 диференціатора, а середня частина шарнірно і через відновлювальну пружину 14 - з верхнім вихідним торцем стержня 6. Послідовно включений в контур CAP або САК запропонований диференціатор працює наступним чином. 1 UA 107823 U 5 10 15 20 25 30 При різкому змінюванні температурного середовища в об'ємі 4, у вузлі приймання вхідних сигналів, внаслідок нагрівання, через менший коефіцієнт лінійного розширення матеріалу зміщення торця стакана 5 буде зростати повільніше торця стержня 6. В результаті, зв'язане через важіль 7, рухомий корпус 8 і гідравлічно через поршень 9 і шток 10 із стаканом 5, із-за дроселювання рідини в перепускному каналі 11 з дроселем 12, одне плече підсумовуючого важеля 13 буде переміщатися повільніше, ніж його середня частина, безпосередньо з'єднана із стержнем 6, створюючи при цьому додатковий приріст переміщення вихідної тяги 15. Внаслідок чого відбувається підсумовування двох переміщень, тобто вихідний сигнал диференціатора буде складатися із переміщення, викликаного змінюванням вхідної температури (безпосереднє нагрівання середовища в об'ємі 4 і збільшення через це переміщення верхнього торця стержня 6) і переміщення, викликаного швидкістю (першою похідною) змінювання вхідної температури (зменшення переміщення верхнього торця стакана 5, спричиненого запізнюючим видовженням, обумовленим меншим коефіцієнтом лінійного розширення його матеріалу, а також зменшенням переміщення штока 10, викликаного дроселюванням рідини при перетіканні її через канал з дроселем 12). Отже, результуючий вихідний сигнал при цьому буде пропорційний змінюванню температури середовища в об'ємі 4 і швидкості (першій похідній) її змінювання, ступінь введення якої також залежить від настроювання регульованого дроселя. У випадку різкого пониження температури середовища в об'ємі 4 запропонований диференціатор буде працювати аналогічно, тільки переміщення його рухомих деталей будуть направлені в протилежний бік. Як при різкому збільшенні, так і зменшенні температури в перехідних процесах дилатометричний диференціатор являє собою підсилювальнодиференціюючу динамічну ланку теплової автоматики. Використання запропонованого диференціатора теплових сигналів, у порівнянні з уже відомим, дасть можливість: - спростити конструкцію і розширити функціональні можливості за рахунок використання датчика вхідних сигналів, який органічно входить в диференціатор; - підвищити показники перехідних процесів і точність підтримання регульованих параметрів CAP і САК енергетичних установок і протікання інерційних теплових технологічних процесів завдяки підвищенню швидкодії вихідних сигналів; - розширити область застосування диференціатора в системах теплової автоматики, переважно на пожежонебезпечних та інших об'єктах з динамічними ланками із значною тепловою інерцією. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 45 50 Дилатометричний диференціатор теплових сигналів, що містить перетворювач у вигляді двох сильфонів, з'єднаних один з одним 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, а друге плече - з виходом диференціатора, який відрізняється тим, що в ньому перетворювач і вузол приймання вхідних сигналів виконаний у вигляді дилатометра в захисному кожусі, який розміщується в об'ємі, температура якого вимірюється, а в кожусі співвісно установлені порожнистий стакан, з усередині жорстко прикріпленим до його основи стержнем, і додатково установлений двоплечий важіль з'єднаний середньою частиною із захисним кожухом, одним плечем - із стаканом, а другим плечем - з рухомим корпусом, з розміщеним в ньому поршнем зі штоком, з утворенням першої і другої порожнин, сполучених між собою через канал з регульованим дроселем, вихід стержня верхнім торцем зв'язаний із середньою частиною підсумовуючого двоплечого важеля з відновлювальною пружиною, одне плече якого з'єднане зі штоком, а друге плече - з виходом диференціатора, причому стакан і стержень виготовлені кожний із матеріалів різних коефіцієнтів лінійного розширення. 2 UA 107823 U Комп’ютерна верстка Л. Бурлак 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