Діафрагмовий пневматичний диференціатор

Реферат: Діафрагмовий пневматичний диференціатор містить вузол приймання вхідних сигналів, два перетворювачі і механізми підсумовування сигналів, а також штатне джерело стискання робочого повітря. Перетворювач сигналів двоетапний, виконаний у вигляді п’яти, між собою зв’язаних торцями через діафрагми напрямних, а крайними торцями - з першим, другим і розміщеним усередині третім нерухомими фланцями, з утворенням шести порожнин. Перша порожнина розміщена між першим фланцем і першою діафрагмою, друга – між першою і другою, жорстко зв’язаними між собою першими тягами, діафрагмами, третя – між другою діафрагмою і третім нерухомим фланцем. Четверта порожнина розміщена між третім нерухомим фланцем і третьою діафрагмою, п’ята - між третьою і четвертою, жорстко зв'язаними між собою другими тягами, і виконавчою діафрагмами і шоста - між четвертою і виконавчою діафрагмою і другим нерухомим фланцем. Вузол приймання вхідних сигналів сполучений зі штатним джерелом стискування робочого повітря і, за допомогою додатково установленої жорсткої пневмолінії - з другою порожниною безпосередньо. Перший підсумовуючий механізм виконаний у вигляді другої діафрагми, розміщеної між другою і третьою напрямними, а також додатково установлений другий підсумовуючий механізм, виконаний у вигляді виконавчої діафрагми, розміщеної в п’ятій напрямній, і зв’язаної з підпружиненим вихідним штоком. Друга порожнина з четвертою сполучена через додатковий дросель, і з п’ятою порожниною жорсткою пневмолінією - безпосередньо, а третя порожнина через радіальні отвори в третій напрямній і шоста порожнина через осьові отвори в другому нерухомому фланці сполучені з атмосферою. UA 115387 U (54) ДІАФРАГМОВИЙ ПНЕВМАТИЧНИЙ ДИФЕРЕНЦІАТОР UA 115387 U UA 115387 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Диференціатор належить до корегуючих динамічних ланок пневматичних систем автоматичного регулювання (CAP) і керування (САК) для підвищення їх точності функціонування в умовах різкоперемінних, діючих на об'єкти, вихідних сигналів. Із відомих, найбільш близьким за технічною суттю і реалізацією, є пристрій для диференціювання сигналів, що містить перетворювач з двома сильфонами, зв'язаними між собою спільним рухомим фланцем і установленими в напрямній, вузол приймання вхідних сигналів, сполучений через дросель з першим сильфоном і через рухомий фланець і гнучкий шланг з другим сильфоном, другий торець якого з'єднаний з другим рухомим фланцем, підсумовуючий механізм у вигляді сильфона, розміщеного усередині другого сильфона в напрямній втулці і зв'язаного одним торцем з другим рухомим фланцем другого сильфона, а другим торцем - із спільним рухомим фланцем сильфонів (див. авторське свідоцтво СРСР № 746565). Проте, недоліком відомого пристрою є низька точність функціонування CAP і САК обумовлена низькою швидкодією вихідних сигналів, що знижує ефективність використання і обмежує область його застосування. Отже, відомий пристрій має низьку точність функціонування через низьку швидкодію вихідних сигналів і ефективність використання обладнаних ним CAP і САК різних галузей пневмоавтоматики, а також область його застосування. Тому в основу заявленої корисної моделі поставлено задачу підвищити точність функціонування CAP і САК за рахунок підвищення швидкодії вихідних сигналів пристрою, а також розширити область його застосування. Для вирішення поставленої задачі пропонується удосконалення відомого пристрою, суттєві ознаки якого полягають в тому, що вихідний на першому етапі сигнал, після першого підсумовуючого механізму, пропорційний змінюванню вхідного сигналу і швидкості (першій похідній) його змінювання, на другому етапі ще додатково диференціюється і пневматично підсумовується, формуючи результативний вихідний сигнал, пропорційний змінюванню вхідного, першій швидкості (першій похідній) і прискоренню (другій похідній) його змінювання. Поставлена задача вирішується шляхом виконання перетворювача двоетапним у вигляді п'яти, між собою зв'язаних торцями через діафрагми, напрямних, а крайніми торцями - з першим, другим і розміщеним усередині третім нерухомими фланцями, з утворенням шести порожнин. Перша порожнина розміщена між першим фланцем і першою діафрагмою, друга порожнина - між першою і другою, жорстко зв'язаними між собою першими тягами, діафрагмами, третя порожнина - між другою діафрагмою і третім нерухомим фланцем, четверта порожнина - між третім нерухомим фланцем і третьою діафрагмою, п'ята порожнина - між третьою і четвертою, жорстко зв'язаними між собою другими тягами, діафрагмами і шоста порожнина - між виконавчою діафрагмою і другим нерухомим фланцем. Вузол приймання вхідних сигналів сполучений зі штатним джерелом стискування робочого повітря і, за допомогою додатково установленої жорсткої пневмолінії - з другою порожниною безпосередньо. Перший підсумовуючий механізм виконаний у вигляді другої діафрагми, розміщеної між другою і третьою напрямними, а також додатково установлений другий підсумовуючий механізм, виконаний у вигляді виконавчої діафрагми, розміщеної в п'ятій напрямній, і зв'язаної з підпружиненим вихідним штоком. Друга порожнина з четвертою сполучена через додатковий дросель, і з п'ятою порожниною жорсткою пневмолінією безпосередньо, а третя порожнина через радіальні отвори в третій напрямній і шоста порожнина через осьові отвори в другому нерухомому фланці сполучені з атмосферою. Таке технічне рішення дасть можливість формувати на виході запропонованого пневматичного диференціатора сигнал з додатковою складовою, пропорційною прискоренню (другій похідній) від змінювання вхідного сигналу, при проходженні його через другий етап перетворювача в складі другого підсумовуючого механізму, третьої діафрагми зв'язаної тягами з четвертою діафрагмою. Ступінь введення в закон формування другої похідної може змінюватися настроюванням другого регулювального дроселя, а також геометричними параметрами другого етапу перетворювача сигналів. Отже, завдяки можливому формуванню результативного вихідного сигналу, пропорційного змінюванню вхідного і першим двом похідним його змінювання, розширюються динамічні можливості запропонованого пневматичного диференціатора, як коригуючої динамічної ланки, при послідовному залученні якої в CAP або САК підвищить точність їх функціонування, а також ефективність використання оснащених ними машин, агрегатів і технологічного обладнання, що розширить область його застосування. На представленому кресленні схематично показано загальний вигляд запропонованого діафрагмового пневматичного диференціатора. 1 UA 115387 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Диференціатор містить вузол 1 розподілювання приймальних сигналів і їх перетворювач 2. Вузол 1 включає нерухомий перший фланець 3, жорстко зв'язаний з першою напрямною 4 перетворювача. До фланця 3 вузла приєднана пневмолінія 5, сполучена зі штатним джерелом (на схемі не показано) з можливістю стискання робочого повітря, а жорсткою пневмолінією 6 - із перетворювачем 2, а також установлений регулювальний дросель 7. Усередині перетворювача розміщені в напрямній 4 перша "І", в напрямній 8 - "II", в напрямній 9 - "III" і "IV" розділені третім нерухомим фланцем 10, в напрямній 11 - "V" і в напрямній 12 - "VI" порожнини, а також між торцями напрямних установлені перша 13, друга 14, третя 15, четверта 16 і виконавча 17 діафрагми, з яких діафрагми 13, 14 зв'язані між собою першими жорсткими тягами 18, 19, а діафрагми 15, 16 - другими тягами 20, 21. Діафрагма 17 зв'язана з вихідним штоком 22 і взаємодіє з одним торцем зворотної пружини 23, протилежний торець якої впирається в другий нерухомий фланець 24, закріплений на напрямній 12. У фланці 24 виконані осьові, а в третій напрямній 9 радіальні перепускні для повітря отвори. Перша порожнина "І", утворена фланцем 3, напрямною 4 і діафрагмою 13, сполучена з розподілювачем вузла 1 через регулювальний дросель 7, а друга порожнина "II", утворена напрямною 8 і діафрагмами 13, 14, сполучена з розподілювачем вузла 1 через жорстку пневмолінію 6. Четверта порожнина "IV", утворена напрямною 9, фланцем 10 і діафрагмою 15, сполучена із другою порожниною "II" через регулювальний дросель 25, а п'ята порожнина "V", утворена напрямною 11 і діафрагмами 15, 16, 17, сполучена з порожниною "II" через жорстку додаткову пневмолінію 26 безпосередньо. Третя порожнина "III" утворена напрямною 9, діафорагмою 14 і фланцем 10 через жорсткі отвори в напрямній, а шоста порожнина "VI", утворена напрямною 12, діафрагмами 16, 17 і фланцем 24, через отвори в останньому, сполучені з атмосферою. Працює діафрагмовий пневматичний диференціатор наступним чином. У випадку різкого зростання вхідного сигналу, - тиску робочого повітря, воно пневмолініями 5, 6 і дросель 7 поступатиме у порожнини "І", "II", далі з порожнини "II" пневмолінією 26 - в порожнину "V", а через дросель 25 - в порожнину "IV". Однак, через наявність дроселя 7, тиск в порожнині "І", а дроселя 25 у порожнині "IV" буде наростати повільніше, ніж у порожнинах "II", "V". В результаті діафрагма 13 переміститься праворуч і через тяги 18, 19 перемістить за собою діафрагму 14 першого етапу диференціювання, а від переміщення діафрагми 15 праворуч через тяги 20, 21 за нею переміститься діафрагма 16 другого етапу диференціювання, створюючи додатковий приріст тисків робочого повітря відповідно в порожнинах "II", "V", викликані переміщеннями діафрагм 14, 16. При цьому діафрагма 17, зв'язана зі штоком 22 вихідного сигналу, одержить додаткові переміщення, внаслідок чого буде додаватися три переміщення, тобто вихідний сигнал двоетапного діафрагмового пневматичного диференціатора, від різкої дії вхідного сигналу, буде складатися із переміщення, викликаного змінюванням вхідного сигналу (збільшення тиску в порожнині "І"), переміщення, викликаного підвищенням швидкості (обумовленою різними швидкостями руху діафрагм 13, 14) і переміщення, викликаного підвищенням прискорення (обумовленого різними прискореннями руху діафрагм 15, 16) змінювання вхідного сигналу і додаткових через те тиску в порожнинах "II", "V". При різкому пониженні вхідного тиску описаний двоетапний диференціатор працюватиме аналогічно, але тільки з тією різницею, що вихідні переміщення рухомих діафрагм і зв'язаних з ними деталей, а також напрямки руху повітря, будуть направлені в протилежний бік. В описаних випадках запропонований пневматичний диференціатор буде працювати як підсилювальна двічі диференціююча (ПДД) динамічна ланка, забезпечуюча діафрагмі 17 і вихідному штоку, зв'язаному з виконавчим органом CAP або САК, переміщення пропорційне змінюванню вхідного сигналу, швидкості (першій похідній) і прискоренню (другій похідній) його змінювання. У випадку повільного змінювання вхідного сигналу (тиску) у вузлу 1, тиск робочого повітря в порожнині "І" теж буде змінюватися повільно і перепад тисків в порожнинах "І", "II" і "IV",«V" практично буде відсутній, а діафрагми 13, 14, 15, 16, 17 будуть переміщатися з однаковою швидкістю. В результаті цього вихідний шток 22 буде переміщатися і передавати вихідний сигнал на виконавчий орган CAP і САК, викликаний тільки змінюванням вхідного сигналу. В даному випадку запропонований діафрагмовий пневматичний диференціатор буде працювати як підсилювальна (П) динамічна ланка. Таким чином, запропонований двічі диференціюючий діафрагмовий пневматичний диференціатор має розширені функціональні можливості і являє собою ПДД динамічну ланку. Застосування запропонованого діафрагмового пневматичного диференціатора, у порівнянні з уже відомим, дасть можливість: 2 UA 115387 U 5 10 при спрощеній конструкції і технології виготовлення, а також зменшеній матеріалоємності, забезпечити більш компактний пневматичний диференціатор за рахунок заміни сильфонів на діафрагми, гнучкого шлангу на жорсткі пневмолінії, і розміщення основних деталей усередині напрямних фіксуючих діафрагм; підвищити динамічні показники, а також точність функціонування CAP і САК завдяки підсиленню вхідного сигналу і формуванню перших за швидкістю і прискоренням двох похідних від його змінювання з одночасним їх пневматичним підсумовуванням; розширити область застосування САК і CAP, обладнаних запропонованим диференціатором, в різних галузях пневмоавтоматики, працюючих в умовах перемінних вхідних сигналів. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 25 30 35 Діафрагмовий пневматичний диференціатор, що містить перетворювач сигналів з першою і другою порожнинами, утвореними першим і другим сильфонами, з'єднаними один з одним торцями рухомим спільним фланцем і установленими в напрямній, вузол приймання вхідних сигналів, сполучений через дросель з першою порожниною і через рухомий фланець з другою порожниною за допомогою гнучкого шлангу, другий торець другого сильфона з'єднаний з другим рухомим фланцем і перший підсумовуючий механізм у вигляді сильфона, розміщеного усередині другого сильфона в напрямній втулці і зв'язаного одним торцем з другим рухомим фланцем другого сильфона і вихідною тягою, а також штатне джерело стискування робочого повітря, який відрізняється тим, що в ньому перетворювач двоетапний і виконаний у вигляді п'яти, між собою зв'язаних торцями через діафрагми, напрямних, а крайніми торцями - з першим, другим і розміщеним усередині третім нерухомим фланцями, з утворенням шести порожнин, з яких перша розміщена між першим фланцем і першою діафрагмою, друга - між першою і другою, жорстко зв'язаними між собою першими тягами, діафрагмами, третя - між другою діафрагмою і третім нерухомим фланцем, четверта - між третім нерухомим фланцем і третьою діафрагмою, п'ята - між третьою і четвертою, жорстко зв'язаними між собою другими тягами, і виконавчою діафрагмами і шоста - між четвертою і виконавчою діафрагмою і другим нерухомим фланцем, вузол приймання вхідних сигналів сполучений зі штатним джерелом стикування робочого повітря і, за допомогою додатково установленої жорсткої пневмолінії - з другою порожниною безпосередньо, при цьому перший підсумовуючий механізм виконаний у вигляді другої діафрагми, розміщеної між другою і третьою напрямними, а також додатково установлений другий підсумовуючий механізм, виконаний у вигляді виконавчої діафрагми, розміщеної в п'ятій напрямній, і зв'язаної з підпружиненим вихідним штоком, причому друга порожнина з четвертою сполучена через додатковий дросель, і з п'ятою порожниною жорсткою пневмолінією - безпосередньо, а третя порожнина через радіальні отвори в третій напрямній і шоста порожнина через осьові отвори в другому нерухомому фланці сполучені з атмосферою. Комп’ютерна верстка В. Мацело 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