Мембранний регулятор тиску повітря

Реферат: Мембранний регулятор тиску повітря містить корпус із середньою повітряною камерою обмеженою нижньою частиною з входом, виходом повітря і перепускним підпружиненим клапаном, а також верхньою частиною з мембраною зв'язаною з клапаном, причому у повітряній камері між гофрованою із жорстким центром мембраною і клапаном додатково установлений перетворювач регулюючих сигналів, виконаний у вигляді додатково установлених в корпусі нерухомого фланця з перепускним постійним дроселем, першої гофрованої із жорстким центром мембрани, другої манжетної із жорстким центром мембрани, тягами зв'язаної з першою, і виконавчої манжетної мембрани із жорстким центром, зв'язаним через шток з перепускним клапаном, причому з корпусом гофрована мембрана і нерухомий фланець утворюють приймальну камеру, з фланцем і першою мембраною - першу камеру, з першою, другою і виконавчою мембранами - другу камеру, а з другою і виконавчою мембранами - третю камеру, при цьому приймальна камера з першою камерою сполучена через постійний дросель, з виходом і другою камерою через гідролінії - безпосередньо, а третя камера через отвори в корпусі сполучена з атмосферою. UA 122893 U (54) МЕМБРАННИЙ РЕГУЛЯТОР ТИСКУ ПОВІТРЯ UA 122893 U UA 122893 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Запропонований мембранний регулятор належить до засобів систем пневмоавтоматики і може бути використаний в системах автоматичного регулювання (CAP) або керування (САК) для автоматичного підтримання заданого тиску повітря в пневматичних двигунах, інструменті та інших споживачах стисненого повітря, працюючих в умовах різкоперемінних його витратах різних галузей народного господарства. Із відомих, найбільш близьким за суттю і технічною реалізацією, є регулятор тиску повітря, який містить корпус, нижню частину з входом, виходом і перепускним підпружиненим клапаном, верхню частину з кришкою, регулювальним гвинтом і підпружиненою мембраною з перепускним клапаном, а також середню частину у вигляді повітряної камери сполученої з виходом [див. кн. Башта Т.М. Гидропривод и гидропневмоавтоматика. - М.: Машиностроение, 1972. - С. 296-298, рис. 242,а]. Проте недоліком відомого регулятора є низька точність автоматичного підтримання заданого тиску при різних за величиною і різко перемінних витратах споживачами стисненого повітря, спричинена низькою швидкістю переміщення перепускного клапана, яка пропорційна тільки змінюванню вихідного тиску, що понижує точність функціонування CAP і САК в перехідних процесах регулювання тиску, ефективність використання оснащених ними споживачів стисненого повітря і обмежує область його використання. Отже, відомий регулятор, через низьку швидкодію виконавчого органу, понижує точність функціонування CAP і САК, а також ефективність використання споживачів стисненого повітря і має обмежену область застосування… Тому в основу корисної моделі поставлено задачу підвищити швидкодію виконавчого органу регулятора, а також точність функціонування CAP і САК з розширенням області їх застосування переважно із споживачами з різними за величиною і різкоперемінними витратами стисненого повітря. У зв'язку з цим пропонується удосконалення регулятора, суттєві ознаки якого полягають в забезпеченні переміщення перепускного клапана за регулюючими сигналами пропорційними змінюванню як вхідного тиску, так і швидкості (першій похідній) від його змінювання. Для вирішення поставленої задачі в повітряній камері регулятора між гофрованою мембраною і перепускним клапаном додатково установлений перетворювач регулюючих сигналів, виконаний у вигляді додатково установлених в корпусі нерухомого фланця з перепускним постійним дроселем, першої гофрованої із жорстким центром мембрани, другої манжетної із жорстким центром мембрани, зв'язаних між собою тягами, і виконавчої манжетної мембрани із жорстким центром зв'язаним через шток з перепускним клапаном. З корпусом гофрована мембрана і нерухомий фланець утворюють приймальну камеру, з фланцем і першою мембраною - першу камеру, з першою, другою і виконавчою мембранами - другу камеру, а з виконавчою мембраною - третю камеру. Приймальна камера з першою камерою сполучена через постійний дросель, з виходом і другою камерою через гідролінії безпосередньо, а третя камера через отвори в корпусі сполучена з атмосферою. Таке технічне рішення забезпечить можливість, за рахунок створення перепаду тисків в першій і другій камерах змінювати в перехідних процесах об'єм останньої і тим самим змінюванням в ній тиску, формувати на виконавчій манжетній мембрані, разом з перепускним клапаном, його переміщення пропорційне змінюванню споживачами тиску повітря і швидкості (першій похідній) його змінювання. При цьому підвищена швидкодія клапана забезпечить різким перепуском вхідного повітря додаткову його кількість необхідну для компенсації в споживачах відхилення тиску. Це підвищить точність функціонування CAP і САК в перехідних процесах, а також ефективність використання оснащених ними споживачів стисненого повітря, що розширить область застосування запропонованого регулятора. На представленому кресленні схематично показано загальну принципову схему запропонованого мембранного регулятора тиску повітря. Регулятор містить корпус 1 з розміщеними в нижній частині входом 2 і виходом 3, а також перепускним клапаном 4, який утримується в сідлі пружиною 5. У верхній частині корпуса розміщена гофрована із жорстким центром мембрана 6 притиснена кришкою 7 до корпуса 1 з утворенням приймальної камери "а". З мембраною 6 через жорсткий центр 8 нижнім торцем взаємодіє пружина 9, протилежний торець якої через сідло 10 - з регулювальним гвинтом 11. Камера "а" з виходом 3 сполучена через отвір 12 і пневмолінію 13 і в ній між мембраною 6 і клапаном 4 додатково установлений пневматичний перетворювач 14 регулюючих сигналів виконаний у вигляді нерухомого фланця 15 з постійним дроселюючим перепускним отвором 16, першої гофрованої мембрани 17 із жорстким центром і другої манжетної мембрани 18 з периферійним жорстким центром і манжетної із жорстким центром виконавчої мембрани 19, закріпленої на корпусі 1. Жорсткий центр гофрованої мембрани 17 за допомогою жорстких тяг 1 UA 122893 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 20,21 зв'язаний із жорстким центром манжетної мембрани 18, а жорсткий центр виконавчої манжетної мембрани 19 - зі штоком 22 взаємодіючим через пружину 23 з клапаном 4. Корпус 1 з фланцем 15 і гофрованою мембраною 17 утворюють першу камеру "b", з мембранами 17,18 і виконавчою 19 - другу камеру "с", а з мембраною 18 і виконавчою мембраною 19 - третю камеру "d". Приймальна камера "а" з першою камерою "b" сполучена через постійний перепускний дросель 16, з другою камерою "с" через пневмолінію 24, а третя камера "d" через отвори в корпусі 1 постійно сполучена з атмосферою. Працює мембранний регулятор тиску повітря наступним чином. При стабільному режимі роботи регулятора від джерела (на схемі не показано) через вхід 2, клапан 4 і вихід 3 буде надходити така кількість стисненого повітря, яка рівна його витраті споживачами. При цьому під дією сил тиску повітря в камері "а" з одного боку і пружини 9 з другого, мембрана 6 і клапан 4, через механізм перетворювача 14, займатимуть певне положення, яке відповідає стабільній витраті через нього стисненого повітря. У випадку різкої витрати повітря різко понизиться тиск у споживачах, який через вихід 3, отвір 12 в корпусі 1 і пневмолінію 13 буде передаватися в приймальну камеру "а". Від дії цього тиску і створюваного пружиною 9 сумарний тиск з камери "а" через дросель 16 і пневмолінію 24 буде передаватися в камери "b", "с", понижуючи в них тиск. Однак, через наявність дроселя 16 інтенсивність пониження тиску в камері "b" буде меншою, ніж в камері "с". В результаті перша гофрована мембрана 17 і зв'язана з нею тягами 20,21 манжетна мембрана 18 перемістяться донизу, додатково збільшуючи об'єм камери "с", а отже, додатково понижуючи в ній тиск. Внаслідок цього на виконавчу манжетну мембрану 19 буде діяти два тиски, викликаючи в ній два переміщення - першого пропорційного змінювання тиску повітря в приймальній камері "а" і другого - пропорційного швидкості (першій похідній) його змінювання, що під дією пружини 23 з підвищеною швидкістю відкриє перепускний отвір клапана 4. При цьому стиснене повітря від джерела через вхід 2 і відкритий клапаном 4 отвір, з підвищеною швидкістю, буде надходити до споживача, компенсуючи цим в перехідному процесі появлений частковий дефіцит повітря і стабілізуючи його тиск за регулюючими сигналами пропорційними змінюванню тиску повітря і швидкості (першій похідній) його змінювання. У міру надходження повітря тиск в споживачах і в приймальній камері "а" підвищиться. Від дії дисбалансу сил цього тиску і пружини 9 гофрована мембрана 6 підніметься, зменшуючи тиск в приймальній камері "а", який через перепускний дросель 16 і гідролінію 24 буде передаватися в камери "b", "с", підвищуючи в них тиск. Але через наявність перепускного дроселя 16 тиск в камері "b" буде наростати менш інтенсивно, ніж в камері "с", від чого гофрована мембрана 17 і зв'язана з нею тягами 20,21 манжетна мембрана 18 перемістяться догори додатково зменшуючи об'єм камери "с", а отже, додатково підвищуючи в ній тиск. В результаті на виконавчу манжетну мембрану 19 буде діяти два тиски, забезпечуючи їй два переміщення перше пропорційне змінюванню тиску повітря в приймальній камері "а" і друге - пропорційне швидкості (першій похідній) його змінювання, що долаючи зусилля опору під дією пружини 23 з підвищеною швидкістю прикриє перепускний отвір клапана 4, різко зменшуючи подачу до споживачів через вихід 3 додаткового повітря, стабілізуючи в них тиск за регулюючими сигналами пропорційними змінюванню тиску повітря і швидкості (першій похідній) його змінювання. Таким чином, в обох випадках перехідних процесів виконавчій мембрані і зв'язаному з нею через вихідний шток перепускному клапану буде забезпечуватися висока швидкодія, завдяки залученню в закон регулювання сформованих у перетворювачі регулюючих сигналів, пропорційних змінюванню тиску повітря у споживачах і швидкості (першій похідній) від його змінювання. Ступінь введення складової регулюючого сигналу, пропорційної швидкості змінювання тиску може бути різним залежно від діаметра мембран і перепускного отвору дроселя. Використання запропонованого мембранного регулятора тиску повітря, у порівнянні з уже відомим, дасть можливість підвищити точність функціонування CAP і САК, забезпечуючи швидку стабілізацію тиску повітря при різних відхиленнях і різко перемінних його витратах, а також ефективність використання оснащених ними споживачів повітря, що сприятиме розширенню області його застосування. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 60 Мембранний регулятор тиску повітря, що містить корпус із середньою повітряною камерою обмеженою нижньою частиною з входом, виходом повітря і перепускним підпружиненим 2 UA 122893 U 5 10 клапаном, а також верхньою частиною з мембраною зв'язаною з клапаном, який відрізняється тим, що у повітряній камері між гофрованою із жорстким центром мембраною і клапаном додатково установлений перетворювач регулюючих сигналів, виконаний у вигляді додатково установлених в корпусі нерухомого фланця з перепускним постійним дроселем, першої гофрованої із жорстким центром мембрани, другої манжетної із жорстким центром мембрани, тягами зв'язаної з першою, і виконавчої манжетної мембрани із жорстким центром зв'язаним через шток з перепускним клапаном, причому з корпусом гофрована мембрана і нерухомий фланець утворюють приймальну камеру, з фланцем і першою мембраною - першу камеру, з першою, другою і виконавчою мембранами - другу камеру, а з другою і виконавчою мембранами - третю камеру, при цьому приймальна камера з першою камерою сполучена через постійний дросель, з виходом і другою камерою через гідролінії - безпосередньо, а третя камера через отвори в корпусі сполучена з атмосферою. Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3