Диференціатор теплових сигналів

Реферат: Диференціатор теплових сигналів містить перетворювач, виконаний у вигляді двох сильфонів, з'єднаних одними торцями із спільним рухомим фланцем, другий торець першого сильфона зв'язаний з нерухомим фланцем, а другий торець другого сильфона - з рухомим фланцем, і установлених в напрямній, підсумовуючий механізм, виконаний у вигляді сильфона з одним фланцем, з'єднаним із спільним рухомим фланцем, розміщеним усередині другого сильфона, регулювальний дросель і вихідну тягу. Також установлений додатковий сильфон, усередині якого розміщений перший сильфон, при цьому торець додаткового сильфона жорстко зв'язаний з нерухомим фланцем першого сильфона, другий торець - із першим спільним рухомим фланцем, а другий торець другого сильфона - з нерухомим фланцем, виконаним у вигляді суцільного в центрі диска, з'єднаного з другим торцем сильфона підсумовуючого механізму, і кільця на периферії, сполучених між собою радіальними, розміщеними по колу, перемичками з наскрізними повздовжніми в них і радіальними в кільці і напрямній, отворами, а також додатково установлений другий перетворювач, виконаний у вигляді третього і четвертого сильфонів, з'єднаних одними торцями із другим спільним фланцем з перепускним отвором, другий торець третього сильфона зв'язаний з нерухомим фланцем з перепускним отвором, сполученим гідролінією з перепускним отвором спільного фланця, з другим дроселем, зв'язаним з одним торцем додатково установленого проміжного сильфона, другий торець якого - з нерухомим фланцем другого сильфона. а другий торець четвертого сильфона - з рухомим фланцем, установленим в спільній напрямній першого перетворювача, при цьому другий підсумовуючий механізм виконаний у вигляді сильфона, розміщеного усередині четвертого сильфона в напрямній втулці і з'єднаного одним торцем з другим спільним рухомим фланцем, а другим торцем - з другим рухомим фланцем четвертого сильфона і вихідною тягою. UA 77139 U (54) ДИФЕРЕНЦІАТОР ТЕПЛОВИХ СИГНАЛІВ UA 77139 U UA 77139 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Запропонований пристрій належить до засобів теплової автоматики і, зокрема може бути використаний в системах автоматичного регулювання (CAP) і керування (САК) теплоенергетичними машинами і тепловими процесами для покращення динамічних показників і підвищення точності їх функціонування. Відомий, найбільш близький за суттю і технічною реалізацією, пристрій для диференціювання нетеплових сигналів. Пристрій містить підсумовуючий елемент, два сильфони, з'єднані один з другим торцями спільним 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 кінець другого сильфона з'єднаний з другим рухомим фланцем, при цьому підсумовуючий механізм виконаний у вигляді сильфона, розміщеного усередині 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 відомий пристрій для диференціювання має обмежену область застосування, оскільки за своїм призначенням і можливостями тільки формує сигнали регулювання і керування, пропорційні відхиленню і швидкості відхилення нетеплових вхідних в нього сигналів. Тому має низькі динамічні показники і точність в роботі, через що не задовольняє вимог CAP і САК інерційними теплоенергетичними машинами і тепловими процесами. Отже, відомий пристрій має низькі динамічні показники і точність, а також обмежені функціональні можливості та область застосування. Тому, в основу корисної моделі поставлено задачу підвищити динамічні показники і точність, а також розширити функціональні можливості та область застосування пристрою, яка досягається його удосконаленням, суттєвими ознаками якого є те, що перетворювач сигналів вимірює відхилення температури, формує сигнали пропорційні відхиленню температури і швидкості її відхилення, який далі, перетворений в сигнал переміщення, повторно диференціюється, забезпечуючи на виході сигнал, пропорційний відхиленню вхідного сигналу, швидкості і прискоренню його відхилення. Такий диференціатор матиме розширені функціональні можливості, забезпечить високу точність підтримання в CAP і САК теплоенергетичних машин і теплових процесів заданих параметрів. Задача вирішується шляхом установки у запропонованому диференціаторі додаткового сильфона, усередині якогорозміщений перший сильфон. Один торець додаткового сильфона жорстко зв'язаний з нерухомим фланцем першого сильфона, а другий торець - із першим спільним рухомим фланцем, утворюючими порожнину із розміщеним у ній середовищем, коефіцієнт теплопровідності якого значно менший коефіцієнта теплопровідності матеріалу стінок першого, другого і додаткового сильфонів. Робоча рідина із першого у другий сильфон першого перетворювача перетікає через регульований дросель, установлений у першому спільному рухомому фланці. Другий торець другого сильфона зв'язаний з нерухомим фланцем, виконаним у вигляді суцільного диска в центрі фланця, з'єднаного з другим торцем сильфона першого підсумовуючого механізму, і кільця на периферії фланця, сполучених між собою радіальними, розміщеними через 120° по колу, перемичками з наскрізними повздовжніми в них і радіальними в кільці, а також у напрямній, отворами. У диференціаторі додатково установлений другий перетворювач сигналів, виконаний у вигляді третього і четвертого сильфонів, з'єднаних одними торцями із другим спільним фланцем з перепускним отвором, другий торець третього сильфона зв'язаний з нерухомим фланцем, з перепускним отвором, сполученим гідролінією з перепускним отвором спільного фланця, з розміщеним у ньому другим регулювальним дроселем. До нерухомого фланця одним торцем приєднаний додатково установлений проміжний сильфон, другий торець якого з'єднаний з нерухомим фланцем другого сильфона. Другий торець четвертого сильфона зв'язаний з рухомим фланцем, який установлений у спільній напрямній першого перетворювача, а другий підсумовуючий механізм виконаний у вигляді сильфона, розміщеного усередині четвертого сильфона в напрямній втулці і з'єднаного одним торцем з другим спільним рухомим фланцем, а другим торцем - з рухомим фланцем четвертого сильфона і вихідною тягою. Таке поєднання двох перетворювачів сигналів і вимірювача температури спрощує конструкцію запропонованого технічного рішення і формує на його виході сигнали, пропорційні вхідним і першим двом похідним від вхідних теплових сигналів, що підвищить точність роботи CAP і САК, розширить функціональні можливості і область застосування запропонованого диференціатора. На представлених кресленнях схематично показано: на фіг. 1 загальний вид диференціатора теплових сигналів, а на фіг. 2 - вид на нерухомий фланець у розрізі А-А. 1 UA 77139 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Диференціатор містить перший перетворювач 1 сигналів, в складі першого 2, другого 3 сильфонів і першого регулювального дроселя 4. Сильфони 2, 3 одними торцями зв'язані між собою першим спільним рухомим фланцем 5 і з дроселем 4. Фланець 5 жорстко з'єднаний з фланцем 6 сильфона 7 першого підсумовуючого механізму, який другим торцем з'єднаний з нерухомим фланцем 8, виконаним у вигляді суцільного в центрі диска, і кільця на периферії, сполучених між собою радіальними, розміщеними через 120° по колу, перемичками з наскрізними вздовж них отворами, якими порожнина сильфона 7 сполучається з атмосферою. До фланця 5 одним торцем приєднаний додатковий сильфон 9, другий торець якого зв'язаний з нерухомим фланцем 10, з яким також зв'язаний другим торцем сильфон 2. Замкнена порожнина "а", утворена внутрішнім 2, зовнішнім 9 сильфонами, спільним рухомим 5 і нерухомими 10 фланцями, заповнюється середовищем, коефіцієнт теплопровідності якого значно менший коефіцієнта теплопровідності матеріалу стінок сильфонів 2, 3, 9. Робоча рідина із сильфона 2 у сильфон 3 і навпаки перетікає тільки через перший регулювальний дросель 4. Рухомі деталі перших перетворювача 1 сигналів, підсумовуючого механізму і датчика температури переміщаються в циліндричних напрямних 11, 12. До нерухомого фланця 8 одним торцем приєднаний проміжний сильфон 13, протилежний торець якого зв'язаний з нерухомим фланцем 14 з перепускним отвором. Сильфони 3, 13 разом із фланцями 5, 14 утворюють порожнину "b". До нерухомого фланця 14 приєднаний другий перетворювач 15 сигналів, в складі третього 16, четвертого 17 сильфонів і другого регулювального дроселя 18. Сильфони 16, 17 одними торцями зв'язані між собою другим спільним рухомим фланцем 19 з розміщеним у ньому дроселем 18. Фланець 19 жорстко з'єднаний з фланцем 20 сильфона 21 другого підсумовуючого механізму, який другим торцем з'єднаний з рухомим фланцем 22 і вихідною тягою 23. Для повернення у вихідне положення тяги 23 і зменшення впливу механічного гістерезису матеріалу стінок сильфонів використана пружина 24. Порожнина "с" утворена нерухомим фланцем 14, сильфоном 16 і другим спільним рухомим фланцем 19, а порожнина "d" - другим спільним рухомим фланцем 19, рухомими фланцями 20, 22 і сильфонами 17, 21. Робоча рідина із порожнини "b" в порожнину "с" і навпаки перетікає через регулювальний дросель 18, а в порожнину "d" - через гнучку гідролінію 25 безпосередньо. Рухомі деталі другого перетворювача 15 сигналів і другого підсумовуючого механізму переміщуються в циліндричних напрямних 12, 26. Диференціатор послідовно включений в CAP або САК працює наступним чином. При різкому змінюванні температури теплоносія в диференціаторі через наявність значного термічного опору середовища в порожнині "а" нагрівання, а отже тиск в сильфоні 2 буде зростати повільніше, ніж в сильфоні 3. В результаті фланець 5 із фланцем 6 сильфона 7 будуть переміщатися вправо, створюючи додатковий приріст тиску робочої рідини в сильфоні 3 і в порожнині "b". При цьому в останній відбудеться додавання двох тисків, тобто абсолютний тиск в порожнині "b" буде складатися із тиску, викликаного змінюванням температури теплоносія і нагрівання робочої рідини в сильфоні 3 і підвищенням через це її тиску, а також тиску, викликаного швидкістю (першою похідною) від нагрівання теплоносія і змінювання її температури і переміщення фланця 6, обумовленого запізнюючим прогрівом робочої рідини в сильфоні 2, і додатковим підвищенням через це тиску в сильфоні 3. Різке збільшення абсолютного тиску в порожнині "b" спричинить перетікання робочої рідини в порожнини "с" і "d". Але через наявність дроселя 18 тиск в порожнині "с" зростатиме повільніше, ніж в порожнині "d". В результаті фланець 19 разом із фланцем 20 будуть переміщатися вправо, створюючи додатковий приріст тиску робочої рідини в порожнині "d". При цьому рухомий фланець 22 сильфона 17 і, зв'язана з ним вихідна тяга 23, одержить додаткове переміщення пропорційне прискоренню змінювання температури теплоносія. Внаслідок відбувається додавання трьох переміщень, тобто вихідний сигнал на тязі 23 буде складатися із переміщення, викликаного змінюванням температури теплоносія і нагрівання робочої рідини і підвищенням через це її тиску, переміщення викликаного швидкістю її змінювання і переміщення, викликаного прискорюванням її змінювання. Використання запропонованого диференціатора теплових сигналів, у порівнянні з уже відомими, дасть можливість: - розширити функціональні можливості за рахунок формування складової вихідного сигналу, пропорційної швидкості і прискоренню відхилення вхідних теплових сигналів; - підвищити динамічні показники і точність CAP і САК завдяки підвищенню швидкодії вихідних сигналів і зменшення запізнювання і відхилення регульованих параметрів інерційних теплових процесів в теплоенергетичних машинах і технологічному обладнанні; 2 UA 77139 U - розширити область застосування в системах автоматики особливо з динамічними ланками із значною тепловою інерцією. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 15 20 25 Диференціатор теплових сигналів, що містить перетворювач, виконаний у вигляді двох сильфонів, з'єднаних одними торцями із спільним рухомим фланцем, другий торець першого сильфона зв'язаний з нерухомим фланцем, а другий торець другого сильфона - з рухомим фланцем, і установлених в напрямній, підсумовуючий механізм, виконаний у вигляді сильфона з одним фланцем, з'єднаним із спільним рухомим фланцем, розміщеним усередині другого сильфона, регулювальний дросель і вихідну тягу, який відрізняється тим, що в ньому установлений додатковий сильфон, усередині якого розміщений перший сильфон, при цьому торець додаткового сильфона жорстко зв'язаний з нерухомим фланцем першого сильфона, другий торець - із першим спільним рухомим фланцем, а другий торець другого сильфона - з нерухомим фланцем, виконаним у вигляді суцільного в центрі диска, з'єднаного з другим торцем сильфона підсумовуючого механізму, і кільця на периферії, сполучених між собою радіальними, розміщеними через 120° по колу, перемичками з наскрізними повздовжніми в них і радіальними в кільці і напрямній, отворами, а також додатково установлений другий перетворювач, виконаний у вигляді третього і четвертого сильфонів, з'єднаних одними торцями із другим спільним фланцем з перепускним отвором, другий торець третього сильфона зв'язаний з нерухомим фланцем з перепускним отвором, сполученим гідролінією з перепускним отвором спільного фланця, з другим дроселем, зв'язаним з одним торцем додатково установленого проміжного сильфона, другий торець якого - з нерухомим фланцем другого сильфона, а другий торець четвертого сильфона - з рухомим фланцем, установленим в спільній напрямній першого перетворювача, при цьому другий підсумовуючий механізм виконаний у вигляді сильфона, розміщеного усередині четвертого сильфона в напрямній втулці і з'єднаного одним торцем з другим спільним рухомим фланцем, а другим торцем - з другим рухомим фланцем четвертого сильфона і вихідною тягою. Комп’ютерна верстка М. Ломалова 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