Диференціатор теплових сигналів двох незалежних контурів

Реферат: Диференціатор теплових сигналів двох незалежних контурів, що містить перший контур з першим перетворювачем, виконаним 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 напрямних, підсумовуючий механізм, виконаний у вигляді сильфона з фланцем, з'єднаним із спільним рухомим фланцем, розміщеного усередині другого сильфона, регулювальний дросель і вихідну тягу, причому в ньому додатково установлено другий контур з другим перетворювачем і другі додаткові сильфони першого і другого перетворювачів, у середині яких розміщені перші сильфони, при цьому перші торці додаткових сильфонів жорстко зв'язані із спільним нерухомим фланцем перших сильфонів, другі торці - із спільними рухомими фланцями першого і другого перетворювачів з розміщеними в них регулювальними дроселями, а вихідні тяги з'єднані з рухомими фланцями других сильфонів першого і другого перетворювачів. UA 94679 U (54) ДИФЕРЕНЦІАТОР ТЕПЛОВИХ СИГНАЛІВ ДВОХ НЕЗАЛЕЖНИХ КОНТУРІВ UA 94679 U UA 94679 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до засобів теплової автоматики і може бути використана в системах автоматичного регулювання (CAP) і керування (САК) теплових процесів двох незалежних контурів для покращення динамічних показників і підвищення точності їх функціонування. Найбільш близький за суттю і технічною реалізацією є пристрій для диференціювання не теплових сигналів, що містить підсумовуючий механізм, 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 торець 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). Недоліком відомого диференціатора є обмежена область застосування, оскільки за своїм призначенням і можливостями він формує тільки сигнали регулювання і керування пропорційні відхиленню і швидкості відхилення не теплових вхідних сигналів. Тому через низькі динамічні показники і точність в роботі не задовольняє вимог CAP і САК інерційних теплових процесів. Отже, відомий диференціатор має низькі динамічні показники і точність, а також обмежені функціональні можливості, оскільки він диференціює тільки по одному контуру, та область застосування. Тому в основу корисної моделі поставлено задачу підвищити динамічні показники і точність, а також розширити функціональні можливості та область його застосування. Для вирішення поставленої задачі пропонується удосконалення відомого пристрою, суттєві ознаки якого полягають в тому, що перетворювач сигналів вимірює відхилення температури і формує в першому контурі сигнал пропорційний відхиленню і швидкості її відхилення і в додатково залученому другому контурі з різними за величиною складовими пропорційними швидкості (першим похідним) відхилення температури. Далі перетворені сигнали підсумовуються в кожному контурі, забезпечуючи на їх виходах не однакові за інтенсивністю введення похідних в закони регулювання чи керування незалежних сигналів. Такий диференціатор розширить функціональні можливості, забезпечить високу точність підтримання в контурах CAP і САК заданих параметрів теплових процесів. Поставлена задача реалізується тим, що перший контур з першим перетворювачем, 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 напрямних. Підсумовуючий механізм, виконаний у вигляді сильфона з фланцем, з'єднаним із спільним рухомим фланцем, розміщеного усередині другого сильфона. Також міститься регулювальний дросель і вихідна тяга. У диференціаторі додатково установлено другий контур з другим перетворювачем і другі додаткові сильфони першого і другого перетворювачів, у середині яких розміщені їх перші сильфони. Перші торці додаткових сильфонів жорстко зв'язані із спільним нерухомим фланцем перших сильфонів, а другі торці - із спільними рухомими фланцями першого і другого перетворювачів з розміщеними в них регулювальними дроселями і утворенням двох першої і другої порожнин, які заповнені середовищами із різними коефіцієнтами теплопровідності, причому коефіцієнти теплопровідності їх значно менші коефіцієнтів теплопровідності матеріалу стінок додаткових сильфонів першого і другого перетворювачів. Вихідні тяги першого і другого перетворювачів з'єднані з рухомими фланцями їх других сильфонів. Таке технічне рішення дасть можливість спростити конструкцію, шляхом вилучення необхідного було б для цього додаткового диференціатора, а поєднанням двох перетворювачів з утворенням двох контурів, розширити функціональні можливості, забезпечуючи одержання на виході окремих двох сигналів пропорціональних вхідному, а також двом його похідним з різними коефіцієнтами підсилення, що підвищить динамічні показники і точність CAP і САК двох контурів і розширить область застосування диференціатора. На представленому кресленні показано загальний вигляд диференціатора теплових сигналів двох незалежних контурів. Запропонований диференціатор містить перетворювачі 1, 2 двох незалежних контурів і складаються з перших 3, 4, других 5, 6 сильфонів і регулювальних дроселів 7, 8. Сильфони 5, 6 одними торцями зв'язані між собою спільним рухомим фланцем 9, а сильфони 4, 6 - спільним рухомим фланцем 10 з дроселями 7, 8. Фланці 9, 10 жорстко з'єднані з фланцями 11, 12 сильфонів 13, 14 підсумовуючих механізмів, які другими торцями з'єднані з рухомими фланцями 1 UA 94679 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 15, 16 і тягами 17, 18. Для повернення у вихідне положення тяг 17, 18 і зменшення впливу механічного гістерезису матеріалу стінок сильфонів використані пружини 19, 20. До фланців 9, 10 перетворювачів 1, 2 одними торцями приєднані додаткові сильфони 21, 22, другі торці яких зв'язані з нерухомим спільним фланцем 23, з яким також зв'язані другими торцями сильфони 3, 4. Порожнина "А", утворена внутрішнім 3, зовнішнім 2 сильфонами, спільним рухомим 9 і нерухомим 23 фланцями, заповнюється середовищем, коефіцієнт теплопровідності якого значно менший коефіцієнта теплопровідності матеріалу стінок сильфонів 3, 5, 21. А порожнина "В", утворена внутрішнім 4, зовнішнім 22 сильфонами, спільними рухомим 10 і нерухомим 23 фланцями, заповнена середовищем, коефіцієнт теплопровідності якого також менший коефіцієнта теплопровідності матеріалу стінок сильфонів 4, 6, 22, а також значно менший ніж коефіцієнт теплопровідності середовища в порожнині "А". Робоча рідина із сильфонів 3, 4 у сильфони 5, 6 і навпаки поступає через регулювальні дроселі 7, 8. Рухомі деталі перетворювачів 1, 2, підсумовуючих механізмів і датчиків переміщуються в циліндричних напрямних 24, 25, 26, 27. Диференціатор послідовно включений в CAP або САК двох контурів працює наступним чином. При різкому змінюванні температури теплоносія в першому контурі диференціатора через наявність значного термічного опору середовища в порожнині "А" нагрівання, а отже, тиск в сильфоні 3 буде зростати повільніше, ніж в сильфоні 5. В результаті рухомий фланець 9 разом із фланцем 11 сильфона 13 будуть переміщатися вправо, створюючи додатковий приріст тиску робочої рідини в сильфоні 5. При цьому фланець 15 сильфона 5 і, зв'язана з ним, тяга 17 одержить додаткове переміщення, завдяки якому відбудеться додавання двох переміщень і загальний вихідний сигнал на тязі 17 першого контуру буде складатися із переміщення, викликаного змінюванням температури теплоносія і нагрівання робочої рідини в сильфоні 5 і підвищенням від цього її тиску, а також переміщення, викликаного швидкістю (першою похідною) нагрівання теплоносія і змінювання її температури і переміщення фланця 11, обумовленого запізнюючим прогрівом робочої рідини в сильфоні 3, і додатковим підвищенням через це тиску в сильфоні 5. Таким чином, вихідний сигнал з першого контуру рівний сумі складових сигналів, першої складової пропорційної змінюванню температури теплоносія і другої - пропорційної швидкості її змінювання, яка залежить від коефіцієнта теплопровідності середовища в порожнині "А" і налаштування дроселя 7 першого перетворювача. У випадку різкого змінювання температури цього ж теплоносія аналогічно в другому контурі диференціатора через наявність значно більшого термічного опору середовища в порожнині "В" ніж в порожнині "А" нагрівання, а отже, тиск в сильфоні 4 буде зростати порівняно ще повільніше, ніж в сильфоні 6. Внаслідок цього рухомий фланець 10 разом із фланцем 12 сильфона 14 будуть переміщатися вліво, створюючи додатковий приріст тискуробочої рідини в сильфоні 6. В результаті фланець 16 сильфона 6 і, зв'язана з ним, тяга 18 одержать додаткове переміщення, завдяки якому відбудеться додавання двох переміщень і в цьому випадку загальний вихідний сигнал на тязі 18 другого контуру буде складатися із переміщення, викликаного змінюванням температури теплоносія і нагрівання робочої рідини в сильфоні 6 і підвищенням від цього її тиску, а також переміщення, викликаного, відносно більшою ніж в першому контурі, швидкістю (першою похідною) нагрівання теплоносія і змінювання її температури і переміщення фланця 12, обумовленого збільшеним запізнюючим прогрівом робочої рідини в сильфоні 4, і додатковим підвищенням через це тиску в сильфоні 6. В цьому випадку вихідний сигнал з другого контуру також рівний сумі складових сигналів, першої складової, пропорційної змінюванню температури теплоносія і другої - пропорційної вже більшої, відносно першого контуру, швидкості її змінювання, яка залежатиме від коефіцієнта теплопровідності і товщини шару середовища в порожнині "В", яка більша через менший діаметр сильфона 4 від сильфона 3, а також налаштування дроселя 8 другого перетворювача. Таким чином, як в першому, так і в другому контурі, незалежно можна формувати вихідні сигнали CAP або САК різної швидкодії, які забезпечувати за рахунок конструктивної реалізації, фізичних властивостей середовищ і налаштування дроселів їх перетворювачів. Використання запропонованого диференціатора теплових сигналів двох незалежних контурів, у порівнянні з уже відомим, дозволить: - розширити функціональні можливості за рахунок формування двох незалежних вихідних сигналів пропорційних змінюванню температури теплоносія і різної степені швидкості її змінювання; 2 UA 94679 U 5 - підвищити динамічні показники і точність CAP і САК завдяки підвищенню швидкодії вихідних сигналів двох контурів і зменшення запізнювання і відхилення регульованих параметрів інерційних теплових процесів; - розширити область застосування в системах переважно теплової автоматики особливо з динамічними ланками, які мають значну теплову інерційність. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 20 1. Диференціатор теплових сигналів двох незалежних контурів, що містить перший контур з першим перетворювачем, виконаним 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 напрямних, підсумовуючий механізм, виконаний у вигляді сильфона з фланцем, з'єднаним із спільним рухомим фланцем, розміщеного усередині другого сильфона, регулювальний дросель і вихідну тягу, який відрізняється тим, що в ньому додатково установлено другий контур з другим перетворювачем і другі додаткові сильфони першого і другого перетворювачів, у середині яких розміщені перші сильфони, при цьому перші торці додаткових сильфонів жорстко зв'язані із спільним нерухомим фланцем перших сильфонів, другі торці - із спільними рухомими фланцями першого і другого перетворювачів з розміщеними в них регулювальними дроселями, а вихідні тяги з'єднані з рухомими фланцями других сильфонів першого і другого перетворювачів. 2. Диференціатор теплових сигналів за п. 1, який відрізняється тим, що діаметри перших сильфонів перетворювачів різні. Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко 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