Пневмомеханічний диференціатор систем автоматики

Реферат: Пневмомеханічний диференціатор систем автоматики містить джерело розрідження повітря, корпус, основну мембрану зв'язану з виходом диференціатора. Додатково установлено першу додаткову мембрану, що утворює з основою і корпусом основну камеру, а також другу додаткову мембрану, що утворює з першою мембраною і корпусом першу, а з додатковою кришкою - другу додаткові камери, причому із джерелом розрідження основна камера сполучена пневмолінією безпосередньо, перша камера через пневмолінію, і додатково установлений перший регулюючий дросель, а друга камера через пневмолінію, перший і додатково установлений другий регулюючі дроселі, і поза камерами додатково установлено підсумовуючий важіль з верхньою, середньою і нижньою тягами, з яких нижня тяга жорстко з'єднана з другою мембраною, середня тяга з основною мембраною, а верхня тяга з виходом диференціатора. UA 97657 U (54) ПНЕВМОМЕХАНІЧНИЙ ДИФЕРЕНЦІАТОР СИСТЕМ АВТОМАТИКИ UA 97657 U UA 97657 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Запропонований диференціатор належить до елементів систем автоматичного керування (САК) і регулювання (CAP) систем пневмоавтоматики і може бути використаний як динамічна ланка для покращення показників їх функціонування. Відомий, найбільш близький за технічною суттю і фізичною реалізацією аналог - пристрій, що містить корпус, кришку, мембрану, притиснену кришкою до корпуса, вихідну тягу зв'язану з мембраною і пружину установлену між мембраною і корпусом (див. кн. Крутов В.И. Автоматическое регулирование двигателей внутреннего сгорания. - М.: Машиностроение, 1968. - С. 176, рис. 128). Однак, недоліком відомого пристрою є обмежені функціональні можливості, оскільки в ньому вихідні сигнали формуються тільки пропорційно змінюванню вхідних сигналів, що в перехідних процесах понижує динамічну точність САК і CAP, а також обмежує його застосування в системах пневмоавтоматики різних галузей народного господарства. Таким чином, відомий пневмомеханічний пристрій має низьку динамічну точність, обмежені функціональні можливості та область застосування. Задачею корисної моделі є підвищення динамічної точності, розширення функціональних можливостей і області застосування, за рахунок його удосконалення, а саме в закон керування (регулювання) за сигналами змінювання розрідження додатково введено першу і другу похідну від його змінювання. Поставлена задача вирішується тим, що пневмомеханічний диференціатор систем автоматики, що містить джерело розрідження повітря, корпус, основну мембрану, зв'язану з виходом диференціатора, згідно з корисною моделлю, додатково встановлено першу додаткову мембрану, герметично закріплену по периферії на корпусі з утворенням з основною мембраною і корпусом основної камери, а також другу додаткову мембрану, що утворює з першою мембраною і корпусом першу, а з додатковою кришкою - другу додаткові камери, причому із джерелом розрідження основна камера сполучена пневмолінією безпосередньо, перша камера - через пневмолінію і додатково установлений перший регулюючий дросель, а друга камера через пневмолінію, перший і додатково установлений другий регулюючі дроселі. Для підсумовування сигналів пропорційних відхиленню розрідження повітря, швидкості і прискорення його відхилення додатково, поза камерами установлений підсумовуючий важіль з верхньою, середньою і нижньою тягами. При цьому нижня тяга жорстко з'єднана із другою мембраною, середня тяга - з основною мембраною, а верхня тяга є виходом диференціатора. При вирішенні технічної задачі на вихідній тязі запропонованого диференціатора забезпечиться можливість формування керуючого (регулюючого) сигналу, пропорційного як величині змінювання розрідження повітря, так і величині швидкості (першій похідній) і величині прискорення (другій похідній) змінювання розрідження. Введення додаткових керуючих (регулюючих) сигналів за швидкістю і прискоренням змінювання розрідження повітря підвищить динамічну точність, розширить функціональні можливості і область застосування диференціатора в САК і CAP пневматичного типу різних галузей народного господарства. На представленому кресленні схематично показано загальний вигляд пневмомеханічного диференціатора систем автоматики. Запропонований диференціатор містить корпус 1, кришку 2 з герметично установленою між ними основною мембраною 3, з утворенням з першою додатковою мембраною 4 основної камери "а". Між корпусом 1 і мембраною 3 розміщена з одного боку пружина 5, а з другого боку мембрани - середня тяга 6, однікінці яких зв'язані з мембраною 3, протилежний кінець пружини - з корпусом, а протилежний кінець тяги - із середньою частиною додатково установленого підсумовуючого важеля 7. Нижній кінець важеля 7 через нижню тягу 8 з'єднаний з другою додатковою мембраною 9, а верхній його кінець - з вихідною тягою 10 диференціатора. В нижній частині корпуса 1 перша мембрана 4, утворює з корпусом 1 і другою додатковою мембраною 9 першу додаткову камеру "b", сполучену з основною камерою "а" через перший додатковий регулюючий дросель 11, а друга мембрана 9 з додатковою кришкою 12 - другу додаткову камеру "с", сполучену з камерою "b" через другий додатковий регулюючий дросель 13. Для забезпечення герметичності у з'єднанні тяга 8 - мембрана 4 установлений гофрований чохол 14, один кінець якого закріплений на тязі 8, а другий кінець - на мембрані 4. Герметичність у з'єднанні тяга 8 - корпус 1 забезпечується гофрованим чохлом 15, один кінець якого закріплений на тязі 8, а другий кінець - на корпусі 1. Камера "а" сполучена з джерелом (на схемі не показано) розрідженого повітря (вакууму) пневмолінією 16 безпосередньо. Працює диференціатор наступним чином. 1 UA 97657 U 5 10 15 20 25 30 35 40 При різкому надходженні від джерела вакууму розрідженого повітря, останнє через пневмолінію 16 буде надходити в камеру "а", з якої через дросель 11 - в камеру "b". Але завдяки дроселю 11 розрідження в камері "b" буде зростати повільніше ніж у камері "а", яка сполучена із джерелом розрідженого повітря безпосередньо. В результаті мембрана 4 буде зміщуватися вправо, збільшуючи, пропорційно першій похідній, розрідження в камері "b". При цьому через наявність дроселя 13 в камері "с" розрідження буде наростати повільніше, ніж в камері "b", від чого мембрана 9 буде зміщуватися вправо, збільшуючи, пропорційно другій похідній, розрідження в камері "с". Разом з мембраною 9 вправо будуть зміщуватися, зв'язані з нею нижня тяга 8 і нижній кінець підсумовуючого важеля 7, забезпечуючи додаткові, пропорційні першій і другій похідній від змінювання розрідження, переміщення його верхньому кінцю і вихідній тязі 10. А збільшення розрідження в камері "а" передається на основну мембрану 3, яку, дисбаланс сил розрідження і атмосферного тиску, долаючи зусилля пружини 5, разом із середньою тягою 6 буде переміщувати вліво, забезпечуючи основне переміщення підсумовуючому важелю 7 і вихідній тязі 10. Отже, на важелі 7 додається три переміщення, тому результативне переміщення вихідної тяги 10 диференціатора буде складатися із основного переміщення, викликаного змінюванням вхідного розрідження (переміщення основної мембрани 3), першого додаткового переміщення, викликаного швидкістю змінювання вхідного розрідження (переміщення, спричиненого затримкою мембрани 4) і другого додаткового переміщення, викликаного прискоренням змінювання вхідного розрідження повітря (переміщення, спричиненого затримкою мембрани 9). Після вирівнювання розріджень, через дроселі 11, 13, в камерах "а", "b", "с", переміщенням першої 4 і другої 9 мембран, зникнуть складові додаткового збільшення розрідження в камерах "b", "с", а також додаткові переміщення вихідної тяги 10, пропорційні швидкості (першій похідній) і прискоренню (другій похідній) змінювання вхідного розрідження. У разі різкого зменшення розрідження описаний вище пневмомеханічний диференціатор буде працювати аналогічно лише з тією різницею, що переміщення його рухомих деталей будуть направлені в протилежний бік. В цих випадках різкого зростання (спадання) вхідного розрідження диференціатор буде працювати як двічі диференціююча динамічна ланка в системах пневмоавтоматики. У випадках повільного зростання (спадання) вхідного розрідження в пневмолінії 16 перепад розрідження в основній "а", першій "b" і другій "с" камерах практично буде відсутнє. При цьому мембрани 4, 9 будуть нерухомі, а переміщуватися буде тільки основна мембрана 3, а разом з нею середня тяга 6, підсумовуючий важіль 7 і верхня вихідна тяга 10. В цих випадках переміщення вихідної тяги буде складатися тільки з переміщення, викликаного змінюванням вхідного розрідження, і диференціатор буде працювати як підсилювальна динамічна ланка в системах пневмоавтоматики. Застосування запропонованого пневмомеханічного диференціатора, в порівнянні з відомим пристроєм, забезпечить, шляхом введення в закон керування (регулювання) додаткових коригуючих сигналів за швидкістю (першої похідної), і прискоренням (другої похідної) змінювання розрідження вхідного повітря, підвищить динамічну точність роботи, розширення функціональних можливостей і області використання його в системах пневмоавтоматики. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 50 55 Пневмомеханічний диференціатор систем автоматики, що містить джерело розрідження повітря, корпус, основну мембрану зв'язану з виходом диференціатора, який відрізняється тим, що в ньому установлена перша додаткова мембрана, утворююча з основою і корпусом основну камеру, а також друга додаткова мембрана, утворююча з першою мембраною і корпусом першу, а з додатковою кришкою - другу додаткові камери, причому із джерелом розрідження основна камера сполучена пневмолінією безпосередньо, перша камера - через пневмолінію і додатково установлений перший регулюючий дросель, а друга камера - через пневмолінію, перший і додатково установлений другий регулюючі дроселі, і поза камерами додатково установлений підсумовуючий важіль з верхньою, середньою і нижньою тягами, з яких нижня тяга жорстко з'єднана з другою мембраною, середня тяга - з основною мембраною, а верхня тяга - з виходом диференціатора. 2 UA 97657 U 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