Триступінчастий диференціатор

Реферат: Триступінчастий диференціатор містить вузол приймання вхідних сигналів, перетворювач і підсумовуючий сигнали механізм. Перетворювач виконаний триступінчастим, із яких перший ступінь включає з'єднані тягами першу і другу діафрагми зв'язані торцями двома суцільними і проміжною з радіальними отворами напрямними. Нерухомий фланець приєднаний до протилежного торця напрямної з утворенням першої і другої порожнин. Другий ступінь містить закріплений в напрямній першого ступеня нерухомий фланець, суцільну і з радіальними отворами напрямні, з'єднані жорсткими тягами третю і четверту діафрагми установлені між напрямними з утворенням третьої і четвертої порожнин. Третій ступінь складається із закріпленого в напрямній другого ступеня нерухомого фланця, з'єднаних жорсткими тягами п'ятої і шостої діафрагми, розміщених між торцями двох суцільних і з радіальними отворами напрямних з утворенням п'ятої і шостої порожнин, а також сьомої порожнини утвореної шостою і виконавчою діафрагмами і зв'язаними з ними напрямними і нерухомим фланцем з осьовими отворами закріпленим на суцільній напрямній. Виконавча діафрагма з'єднана з вихідним штоком і взаємодіє з одним торцем зворотної пружини, протилежний торець якої - з нерухомим фланцем, а підсумовуючі механізми ступенів виконані: перший - у вигляді другої, другий - у вигляді четвертої, і третій ступінь - у вигляді шостої діафрагми. З вузлом приймання вхідних сигналів перша порожнина сполучена через перший регулювальний дросель. Друга порожнина через жорстку пневмолінію безпосередньо. Друга порожнина з третьою - через жорстку пневмолінію і другий регулювальний дросель, а з четвертою - через жорстку пневмолінію безпосередньо, четверта з п'ятою порожниною сполучена через жорстку пневмолінію і третій регулювальний дросель, а з шостою порожниною - через жорстку пневмолінію безпосередньо, порожнини проміжних напрямних через радіальні і сьомої через осьові отвори нерухомого фланця постійно сполучені з атмосферою. UA 117131 U (54) ТРИСТУПІНЧАСТИЙ ДИФЕРЕНЦІАТОР UA 117131 U UA 117131 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Диференціатор належить до корегуючих динамічних ланок пневматичних систем автоматичного регулювання (CAP) і керування (САК) і може бути використаний для підвищення їх точності функціонування при діючих на об'єкти різко перемінних вхідних сигналів. Відомий 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]. Однак, недоліком відомого диференціюючого пристрою є обмежені функціональні можливості, оскільки ним сформовані вихідні сигнали пропорційні тільки змінюванню вхідних сигналів і першій похідній їх змінювання, що через низьку їх швидкодію понижується точність функціонування обладнаних ними CAP і САК, а також ефективність їх використання і обмежується область застосування. Отже, через низьку швидкодію вихідних сигналів відомого пристрою обмежується точність функціонування обладнаних ним CAP і САК різних систем пневмоавтоматики, а також область його застосування. В основу корисної моделі поставлена задача підвищити точність функціонування CAP і САК шляхом підвищення швидкодії сформованих пристроєм вихідних сигналів і тим самим розширити область його застосування. Поставлена задача вирішується тим, що удосконалення відомого пристрою, суттєві ознаки якого полягають в тому, що вхідний сигнал тричі диференціюється і пневматично підсумовується, формуючи результативний вихідний сигнал, пропорційний змінюванню вхідного сигналу і першим трьом похідним його змінювання. Це реалізується шляхом виконання перетворювача триступінчастим, з них перший ступінь включає з'єднані тягами першу і другу діафрагми, які зв'язані торцями з двома суцільними і проміжним з радіальними отворами напрямними, нерухомий фланець приєднаний до протилежного торця першої напрямної з утворенням першої і другої порожнини. Другий ступінь містить закріплений в проміжній напрямній першого ступеня нерухомий фланець, суцільну і з радіальними отворами напрямні, з'єднані жорсткими тягами третю і четверту діафрагми установлені між напрямними з утворенням третьої і четвертої порожнин. Третій ступінь складається із закріпленого в напрямній другого ступеня нерухомого фланця, з'єднаних жорсткими тягами п'ятої і шостої діафрагм, розміщених між торцями двох суцільних і з радіальними отворами напрямних з утворенням п'ятої і шостої порожнин, а також сьомої порожнини утвореної шостою і виконавчою діафрагмами і зв'язаними з ними напрямними і нерухомим фланцем з осьовими отворами закріпленим на суцільній напрямній. Виконавча діафрагма з'єднана з вихідним штоком і взаємодіє з одним торцем зворотної пружини, протилежний торець якої - з нерухомим фланцем. Підсумовуючі механізми трьох ступенів виконані: перший - у вигляді другої, другий - у вигляді четвертої, і третій ступінь - у вигляді шостої діафрагм. З вузлом приймання вхідних сигналів перша порожнина перетворювача сполучена через перший регулювальний дросель, друга порожнина через жорстку пневмолінію безпосередньо. Друга з третьою порожниною сполучена через жорстку пневмолінію і другий регулювальний дросель, а з четвертою - через жорстку пневмолінію безпосередньо. Четверта з п'ятою порожниною сполучена через жорстку пневмолінію і третій регулювальний дросель, а з шостою порожниною - через жорстку пневмолінію безпосередньо. Порожнини проміжних напрямних через радіальні і сьомої через осьові отвори нерухомого фланця постійно сполучені з атмосферою. Таке технічне рішення дасть можливість формувати на виході запропонованого триступінчастого диференціатора сигнал з першою додатковою складовою, пропорційною другій похідній і третій похідній від змінювання вхідного сигналу, при проходженні його через другий ступінь перетворювача в складі другого підсумовуючого механізму, зв'язаних тягами третьої і четвертої діафрагм і при проходженні його через третій ступінь перетворювача в складі третього підсумовуючого механізму зв'язаних тягами п'ятої, шостої і виконавчої діафрагм. Ступінь введення в закон формування другої і третьої похідної може змінюватися настроюванням другого і третього регулювальних дроселів, а також геометричними параметрами другого і третього ступенів перетворювача сигналів. 1 UA 117131 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Отже, завдяки можливому формуванню результативного вихідного сигналу, пропорційного змінюванню вхідного і першим трьом похідним його змінювання, розширюються функціональні можливості запропонованого диференціатора як корегуючої 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 триступінчастого диференціатора. Запропонований диференціатор містить вузол 1 приймання вхідних сигналів, що надходять пневмолінією 2, розподілення і подачі їх в триступінчастий перетворювач 3. Перший ступінь перетворювача включає, зв'язані торцями через, між собою з'єднані жорсткими тягами 4, 5, першу 6 і другу 7 діафрагми, суцільні 8,9 і проміжну 10 з радіальними отворами, напрямні, нерухомий фланець 11, приєднаний до протилежного торця напрямної 8 з утворенням першої "А" і другої "В" порожнин. Другий ступінь перетворювача містить закріплений в напрямній 10 нерухомий фланець 12, суцільну 13 і з радіальними отворами 14 напрямні, з'єднані між собою жорсткими тягами 15, 16, третю 17 і четверту 18 діафрагми, установлені між торцями напрямних 13,14 з утворенням третьої "С" і четвертої "D" порожнин. Третій ступінь складається із закріпленого в напрямній 14 нерухомого фланця 19, з'єднаних між собою жорсткими тягами 20, 21 п'ятої 22, шостої 23, а також виконавчої 24 діафрагм, розміщених між торцями напрямних 25,26,27, з утворенням п'ятої "Е" і шостої "F" порожнин. Сьома порожнина "G" утворена діафрагмами 23,24, суцільними напрямними 26,27 і нерухомим фланцем 28 з осьовими отворами закріпленим на напрямній 26. Діафрагма 24 зв'язана з вихідним штоком 29 і взаємодіє з одним торцем зворотної пружини 30, протилежний торець якої впирається в нерухомий фланець 28. З вузлом 1 розподілення вхідних сигналів перша порожнина "А" сполучається через перший регулювальний дросель 31, друга порожнина "В" - через жорстку пневмолінію 32 безпосередньо, при цьому друга порожнина "В" з третьою "С" сполучається через жорстку пневмолінію 33 і другий регулювальний дросель 34, а з четвертою "D" - через жорстку пневмолінію 35 безпосередньо, четверта "D" з п'ятою порожниною "Е" сполучається через жорстку пневмолінію 36 і третій регулювальний дросель 37, а з шостою "F" порожниною - через жорстку пневмолінію 38 безпосередньо. Порожнини проміжних напрямних 10,14 через радіальні і сьомої "G" через осьові отвори нерухомого фланця 28 сполучаються з атмосферою. Працює триступінчастий диференціатор наступним чином. У випадку різкого зростання вхідного сигналу - тиску робочого повітря, останнє пневмолініями 2, 32 і дросель 31 надходитиме у порожнини "А", "В", далі з порожнини "В" пневмолінією 35 - в порожнину "D", через дросель 34 - в порожнину "С", з порожнини "D" пневмолінією 38 - в порожнину "F", і через дросель 37 - порожнину "Е". Однак, через наявність дроселя 31, тиск у порожнині "А", дроселя 34 у порожнині "С", і дроселя 37 у порожнині "Е" буде наростати повільніше, ніж у порожнинах "В", "D", "F". В результаті діафрагма 6 переміститься праворуч і через тяги 4,5 перемістить за собою діафрагму 7 першого ступеня диференціювання, від переміщення діафрагми 17 праворуч через тяги 15,16 за нею переміститься діафрагма 18 другого ступеня диференціювання, а від переміщення діафрагми 22 праворуч через тяги 20,21, за нею переміститься діафрагма 23 третього ступеня диференціювання, створюючи додаткові прирости тисків робочого повітря відповідно в порожнинах "В", "D", "F". При цьому виконавча діафрагма 24, зв'язана зі штоком 29 вихідного сигналу, одержить додаткові переміщення, внаслідок чого буде додаватися чотири переміщення, тобто вихідний сигнал триступінчастого диференціатора, від різкої дії вхідного сигналу, буде складатися із переміщення, викликаного змінюванням вхідного сигналу (підвищення тиску в порожнині "А"), переміщення, викликаного підвищенням першої швидкості (спричиненої різними швидкостями руху діафрагми 6,7), переміщення викликаного підвищенням другої швидкості (спричинене різними швидкостями руху діафрагм 17,18), переміщення викликаного підвищенням третьої швидкості (спричиненої різними швидкостями руху діафрагм 22,23) змінювання вхідного сигналу і додаткових через те тисків в порожнинах "В", "D", "F". При різкому пониженні вхідного тиску описаний триступінчастий 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 триступінчастий диференціатор буде працювати як підсилювальна тричі диференціююча (ПДДД) динамічна ланка, забезпечуючи виконавчій діафрагмі 24 і вихідному штоку 29, зв'язаному з виконавчим органом CAP або САК, 2 UA 117131 U 5 10 15 20 переміщення пропорційне змінюванню вхідного сигналу і першим трьом похідним його змінювання. У випадку повільного змінювання вхідного сигналу (тиску повітря) у вузлі 1, тиск його в порожнині "А" теж буде змінюватися повільно і перепад тисків в порожнинах "А", "В", "С", "D", "E", "F" практично буде відсутній, а діафрагми 6, 7, 17, 18, 22, 23, 24 будуть переміщатися з однаковою швидкістю. В результаті цього шток 29 буде переміщатися і передавати вихідний сигнал на виконавчий орган CAP і САК, викликаний тільки змінюванням вхідного сигналу. В даному випадку запропонований триступінчастий диференціатор буде працювати як підсилювальна (П) динамічна ланка. Таким чином, запропонований триступінчастий диференціатор має розширені функціональні можливості і являє собою ПДДД динамічну ланку. Застосування запропонованого триступінчастого диференціатора, у порівнянні з уже відомим, дасть можливість: - за рахунок заміни сильфонів на діафрагми і гнучкого шланга на жорсткі пневмолінії спростити конструкцію, вилучити при цьому не лінійності і підвищити точність функціонування диференціатора; - підвищити динамічні показники, а також точність функціонування CAP і САК завдяки підсиленню вхідного сигналу і формуванню перших трьох 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 різко перемінних вхідних сигналів. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 35 40 45 Триступінчастий диференціатор, що містить вузол приймання вхідних сигналів, перетворювач і підсумовуючий сигнали механізм, який відрізняється тим, що в ньому перетворювач виконаний триступінчастим, із яких перший ступінь включає з'єднані тягами першу і другу діафрагми, зв'язані торцями двома суцільними і проміжною з радіальними отворами напрямними, нерухомий фланець приєднаний до протилежного торця напрямної з утворенням першої і другої порожнин, другий ступінь містить закріплений в напрямній першого ступеня нерухомий фланець, суцільну і з радіальними отворами напрямні, з'єднані жорсткими тягами третю і четверту діафрагми, установлені між напрямними з утворенням третьої і четвертої порожнин, третій ступінь складається із закріпленого в напрямній другого ступеня нерухомого фланця, з'єднаних жорсткими тягами п'ятої і шостої діафрагми, розміщених між торцями двох суцільних і з радіальними отворами напрямних з утворенням п'ятої і шостої порожнин, а також сьомої порожнини, утвореної шостою і виконавчою діафрагмами і зв'язаними з ними напрямними і нерухомим фланцем з осьовими отворами, закріпленим на суцільній напрямній, при цьому виконавча діафрагма з'єднана з вихідним штоком і взаємодіє з одним торцем зворотної пружини, протилежний торець якої - з нерухомим фланцем, а підсумовуючі механізми ступенів виконані: перший - у вигляді другої, другий - у вигляді четвертої, і третій ступінь - у вигляді шостої діафрагми, причому з вузлом приймання вхідних сигналів перша порожнина сполучена через перший регулювальний дросель, друга порожнина через жорстку пневмолінію безпосередньо, при цьому друга порожнина з третьою - через жорстку пневмолінію і другий регулювальний дросель, а з четвертою - через жорстку пневмолінію безпосередньо, четверта з п'ятою порожниною сполучена через жорстку пневмолінію і третій регулювальний дросель, а з шостою порожниною - через жорстку пневмолінію безпосередньо, порожнини проміжних напрямних через радіальні і сьомої через осьові отвори нерухомого фланця постійно сполучені з атмосферою. 3 UA 117131 U 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 4