Система автоматичного регулювання продуктивності компресорної станції зиф-55

Реферат: Система автоматичного регулювання продуктивності компресорної станції ЗИФ-55 містить дросельну заслінку карбюраторного двигуна внутрішнього згоряння, регулятор частоти обертання, компресор, ресивер, датчик тиску повітря в ресивері, сервомеханізм і зворотний клапан. Між датчиком тиску, регулятором частоти обертання і сервомеханізмом додатково установлений пневматичний диференціатор вихідних сигналів датчика. UA 71466 U (54) СИСТЕМА АВТОМАТИЧНОГО РЕГУЛЮВАННЯ ПРОДУКТИВНОСТІ КОМПРЕСОРНОЇ СТАНЦІЇ ЗИФ55 UA 71466 U UA 71466 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Система автоматичного регулювання продуктивності (САРП) належить до засобів пневмоавтоматики і може бути використана в компресорних станціях, первинними джерелами яких є карбюраторні або дизельні двигуни внутрішнього згоряння (ДВЗ), в пневмоприводі механізмів та інструменту для автоматичного підтримання точності вироблюваного і споживаного стисненого повітря. Відома САРП компресорної станції ЗИФ-55, що містить карбюраторний ДВЗ із дросельною заслінкою, компресор, ресивер, датчик тиску повітря в ресивері, регулятор частоти обертання, зв'язаний тягою із дросельною заслінкою, сервомеханізм і зворотний клапан сполучені між собою пневмолініями (див. кн. Руководство по устройству и эксплуатации компрессорных станций и пневматических инструментов. М.: Военное издательство Министерства обороны Союза СССР, 1959, с.26-29, рис.12). Однак, недоліком відомого САРП є низькі динамічні показники регулювання в перехідних процесах роботи, обумовлені обмеженими їх функціональними можливостями, оскільки вона на виході формує сигнали, пропорційні тільки змінюванню тиску повітря в ресивері. У зв'язку із значною інерційністю елементів САРП і відстанню між ними, регулюючі сигнали на дросельну заслінку і клапани надходять із певним запізненням, що спричинює дефіцит або надлишок стисненого повітря у ресивері. При надлишку стиснене повітря із ресивера через запобіжний клапан високого тиску випускається в атмосферу, збільшуючи шум в зоні робочих місць і витрату палива ДВЗ, а при дефіциті - погіршується режими роботи пневматичного інструмента та робочого обладнання, від чого знижується їх продуктивність і якість виконуваних ними технологічних операцій. Отже, відома САРП має низьку точність і обмежені функціональні можливості. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення системи для підвищення точності і розширення її функціональних можливостей, завдяки тому, що в закон регулювання за сигналами змінювання тиску вводять похідну по (швидкості) його змінювання. Поставлена задача вирішується тим, що у відомий САРП компресорної станції з дросельною заслінкою карбюраторного ДВЗ, компресором, ресивером, датчиком тиску повітря в ресивері, регулятором частоти обертання, кінематично зв'язаним з дросельною заслінкою, сервомеханізмом і зворотним клапаном, сполученими пневмолініями, згідно з корисною моделлю, між датчиком, регулятором частоти обертання і сервомеханізмом додатково установлений пневматичний диференціатор сигналів датчика, виконаний у вигляді спільного нерухомого корпуса і співвісно з ним розміщеними кришкою, першою і другою підпружиненими діафрагмами, основи яких зв'язані штоком, з утворенням штокової і безштокової порожнини. При цьому безштокова порожнина, утворена корпусом, кришкою і першою діафрагмою через пневмолінію і додатково установлений регулюючий дросель сполучена з датчиком тиску повітря в ресивері, а штокова порожнина, утворена корпусом, першою і другою діафрагмами, сполучена з датчиком тиску повітря в ресивері, регулятором частоти обертання і сервомеханізмом пневмолініями - безпосередньо. Запропонована САРП забезпечить у штоковій порожнині, а отже, в порожнинах регулятора частоти обертання і сервомеханізму, утворення результативного тиску повітря, який буде пропорційний змінюванню тиску в ресивері і величині швидкості (першій похідній) від змінювання тиску. Введення додаткового регулюючого сигналу за швидкістю змінювання тиску підвищить точність і розширить функціональні можливості САРП за рахунок підвищення швидкодії виконавчих механізмів регулятора частоти обертання і зв'язаної з ним дросельної заслінки, а також поршнів сервомеханізму. На представленому кресленні схематично показано загальний вид запропонованої системи автоматичного регулювання продуктивності компресорної станції ЗИФ-55. Система автоматичного регулювання продуктивності компресорної станції включає датчик 1 тиску повітря в ресивері 2, регулятор 3 частоти обертання колінчастого вала карбюраторного ДВЗ і компресора, сервомеханізм 4, зворотний клапан 5 і пневматичний диференціатор 6. Датчик 1 містить корпус 7, пластини 8, пружини 9 верхнє 10 і нижнє 11 сідла на гвинт регулювання 12. У нижнє сідло 11 датчика вгвинчений кришкою 13 повітряний фільтр 14, до якого підведена пневмолінія 15 від ресивера 2. Регулятор 3 частоти обертання кріпиться на кронштейні 16, установленому на кришці блока ДВЗ, складається з корпуса 17, поршня 18, штока 19, важеля 20 із зворотною пружиною 21, тяги 22, кінематично з'єднаної з важелем дросельної заслінки карбюратора 23. Важіль 20 в нижній частині зв'язаний з ручним приводом керування дросельною заслінкою. Максимальна частота обертання регулюється болтом 24. 1 UA 71466 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Сервомеханізм 4 містить корпус 25, шток 26 з клапаном, стакан 27, пружину 28 і поршень 29. На сервомеханізм надітий глушник 30 (захисний кожух), яким через пневмолінію 31 відводиться повітря із нагнітальної порожнини компресора в атмосферу. Сервомеханізм 4 кріпиться до торця нагнітального колектора другого ступеня компресора. Пневматичний диференціатор 6 включає спільний нерухомий корпус 32, першу з основою 33 діафрагму 34, співвісно закріпленою на корпусі кришкою 55, другу діафрагму 36 з основою 37, закріпленою кронштейном 38 з пружиною 39. Основи 33, 37 зв'язані з тягою 40. Безштокова порожнина "А", утворена спільним нерухомим корпусом 32, кришкою 35 і першою діафрагмою 34, через пневмолінію 41 і, додатково установлений, регулюючий дросель 42, сполучена з датчиком тиску 1. Штокова порожнина "Б", утворена корпусом 32, діафрагмами 34, 36, через пневмолінію 43 з датчиком 1, пневмолінією 44 з регулятором 2 частоти обертання, а через пневмолінію 45 із сервомеханізмом 4, сполучена безпосередньо. Зворотний клапан 5 складається з корпуса 46, пластини 47, сідла 48 і пружини 49. Клапан установлений між ресивером 2 і нагнітальним колектором 50 другого ступеня компресора. Працює САРП компресорної станції наступним чином. По досягненні тиску стисненого повітря в ресивері 2 7атн. починає працювати датчик 1. При цьому пластина 8 долає опір пружини 9, відходить від нижнього сідла 11 і притискається до верхнього сідла 10, забезпечуючи проходження стисненого повітря пневмолінією 41 і дросель 42 в порожнину "А", а через пневмолінію 43 - в порожнину "Б" пневматичного диференціатора 6. Але завдяки дроселю 42 тиск в порожнині "А" буде зростати повільніше, ніж у порожнині "Б", яка сполучена з датчиком 1 безпосередньо. Це сповільнить переміщення першої діафрагми 34 і швидкість руху її основи 33, що через шток 40 перемістить основу 37 другої діафрагми ліворуч, додатково підвищуючи тиск у порожнині "Б". В результаті буде додаватися два тиски, тобто вихідний тиск із порожнини "Б" пневматичного диференціатора 6 буде складатися із тиску, викликаного змінюванням вхідного тиску і викликаного швидкістю (першою похідною) змінення тиску. При цьому стиснене повітря із порожнини "Б" пневмолінією 44 надійде у регулятор частоти обертання 3, діючи на поршень 18. Останній, здолавши зусилля зворотної пружини 21, через шток 19, важіль 20 і тягу 22 різко перемістить дросельну заслінку карбюратора 23 в положення перекривання подачі робочої суміші в циліндри ДВЗ, зменшуючи його і компресора частоту обертання до 400….500 за хвилину. Одночасно стиснене повітря із порожнини "Б" пневмолінією 45 надійде у сервомеханізм 4, діючи на поршень 29, який здолавши зусилля пружини 28, перемістить шток 26 з клапаном праворуч, різко відкриє клапани і таким чином сполучить через пневмолінію 31 нагнітальну порожнину колектора 50 другого ступеня компресора з атмосферою. Різке переміщення поршнів 18, 29 викликане дією на них результативного тиску повітря, пропорційно змінюванню його величини і швидкості змінювання, підвищить швидкість переміщення дросельної заслінки і клапанів і тим самим прискорить перехід компресорної станції з робочого на холостий режим. Після вирівнювання тисків у порожнинах "А", "Б", переміщенням першої діафрагми 34 і, зв'язаної з нею діафрагми 36 праворуч, зникне додаткове збільшення тиску в порожнині "Б", а також додаткові переміщення дросельної заслінки і клапанів, пропорційне швидкості (першій похідній) змінювання тиску. При пониженні тиску в ресивері 2 до 5,8…5,5атн., пластина 8 під дією пружини 9 буде притиснена до нижнього сідла 11 і різко закриє доступ стисненого повітря із ресивера 2 в датчик 1. Стиснене повітря з порожнин поршнів 18, 29 регулятора частоти обертання 3 і сервомотора 4 під дією пружин 21, 28 буде надходити пневмолініями 44, 45 в порожнину "Б", а ізнеї і порожнини "А", під дією пружини 39, пневмолінією 43, дросель 42 і пневмолінію 41 в датчик 1, звідки через осьовий отвір гвинта 12 виходити в атмосферу. Від пониження тиску пневматичний диференціатор 6 буде працювати аналогічно вище описаному тільки з тією різницею, що переміщення його рухомих деталей будуть направлені в протилежний бік, а тиск діючий на поршні 18, 29 спочатку буде зменшуватись зі швидкістю пропорційною змінюванню і першій похідній від його змінювання, а по мірі вирівнювання тисків в порожнинах "А", "Б" пропорційно тільки його змінюванню. При цьому поршні 18, 29 регулятора частоти обертання 3 і сервомотора 4 під дією пружин 21, 28, а разом з ними дросельна заслінка і клапани у вихідне положення спочатку будуть переміщатися пропорційно змінюванню величини тиску і швидкості його змінювання, підвищуючи швидкість переходу компресорної станції з холостого на робочий режим. Виходом важеля 20 на упор болта 24, і відповідною установкою через тягу 22 дросельної заслінки 23, забезпечується максимальна частота обертання ДВЗ і компресора. 2 UA 71466 U 5 10 15 20 Застосування запропонованої системи автоматичного регулювання продуктивності компресорної станції, в порівнянні з відомими, забезпечить, шляхом введення в закон регулювання додаткового регулюючого сигнала за швидкістю (першою похідною) змінювання тиску повітря в ресивері, розширення функціональних можливостей і використання пневматичного диференціатора, у вигляді окремої приставки в аналогічних системах; підвищить точність регулювання, продуктивність і якість роботи пневматичного інструмента та обладнання; зменшення в перехідних процесах витрати палива ДВЗ і шум в зоні робочих місць, що в цілому дасть певний економічний ефект. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Система автоматичного регулювання продуктивності компресорної станції ЗИФ-55, що містить дросельну заслінку карбюраторного двигуна внутрішнього згоряння, регулятор частоти обертання кінематично зв'язаний з дросельною заслінкою, компресор, ресивер, датчик тиску повітря в ресивері, сервомеханізм і зворотний клапан, сполучені між собою пневмолініями, яка відрізняється тим, що в ній між датчиком тиску, регулятором частоти обертання і сервомеханізмом додатково установлений пневматичний диференціатор вихідних сигналів датчика, виконаний у вигляді спільного нерухомого корпуса і співвісно розміщеними кришкою, першою і другою діафрагмами з основами, зв'язаними підпружиненим штоком, з утворенням штокової і безштокової порожнин, при цьому з датчиком тиску повітря в ресивері, регулятором частоти обертання і сервомеханізмом, штокова порожнина, утворена корпусом, першою і другою діафрагмами, пневмолініями сполучена безпосередньо, а безштокова порожнина, утворена корпусом, кришкою і першою діафрагмою, з датчиком тиску повітря в ресивері - через пневмолінію і додатково установлений регулюючий дросель. 3 UA 71466 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 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 4