Пропорційно-диференціальна система автоматичного регулювання продуктивності компресорної станції зиф-55

Реферат: Пропорційно-диференціальна 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 форсований диференціатор вихідних сигналів датчика, виконаний у вигляді спільного нерухомого корпусу із співвісно розміщеними в ньому першою суцільною, другою з осьовим отвором і третьою підпружиненою суцільною діафрагмами з основами, які притиснені до корпусу додатковими кришками. UA 99948 U (12) UA 99948 U UA 99948 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до засобів пневмоавтоматики і може бути використана в компресорних станціях, первинними джерелами енергії яких є карбюраторні або дизельні двигуни внутрішнього згоряння (ДВЗ), в пневмоприводі механізмів та інструменту для автоматичного підтримання точності вироблюваного і споживаного стисненого повітря. Відома система автоматичного регулювання (CAP) продуктивності 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 (Руководство по устройству и эксплуатации компрессорных станций и пневматических инструментов. М.: Военное издательство Министерства обороны Союза ССР. - 1959 - С. 26-29, рис. 12). Проте, недоліком відомої CAP є низькі динамічні показники регулювання в перехідних процесах роботи, обумовлені обмеженими її функціональними можливостями, оскільки вона формує вихідні сигнали, пропорційні тільки змінюванню тиску повітря в ресивері. У зв'язку із значною інерційністю елементів CAP і відстанню між ними, регулюючі сигнали на дросельну заслінку і клапани надходять із значним запізненням, що спричиняє дефіцит або надлишок стисненого повітря у ресивері. При надлишку стиснене повітря із ресивера через запобіжний клапан високого тиску випускається в атмосферу, підвищуючи шум в зоні робочих місць і витрату палива в ДВЗ, а при дефіциті - погіршується режим роботи пневматичного інструменту та робочого обладнання, від чого знижується їх продуктивність і якість виконуваних ними технологічних операцій. Таким чином, відома CAP продуктивності має низьку точність і обмежені функціональні можливості. З метою підвищення точності роботи і розширення функціональних можливостей САР в основу корисної моделі поставлена задача її удосконалення, суттєві ознаки якого полягають в тому, що в закон регулювання за сигналами змінювання тиску вводять форсовану похідну по (форсованій швидкості) його змінювання. Поставлена задача вирішується шляхом установки у відомій CAP продуктивності 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, між датчиком, регулятором частоти обертання і сервомеханізмом додаткового пневматичного форсованого диференціатора сигналів датчика, виконаного у вигляді спільного нерухомого корпусу із співвісно розміщеними в ньому першою суцільною, другою з осьовим отвором і третьою підпружиненою суцільною діаграмами з основами, які притиснені до корпусу додатковими кришками. Основа першої діафрагми з основою другої діафрагми зв'язані через додатково установлену в штоковий камері систему важелів і тяг, виконану у вигляді розміщених діаметрально по радіусу корпусу принаймні двох важелів. Одні кінці важелів з'єднанні з корпусом, другі кінці тягами зв'язані з основою другої діафрагми, а середні точки - з основою першої діафрагми. При цьому безштокова камера, утворена кришкою і першою діафрагмою, через пневмолінію і додатково установлений регулюючий дросель сполучена з датчиком тиску повітря в ресивері, а штокова камера, утворена корпусом, першою, другою і третьою діафрагмами, з датчиком тиску повітря в ресивері, регулятором частоти обертання і сервомеханізмом пневмолініями - безпосередньо. Таке технічне рішення, завдяки створюваному дроселем різкого перепаду тисків в безштоковій і штоковій камерах, а також певному співвідношенню довжин плечей важелів, з'єднуючих першу і другу діафрагми, дасть можливість формувати регулюючі сигнали, пропорційні змінюванню вхідного тиску і швидкості (форсованій першій похідній) його змінювання. Введення додаткового регулюючого сигналу форсованого за швидкістю змінювання тиску підвищить точність і розширить функціональні можливості CAP продуктивності компресорної станції за рахунок підвищення швидкодії виконавчих механізмів регулятора частоти обертання ДВЗ і зв'язаної з ним дросельної заслінки, а також поршнів сервомеханізму. На представленому кресленні схематично показано загальний вигляд запропонованої пропорційно-диференціальної системи автоматичного регулювання продуктивності компресорної станції ЗИФ-55. Пропорційно-диференціальна 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 форсований диференціатор 6. Датчик 1 містить корпус 7, пластини 8, пружину 9, верхнє 10 і нижнє 11 сідла та гвинт регулювання 12. У нижнє сідло 11 датчика 1 UA 99948 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 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 корпусу 17, поршня 18, штока 19, важеля 20 із зворотною пружиною 21, тяги 22, кінематично з'єднаної з важелем дросельної заслінки 23 карбюратора. Важіль 20 в нижній частині зв'язаний з ручним приводом керування дросельною заслінкою. Максимальна частота обертання регулюється болтом 24 і фіксується зворотною пружиною 25. Сервомеханізм 4 містить корпус 26, шток 27 з клапаном, стакан 28, пружину 29 і поршень 30. На сервомеханізм надітий глушник 31 (захисний кожух), яким через пневмолінію 32 відводиться повітря із нагнітальної камери компресора. Сервомеханізм 4 кріпиться до торця нагнітального колектора другого ступеня компресора. Пневматичний форсований диференціатор 6 включає спільний нерухомий корпус 33, співвісно розміщені в ньому першу суцільну діафрагму 34 з основою 35, другу з осьовим отвором діафрагму 36 з основою 37 і третю суцільну діафрагму 38 з основою 39, взаємодіючою з пружиною 40. Діафрагми 34, 36, 38 на корпусі закріплені додатковими кришками 41, 42, 43. Основа 35 першої діафрагми 34 з основою 37 другої діафрагми 36 зв'язані між собою через додатково установлену в штоковій камері систему важелів і тяг, виконана у вигляді діаметрально розміщених по радіусу корпусу принаймні двох 44, 45 важелів, одні кінці яких з'єднані з корпусом 33, другі кінці тягами 48, 49 зв'язані з основою 37 другої діафрагми 36, а середні точки важелів 46, 47 - з основою 35 першої діафрагми 34 тягами 46, 47. Безштокова камера "А" утворена кришкою 41 і першою діафрагмою 34 через пневмолінію 50 і додатково установлений регулюючий дросель 51 сполучена з датчиком 1 тиску повітря в ресивері 2, а штокова камера "Б", утворена корпусом 33, першою 34, другою 36 і третьою 38 діафрагмами, сполучена пневмолінією 52 з датчиком 1 тиску повітря в ресивері 2, пневмолінією 53 з регулятором 3 частоти обертання, а через пневмолінію 54 із сервомеханізмом 4 безпосередньо. Зворотний клапан 5 складається з корпусу 55, пластини 56, сідла 57 і пружини 58. Клапан установлений між ресивером 2 і нагнітальним колектором 59 другого ступеня компресора. Працює пропорційно-диференціальна система автоматичного регулювання продуктивності компресорної станції наступним чином. По досягненні в ресивері 2 тиску 7 атн стисненого повітря 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 50 і дросель 51 в камеру "А", а через пневмолінію 52 - в камеру "Б" пневматичного форсованого диференціатора 6. Але завдяки дроселю 51 тиск в камері "А" буде зростати повільніше, ніж у камері "Б", яка сполучена з датчиком 1 безпосередньо. Це сповільнить переміщення першої діафрагми 34 і швидкість руху її основи 35, і через тяги 46, 47, важелем 44, 45 і тяги 48, 49 перемістить основу 37 другої діафрагми 36 ліворуч, додатково підвищуючи тиск у камері "Б", який буде пропорційний форсованій швидкості змінювання вхідного тиску. В результаті буде додаватися два тиски, тобто вихідний тиск з камери "Б" пневматичного форсованого диференціатора 6 буде складатися і з тиску, викликаного змінюванням вхідного тиску викликаного швидкістю (першою форсованою похідною) його змінювання. При цьому стиснене повітря із камери "Б" пневмолінією 53 поступатиме у регулятор 3 частоти обертання, діючи на поршень 18. Останній, здолавши зусилля зворотної пружини 21, через шток 19, важіль 20 і тягу 22 різко перемістить дросельну заслінку 23 карбюратора в положення подачі робочої суміші в циліндри ДВЗ, зменшуючи його і компресора частоту обертання до 400-500 за хвилину. Одночасно стиснене повітря із камери "Б" пневмолінією 54 поступить у сервомеханізм 4, діючи на поршень 39, який здолавши зусилля пружини 29, перемістить шток 27 з клапаном праворуч, різко відкриє клапан і таким чином сполучить через пневмолінію 32 нагнітальну камеру колектора 59 другого ступеня компресора з атмосферою. Різке переміщення поршнів 18, 39, викликане дією на них результативного тиску повітря, пропорційно змінюванню його величини і форсованої швидкості змінювання, підвищить швидкість переміщення дросельної заслінки і тим самим прискорить перехід компресорної станції з робочого на холостий режим. Після вирівнювання тисків у камерах "А", "Б", переміщенням першої діафрагми 34 і, зв'язаної з нею другої 36 праворуч, зникне додаткове збільшення тиску в камері "Б", а також додаткові переміщення дросельної заслінки і клапанів, пропорційні швидкості (першій форсованій похідній) його змінювання. 2 UA 99948 U 5 10 15 20 25 При пониженні тиску в ресивері 2 до 5,8…5,5 атн, 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 камер поршнів 18, 30 регулятора 3 частоти обертання сервомотора 4 під дією пружин 21, 29 буде поступати пневмолініями 53, 54 в камеру "Б", а із неї і камери "А", під дією пружини 40, пневмолінією 52, дросель 51 і пневмолінією 50 в датчик 1, звідки через осьовий отвір гвинта 12 виходити в атмосферу. У випадку пониження тиску пневматичний форсований диференціатор 6 буде працювати аналогічно вище описаному від підвищення тиску, тільки з тією різницею, що переміщення його рухомих деталей будуть направлені в протилежний бік, а тиск, діючий на поршні 18, 30, спочатку буде зменшуватись зі швидкістю пропорційно змінюванню і першій форсованій похідній від його змінювання, а по мірі вирівнювання тисків в камерах "А" і "Б" - пропорційно тільки його змінюванню. При цьому поршні 18, 30 регулятора 3 частоти обертання і сервомотора 4 під дією пружин 21, 29, а разом з ними дросельна заслінка і клапани у вихідне положення спочатку будуть переміщатися пропорційно змінюванню величини тиску і форсованій швидкості його змінювання, інтенсивно 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. Застосування запропонованої пропорційно-диференціальної системи автоматичного регулювання продуктивності компресорної станції, у порівнянні з відомими, дасть можливість: - шляхом введення в закон регулювання додаткового регулюючого сигналу за швидкістю (першою форсованою похідною) змінювання тиску повітря в ресивері розширити функціональні можливості і використовувати пневматичний форсований диференціатор, у вигляді окремої приставки в аналогічних системах без змінювання їх конструкції; - підвищити точність регулювання, продуктивність і якість виконання роботи пневматичним інструментом та обладнанням; - зменшити витрату палива ДВЗ і шум від компресорної станції в зоні робочих місць, що в цілому дасть певний економічний ефект. 30 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 45 50 Пропорційно-диференціальна 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 форсований диференціатор вихідних сигналів датчика, виконаний у вигляді спільного нерухомого корпусу із співвісно розміщеними в ньому першою суцільною, другою з осьовим отвором і третьою підпружиненою суцільною діафрагмами з основами, які притиснені до корпусу додатковими кришками, причому основа першої з основою другої діафрагми зв'язані через додатково установлену в штоковий камері систему важелів і тяг, виконану у вигляді розміщених діаметрально по радіусу корпусу принаймні двох важелів, одні кінці яких з'єднані з корпусом, другі кінці тягами зв'язані з основою другої діафрагми, а середні точки - з основою першої діафрагми, при цьому безштокова камера, утворена кришкою і першою діафрагмою, через пневмолінію і додатково установлений регулюючий дросель сполучена з датчиком тиску повітря в ресивері, а штокова камера утворена корпусом, першою, другою і третьою діафрагмами, з датчиком тиску повітря в ресивері, регулятором частоти обертання і сервомеханізмом пневмолініями безпосередньо. 3 UA 99948 U Комп’ютерна верстка М. Шамоніна Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4