Регулятор уровня раствора

 

РЕГУЛЯТОР УРОВНЯ РАСТВОРА, содержащий ванну с установленньтм в ней первым пьезометрическим датчиком уровня, выход которого соединен с входом первого пневматического усилителя, пневматический мембранный исполнительный механизм, выходной шток которого через рычаг кинематически соединен с заслонкой трубопровода подачи раствора в ванну, установленный в емкости второй пьезометрический датчик уровня, жестко связанный со штоком, которялй кинематически соединён с рьлчагом, о тличающийся тем, что, с целью повышения качества регулирования , в нем установлены второй пневматический усилитель, дифференциальный усилитель/ дроссель и усилитель мощности, причем вход второго пневматического усилителя соединен с полостью второго пьезсметрического датчика уровня, входы дифференциального усилителя соединены с выходами первого и второго пневматических усилителей, а его выход § через последовательно включенные дроссель и усилительмощности подСП ключен к полости управления пневматического мембранного исполнительного механизма.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 3(51) G 05 D 9 04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТЙРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3424528/18-24 (22) 16.04.82 (46) 07.12.83. Вюл. )) 45 (72) E.Ê. Лизин (53) 621-525 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

)) 236048, кл. G 05 D 9/02, 1966.

2. АвторСкое свидетельство СССР по заявке Р 3308027/24, кл. G 05. D 9/04, 1981. (54) (57) РЕГУЛЯТОР УРОВНЯ РАСТВОРА, содержащий ванну с установленнь1м в ней первым пьезометрическим датчиком уровня, выход которого соединен с входом первого пневматического усилителя, пневматический мембранный исполнительный механизм, выходной шток которого через рычаг кинематически соединен с заслонкой трубопровода подачи раствора в ванну, установленный в емкости второй пьезометрический датчик уровня, жестко связанный со штоком, который кинематически соединен с рычагом, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения качества регулирования, в нем установлены второй пневматический усилитель, дифференциальный усилитель, дроссель и усилитель мощности, причем вход второго пневматического усилителя соединен с полостью второго пьезсметрического датчика уровня, входы дифференциального усилителя соединены с выходами первого и второго пневматических усилителей, а его выход через последовательно включенные дроссель и усилитель мощности подключен к полости управления пневматического мембранного исполнительного механизма.

1059552

Изобретение относится к автоматическому регулированию уровня жидких сред и может быть использовано для регулирования уровня пленкообразующего раствора в фильерах ленточных отливочных машин, производящих триацетатную основу кинофотопленок.

Известен регулятор уровня раствора, содержащий ванну с установленным в ней пьезометрическим датчиком.уровня, пневматический усили- !О тель, вход которого соединен с первым пьезометрическим датчиком, а выход — c полостью управления пневматического исполнительного механизма, выходной шток которого через 15 рычаг кинематически соединен с заслонкой трубопровода подачи раствора в в ан ну (1), Недостатками данного устройства являются слОжнОсть кОнструкциир сО держание нестандартных элементов и узлов и неудобства при эксплуатации, так как при изменении заданного значения уровня раствора в ванне, т.е. при переходе на другой режим работы, необходимо отключать устройство, вручную устанавливать новый требуемый уровень раствора, а затем вновь включать устройство в работу.

Наиболее близким к предлагаемому является регулятор уровня раствора, содержащий ванну с установленным в ней первым пьезометрическим датчиком уровня, пневматический усилитель, вход которого соединен с первым пьезометрическим датчиком, а выход— с полостью управления пневматического мембранного исполнительного механизма, выходной шток которого через рычаг кинематически соединен с заслонкой трубопровода подачи 40 раствора в ванну, установленный в емкости второй пьеэометрический датчик, жестко связанный со штоком, который кинематически соединен с рычагом, причем полость второго пьеэо- 45 метрического датчика соединена гибкой трубкой с входом пневматического усилителя (2j .

В известном регуляторе вход одноканального усилителя соединен с выходами первого и второго пьезометрических датчиков уровня.,ЭТО снижает чувствительность регулятора, так как при отклонении, например повышении, уровня раствора в ванне от установившегося значения увеличится давление в полостях обеих датчиков, что вызовет уменьшение уровня в полости второго датчика, вследствие чего приращение давления в полостях бО датчиков и на входе усилителя пневмосигнала ослабится.

Использование в известном регуляторе одноканального усилителя пневМОСИГНала Затрудняет обеспечение устойчивой работы регулятора при больших коэффициентах усиления усилителя пневмосигналов и, тем самым, обеспечение малой статической ошибки регулирования.

Внешние возмущения, например колебания давления воздуха питания, изменения температуры окружающего воздуха, оказывают влияния на работу одноканального усилителя.

Кроме того, при необходимости регулирования малого значения уровня раствора в ванне отсутствует возможность увеличения входного сигнала усилителя путем погружения второго датчика в емкость с жидкостью, так как максимальное давление в полостях датчиков и на входе усилителя определяется датчиком с меньшей глубиной погружения. В этом случае при ограниченном значении коэффициента усиления усилителя сигнал на его выходе недостаточен для установления рычага пневматического мембранного исполнительного механизма в среднем положении диапазона его возможных перемещений.

Цель изобретения — повышение качества регулирования путем разделения каналов усиления первого и второго пьеэометрических датчиков.

Поставленная цель достигается тем, что в регуляторе уровня раствора, содержащем ванну с установленным в ней первым пьезометрическим датчиком уровня, выход которого соединен с входом первого пневматического усилителя, пневматический мембранный исполнительный механизм, выходной шток которого через рычаг кинематически соединен с заслонкой трубопровода подачи раствора в ванну, установленный в емкости второй пьезометрический датчик уровня, жестко связанный со штоком, который кинематически соединен с рычагом, дополнительно установлены второй пневматический усилитель, дифференциальный усилитель, дроссель и усилитель мощности, причем вход второго пневматического усилителя соединен с полостью второго пьеэометрического датчика уровня, входы дифференциального усилителя соединены с выходами первого и второго пневматических усилителей, а его выход через последовательно включенные дроссель и усилитель мощности подключен к полости управления пневматического мембранного исполнительного механизма.

На чертеже изображена принципиальная схема регулятора уровня раствора.

Регулятор уровня раствора содержит ванну 1 с установленным в ней первым пьеэометрическим датчиков 2

1059552 уровня, первый пневматический усилитель 3, вход которого трубкой 4 соединен с полостью 5 первого пьеэометрического датчика 2, пневматический мембранный исполнительный механизм 6, выходной шток 7 которого через рычаг

8 кинематически соединен с заслонкой

9 трубопровода 10 подачи раствора в ванну. В емкости 11 с жидкостью установлен второй пьезометрический датчик 12 уровня, жестко связанный со штоком 13. Полость 14 второго пьеэометрического датчика 12 соединена гибкой трубкой 15 с входом второго пневматического усилителя

16. Шток 13 второго пьезометрического датчика 12 через регулировочный винт 17 соединен с тягой 18, которая кинематически соединена с рычагом 8.

Выходы усилителей 3 и 16 соединены соответственно с первым и вторым входами дифференциального усилителя 19, выход которого через последовательно включенные переменный дроссель

20 и усилитель 21 мощности подключен к полости 22 управления пневматического мембранного исполнительного механизма 6. Усилитель 3 содержит элемент 23 сравнения и делитель давления, включающий регулируемый дроссель 24 и нерегулируемый дроссель

25. Элемент 23 сравнения включен с помощью делителя давления по схеме, выполняющей операцию умножения входного сигнала на постоянный коэффициент, устанавливаемый с помощью регулируемого дросселя 24. Проточные камеры элемента 23 сравнения подключены к регулируемому дросселю

24. Нерегулируемый дроссель 25 связан с атмосферой, а средняя точка делителя давления подключена к инверсному входу элемента 23 сравнения. Усилители 16 и 19 имеют аналогичную конструкцию. Усилитель 19 усиливает разность сигналов, поступающих на его первый и второй входы с выходов усилителей 3 и 16.

Регулятор уровня раствора работает следующим образом.

Перед включением регулятора уровня раствора необходимый уровень в ванне 1i устанавливается вручную с помощью заслонки 9. Для того, чтобы осуществить включение регулятора необходимо ослабить регулировочный винт 17 и погрузить второй пьезометрический датчик 12 в емкость 11 с жидкостью. При заполнении ванны

1 раствором в полости 5 датчика 2 возникает давление, которое поступает на вход усилителя 3. Усиленный сигнал с выхода усилителя 3 поступает на первый вход дифференциального усилителя 19.Аналогичным образом при погружении датчика 12 в емкость

11 с жидкостью в его полости 14 возникает давление, которое поступает на вход усилителя 16, с выхода которого усиленный сигнал поступает на второй вход дифференциального усилителя 19. Усилитель 19 усиливает. разность давлений, поступающих на его первый и второй входы. Командное давление с выхода усилителя 19 череэ дроссель 20 поступает на вход усилителя 21 мощности, с выхода которого усиленный по мощности пневмосигнал поступает в полость 22 управления пневматического мембранного исполнительного механизма 6, в результате чего его выходной шток 7 перемещается и поворачивает рычаг 8.

Регулируемый дроссель 20 служит для предотвращения резких перемещений рычага 8 при погружении датчика 12 в емкость 11 с жидкостью (целесообразность установки дросселя 20 была выявлена при испытаниях макета регулятора). Шток 13 второго пьезометрического датчика с помощью регулировочного винта 17, расположенного на тяге 18, закрепляется в таком положении, чтобы рычаг 8 находился примерно в среднем положении диапазона его возможных перемещений.

Затем свободный конец рычага 8 соединяют с заслонкой 9 трубопровода

10 подачи раствора в ванну. После этого регулятор автоматически поддерживает уровень раствора в ванне.

Если высота уровня в ванне не изменяется, то в полостях 5 и 14 пьеэометрических датчиков устанавливают1ся некоторые постоянные давления, поступающие на входы усилителей 3 и 16. Усиленные значения сигналов с

40 выходов. усилителей 3 и 16 поступают на первый и второй входы дифференциального усилителя 19. Усиленный сигнал, пропорциональный разности входных сигналов, с выхода усили45 теля 19 через дроссель 20 и усилитель 21 мощности поступает в полость 22 управления мембранного исполнительного механизма б,шток 7 которого с помощью рычага 8 удержи50 вает заслонку 9 в положении, при котором приток раствора в ванну 1 равен расходу.

При отклонении уровня, например, в сторону повышения давление в по55 лости 5 пьеэометрического датчика 2 увеличивается и, следовательно, уве-, личивается сигнал на выходе усилителя 3, При этом увеличивается также разность сигналов, поступающих на

60 первый и второй входы усилителя 19.

Усиленный сигнал с выхода усилителя 19 через дроссель 20 и усилитель 21 мощности поступает в полосТь

22 управления мембранного исполни тельного механизма б, который с

1059552 помощью рычага 8 перемещает заслонку 9 в сторону закрытия.и тем самым уменьшает приток раствора в ванну, восстанавливая уровень раствора в ванне. Одновременно рычаг 8 с lIGмощью тяги 18 и штока 13 будет перемещать второй пьезометрический датчик 12 вниз, что приведет к увеличению .давления в его полости 14 и, следовательно, к увеличению сигнала на выходе усилителя 16. При этом 10 уменьшается разность сигналов, поступающих на.первый и второй входы усилителя 19, что приводит к умень.шению командного сигнала, поступающего в полость 22 мембранного испол- 15 нительного механизма 6.Движение рыча-. га 8 продолжается до тех пор,пока усилие, развиваемое мембранным блоком исполнительного механизма 6 вследствие увеличения давления воздуха на,20 выходе усилителя 19,не уравновесится пружиной исполнительного механизма

6. При этом в полостях 5 и 14 пьеэометрических датчиков 2 и 12 устанавливаются новые, большие, чем до от- 25 клонения уровня давления, а на выходе усилителя 19 устанавливается больший командный сигнал, достаточный для удержания заслонки 9 в новом установившемся положении. 30

При отклонении уровня в сторону понижения уровня раствора аналогич-, ным образом будет перемещаться заслонка 9 в сторону открытия и тем самым увеличивать приток раствора в ванну, восстанавливая уровень раствора в ванне.

Таким образом, при отклонении уровня раствора в ванне от установленного значения регулятор отрабатывает регулирующее воздействие в виде поворота регулирующей заслонки 9 пропорционально величине отклонения, т.е. реализует пропорциональный закон регулирования.

Коэффициент усиления регулятора 45 определяется местом закрепления тяги 18 на рычаге 8.

Если в процессе работы регулятора необходимо изменить заданное зна.чение уровня раствора в ванне„ то, 50 ослабив регулировочный винт 17, перемещают пьезометрический датчик

12 со штоком 13 вдоль тяги 18 вниз (при увеличении заданного значения уровня) или вверх (при уменьшении заданного значения уровня) и в новом положении стопорят регулировочным винтом 17.

Для удобства изменения задания на тяге 18 регулятора нанесены риски с интервалом, равным единице измерения уровня, а на штоке 13 имеется стрелочный указатель.

Регулятор может быть использован для стабилизации уровня пленкообраэующего раствора в фильерах ленточных отливочных машин.

Разделение каналов усиления первого и второго пьеэометрических датчиков в два раза повышает чувствительность регулятора и обеспечивает устойчивую работу регулятора при больших коэффициентах усиления по обеим каналам, что позволяет существенно уменьшить статическую ошибку при регулировании уровня раствора в ванне по сравнению с известным регулятором, т.е повысить качество процесса регулирования.

Следует также отметить более стабильную работу регулятора по сравнению с известным при наличии внешних возмущений, например, колебаниях давления воздуха питания,изменениях температуры окружающей среды. Это объясняется тем, что вследствие идентичности одноканальных уси. ителей 3 и 16 внешние возмущения оказывают на них одинаковое влияние. Но поскольку выходы этих усилителей подключены к перво- му и второму входам дифференциального усилителя 19, то изменения сигналов на входах усилителя 19, вызванные внешними возмущениями, взаимно уничтожаются и на выход усилителя 19 не проходят.

Кроме того, разделение каналов усиления первого и второго пьезометрических датчиков позволяет расширить диапазон возможных регулируемых значений уровня раствора в ванне в пределах высоты стакана первого пьезометрического датчика.

1059552

Редактор О. Гудкова

Техред В.Далекорей Корректор Г. Решетник

Редактор Н. Сташишина

Тираж 874 Подлисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 9840/52

Филиал ППЛ "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4