Пневматический пропорциональный регулятор

Авторы патента:

G05B11/50 - в которых выходной сигнал является непрерывной функцией отклонения от заданной величины, т.е. непрерывные регуляторы

(и> 7 1 1 54 () Союз Советскик

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 160977 (21) ? 527252/18-24 с присоединением заявки HP (23) Приоритет

Опубликовано 25.01.80 Бюллетень М 3

Дата опубликования описания 280180 (53)М. Кп.

G 05 В ll/50

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 821-525 (088.8) (72) Авторы изобретения В.Г. Беренштейн, е.В. клюйков и л.д. колыхалова (71) Заявитель Государственный научно-исследовательский институт теллознергетического приборостроения (54 ) ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ПРОПОРЦИОНАЛЬНЫЙ

РЕГУЛЯТОР

Изобретение относится к области автоматического управления и регулирования, Устройство может быть применено в системах пневмоав томатик и.

Известен пневматический пропорциональный регулятор, состоящий иэ двух пятимембранных элементов сравнения, .включенных по схеме сумматора, постоянного дросселя, дроссельного сумматора и усилителя мощности. Линии сигналов параметр и задания соединены с положительной и отрицательной камерами первого элемента сравнения, а линия сигнала нулевого уровня с положительными камерами первого и второго элементов сравнения. Выходной сигнал первого элемента сравнения соединен с переменным дросселем, а выход усилителя мощности с постоянным дросселем дроссельного сумматора,2О выход которого соединен с отрицательной камерой второго элемента сравнения, соединенного выходным сигналом со входом усилителя мощности и охваченного через постоянный дроссель положительной обратной связью (1). Наличие в регуляторе многсмембранных элементов, мембраны которых жестко связаны штоком, затрудняет применение при производстве этих регуляторов ин-ЗО тегральных конструкций и высокопроизводительных процессов вЂ” литье, штамповку и др °

Указанный недостаток позволяет устранить пневматический изодромный регулятор, наиболее близкий к данному.

Указанный пропорциональный регулятор содержит линию опорного сигнала, соединенную с питающими дросселями четырех инверторов, первый и второй одномембранные элементы, проточные камеры которых через соответствующие дроссели подключены к каналу питания, третий одномембранный элемент, глухая камера которого соединена с каналом параметра, а проточная с соплом первого одномембранного элемента и через входной дроссель с каналом задания, сопло подключено через первый дроссель сброса к атмосфере и через последовательно соединенные первый и второй инверторы к входу первого усилителя давления, выход которого соединен с глухими камерами первого и второго однсмембранных элементов, причем сопло последнего соединено через выходной дроссель с линией давления условного нуля и с проточной камерой четвертого одномембранного эле711540

60 мента, глухая камера которого соединена с выходом второго усилителя давления и выходной линией регулятора, а сопло через второй дроссель сброса соединено с атмосферой и через последовательно соединенные третий и четвертый инверторы подключено к входу второго усилителя давления (2).

Установка инверторов перед усилителями давления позволяет уменьшить влияние нестабильности пружин усили- 10 телей давления на погрешность регулятора. Недостатком известного регулятора является унеличение числа одномембранных элементов и влияние изменения уровня. сигнала задания на изменение погрешности регулятора, что

15 усложняет сх ему регул ятора и снижает его точность. Упрощение регулятора достигается эа счет того, что в нем выход повторителя соединен с плюсовыми входами первого и второго инвер- 0 торов .

Принципиальная схема предлагаемого регулятора показана на чертеже.

Регулятор состоит из четырех одномембранных элементов 1, 2, 3, 4 двух ин- 25 верторов 5 и 6, каждый из которых содержит одномембранный элемент, проточная камера которого соединена с питающим дросселем, а сопло через дроссель вЂ” с атмосферой, двух усилителей давления 7, 8, образованных одномембра них элементом с пружиной в проточной камере и дросселем питания, соединенным с соплом этого элемента, входного дросселя 9, выходного дросселя 10, двух дросселей 11 и 12, двух дросселей сброса 13 и 14 и повторителя давления 15, состоящего из одномембранного элемента, проточная камера которого через дроссель соединена с давлением питания, а сопло с атмосферой.

Регулятор работает следующим образом.

При возникновении расхода воздуха, пропорционального разности между дав - 45 лениями параметра и задания, через входной дроссель 9 давление P на входе инвертора 5 изменится таким образом, чтобы изменение выходного давления Р> усилителя 7 вызвало равное изменение расхода через дроссель

1l. Изменение давления Р9 в сною очередь изменит расход через дроссель

12, что приведет к изменению выходного давления регулятора. Изменение выходного давления регулятора приведет к изменению расхода через дроссель 10, на величину, равную измене-. нию расхода через дроссель 12. Таким образом, выходное давление регулятора пропорционально разности между давлениями параметра Р и задания .P3. Коэффициент пропорциональности определяется соотношением проводимости дросселей 9, 10, 11, 12., которые в даль нейшем будем обоз начать буквой с(. с соотнетстнукщим индексом.

Для вывода уравнения регулятора запишем основные уравнения расходов )1Э »й + 9 (1)

414»12+ С»4О Р где Я9-Я„4 вЂ” расходы воздуха через дросс ели 9-: 1 4, Учитывая, что расходы через дроссель пропорциональны его проводимости и перепаду давлениЯ на нем, совместное решение системы (1) относительно P .,„ даст следующее уравнение регулятора р Я Я (+«(.1Ъ« 12 t «»4 ц

Вык(k 4 \л ь) о А а P«,д . рс(2)

»О И »О И »О

Давление P на входе в инвертор 5 зависит от давления P" на входе в усилитель 8 следующим образом ! К - 1 Й с с

К К„ К (3) где К; К2 вЂ” соответственно коэффициенты усиления иннерторов 5 и 6. величина входного давле7 ния усилителя 7, определяемого усилием пружины в проточной камере одномембранного элемента усилителя давления, Исключив из уравнений (2) и (3) ( давление Рс, получим

« 9 1 (ц «".»5«»2.("1 1 «14" (4)

Ю »Л с »Н 1»К» »С)

1 »Ъ 12

К1 К 2сС» а

Чтобы уравнение (4) соответствовало уравнению идеального пропорционального регулятора, необходимо соблюдение условия »5 12(К» 1) С1. d.

« 11К» 14)» К»КаАН которое выполняется при изменении проводимости переменного дросселя, включенного параллельно дросселю 13.

Для выявления влияния изменений усилий пружин усилителей давления 7 и 8 определим величину коэффициентов перед Рс и д7 н уравнении (5) . Как видно из уравнения (5), величина коэффициентов перед Pg и а7 определяется значениями проводимостей дросселей 11-14 и коэффициентов усиления

К и К2 инверторов 5 и 6.

Определим величину коэффициентов при Р и b,7 в уравнении (5) для значений К4= 5, К = 2 с(-11 с42> 7=о Рс, С(.„ь - 5«,,»„ которые обеспечивают работу регулятора в полнсм диапазоне изменения входных и выходных сигналов .

Для указанных выше значений параметров дросселей, иннерторов и усилите711540

Формула изобретения

Составитель О. Гудкова

Редактор Э. Губницкая Техред О. Андрейко Коррек тор ° р

М. Ша оши

Тираж 956 подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 9010/35

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 лей давления уровнение (5) можно переписать в следующем виде

Р 0,25 - b 0 5 = 0

Следовательно: влияние нестабильности пружины усилителей давления 7 осталось таким же как и в прототипе, а влияние нестабильности пружины усилителя 8 уменьшилось в 2 раза.по сравнению с прототипсм; крсме того, в предлагаемом регуляторе содержится на два инвертора и на один источник опорного сигнала меньше, чем в прототипе.

Пневматический пропорциональный регулятор, содержащий первый и второй одномембранные элементы, проточные камеры которых через соответвующие дроссели подключены к каналу питания, третий одномембранный элемент, глухая камера которого соединена с каналом параметра, а проточнаявЂ” с соплом первого одномембранного элемента и через входной дроссель с каналом задания, его сопло подключено через первый дроссель сброса к атмосфере и через последовательно coef диненные первый н второй инверторы к входу первого усилителя давления, выход которого соединен с глухой камерой первого одномембранного элемента, причем сопло второго одномембрай5 ного элемента соединено через выходной дроссель с каналом давления условного нуля и с проточной камерой четвертого одномембранного элемента, глухая камера которого соединена с выходом второго усилителя давления, и выходньм каналом регулятора, а сопло через второй дроссель сброса с атмосферой; и повторитель давления, входная камера которого соединена .с выходом второго усилителя давления, 15 отличающийся тем, что с целью упрощения регулятора, в нем выход повторителя соединен с плюсовыми входами первого и второго инверторов.

20 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе . 1, Авторское свидетельство по заявке 9 2419387/24, кл G 05 В 11/44, от 09.11.76, щ 2. Авторское свидетельство по заявке Р 2439>ч.1/24jкл.!G 05 В 11/44 от 06.01.77.(прототип)