Пневматический усилитель

 

Р

О П И C-А":-Н И Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Рес ублнк

iiii752059

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I) Дополнительное к авт. свид-ву

Э (52)M. Кл.

Р 15 С 3/04 (22) Заявлено 12.07. 78 (22 )2645418/18-24 с присоединением заявки рй(23) Приоритет

Птеударетввииый коиитвт

СССР ао Лолам изооретеиий н открытий

Опубликовано 30.07.80. Бюллетень 4 и 28

Дата опубликования описания 01„08.80 (53) УД2(621-525 (088,8) (72) Авторы изобретения.

Ф. И, Ожогин и Г. A. Королев (73) Заявитель (S4) ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ УСИЛИТЕЛЬ

Изобретение относится к приборам пневмоавтоматики и может быть использовано в системах контроля и регулирования параметров, в частности давления жидких и газообразных рабочих сред, Извесь ен пневматический усилитель с механо-пневматическим преобразователем, содержащий корпус, рабочую и компенса,ционную камеры, элестичную мембрану. входной канал питания, выходной канал, то измерительный канал $1) .

В укаэанном преобразователе измерительный орган типа Сопло-заслонка образован йлоскот заслонкой и выходным каналом, при этом статическая характеристика такого преобразователя нелинейна, что ограничивает его применение для измерения давления в широких пределах.

Крутизну статической характеристики укаэанного преобразователя можно повысить, применив эжектор.

Наиболее близким к изобретению является преобразователь типа Сопло-заслонка", содержащий эжектор, корпус, 2 входной и выходной каналы, рабочую и компенсационную камеры, заслонку (2).

В указанном преобразователе рес улируюаий орган образован плоской заслонкой и соплом выходного канала, выходной сигнал формируется в компенсационной камере, при этом эжектор выполняет роль постоянного пнеймосопротявления, что повышает. крутизну статической xapaaråpêñòèêè преобразователя.

Однако статическая характеристика такого преобразователи линейка в ужом диапазоне давлений.

В указанных преобразователях для ! улучшения динамических характеристик необходимо увеличивать расход газа через преобразователь, что также является их недостатком.

Бель изобретения — увеличение линейного участка статической характеристики, расширение диапазона регулирования коэффициента усиления и уменьшение раохода рабочего тела.

59 ф ной сигнал формируется в проточной компенсапионной камере 5 и снимается посредством измерительного канала 16.

Для получения статической характеристики необходимо решить следующую систему уравнений, полагая истечение из активного сопла 13, канала 15 и входного канала 6 над критическим.

Уравнение проточной компенсационнойй камеры 5 из условия равенства расходов через входной канал 6 и регулирующий орг.ан и)

>I ->

Э„ > 1>»

2G

50 аффективные площади во входном канале и регулирующем органе co0Taerствекно показатель адиибата плотность газа перед входным каналом 6; давление газа перед входным каналом 6, в компеи- . приемной камере 14.

Гэ,Г где

), T )Pr сациоиной камере 5 и.с

Уравнение проточной камеры эжектора 9а 35

С э-, R 3 где С, - расход газа через активное сопло 13у

40 Э}5 — эффективная площадь канала 15,{

Уравнение характеристики эжектора 9

45 1 де» пост ный коэффициент про рци ональности

0 - коэффициент ажекции; где Q ц - расход через регулирующий орган.

Уравнение равенства всех can иа штоке (4) где Р— площадь мембраны;

Р - давление измерительного потока

Ц - усилие упругости мембраны 2, и -CSf

3. 752О

Для достижения указанной пели в пневматическом уси штеле выходной капал подкшочен к пассивному каналу ажектора, напорная магистраль которого подключена к компенсационной камере, а заслонка регулирующего органа выполнена в виде сердечника, концентричного цилиндрическому соплу, причем боковая поверхность сердечника имеет форму гиперболоид& вращения.

На чертеже представлена конструктивная схема предлагаемого пневматического усилителя.

Пневматический усилитель содержит корпус 1, в котором жестко закреплена, мембрана 2> разделяющая полость корпуса на рабочую камеру 3, сообщенную входным каналом 4 с измеряемым потоком, и компенсационную. камеру 5, сообщенную каналом 6 и трубкой 7 с напЬрной магистралью 8 ажектора 9. С мембраной 2 скреплен сердечник 10, образующий с выходным каналом 11 регулирующий орган типа "Сопла-заслонка".

Еыходной канал 11 сообщен с пассивным каналом 12 эжектора 9. В корпусе эжектора 9 размещены активное соп- ло 13, приемная камера 14 и канал 15, сообщенный с отводящей магистралью.

В корпусе 1 размещен измерительный выходной канал усилителя 16.

Пневматический усилитель работает следующим образом.

Измеряемый поток жидкости и газа поступает через канал 4 в рабочую камеру 3 корпуса 1 и воздействует на мембрану 2, Рабочий поток газа постуггаег через активное сопло 13 эжектора

9 в приемную камеру 14 и далее в напорную магистраль 8, где разветвляется„

Одна часть потока поступает по трубке

7 через входной канал 6 в компенсационную камеру 5 к регулирующему органу типа "Сопло-заслонка, образованную сердечником 10 и выходным каналом 11.и далее в приемочную камеру

14 эжектора 9, другая часть потока поступает через канал 15 в отводящую магистраль» Давление газа в компенсационной камере 5 воздействует на мембрану 2 и зависит от величины проходной площади в регулирующем органе, которая изменяется при деформации мембраны 2 и перемещении сердечника 10.

При деформации мембраны 2 возникает усилие упругости, которое совместно с усилием давления в компенсационной камере 5 уравновешивает измеряемое давление в рабочей камере 3. ВыходР„/Р, = u, (з

5 752059 6

Π— величина деформации мембраны; гистраль которого подключена. к входноС вЂ” величина жесткости мембраны,,му каналу преобразователя, жестко см-!

При применен. ии эластичной мембраны занная с мембраной заслонка выполнена вследствие малой жесткости и О U g в виде сердечника, а поверхности сопряуравиения (1), (2) ф „= С =сопМ, жения регулирующе"о органа имеют форгде С вЂ” расход через входной канал 6, му цилиндра и гиперболоида вращеыя, вследствие чего Р соп М пневматический усилитель имеет линейный

2:,.- рабочий участок статической характерисG тики в широком диапазоне изменения из+

5 i4 р2 tO меряемого давления, коэффициент усилен :ния регулируется в широком диапазоне

1йз уравнения (3) Р 4 сО pgt вслед- расхода через проточную камеРУ преобствйД =соне,Уравнениестатическойхарак- Разователя, при этом общий расход рабоi . теристики имеет вид чего тела в отводящую магистраль onpets деляется расходом через активное сопло 3 (4 6 (6) эжектора и по величине значительно мень р .. ше Расхода через проточную камеру пре и . об разо вателя.

П . rQ0 формула изобретения (10) - Цm8;

Поскольку и где x - коэффициент расхода канала 11;

à — глошадь сечения выходного кана-40

11 ла 11 на входе;

Г,О- площадь сечения сердечника на входе канала 11, иэ соотношения (10) видно, что при выполнении, например, выходного канала 11 в es форме цилиндра для пропорционального изменения проходной площади канала 11 це- i ремещению серп чника, сердечник должен быть выполнен в форме гиперболоида вращщщя, 50

TBFJ94 06p800M IlpH подсоединении выходного, канала преобразователи к пассивному соплу эжектора, напорная маРэ С ", (8) C+C, Г C+C Г

6 где щ постоянный коэффициент пропорциональности, При применении эластичной мембраны

Э 348= —6 Ь

Иэ соотношения (7) Пневматический усилитель, содержащий эжектор и корпус с закрепленной в нем мембраной, разделяющей полость корпуса на рабочую и компенсационную камеры, к рабочей камере подключен входной канал, а компенсационная камера подключена к выходному каналу усилителя и через регулирующий орган Сопло-заслонка — к выходному каналу, о т л и— ч а ю щ н -й с я тем, что, с целью расширения диапазона регулирова шя коэффициента усиления и уменьшения расхода рабочего тела, выходной канал подключен к пассивному каналу эжектора, напорная магистраль которого подключена к компенсационной камере, а заслонка регулирующего органа выполнена в виде сердеч ника, концентричного цилиндрическому соплу, причем боковая поверхность сердечника имеет форму гиперболоида вращения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ибрагимов И. А, и др. Элементы в ° i и системы пневмоавтоматикк, М ., ВысФ шая школа, 1975, с. 83.

2. Ибрагимов И. А. и др. Элементы и системы пневмоавтоматики. М., Высшая школа, 1975, с. 75 (прототип).

Редактор И. Канкина

Составитель Б. Шевченко

Техред А. Куликовск ы. Корректор И. Муска

Заказ 4731/1 Тираж 788 Подписное

ЫНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/S филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4