Электропневматический аналоговыйпреобразователь

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советски к

Социапистнчееиик

Рвсттубпии нн808728 (61) Дополнительное к авт, свил-ву (22) Заивлеио 03.08. 78 (21)26541 77/18-24 (5! )М. Кл.

Р 15 С 3/04, (06 g 5/00 с присоединением заявки ¹â€”

1веударетеаивмй комитет

СССР ао делам лзабретеинй и вткрнтнл (2З) ПриоритетОпубликовано 28.02.81. Бюллетень №8 (53) УДК621 525 (088.8) Дата опубликовании описания 05.03.81 (72),Автор изобретения

Г. Г. Иванов (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТ! ОПНЕВМА ГИЧЕСКИЙ АНАЛОГОВЫЙ

ПРГОБРАЗОВАТЕЛ1э

Изобретение относится к прибораМ н средс пьем автоматики, а именно к эиек тромагнитным управпяющим эльм ентам†устройствам, преобразующим входной электрический сигнал в пропорпионаньный ему пневматический, и может быть применено в автоматизированных системах управления в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Известен электропневматический аналоговый преобразователь магнитноэпектри- о о ческого типа, использующий реакиию струи сопла дпя создания усилия обратной связи и содержащий статор, выполненный в виде магнитной системы, с постоянным мат питом, ротор с электрической катушкой, два сопла, установленные в статоре, и две заслонки, установленные на роторе, электрическая катушка которого расположена в кольцевом щвпевом зазоре между полюсами постоянного магнита статора

t1). Полярность входного сигнала и полярность постоянного магнита выбраны такими, что по мере увеличения входноro сигнала ротор с заслонками перемещается, открывая одно соппо и закрывая другое сонно. Одно соппо является индикатором подвижной системы, и соединено со входом пневмоусипитепя, а через дроссель — с линией питания. Другое соппо является соплом обратной связи, и соединено с выходом пневмоусилитепя, давление которого служит выходным сигналом зпектропневмопреобразоватепя. Под действием этого давления вытекает струя воздуха из другого сопла и действует на заслонку с пропориионапьным ему усилием, которое уравновешивает электромагнитнуюю силу электрической катушки, пропорпионапьную силе тока входного эпект рического сигнала преобразователя.

Недостатками известного преобразователя являются сложность конструкиии и малая величина верхнего значения давления выходного сигнала, что обусловлено ,малыми величинами электромагнитных сип в электромагнитной системе с неподвижным магнитопроводом.

808728

Наибопее близким по технической сущ-, ности к предлагаемому является электро- пневматический усилитепь типа соплозаспонка, в котором для подачи усипия на заслонку испопьзуется эпектрамагнит с якорем, являющимся подвижной частью магнитопровода (21. Статор электромаг нита имеет три сердечника. С одного конца они объединены магнитопроводом статора, а иа другом их конце магнитный поток замыкается посредством магнитопровода якоря, который выполнен в виде коромыспа и шарнирно закреплен на среднем сердечнике. ffa крайние сердечники надеты электрические катушки, а на концах сердечников установпены сопла, которые соединены через осевые отверстия, имеющиеся в сердечниках, с выходами электропневматического усилитепя и через дроссепи - с линией питания $2).

Это устройство работает следующим образом.

На каждую из катушек подают эцектрический ток. В зависимости от значения разности токов в катушках коромыспо якоря притягивается к одному иэ сердечников и прикрывает заслонкой сопло этого сердечника. При этом давление в канапе сердечника увеличивается эа счет постоянногоо приток а воздуха ч ерез дросс ель из пинии питания н уменьшения расхода воздуха, вытекающего из сопла. Встречно усилию электрсмагнитного притяжения якоря к сердечнику действует усилие ре,акции струи воздуха, вытекающей из соппа, которое пропорционапьно давлению в нем. За счет этой отрицательной образной связи на выходе двух сопеп усилителя, образующих дифференциальную систему, устанавливается разность давлений, пропорциональная разности входных элек- . трических токов.

Недостатками и эв ес тн ого ус ил итепя являются сложность конструкции, обусловпенная необходимостью испопьэования эпементов юстировки якоря относитепьно сопел, и недостаточное быстродействие, что связано со значительной массой якоря

Liens изобретения — упрощение конст рукции эпектропневматического аналогового преобразоватепя.

Поставленная цель достигается тем что в известном преобразоватепе, содержащем корпус со статором, один из попюсов которого выполнен в виде сердечника с:соппом и осевым отверстием, соединяющим сопло с выходом преобразоватепя и через дроссепь — с каналом питания, индукционную катушку, установлен.ную на сердечнике, и якорь с заслонкой сопла, распопоженной в камере, которая соединена с атмосферой, якорь, выполненный ввиде диска,,установлен на гибкой центрирующей подвеске, размещенной в корпусе против сопла, внутри которого распопожена стопа сердечника статора, причем второй попюс статора сопряжен с внешней радиальной поверхностью сопIO ла, выполненного в виде кольца из немагнитного материала.

На чертеже схематически изображен электропневматический аналоговый преобразоватепь, общий вид.

Преобразователь содержит статор 1, в котором один из полюсов 2 выполнен в виде сердечника с осевым отверстием.

На сердечнике 2 установлена эпектрическая катушка 3. На статоре 1 установлена гибкая центрирующая подвеска 4 с закрепленным на ней якорем 5, выполненным в виде диска, и крышке 6, образующая камеру, которая соединена с атмосферой. На сердечнике магнитного полюса

2 установлено сопло 7, выполненное в виде кольца из немагнитного материапа.

Стопа магнитного полюса 2, расположен» ная против торцевой части дискового якоря 5, находится внутри сопла 7. Второй попюс 8 статора 1 примыкает к внешней радиальной поверхности сопла 7.

Осевое отверстие в сердечнике 2 соединяет сопло 7 с линией питания через дроссепь 9.

Преобразов атель работает следующим образом.

Разность потенциапов, поданная на катушку 3, создает в ней ток, и благодаря этому эпектромагнит развивает соответствующее усилие притяжения якоря.

5 к статору 1. При этом якорь 5 закрывает сопла 7 и в канале за счет притока воздуха через дроссель 9 повышается давление, которое образует усилие, действующее на якорь 5 пропсфционапьно площади соппа 7 и пр отиводействующее силе магнитного притяжения к статору l. При оцределенном давпении якорь приоткрывает сопло и в образовавшуюся щель вытекает воздух, расход которого пропорци о онален зазору. Зтот расход понижает давление в канапе, что приводит к возникновению равновесия, и якорь повисает над соплом на расстоянии нескольких микрон. Равновесие сил на якоре записываеH тся следующим уравнением:

808 728 6 !

Величина Qgf4X имеет оптимальную область при отношении диаметра якоря к диаметру стопы сердечника не более

4: 1.

;гдето- давление воздуха в канале, $ - плошадь сопла; ч) - число витков катушки;

:3 - ток катушки

<"6 — производная проводимости магнит ной цепи по перемещению якоря.

Благодаря конпентричному расположению сопла 7 и якоря 5, результатирующие пневматические и магнитные силы находятся на оси симметрии, причем их сумма равна нулю.

Гибкая иентрнрующая подвеска 4 обеспечивает соосность якоря 5 относительно сопла 7. Быстродействие преобразователя обеспечивается за счет малой массы яко- 15 ря 5 и малого объема пневматического канала на выходе. Прп малых зазорах между якорем и полюсами статора (О, 05 мм ), определяемым положением кромки сопла, обеспечивается высо- ре кая чувствительность преобразователя за счет большого эн ач ения и рн этом в еппчины - —. Однако дальнейшее уменьшение

dc зазора приводит к возникновению проиесса автоколебаний, что исключает возможность 2s использования устройства в качестве преобразователя. Увеличение этого зазора снижает чувствительность преобразователяя и требует увеличения числа витков и его габаритов. Оптимальное значение зе зазора находится в диапазоне 0,0.1-0,3 величины диаметра сопла. Соотношение диаметров стопы сердечника 2, якоря 5 и внутреннего диаметра полюса 8 выбирают, исходя из уменьшения магнитных полей рассеивания, что способствует увеличению значения с G/dÕ, то есть повышению чувствительности преобразователя.

Формула изобретения

Электропневматический аналоговый преобразователь, содержащий корпус со статором, один из полюсов которого выполнен в виде сердечника с соплом и осевым отверстием, соединяющим сопло с выходом преобразователя и через дроссель — с каналом питания, индукционную катушку, установленную на сердечнике, н якорь с заслонкой сопла, расположенной в камере,,которая соединена с атмосферой, отличающийся тем, что, с цепью упрощения преобразователя, якорь, выполненный в виде диска, установлен на гибкой иентрирующей подвеске, размещенной в корпусе против сопла, внутри которого расположена стопа сер-! дечника статора, причем второй полюс статора сопряжен с внешней радиальной поверхностью сопла, выполненного в виде кольца иэ немагнитного материала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Эйгенброт В. М. Преобразователи poga энергии сигналов в системах автоматического управления. М., "Энергия ., 1970, с. 73, рис. 20.

2. Авторское свидетельство СССР

>¹ 362951, кп. F 15 И 21/08, 1973 (и рототип ) .

ПИ Заказ 366/36 ж 760 Подпнснов ал ППП «Патент, .Ужгород,ул. Проектная,4.