Pierwszenstwo: Opublikowano: 15.Y.1967 (P 120 562) 10.VIII.1968 55838 KI. -4%-rr+m h^\js/^o Twórca wynalazku: inz. Zdzislaw Moczulski Wlasciciel patentu: Centralne Biuro Konstrukcyjne Silników Spalino¬ wych, Warszawa (Polska) Serwomechanizm przedmiotem wynalazku jest serwomechanizm zimpulsowym hydraulicznym sprzezeniem zwrot¬ nym.Znane sa serwomechanizmy z hydraulicznym sprzezeniem zwrotnym o dzialaniu ciaglym, to jest takim, przy którym przyrost skoku czlonu wyko¬ nawczego jest proporcjonalny do przyrostu skoku sygnalu wejsciowego, podobnie jak to ma miejsce przy sprzezeniu zwrotnym mechanicznym. W przy¬ padku, gdy skok czlona wykonawczego jest duzy, musi byc równiez odpowiednio duzy, skok sygnalu wejsciowego. Jest to istotna wada takich ukla¬ dów, gdyz duzy skok czlona wykonawczego po¬ ciaga za soba istotne powiekszenie wymiarów po¬ szczególnych elementów przetwornika.Na przyklad przy przetworniku temperatury, znacznemu powiekszeniu ulegaja: mieszek steru¬ jacy, mieszek zadajnika i czujnik temperatury.Poza tym wielkosc skoku sygnalu wejsciowego nia równiez wplyw na dokladnosc regulacji wiel¬ kosci fizycznej przy duzym skoku regulacja jest mniej dokladna. Dzieje sie tak dlatego, ze na do¬ kladnosc regulacji ma wplyw charakterystyka elementu sprezystego, to znaczy mieszka lub spre¬ zyny. Przy duzych ugieciach tych elementów, znaczny jest równiez przyrost sily wynikajacej z icli charakterystyk. W przypadku regulatora tem¬ peratury dla zapewnienia odpowiednio duzego sko¬ ku elementu sterujacego, objetosc cieczy czujnika temperatury musialaby byc znaczna, aby pod 10 15 25 30 wplywem niewielkiej zmiany temperatury, na¬ stapil wystarczajaco duzy przyrost objetosci. Po¬ niewaz rozmiary czujnika temperatury sa kon¬ strukcyjnie ograniczone, zatem ograniczona jest równiez dokladnosc regulacji. W znanych serwo¬ mechanizmach stosuje sie suwaki sterujace dwu i czterokrawedziowe, które nastreczaja duze trud¬ nosci technologiczne w zwiazku z bardzo wasko stolerowanymi krawedziami sterujacymi. Suwaki te wykazuja poza tym znaczna wrazliwosc na zanie¬ czyszczenia olejem z obiegu, co obniza niezawod¬ nosc pracy serwomechanizmu.Celem wynalazku jest usuniecie tych niedogod¬ nosci przez zastapienie ukladu z proporcjonalna zaleznoscia skoku czlonu wykonawczego od skoku sygnalu wejsciowego ukladem, w którym skoki te sa od siebie niezalezne.Zadanie to rozwiazano zgodnie z wynalazkiem w ten sposób, ze tlok zwiazany zostal sztywno z mieszkiem metalowym, a komora tego mieszka wypelniona czynnikiem hydraulicznym, polaczona zostala na drodze hydraulicznej z komora elemen¬ tu sprezystego sprzezenia zwrotnego, zas sam ele¬ ment sprezysty sprzezenia zwrotnego polaczony jest z jednokrawedziowym suwakiem sterujacym, zwiazanym bezposrednio ze sterownikiem. Poza tym komora elementu sprezystego sprzezenia zwrotnego ma polaczenie hydrauliczne poprzez dla¬ wik z akumulatorem oleju. 5583855838 Taki uklad zapewnia dzialanie serwomechanizmu na zasadzie impulsowej, to znaczy dla spowodowa¬ nia zmiany polozenia czlona wykonawczego wy¬ starcza niewielki impuls sygnalu wejsciowego, zas skok czlona wykonawczego zalezy od czasu trwa¬ nia impulsu, a nie od wielkosci skoku impulsu.W ukladzie tym skok mieszka sterownika i su¬ waka sterujacego jest minimalny i moze sie wyra¬ zac w dziesiatych czesciach milimetra. Okolicznosc ta pozwala na stosowanie niewielkich elementów przetwornika przy spelnieniu warunku wysokiej dokladnosci regulacji.Przedmiot wynalazku uwidoczniony zostal na rysunku w przykladowym schemacie ukladu regu¬ lacji temperatury. Tlok 1 roboczy jako czlon wy¬ konawczy, polaczony jest za posrednictwem lacz¬ nika 6 mieszka z mieszkiem 7 tloka roboczego, a jednoczesnie z (niewidocznym na rysunku) grzyb¬ kiem regulatora jako glównym czlonem wykonaw¬ czym. W kadlubie 11 umieszczono przesuwnie jednokrawedziowy suwak 2 sterujacy, który utrzy¬ mywany jest w polozeniu zerowym wzgledem kra¬ wedzi K otworu odplywowego przez dwie sprezyny 3 zerujace. Suwak ten polaczony jest jednym kon¬ cem z mieszkiem 9 sprzezenia zwrotnego, a drugim z mieszkiem 13 sterownika za posrednictwem spre¬ zyny 12. W dolnej czesci kadluba 11 znajduje sie akumulator A oleju wraz z mieszkiem 8 akumula¬ tora oleju.Akumulator ten ma hydrauliczne polaczenie po¬ przez dlawik 10 z komora B mieszka sprzezenia zwrotnego. Jego zadaniem jest akumulowanie oleju naplywajacego z komory B mieszka sprzezenia zwrotnego podczas ruchu do góry mieszka 7 tloka roboczego i oddawanie oleju do ukladu sprzeze¬ nia zwrotnego, to znaczy do komory B mieszka sprzezenia zwrotnego i komory C mieszka tloka roboczego gdy ruch mieszka 7 jest odwrotny. Dla¬ wik 10 sluzy do wytworzenia róznicy cisnien oleju w komorze B mieszka sprzezenia zwrotnego i aku¬ mulatorze A oleju na czas przywracania równo¬ wagi ukladu suwak 2 sterujacy — tlok 1 roboczy.Taki uklad elementów pozwala na oddzialywanie tloka 1 roboczego na suwak 2 sterujacy i odwrot¬ nie.W sklad serwomechanizmu wchodza ponadto za¬ wór 4 przelewowy, znajdujacy sie miedzy pompa 16 olejowa a przestrzenia T nad tlokiem 1 robo¬ czym oraz zawór 5 bezpieczenstwa znajdujacy sie miedzy zbiornikiem 17 oleju a przestrzenia Tr pod tlokiem 1 roboczym. W ukladzie regulacji' tempe¬ ratury znajduja sie jeszcze, nie nalezace juz do serwomechanizmu, zadajnik 14 i czujnik 15 tem¬ peratury, który przy zmianie regulowanej tempe¬ ratury przekazuje odpowiednie impulsy do sterow¬ nika oraz manometr 18 zainstalowany miedzy pompa 16, a zaworem 4 przelewowym. Czujnik 15, zadajnik 14 oraz sterownik S tworza wspólnie .przetwornik temperatury.: Jezeli temperatura czynnika w obiegu regulowa¬ nym wzrosnie powyzej wartosci nastawionej za- dajnikiem 14, to w przetworniku nastapi przyrost objetosci cieczy, a tym samym wzrost cisnienia.Spowoduje to przesuniecie górnej czesci mieszka 13 sterownika do dolu, a jednoczesnie poprzez sprezyne 12, suwaka 2 sterujacego.Suwak przesuwajac sie w dól, powieksza stero¬ wana szczeline i powoduje zwiekszony odplyw 5 oleju z przestrzeni T nad tlokiem roboczym do zbiornika 17 oleju. W wyniku powstalej róznicy cisnien, tlok 1 przesuwa sie ku górze, otwierajac jednoczesnie zwiazany z nim zawór regulatora temperatury. Jednoczesnie z tlokiem 1 przesuwa 10 sie ku górze zwiazany z nim za posrednictwem lacznika 6 mieszka, mieszek 7 tloka roboczego, co spowoduje przyrost cisnienia oleju w ukladzie sprzezenia zwrotnego. Ten przyrost cisnienia spo¬ woduje z kolei uginanie sie mieszka 9 sprzezenia 15 zwrotnego, a tym samym przesuwanie sie ku górze w kierunku polozenia poczatkowego suwaka 2 i jednoczesnie napinanie sprezyny 12 sterownika, która dzialajac na suwak 2, powoduje wyciskanie oleju z ukladu sprzezenia zwrotnego poprzez dla- 20 wik 10 do akumulatora oleju, ruch suwaka 2 do dolu i wznowienie procesu regulacji. Trwa to az do momentu, gdy temperatura w obiegu regulowa¬ nym spadnie do wartosci zadanej. Wówczas na¬ stapi spadek cisnienia w przetworniku, sily po 25 obydwu stronach suwaka 2 zrównowaza sie i usta¬ wia go w polozeniu, przy którym tlok roboczy za¬ trzymuje sie.W przypadku gdy temperatura czynnika w obie¬ gu regulowanym obnizy sie, zmniejsza sie objetosc 30 cieczy i nastepuje spadek cisnienia w przetwor¬ niku. Powoduje to przesuniecie sie mieszka 13 ste¬ rownika ku górze, a w slad za nim, dzieki odcia¬ zeniu sprezyny 12, równiez i suwaka 2 sterujacego.Suwak swa krawedzia przymyka sterowana 35 szczeline i odplyw oleju z przestrzeni T nad tlo¬ kiem roboczym zostaje zmniejszony.Poniewaz olej do przestrzeni T tloczony jest bez przerwy przez zawór 4 przelewowy za pomoca pompy 16, nastapi w przestrzeni T przyrost cisnie¬ nia do wartosci, przy której dzieki róznicy górnej i dolnej powierzchni tloka, nastapi jego przesunie¬ cie i przymkniecie zaworu regulatora. Tlok 1 przesuwajac sie do dolu, przesuwa jednoczesnie zwiazany z nim za posrednictwem lacznika 6 mie¬ szek 7 tloka roboczego, co wywoluje podcisnienie w ukladzie sprzezenia zwrotnego, pod dzialaniem którego mieszek 9, a wraz z nim i suwak 2 ste¬ rujacy przesuna sie ku dolowi do polozenia po- 50 czatkowego. Podcisnienie to powoduje równiez za¬ sysanie oleju z akumulatora A oleju poprzez dla¬ wik 10 do ukladu sprzezenia zwrotnego, co z kolei wywoluje ruch mieszka 9 sprzezenia zwrotnego, a tym samym i suwaka 2 sterujacego ku górze 55 i proces regulacji zostaje wznowiony. Trwa to,az do momentu gdy temperatura w obiegu regulowa¬ nym podniesie sie do wartosci zadanej. Wtedy su¬ wak 2 sterujacy ustawia sie w polozeniu srodko¬ wym, a ruch tloka 1 roboczego ustaje. 60 Dla utrzymania stalego cisnienia oleju w prze¬ strzeni Tr pod tlokiem, pomimo zmiennych cisnien w przestrzeni T nad tlokiem, sluzy zawór 4 przelewowy typu tloczkowego, a dla zabezpiecze¬ nia ukladu przed przeciazeniem, na wypadek cal- 65 kowitego odciecia odplywu oleju z przestrzeni T55838 5 przez suwak 2 do zbiornika 17 sluzy zawór 5 bez¬ pieczenstwa.Taki serwomechanizm moze znalezc zastosowa¬ nie w ukladach regulacji cisnienia, liczby obrotów, poziomu cieczy i innych podobnych. 5 2. PL