RU156826U1

RU156826U1 - PRESSURE PRESSURE DEVICE

Info

Publication number: RU156826U1
Application number: RU2014152397/28U
Authority: RU
Inventors: Николай Владимирович Бухарев; Андрей Александрович Шмелев; Юлия Михайловна Агафонова
Original assignee: Закрытое акционерное общество Промышленная группа "Метран"
Priority date: 2014-12-23
Filing date: 2014-12-23
Publication date: 2015-11-20

Abstract

Устройство для задания давления, содержащее входной клапан, схему регулирования давления, систему управления, а также второй клапан, связанный с контролируемым объемом и с датчиком давления, отличающееся тем, что схема регулирования давления включает в себя входной клапан, соединенный через шаговый двигатель с системой управления, и второй клапан, также связанный через второй шаговый двигатель с системой управления, при этом выход входного клапана соединен со входом второго клапана, с датчиком давления и контролируемым объемом, а в качестве клапанов использованы клапаны с малым коэффициентом потока.A pressure setting device comprising an inlet valve, a pressure control circuit, a control system, and a second valve associated with a controlled volume and a pressure sensor, characterized in that the pressure control circuit includes an inlet valve connected via a stepper motor to the control system and the second valve, also connected through the second stepper motor to the control system, while the output of the inlet valve is connected to the inlet of the second valve, with a pressure sensor and a controlled volume, and as TBE valve flaps used with a small flow rate.

Description

Полезная модель относится к метрологическому оборудованию обеспечения приборов давления может использоваться для автоматизации процедуры калибровки и поверки, а также для точного под держания давления в емкости.The utility model relates to metrological equipment for providing pressure instruments can be used to automate the calibration and verification procedures, as well as to accurately maintain the pressure in the tank.

Известна установка для задания давления в контролируемом объеме, представленная в п. США №54122483 по кл. G06F 15/20, з. 24.04.90, оп. 15.04.92.Known installation for setting pressure in a controlled volume, presented in p. USA No. 54122483 class. G06F 15/20, c. 04.24.90, op. 04/15/92.

Известная установка содержит источник газа, связанный через входной пневморегулятор потока с параллельно соединенными "быстрым" и "медленным" впускными клапанами, выходы впускных клапанов соединяются с рабочей камерой, в которой регулируется давление, и со входами параллельно соединенных "быстрого" и "медленного" выходных клапанов, выходы которых подключаются в выходному пневморегулятору потока, соединенному с атмосферой или с источником вакуума, в рабочей камере установлен датчик давления, выход входного пневморегулятора расхода соединен со входом выходного через дроссель в обход клапанов и рабочей емкости.The known installation contains a gas source connected through an inlet pneumatic flow regulator with parallel connected "fast" and "slow" inlet valves, the outputs of the intake valves are connected to the working chamber, in which the pressure is regulated, and with the inputs of the parallel connected "fast" and "slow" output valves, the outputs of which are connected to the output pneumatic flow regulator connected to the atmosphere or to a vacuum source, a pressure sensor is installed in the working chamber, the output of the inlet pneumatic flow regulator is Inonii output to the input via a throttle valve and bypassing the working capacity.

Недостатком является конструктивная сложность установки регулирования, обусловленная сложной конструкцией некоторых входящих в нее элементов (например, пневморегуляторов расхода), также недостатком является постоянный расход газа, необходимый для номинальной работы пневморегуляторов потока.The disadvantage is the structural complexity of the regulation installation, due to the complex design of some of its constituent elements (for example, flow pneumatic regulators), and the constant gas flow rate required for the nominal operation of flow pneumatic regulators is also a disadvantage.

Наиболее близкой к заявляемому устройству по технической сущности является установка для задания давления в контролируемом объеме, описанная в п. РФ №2319126 по кл. G01L 27/02, G05D 16/00, з. 09.08.2006 г., оп. 10.03.2008 г. и выбранная в качестве прототипа.Closest to the claimed device in technical essence is the installation for setting the pressure in a controlled volume, described in paragraph RF №2319126 class. G01L 27/02, G05D 16/00, c. 08.09.2006, op. 03/10/2008 and selected as a prototype.

Известная установка для задания давления в контролируемом объеме содержит рабочую емкость, снабженную датчиком давления и связанную с контролируемым объемом, схему регулирования, включающую трубопроводную магистраль для прохождения газа, впускные и выпускные клапаны, а также систему управления, и отличается тем, что схема регулирования включает в себя последовательно соединенные входную группу клапанов, предварительную емкость и группу перепускных клапанов, при этом входная группа клапанов состоит из 3-х соединенных звездой клапанов: впускного, соединенного с источником высокого давления, выпускного, соединенного с источником низкого давления или с атмосферой, и отсечного, соединенного с предварительной емкостью, снабженной вторым датчиком давления, группа перепускных клапанов состоит из 2-х соединенных последовательно клапанов, подключенных через трубопроводную магистраль к рабочей и предварительной емкостям, а система управления соединена с датчиками и клапанами.A known installation for setting pressure in a controlled volume contains a working tank equipped with a pressure sensor and connected with a controlled volume, a control circuit including a pipeline for gas passage, inlet and outlet valves, as well as a control system, and characterized in that the control circuit includes self-connected inlet group of valves, preliminary capacity and a group of bypass valves, while the inlet group of valves consists of 3 star-connected valves : inlet, connected to a high pressure source, outlet, connected to a low pressure source or atmosphere, and shut-off, connected to a preliminary tank equipped with a second pressure sensor, the group of bypass valves consists of 2 valves connected in series connected through a pipeline to working and preliminary capacities, and the control system is connected to sensors and valves.

Конструктивно установка для задания давления в контролируемом объеме содержит последовательно соединенные входной вентиль 1, схему 2 регулирования, включающую последовательно соединенные входную группу 3 клапанов, предварительную емкость 4, группу 5 перепускных клапанов и рабочую емкость 6, выходной вентиль 7, а также систему 8 управления. Входная группа 3 клапанов содержит соединенные звездой впускной клапан 9, подключенный к источнику 10 высокого давления, выпускной клапан 11, подключенный к источнику 12 низкого давления или сообщающийся с атмосферой, и отсечной клапан 13, соединенный с предварительной емкостью 4, снабженной датчиком 14 давления. Предварительная емкость 4 соединена через последовательно соединенные перепускные клапаны 15 и 16 с рабочей емкостью 6, снабженной датчиком 17 давления. Рабочая емкость 6 через выходной вентиль 7 соединена с контролируемым объемом 18. Установка включает также трубопроводную магистраль 19 и систему 8 управления, связанную со всеми клапанами и датчиками давления.Structurally, the installation for setting the pressure in the monitored volume comprises an inlet valve 1 connected in series, a control circuit 2, which includes an inlet group of valves 3 in series, a preliminary tank 4, a bypass valve group 5 and a working tank 6, an output valve 7, and also a control system 8. The inlet group 3 of the valves comprises a star-connected inlet valve 9 connected to a high pressure source 10, an exhaust valve 11 connected to a low pressure source 12 or in communication with the atmosphere, and a shut-off valve 13 connected to a preliminary tank 4 provided with a pressure sensor 14. The preliminary tank 4 is connected through series-connected bypass valves 15 and 16 with a working tank 6, equipped with a pressure sensor 17. The working capacity 6 through the outlet valve 7 is connected to a controlled volume 18. The installation also includes a pipe line 19 and a control system 8, associated with all valves and pressure sensors.

В рабочей емкости 6 поддерживается целевое давление, контролируемое прецизионным датчиком 17 давления. Управление давлением в рабочей емкости 6 осуществляется с помощью группы 5 перепускных клапанов, которая состоит из двух клапанов 15 и 16. При этом клапаны 15 и 16 в группе 5 могут открываться одновременно при необходимости больших изменений давления в рабочей емкости 6 или с перекрытием по времени, если требуется малое изменение давления в рабочей емкости 6 и необходимое эффективное время открытого состояния клапанов меньше, чем фактическое время их срабатывания. При этом минимальное изменение давления в рабочей емкости 6 при определенном перепаде давления на группе 5 ограничивается "мертвым" объемом соединений между клапанами 15 и 16, следовательно, этот объем должен быть минимальным.In the working tank 6, the target pressure is maintained, controlled by a precision pressure sensor 17. The pressure in the working tank 6 is controlled using the bypass valve group 5, which consists of two valves 15 and 16. In this case, the valves 15 and 16 in the group 5 can open simultaneously if large pressure changes in the working tank 6 are necessary or with time overlap, if you want a small change in pressure in the working tank 6 and the necessary effective time for the open state of the valves is less than the actual time of their operation. In this case, the minimum pressure change in the working tank 6 with a certain pressure drop in group 5 is limited by the "dead" volume of connections between valves 15 and 16, therefore, this volume should be minimal.

Целевое давление в предварительной емкости 4 определяется из необходимого перепада давлений на группе 5 перепускных клапанов, целевого и текущего давления в рабочей емкости 6. Управление давлением в предварительной емкости 4 осуществляется входной группой 3 клапанов, состоящей из впускного 9, выпускного 11 и отсечного 13 клапанов. При этом два клапана (впускной и отсечной или выпускной и отсечной) в этой группе открываются либо одновременно, если необходимы большие изменения давления в предварительной емкости 4, или с перекрытием по времени, если требуется малое изменение давления в предварительной емкости 4 и необходимое эффективное время открытого состояния клапанов меньше, чем фактическое время их срабатывания. При необходимости увеличения давления в предварительной емкости 4 работают впускной и отсечной клапаны 9 и 13, при необходимости уменьшения - выпускной и отсечной клапаны 11 и 13.The target pressure in the preliminary vessel 4 is determined from the necessary pressure difference across the bypass valve group 5, the target and current pressure in the working vessel 6. The pressure in the preliminary vessel 4 is controlled by the inlet group of 3 valves, consisting of inlet 9, outlet 11 and shut-off 13 valves. In this case, two valves (inlet and shut-off or exhaust and shut-off) in this group open either simultaneously if large pressure changes in the preliminary tank 4 are necessary, or with a time overlap if a small pressure change in the preliminary tank 4 is required and the required effective open time Valves are shorter than their actual response times. If it is necessary to increase the pressure in the preliminary tank 4, the inlet and shut-off valves 9 and 13 work, if necessary, to reduce the exhaust and shut-off valves 11 and 13.

Управление клапанами, измерение давления и вычисление необходимых времен открытия клапанов осуществляет система 8 управления. От источников 10 и 12 входного давления устройство может отсекаться с помощью входного вентиля 1, а от контролируемого объема 18 - выходным вентилем 7.The valve control, pressure measurement and calculation of the required valve opening times are carried out by the control system 8. The device can be cut off from the sources 10 and 12 of the input pressure using the inlet valve 1, and from the controlled volume 18 by the output valve 7.

Недостатком известной установки является сложность ее конструкции, обусловленная сложной конструкцией схемы регулирования и самим принципом работы.A disadvantage of the known installation is the complexity of its design, due to the complex design of the control circuit and the principle of operation.

Задачей является упрощение конструкции.The objective is to simplify the design.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для задания давления, содержащем входной клапан, схему регулирования давления, систему управления, а также второй клапан, связанный с контролируемым объемом и с датчиком давления, СОГЛАСНО ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ, схема регулирования давления включает в себя входной клапан, соединенный через шаговый двигатель с системой управления, и второй клапан, также связанный через второй шаговый двигатель с системой управления, при этом выход входного клапана соединен со входом второго клапана, с датчиком давления и контролируемым объемом, а в качестве клапанов использованы клапаны с малым коэффициентом потока.The problem is solved in that in the device for setting the pressure, containing an inlet valve, a pressure control circuit, a control system, as well as a second valve associated with a controlled volume and with a pressure sensor, ACCORDING TO THE USEFUL MODEL, the pressure control circuit includes an inlet valve, connected through a stepper motor to a control system, and a second valve also connected through a second stepper motor to a control system, while the output of the input valve is connected to the input of the second valve, with a sensor pressure and controlled volume, and valves with a low flow coefficient are used as valves.

Выполнение схемы регулирования на основе клапанов с малым коэффициентом потока в совокупности с соединением последних с системой управления через шаговые двигатели и связью их между собой и с датчиком давления дает возможность с помощью последнего в процессе работы измерять текущее давление в контролируемом объеме и при необходимости его регулирования по информации о текущем давлении с датчика давления, поступающей в систему управления, которая по заданному алгоритму управляет шаговыми двигателями, открывать или закрывать входной клапан для увеличения или сохранения заданного давления и открывать или закрывать второй клапан для уменьшения или сохранения давления.The implementation of the control scheme based on valves with a low flow coefficient in conjunction with the connection of the latter with a control system via stepper motors and their connection with each other and with a pressure sensor makes it possible to measure the current pressure in the controlled volume during operation and, if necessary, control it by information about the current pressure from the pressure sensor entering the control system, which according to the specified algorithm controls the stepper motors, open or close the input to apan to increase or maintain a predetermined pressure and to open or close the second valve to decrease or maintain pressure.

Технический результат - возможность получения заданного давления в контролируемом объеме при весьма простой схеме регулирования величины этого давления и с необходимой точностью.The technical result is the ability to obtain a given pressure in a controlled volume with a very simple scheme for regulating the magnitude of this pressure and with the necessary accuracy.

Заявляемое устройство для задания давления обладает новизной в сравнении с прототипом, отличаясь от него такими существенными признаками как и выполнение схемы регулирования давления из входного клапана, соединенного через шаговый двигатель с системой управления, и второго клапана, также связанного через второй шаговый двигатель с системой управления, соединение выхода входного клапана со входом второго клапана, с датчиком давления и контролируемым объемом, использование в устройстве клапанов с малым коэффициентом потока, обеспечивающими в совокупности достижение заданного результата.The inventive device for setting the pressure has a novelty in comparison with the prototype, differing from it by such significant features as the implementation of the pressure control circuit from an inlet valve connected through a stepper motor to the control system, and a second valve also connected through a second stepper motor to the control system, connection of the output valve inlet with the input of the second valve, with a pressure sensor and a controlled volume, the use of valves with a low flow coefficient in the device, ensuring yuschimi collectively achieve the desired result.

Заявляемое устройство может использоваться в измерительной технике для автоматизации процедуры калибровки и поверки, а также для точного поддержания давления в емкости и потому соответствует критерию «промышленная применимость».The inventive device can be used in measuring technology to automate the calibration and verification procedures, as well as to accurately maintain the pressure in the tank and therefore meets the criterion of "industrial applicability".

Полезная модель иллюстрируется чертежом, где приведена функциональная схема устройства.The utility model is illustrated in the drawing, which shows a functional diagram of the device.

Устройство для задания давления содержит входной клапан 1, схему 2 регулирования давления, систему 3 управления, а также второй клапан 4, связанный с контролируемым объемом 5 и с датчиком 6 давления. Схема 2 регулирования давления включает в себя входной клапан 1, соединенный через шаговый двигатель 7 с системой 3 управления, и второй клапан 4, также связанный через второй шаговый двигатель 8 с системой 3 управления. При этом вход входного клапана 1 соединен с источником 9 высокого давления, выход входного клапана 1 соединен со входом второго клапана 4, с датчиком 6 давления и контролируемым объемом 5, выход второго клапана 4 соединен с атмосферой или с источником 10 вакуума. В качестве клапанов 1 и 4 использованы клапаны с малым коэффициентом потока.The pressure setting device comprises an inlet valve 1, a pressure control circuit 2, a control system 3, as well as a second valve 4 connected to a controlled volume 5 and to a pressure sensor 6. The pressure control circuit 2 includes an inlet valve 1 connected through a stepper motor 7 to a control system 3, and a second valve 4 also connected through a second stepper motor 8 to a control system 3. The input valve 1 is connected to a high pressure source 9, the output of the input valve 1 is connected to the input of the second valve 4, with a pressure sensor 6 and a controlled volume 5, the output of the second valve 4 is connected to the atmosphere or to the vacuum source 10. As valves 1 and 4, valves with a low flow coefficient are used.

Устройство для задания давления работает следующим образом.A device for setting pressure is as follows.

Входное давление из источника 9 давления поступает через входной клапан 1 в контролируемый объем 5, величина давления в котором контролируется с помощью датчика 6 давления. Сигнал с датчика 6 давления поступает на систему 3 управления, где сравнивается с заданной величиной и при достижении ее в контролируемом объеме 5 на входной клапан 1 через шаговый двигатель 7 поступает сигнал с системы 3, закрывающий клапан 1. Если давление в контролируемом объеме 5, поступающее через датчик 6 давления в систему 3 управления, превысило необходимую величину, то с выхода системы 3 через шаговый двигатель 8 на клапан 4 поступает открывающий его сигнал и чрез клапан 4 излишек давления сбрасывается до достижения необходимой его величины в контролируемом объеме 5, после чего по той же цепочке система 3 управления закрывает клапан 4.The inlet pressure from the pressure source 9 enters through the inlet valve 1 into a controlled volume 5, the pressure in which is monitored using a pressure sensor 6. The signal from the pressure sensor 6 is supplied to the control system 3, where it is compared with a predetermined value and when it is reached in the controlled volume 5, the signal from system 3 is received through the stepper motor 7, closing the valve 1. If the pressure in the controlled volume 5 is received through the pressure sensor 6 into the control system 3, exceeded the required value, then from the output of the system 3 through the stepper motor 8 the valve opens its signal 4 and through valve 4 the excess pressure is released until its required value is reached otherwise in a controlled volume of 5, after which, along the same chain, the control system 3 closes the valve 4.

Таким образом, в заявляемом устройстве для напуска и дренажа давления применяется по одному клапану (1 и 4) с управлением их пропускной способностью с помощью шаговых двигателей 7 и 8 (сервоприводов), открывающих или закрывающих их. Измерение текущего давления в контролируемом объеме осуществляется с помощью датчика 6 давления. Информация о текущем давлении с датчика 6 давления передается на систему 3 управления, которая по заданному алгоритму управляет шаговыми двигателями 7 и 8, открывая или закрывая клапаны 1 и 4.Thus, in the inventive device for inflowing and draining the pressure, one valve (1 and 4) is used with control of their throughput using step motors 7 and 8 (servos), opening or closing them. The measurement of the current pressure in a controlled volume is carried out using a pressure sensor 6. Information about the current pressure from the pressure sensor 6 is transmitted to the control system 3, which according to a predetermined algorithm controls the stepper motors 7 and 8, opening or closing valves 1 and 4.

Заявляемое устройство позволяет плавно выйти на заданное значение давления при весьма простой его конструкции.The inventive device allows you to smoothly go to a given pressure value with a very simple design.

В сравнении с прототипом заявляемое устройство для задания давления является более простым по конструкции.In comparison with the prototype of the inventive device for setting the pressure is simpler in design.

Claims

A pressure setting device comprising an inlet valve, a pressure control circuit, a control system, and a second valve associated with a controlled volume and a pressure sensor, characterized in that the pressure control circuit includes an inlet valve connected via a stepper motor to the control system and the second valve, also connected through the second stepper motor to the control system, while the output of the inlet valve is connected to the inlet of the second valve, with a pressure sensor and a controlled volume, and as TBE valve flaps used with a small flow rate.