RU2298112C2

RU2298112C2 - Converter for automatic control device

Info

Publication number: RU2298112C2
Application number: RU2004129698/06A
Authority: RU
Original assignee: Вейнберг Вениамин Яковлевич
Priority date: 2004-10-14
Filing date: 2004-10-14
Publication date: 2007-04-27
Also published as: RU2004129698A

Abstract

FIELD: fluid-pressure actuators.

SUBSTANCE: converter comprises at least one micro-pressure device made of micro-compressor or micro-pump whose electric drive is connected with the output of the secondary instrument of the system for automatic control whose input is connected with the primary instrument. The air or fluid outlet of the micro-pressure device is connected with the air- or fluid-operated actuating mechanism of valves through the check valve, throttle, and distributor. The other outlet of the secondary instrument is connected with valving members through throttles, distributor, and check valve. The micro-pressure device can be reversible and its first outlet is connected with the distributor, and the other outlet is connected with the safety and check valves.

EFFECT: expanded functional capabilities.

6 cl, 5 dwg

Description

Устройство относится к составным частям системы автоматического регулирования, выполняющим функции связующего звена между вторичным прибором, электронным регулятором или регулирующим прибором, например пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятором (ПИД-регулятором) или контроллером или ЭВМ с электрическим выходом, и пневматическим или гидравлическим исполнительным механизмом регулирующих или запорно-регулирующих органов, и может найти широкое применение при автоматизации различных производственных процессов в промышленности и быту.The device relates to the components of an automatic control system that acts as a link between a secondary device, an electronic controller or a regulating device, for example a proportional-integral-differential controller (PID controller) or a controller or computer with an electrical output, and a pneumatic or hydraulic actuating mechanism or locking regulatory bodies, and can be widely used in the automation of various production processes in industry laziness and way of life.

Известны различные устройства автоматического регулирования, в которых используются различные электрические или пневматические преобразователи для связи электрического выхода регулирующего прибора с пневматическим или гидравлическим исполнительным механизмом регулирующих или запорно-регулирующих органов, например широко известный распределитель 4/3 с управлением от электромагнита (Гамынин Н.С.Основы следящего гидравлического привода. Москва, Оборонгиз, 1962, с.7 - прототип) или не менее известный электропневматический преобразователь типа «сопло-заслонка» (Иващенко И.И. Автоматическое регулирование. Москва, Машиностроение, 1973, с.303).Various automatic control devices are known in which various electric or pneumatic converters are used to connect the electrical output of the control device to the pneumatic or hydraulic actuator of the regulating or locking-regulating organs, for example the widely known 4/3 distributor controlled by an electromagnet (Gamynin N.S. Fundamentals of hydraulic servo-drive. Moscow, Oborongiz, 1962, p. 7 - prototype) or no less well-known electro-pneumatic converter s type "nozzle-flap" (II Ivaszenko Automatic regulation. Moscow, Mechanical Engineering, 1973, p.303).

В этих преобразователях используется среда под давлением, создаваемая нагнетательным устройством, например компрессором или насосом.These transducers use a pressurized fluid created by a pressure device, such as a compressor or pump.

Недостатком известных устройств является сложность конструкции и необходимость централизованной подачи гидравлической или пневматической среды под давлением от компрессорной или водонасосной станции, создающих значительные сложности в их эксплуатации и в обеспечении систем автоматического регулирования стабильным и чистым воздухом или жидкостью, при пропадании давления которых останавливались все различные устройства автоматического регулирования.A disadvantage of the known devices is the design complexity and the need for a centralized supply of a hydraulic or pneumatic medium under pressure from a compressor or water pump station, which creates significant difficulties in their operation and in providing automatic control systems with stable and clean air or liquid, in the event of a loss of pressure which all various automatic devices stopped regulation.

Целью предлагаемого изобретения является создание пневматического или гидравлического преобразователя, независимого от централизованных источников пневматической или гидравлической среды под давлением и упрощение их конструкции по сравнению с известными преобразователями и увеличение, в связи с этим, их надежности в работе.The aim of the invention is the creation of a pneumatic or hydraulic converter, independent of centralized sources of pneumatic or hydraulic medium under pressure and simplification of their design compared to known converters and increase, in this regard, their reliability.

Эта цель достигается тем, что преобразователь выполнен из, по меньшей мере, одного микронагнетательного устройства, например из микрокомпрессора или микронасоса, электрический привод которого предназначен для соединения с, по меньшей мере, одним электрическим выходом регулирующего прибора, например электронного регулятора, контроллера или ЭВМ, пневматический выход которого предназначен для соединения с пневматическим или гидравлическим исполнительным механизмом регулирующих или запорно-регулирующих органов, при этом составной частью преобразователя может быть стравливающий клапан, вход которого предназначен для соединения с пневматическим или гидравлическим механизмом запорного или запорно-регулирующего органа, а электрический привод этого клапана предназначен для соединения с другим электрическим выходом регулирующего прибора.This goal is achieved by the fact that the converter is made of at least one micropressor device, for example, a microcompressor or micropump, the electric drive of which is designed to connect to at least one electric output of a regulating device, for example, an electronic regulator, controller or computer, the pneumatic outlet of which is designed to be connected to a pneumatic or hydraulic actuator of regulatory or locking-regulating bodies, with a composite hour Strongly converter may be bleed valve having an inlet for connection to a pneumatic or hydraulic locking mechanism or locking-regulator and electrically operated valve that is designed for connection to another electrical output of the regulating device.

Преобразователь для устройства автоматического регулирования поясняется следующими чертежами:The converter for the automatic control device is illustrated by the following drawings:

Фиг.1 - Принципиальная пневматическая схема устройства.Figure 1 - Schematic diagram of the pneumatic device.

Фиг.2 - Принципиальная пневматическая схема устройства с предохранительным клапаном.Figure 2 - Schematic diagram of the pneumatic device with a safety valve.

Фиг.3 - Принципиальная гидравлическая схема устройства.Figure 3 - Schematic hydraulic diagram of the device.

Фиг.4 - Пример выполнения реверсивного устройства.Figure 4 - An example of a reversing device.

Фиг.5 - Блочная схема устройства автоматического регулирования.5 is a block diagram of an automatic control device.

Фиг.6 - Уточненная схема нагнетательного узла.6 - Refined diagram of the injection unit.

Фиг.7 - Узел защиты исполнительного механизма.Fig.7 - Protection node actuator.

Фиг.8 - Пример выполнения микронагнетательного устройства.Fig - An example of a micropressive device.

Фиг.9 - Принципиальная схема гидравлического узла.Figure 9 - Schematic diagram of the hydraulic unit.

Преобразователь для устройства автоматического регулирования содержит микронагнетательное устройство 1, например микрокомпрессор или микронасос, в данном примере микрокомпрессор, на выходе которого установлен патрубок 2, на котором выполнены обратный клапан 3, регулируемый дроссель 4. Окончание патрубка 2 соединено с распределителем 5 или промежуточной емкостью, к которому подсоединен патрубок 6, на конце которого выполнен ниппель 7 с установленной на нем накидной гайкой 8, предназначенные для подсоединения к исполнительному механизму регулирующего или запорно-регулирующего органа. К распределителю 5 подсоединен патрубок 9 с установленным на нем регулирующим дросселем 10, на окончании патрубка 9 установлен стравливающий клапан 11 с исполнительным механизмом 12, например соленоидный клапан с электромагнитным приводом. Электрический вход микронагнетательного устройства 1 соединен электропроводом 13 с электропроводом 14, идущим от исполнительного механизма 12 клапана 11, и которые через общий электропровод 15 соединены с клеммой 16 клеммника 17, предназначенной для соединения с общим электропроводом идущего от электрического выхода регулирующего прибора, другой электропровод 18 соединяет электрический вход микронагнетательного устройства с клеммой 19 клеммника 17, предназначенной для соединения через нее электропроводом с электрическим выходом регулирующего прибора, через который подается сигнал разбаланса от этого прибора на электрический вход микронагнетательного устройства 1, «больше» или «меньше», в зависимости от исполнения регулирующего или запорно-регулирующего органа, а именно каким он является: «нормально-замкнутыми» или «нормально-разомкнутыми». Электропровод 20 соединяет исполнительный механизм 12 клапана 11 с клеммой 21 клеммника 17, предназначенной для соединения ее электропроводом с другим выходом регулирующего прибора, через который подается на исполнительный механизм 12 противоположный сигнал разбаланса по отношении к сигналу подаваемого на электрический вход микронагнетательного устройства 1.The converter for the automatic control device comprises a micropressor device 1, for example, a microcompressor or a micropump, in this example, a microcompressor, at the outlet of which a nozzle 2 is installed, on which a check valve 3, an adjustable throttle 4 are made. The end of the nozzle 2 is connected to the distributor 5 or intermediate capacity, to to which a pipe 6 is connected, at the end of which a nipple 7 is made with a union nut 8 mounted on it, designed to be connected to the actuator p regulating or regulatory body. A manifold 9 is connected to the distributor 5 with a control throttle 10 installed on it, at the end of the nozzle 9 there is a bleed valve 11 with an actuator 12, for example, a solenoid valve with an electromagnetic actuator. The electric input of the micropressor device 1 is connected by an electric wire 13 to an electric wire 14 coming from the actuator 12 of the valve 11, and which, through a common electric wire 15, is connected to the terminal 16 of the terminal block 17, which is used to connect to the common electric wire coming from the electrical output of the control device, another electric wire 18 connects the electrical input of the micro-injection device with terminal 19 of the terminal block 17, intended for connecting through it an electric wire with an electrical output regulating of the device through which the unbalance signal from this device is supplied to the electrical input of the micropressure device 1, “more” or “less”, depending on the version of the regulatory or locking-regulating body, namely, what it is: “normally closed” or “ normally open. ” The electric wire 20 connects the actuator 12 of the valve 11 to the terminal 21 of the terminal block 17, which is intended to be connected by an electric wire to the other output of the control device, through which an opposite imbalance signal is applied to the actuator 12 with respect to the signal of the micropressor 1 supplied to the electrical input.

К распределителю 5 может быть подсоединен патрубок 22, на окончании которого установлен датчик давления 23, который также можно назвать реле давления или сигнализатор давления, например электроконтактный манометр, предназначенный для защиты исполнительного механизма регулирующих или запорно-регулирующих органов или для реализации обратной связи с вторичным прибором, а именно с регулирующим прибором. Этот датчик связан с патрубком 6 через распределитель 5 (Фиг.1)A nozzle 22 can be connected to the distributor 5, at the end of which a pressure sensor 23 is installed, which can also be called a pressure switch or pressure signaling device, for example, an electric contact pressure gauge designed to protect the actuator of regulatory or locking-regulating organs or to provide feedback to the secondary device , namely with a regulating device. This sensor is connected to the pipe 6 through the distributor 5 (Figure 1)

К распределителю 5 может быть подсоединен патрубок 24, на конце которого установлен предохранительный клапан 25 (Фиг.2)To the distributor 5 can be connected to the pipe 24, at the end of which a safety valve 25 is installed (Figure 2)

При реализации преобразователя с гидравлическим микронагнетательным устройством 1 может быть использован микронасос, а выход стравливающего клапана 11 патрубком 27 соединен со входом этого микронасоса, а в разрыве этого патрубка установлена накопительная емкость 26. В остальном принципиальная схема гидравлического устройства совпадает с принципиальной схемой пневматического устройства предыдущих примеров (Фиг.3).When implementing a converter with a hydraulic micropressure device 1, a micropump can be used, and the outlet of the bleed valve 11 by a pipe 27 is connected to the input of this micropump, and a storage tank 26 is installed in the gap of this pipe. The rest of the circuit diagram of the hydraulic device coincides with the circuit diagram of the pneumatic device of the previous examples (Figure 3).

В преобразователе может быть использовано реверсивное микронагнетательное устройство 1, один выход его соединен, например, с патрубком 2, а другой его выход, например, соединен с патрубком 28, на конце которого установлен предохранительный клапан 25, и на отводе 29, подсоединенном к патрубку 27, установлен обратный клапан 3. К электрическому входу реверсивного микронагнетательного устройства подсоединены электропровода 15, 18 и 20, соединяющие его через клеммник 17 с выходом регулирующего прибора (Фиг.4).In the converter, a reversible micropressor device 1 can be used, one output of which is connected, for example, to the pipe 2, and its other output, for example, is connected to the pipe 28, at the end of which a safety valve 25 is installed, and on the outlet 29 connected to the pipe 27 , a check valve 3 is installed. Electric wires 15, 18 and 20 are connected to the electrical input of the reversing micropressor device, connecting it through the terminal block 17 to the output of the control device (Figure 4).

В общем, можно считать, что преобразователь рассчитан на применение в системе автоматического регулирования или еще можно назвать, в системе автоматического управления, как принято, состоящей из по меньшей мере одного первичного прибора 30а, а именно датчика, электрически связанного с по меньшей мере одним входом по меньшей мере одного вторичного прибора 30, а именно регулирующего прибора, например ПИД - регулятора, контроллера или электронной вычислительной машины - ЭВМ, по меньшей мере один выход которого связан с электрическим входом заявленного преобразователя 31, по меньшей мере один пневматический или гидравлический выход которого соединен с по меньшей мере одним исполнительным механизмом 32, механически связанным с по меньшей мере одним регулирующим или запорно-регулирующим органом 33, который установлен на технологическом канале, например на технологическом трубопроводе, газопроводе и т.д. Через датчик давления 23 может осуществляться обратная связь выхода преобразователя с вторичным прибором 30. Таким образом, в наиболее простом варианте может быть реализована блочная схема системы автоматического регулирования или системы автоматического управления, которую можно назвать устройством автоматического регулирования (Фиг.5).In general, it can be considered that the converter is designed for use in an automatic control system or can also be called in an automatic control system, as is customary, consisting of at least one primary device 30a, namely, a sensor electrically connected to at least one input at least one secondary device 30, namely, a regulatory device, for example, a PID controller, controller, or electronic computer, a computer, at least one output of which is connected to an electrical input a transducer 31, at least one pneumatic or hydraulic output of which is connected to at least one actuator 32, mechanically connected to at least one regulating or locking-regulating body 33, which is installed on the technological channel, for example, on the technological pipeline, gas pipeline etc. Through the pressure sensor 23, feedback of the converter output to the secondary device 30 can be carried out. Thus, in the simplest version, a block diagram of an automatic control system or automatic control system, which can be called an automatic control device, can be implemented (Figure 5).

Если быть более точным, то электрическим входом микронагнетательного устройства 1 является его электропривод 34, например электродвигатель или электромагнитный привод, который электропроводами 13 и 18 соединен через клеммник 17 с выходом регулирующего прибора и сигнал разбаланса с которого предназначен для включения и выключения этого электропривода и может являться источником его питания. Но электропривод 34 может также содержать другие элементы, например частотный преобразователь или теристорный привод, через которые сигнал с регулирующего прибора может может преобразовываться прежде чем поступит на электродвигатель или электромагнитный привод (Фиг.6).To be more precise, the electric input of the micropressor device 1 is its electric drive 34, for example, an electric motor or electromagnetic drive, which is connected by electrical wires 13 and 18 through the terminal block 17 to the output of the control device and the unbalance signal from which is designed to turn this electric drive on and off and can be source of his food. But the electric drive 34 may also contain other elements, such as a frequency converter or a thyristor drive, through which the signal from the control device can be converted before it enters the electric motor or electromagnetic drive (Fig.6).

Электропровод 18 от электропривода 34 микронагнетательного устройства 1 может проходить от через расцепители 35, например контакты или бесконтактные ключи, высокого давления датчика давления 23, а электропровод 20 от исполнительного механизма 12 может проходить через расцепители 36 низкого давления датчика давления 23 (Фиг.7).The electric wire 18 from the electric actuator 34 of the micropressor device 1 can pass from the high pressure sensors 23, for example contacts or contactless keys, and the electric wire 20 from the actuator 12 can pass through the low pressure releases 36 of the pressure sensor 23 (Fig. 7).

Реверсивный характер микронагнетательного устройства может быть реализован при помощи двух обычных этих устройств, входы которых соединены между собой патрубком 37, выход одного из них соединен с патрубком 6, а выход другого - с патрубком 27. В этом примере предусматривается при выключенных микронагнетательных устройствах возможность прохождения среды через них в обратном направлении нагнетания (Фиг.8).The reversible nature of the micropressor device can be realized using two conventional devices, the inputs of which are connected by a pipe 37, the output of one of them is connected to a pipe 6, and the output of the other is connected to a pipe 27. In this example, with the micropressor devices turned off, the medium can pass through through them in the opposite direction of discharge (Fig. 8).

При реализации гидравлического варианта преобразователя с реверсивным микронагнетательным устройством 1 обратный клапан 3, являющийся в данном примере гидравлическим входом преобразователя, соединен с его выходом предохранительным клапаном 25, а патрубком 27 - с установленной на нем емкостью 26 (Фиг.9).When implementing the hydraulic version of the converter with a reversible micropressor 1, the check valve 3, which in this example is the hydraulic input of the converter, is connected to its output by a safety valve 25, and a pipe 27 with a tank 26 installed on it (Fig. 9).

Преобразователь работает следующим образом. При поступлении электрического сигнала разбаланса, т.е. при отклонении регулируемого параметра от заданного, с регулирующего прибора по электропроводам 13 и 18 на электропривод 34, микронагнетательное устройство начинает нагнетать газовую среду, например воздух или жидкую среду из емкости 26, например воду или масло, по патрубку 2 через обратный клапан 3, регулируемый дроссель 4, распределитель 5 и патрубок 6 на пневматический или гидравлический исполнительный механизм 32. Если электрический сигнал разбаланса с регулирующего прибора поступает по электропроводам на исполнительный механизм 12 клапана 11, то он открывается и начинает стравливать газовую или жидкую среду, если она находится под давлением, из исполнительного механизма 32 по патрубку 6, распределителю 5, патрубку 9 через дроссель 10 в атмосферу или накопительную емкость 26. Дросселя 4 и 9 помогают изменять скорость нагнетания газовой или гидравлической среды в исполнительный механизм или ее стравливание из него. Обратный клапан 3 предотвращает обратное нагнетанию течение среды через микронагнетательное устройство из исполнительного механизма 32. Предохранительный клапан 25 защищает исполнительный механизм 32 от превышения давления среды в нем.The converter operates as follows. When an electrical imbalance signal arrives, i.e. when the adjustable parameter deviates from the set one, from the control device via electric wires 13 and 18 to the electric drive 34, the micropressor starts pumping a gas medium, for example air or a liquid medium from a tank 26, for example water or oil, through pipe 2 through a check valve 3, an adjustable throttle 4, the distributor 5 and the pipe 6 to the pneumatic or hydraulic actuator 32. If the electrical imbalance signal from the control device is fed through electric wires to the actuator 12 of the valve and 11, it opens and begins to bleed off the gas or liquid medium, if it is under pressure, from the actuator 32 through the nozzle 6, the distributor 5, the nozzle 9 through the throttle 10 into the atmosphere or storage tank 26. The throttle 4 and 9 help to change the speed injection of a gas or hydraulic medium into the actuator or its release from it. The check valve 3 prevents the reverse flow of the medium through the micropressor from the actuator 32. The safety valve 25 protects the actuator 32 from exceeding the pressure of the medium in it.

При выполнении микронагнетательного устройства реверсивным необходимость в стравливающем клапане отпадает, так как это устройство может подкачивать среду в исполнительный механизм 32 по патрубку 6, получив соответствующий сигнал с регулирующего прибора, и стравливать ее, получив другой сигнал с этого прибора, меняя направление нагнетания на противоположный, например, через предохранительный клапан 25.When the micropressor device is reversible, the need for a bleed valve disappears, since this device can pump the medium into the actuator 32 through the pipe 6, having received the corresponding signal from the control device, and bleed it, having received another signal from this device, changing the discharge direction to the opposite, e.g. through safety valve 25.

Расцепители 35 датчика давления 23, через которые проходит сигнал на электропривод 34 микронагнетательного устройства 1 с регулирующего прибора, позволяют отключить это устройство при достижении предельно допустимого давления среды в исполнительном механизме 32, а расцепители 36 этого датчика, через которые проходит сигнал с регулирующего прибора на исполнительный механизм 12 клапана 11, отключают этот клапан при низком давлении среды в исполнительном механизме 32.The releases 35 of the pressure sensor 23, through which the signal passes to the electric actuator 34 of the micropower device 1 from the control device, allow this device to be switched off when the maximum permissible pressure of the medium in the actuator 32 is reached, and the releases 36 of this sensor, through which the signal passes from the control device to the executive the mechanism 12 of the valve 11, turn off this valve at a low pressure medium in the actuator 32.

При реализации реверсивного микронагнетательного устройства 1 в виде двух микронагнетательных устройств противоположного направления нагнетания среды работает аналогично обычному реверсивному нагнетательному устройству, только каждый из этих устройств включается независимо друг от друга, не одновременно, от соответствующего сигнала, один из которых предназначен для нагнетания среды в исполнительный механизм 32, а другой стравливает ее из этого механизма. К тому микронагнетательному устройству 1, который предназначен для нагнетания среды в исполнительный механизм 32, подключены электропровода 13 и 18, к другому подключены электропровода 14 и 20. Но для реализации преобразователя достаточно по меньшей мере одного микронагнетательного устройства. Заявленное устройство относится к электропневмопреобразователям или электрогидропреобразователям для систем автоматического регулирования или для устройств автоматического регулирования. Из принципиальных схем устройства видно, что пневматический или гидравлический выход микронагнетательного устройства 1 напрямую или через обратный клапан 3, дроссель 4, распределитель 5 связан с датчиком давления 23, предохранительным клапаном 25 и обратным клапаном 3.When implementing a reversible micro-injection device 1 in the form of two micro-injection devices in the opposite direction of the medium’s discharge, it works similarly to a conventional reversible discharge device, only each of these devices is switched on independently of each other, not simultaneously, from the corresponding signal, one of which is designed to pump the medium into the actuator 32, and the other pits her from this mechanism. To that micro-injection device 1, which is designed to pump the medium into the actuator 32, the electric wires 13 and 18 are connected, and the electric wires 14 and 20 are connected to the other. But at least one micro-injection device is enough to implement the converter. The claimed device relates to electro-pneumatic converters or electro-hydraulic converters for automatic control systems or for automatic control devices. From the circuit diagrams of the device it can be seen that the pneumatic or hydraulic output of the micropressor device 1 directly or through a check valve 3, a throttle 4, a distributor 5 is connected to a pressure sensor 23, a safety valve 25 and a check valve 3.

На практике устройство автоматического регулирования может содержать несколько первичных приборов, например датчиков 30а, несколько вторичных приборов, несколько входов регулирующих приборов и несколько их выходов, а значит, и несколько исполнительных механизмов 32 с несколькими регулирующими или запорно-регулирующими органами 33, поэтому в формуле используется выражение «по меньшей мере».In practice, an automatic control device may contain several primary devices, for example sensors 30a, several secondary devices, several inputs of control devices and several of their outputs, which means several actuators 32 with several regulatory or locking-regulating bodies 33, therefore, the formula uses the expression "at least."

Электропровода 13, 15, 18 и 20 могут в общем называться цепями управления.Electrical wires 13, 15, 18, and 20 may be generally referred to as control circuits.

Claims

1. A converter for an automatic control device, designed as a connecting link between at least one electric output of the secondary device and at least one pneumatic or hydraulic actuator of at least one regulating or locking-regulating organ, characterized the fact that it contains at least one micropressor device, namely a microcompressor or micropump, the electric drive of which is designed to connect it to an electric the output of the control device, and the pneumatic or hydraulic output of this device is designed to connect with at least one pneumatic or hydraulic actuators of at least one regulatory or locking-regulating body.

2. A converter for an automatic control device according to claim 1, characterized in that the micro-injection device is made reversible.

3. The Converter for automatic control device according to claim 1, characterized in that the output of the micropressure device is connected simultaneously with a bleed valve, the electric actuator of which is designed to connect to the electrical output of the control device.

4. The Converter for automatic control device according to claim 1, characterized in that the output of the micropressure device is connected simultaneously with the pressure sensor.

5. A converter for an automatic control device according to claim 4, characterized in that the pressure sensor releases are included in the converter control circuit.

6. The Converter for automatic control device according to claim 1, characterized in that the output of the micropressure device is connected simultaneously with a safety valve.

7. The Converter for automatic control device according to claim 1, characterized in that the output of the micropressure device is connected simultaneously with a check valve.