RU36053U1

RU36053U1 - Flow regulator

Info

Publication number: RU36053U1
Application number: RU2003133516/20U
Authority: RU
Inventors: А.З. Венедиктов; А.В. Деревенский; А.И. Фурцев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "АГРОЭЛ"
Priority date: 2003-11-17
Filing date: 2003-11-17
Publication date: 2004-02-20

Description

. 3 3 . V-MKH7G05D7/06. 3 3. V-MKH7G05D7 / 06

РЕГУЛЯТОР РАСХОДАFLOW REGULATOR

Полезная модель относится к области автоматики, а именно к средствам автоматического измерения и регулирования расхода рабочей жидкости гидравлических системах, например, элементов гидропривода и насосов.The utility model relates to the field of automation, namely to means for automatically measuring and regulating the flow rate of a working fluid to hydraulic systems, for example, hydraulic drive elements and pumps.

Известны регуляторы расхода жидкости, основанные на использовании цифровых гидравлических дросселей, снабженных управлзоощими электрогидроклапанами с электромагнитами. Каждый электрогидроклапан имеет полость управления, которая посредством канала сообщена с управляющей полостью исполнительного клапана. Для изменения расхода жидкости через регулятор изменяют гидравлическое сопротивления цифрового дросселя путем открытия или закрытия электрогидроклапанов ( 1 ).Known fluid flow regulators based on the use of digital hydraulic chokes equipped with control electrohydro valves with electromagnets. Each electrohydrovalve has a control cavity, which is connected through a channel to the control cavity of the actuating valve. To change the fluid flow through the regulator, the hydraulic resistance of the digital throttle is changed by opening or closing the electrohydro valves (1).

Недостатком известного регулятора является сложность конструктивного выполнения и отсутствие средств автоматического регулирования расхода.A disadvantage of the known controller is the complexity of the design and the lack of automatic flow control.

Эти же недостатки присущи дискретным регуляторам расхода с импульсной системой управления, дроссельная характеристика которых зависимость между входным сигналом управления и величиной площади проходного сечения - имеет ступенчатый характер ( 2 ).The same disadvantages are inherent to discrete flow controllers with a pulse control system, the throttle characteristic of which the relationship between the input control signal and the size of the passage area is stepwise (2).

Широко распространенным типом регуляторов расхода яв.пяется дроссель - расходомер, в котором функции регулирования и измерения потока жидкости объединены в одном узле. В качестве косвенной характеристики расхода принимается площадь регулируемой проходной щели дросселя при заданном перепаде давления, которая оценивается по величине линейного или углового перемещения шпинделя с ручным приводом, перекрывающего проходную щель ( 3 ). Известный дроссель расходомер имеет простую конструкцию, но характеризуются невысокойA widespread type of flow controllers is a throttle - a flow meter in which the functions of regulating and measuring fluid flow are combined in one node. As an indirect characteristic of the flow rate, we take the area of the adjustable orifice of the throttle at a given pressure drop, which is estimated by the linear or angular displacement of the spindle with a manual drive that overlaps the passage (3). The known throttle flow meter has a simple design, but are characterized by a low

точностью регулирования расхода и отсутствием режима автоматического регулирования.accuracy of flow control and the lack of automatic control.

Известно устройство для автоматического регулирования расхода, содержащее дроссель, связанный посредством входного и выходного патрубков с магистралью и снабженный диафрагмой с регулируемым отверстием, датчики давления, измеряющие дифференциальное давление в магистрали до и после дросселя, и блок управления, к которому подсоединены выходы датчиков давления и соленоида, подключенного к дросселю ( 4 ).A device for automatically controlling the flow rate, comprising a throttle connected via an inlet and outlet nozzles to the line and equipped with a diaphragm with an adjustable orifice, pressure sensors measuring the differential pressure in the line before and after the throttle, and a control unit to which the outputs of the pressure sensors and solenoid are connected connected to the inductor (4).

Регулирование расхода в известном устройстве осуществляется следующим образом. По сигналам, поступающим с датчиков давления, блок управления вырабатывает импульсные сигналы, в соответствии с которыми соленоид ступенчато изменяет размер отверстия диафрагмы, регулируя, тем самым, ступенчато расход потока жидкости.The flow rate in the known device is as follows. Based on the signals received from the pressure sensors, the control unit generates pulsed signals, according to which the solenoid stepwise changes the size of the diaphragm opening, thereby controlling the flow rate of the fluid flow in steps.

Недостатком известного устройства является невысокая точность регулирования расхода, связанная с использованием соленоида, а также отсутствие средств измерения и индикации расхода жидкости, ограничивающее функциональные возможности устройства.A disadvantage of the known device is the low accuracy of flow control associated with the use of a solenoid, as well as the lack of measuring and indication of fluid flow, limiting the functionality of the device.

В качестве прототипа заявляемого технического решения выбран автоматический регулятор расхода, содержащий дроссель, связанный посредством входного и выходного патрубков с гидромагистралью и представляющий собой поворотный клапан, связанный с исполнительным органом - приводом, средства измерения угла поворота клапана и величины динамического крутящего момента вала клапана, выходы которых подключены к входам блока управления, управляющий выход которого подсоединен к приводу. В памяти блока управления хранится информация о зависимости расхода от угла поворота клапана и величины динамического крутящего момента вала клапана, а также о других параметрах потока жидкости, необходимых для расчета ее расхода ( 5 ).As a prototype of the claimed technical solution, an automatic flow regulator is selected, containing a throttle connected via an inlet and outlet nozzles to a hydraulic line and consisting of a rotary valve connected to an actuator - actuator, means for measuring the angle of rotation of the valve and the value of the dynamic torque of the valve shaft, the outputs of which connected to the inputs of the control unit, the control output of which is connected to the drive. The control unit stores information on the dependence of the flow on the angle of rotation of the valve and the magnitude of the dynamic torque of the valve shaft, as well as other parameters of the fluid flow necessary for calculating its flow (5).

Известный регулятор расхода работает следующим образом. По сигналу, поступающему с блока управления, привод осуществляет поворот клапана на определенный угол в пределах от О до 90 град, дросселируя поток жидкости. Блок управления рассчитывает расход потока жидкости по фактическим измеренный данным об угле поворота клапана и величине динамического крутящего момента вала клапана и хранящейся в его памяти информации. При отличии фактического расхода от заданного блок управления вырабатывает соответствующий сигнал, поступающий на привод для поворота клапана в требуемое положение.A known flow controller operates as follows. According to the signal from the control unit, the actuator rotates the valve by a certain angle in the range from 0 to 90 degrees, throttling the fluid flow. The control unit calculates the fluid flow rate from the actual measured data on the angle of rotation of the valve and the value of the dynamic torque of the valve shaft and the information stored in its memory. If the actual flow rate differs from the predetermined one, the control unit generates a corresponding signal supplied to the actuator to turn the valve to the required position.

Педостатком известного регулятора расхода является невысокая точность регулирования расхода.A disadvantage of the known flow controller is the low accuracy of flow control.

Задача, решаемая полезной моделью - повышение точности регулирования расхода.The problem solved by the utility model is to increase the accuracy of flow control.

Указанная задача решается тем, что в регуляторе расхода, включающий дроссель, подсоединенный посредством входного и выходного патрубков к гидромагистрали и снабженный приводом, связанным с блоком управления, дроссель выполнен в виде корпуса, снабженного каналом, сообщающимся с входным и выходным патрубками, и плунжера, расположенного с возможностью перемещения по каналу; привод выполнен в виде шагового электродвигателя, а в гидромагистрали размещены до и после дросселя датчики давления, подключенные к блоку управления, снабженному памятью для хранения данных о зависимости проходного сечения дросселя от угла поворота шагового электродвигателя.This problem is solved by the fact that in the flow regulator, including a throttle connected by means of inlet and outlet nozzles to the hydraulic line and equipped with a drive connected to the control unit, the throttle is made in the form of a housing equipped with a channel communicating with the inlet and outlet nozzles, and a plunger located with the ability to move along the channel; the drive is made in the form of a stepper motor, and pressure sensors connected to the control unit equipped with a memory for storing the dependence of the throttle bore on the angle of rotation of the stepper motor are placed in the hydraulic line before and after the throttle.

Полезная модель иллюстрируется чертежом. На фиг. 1 схематически изображен регулятор расхода.The utility model is illustrated in the drawing. In FIG. 1 schematically shows a flow controller.

Регулятор расхода включает дроссель 1, состоящий из корпуса, в котором выполнен канал 2, связанный с входным патрубком 3 и выходным патрубком 4, и плунжера 5, имеющего возможность перемещения по каналу 2; привод плунжера, выполненный в виде шагового электродвигателя 6, датчики давления 7 и 8, расположенные, соответственно, на патрубках 3 и 4,The flow regulator includes a throttle 1, consisting of a housing in which a channel 2 is made, connected to an inlet pipe 3 and an outlet pipe 4, and a plunger 5 having the ability to move along channel 2; plunger drive, made in the form of a stepper motor 6, pressure sensors 7 and 8, located, respectively, on the nozzles 3 and 4,

и блок управления 9, включающий контроллер 10 со счетчиком 11 и памятью 12 и дисплей 13. Входы блока 9 соединены с выходами датчиков 7 и 8, а выход подключен к шаговому электродвигателю 6. Входной патрубок 3 соединен с регулируемой гидросистемой, а выходной патрубок 4 подсоединен к нагрузке.and a control unit 9, including a controller 10 with a counter 11 and a memory 12 and a display 13. The inputs of block 9 are connected to the outputs of the sensors 7 and 8, and the output is connected to a stepper motor 6. The input pipe 3 is connected to an adjustable hydraulic system, and the output pipe 4 is connected to the load.

Экспериментальным путем определяется проходное сечение щели, образованной в результате частичного перекрытия канала 2 рабочей кромкой плунжера 5 для различных положений плунжера 5 вдоль оси канала 2. Полученные данные заносятся в память 12.The passage section of the slit formed as a result of the partial overlap of the channel 2 by the working edge of the plunger 5 for various positions of the plunger 5 along the axis of the channel 2 is determined experimentally. The data obtained are stored in memory 12.

Регулятор расхода работает следующим образом. Входящий через патрубок 3 поток жидкости попадает в канал 2. Контроллер 10 в соответствии с заданным расходом вырабатывает сигнал, управляющий углом поворота шагового электродвигателя 6 и, соответственно, перемещением плунжера 5 в канале 2, в результате чего формируется щель с требуемым проходным сечением. Дросселированный поток жидкости через патрубок 4 поступает в нагрузку.The flow controller operates as follows. The fluid flow entering through the nozzle 3 enters the channel 2. The controller 10, in accordance with the specified flow rate, generates a signal that controls the angle of rotation of the stepper motor 6 and, accordingly, the movement of the plunger 5 in the channel 2, as a result of which a gap is formed with the required flow area. The throttled fluid flow through the pipe 4 enters the load.

На входы блока 9 поступает дифференциальный сигнал давления ДР Р2 - PI, где PI и Р2- величины давления, измеряемые, соответственно, датчиками 7 и 8. По величине ДР и заданному размеру проходного сечения щели счетчик 11 определяет фактический расход жидкости и сравнивает его с заданным расходом. Если фактический расход отличается от заданного, контроллер 10 в соответствии с хранящейся в памяти 12 информацией вырабатывает сигнал ошибки, корректирующий перемещение плунжера 5, проходное сечение щели и, соответственно, расход жидкости. Величина фактического расхода отображается на экране дисплея 13.At the inputs of block 9, a differential pressure signal DR P2 - PI is received, where PI and P2 are the pressure values measured by sensors 7 and 8. Respectively, by the value of the DR and the given size of the passage section of the slit, the meter 11 determines the actual liquid flow rate and compares it with the given expense. If the actual flow rate differs from the predetermined one, the controller 10, in accordance with the information stored in the memory 12, generates an error signal that corrects the movement of the plunger 5, the passage section of the slit, and, accordingly, the fluid flow rate. The actual flow rate is displayed on the display screen 13.

Выбор конструктивного решения дросселя вместе с использованием в качестве его привода шагового электродвигателя позволяет осуществить плавное перемешение плунжера и, соответственно, прецизионное дросселирование потока ( так как угол поворота шагового электродвигателя составляет 0,36 - 1,8 град а в режиме микроделения - до 0,007 град ) иThe choice of the design solution of the inductor together with the use of a stepper motor as its drive allows for smooth mixing of the plunger and, accordingly, precision throttling of the flow (since the rotation angle of the stepper motor is 0.36 - 1.8 degrees and in microdivision mode - up to 0.007 degrees) and

измерение с высокой точностью расхода. Занесение данных о зависимости проходного сечения дросселя от величины угла поворота шагового электродвигателя в память блока управления позволяет полностью автоматизировать процесс регулирования расхода.measurement with high accuracy of an expense. Entering data on the dependence of the orifice of the throttle on the angle of rotation of the stepper motor in the memory of the control unit allows you to fully automate the flow control process.

Эти факторы и определяют преимущества заявляемого регулятора расхода по сравнению с прототипом.These factors determine the advantages of the inventive flow controller in comparison with the prototype.

ЛИТЕРАТУРАLITERATURE

1.Патент РФ 2 185 652, кл. G05D 7/06, 2002 г.1. RF patent 2 185 652, cl. G05D 7/06, 2002

2.Патент РФ 2 114 457, кл. G05D 7/06, 1998 г.2. RF patent 2 114 457, cl. G05D 7/06, 1998

3.Патент РФ 2 085 855, кл. G01F 1/34, 1997 г.3. Patent of the Russian Federation 2 085 855, cl. G01F 1/34, 1997

4.Патент США № 6 568 416, кл. 137/14, 2003 г.4.US Patent No. 6,568,416, cl. 137/14, 2003

5.Патент США № 4 926 903, кл. 137/554, 1990 г., ( прототип ).5. U.S. Patent No. 4,926,903, cl. 137/554, 1990, (prototype).

Claims

A flow regulator comprising a throttle connected via an inlet and an outlet to a hydraulic line and provided with a drive connected to a control unit, characterized in that the throttle is made in the form of a housing provided with a channel communicating with the inlet and outlet nozzles, and a plunger arranged to move along the channel, the drive is made in the form of a stepper motor, and pressure sensors connected to the control unit equipped with a memory for storage are located in the hydraulic line before and after the throttle I data flow section depending on the value of the throttle angle of rotation of the stepper motor.