SU1160375A1 - Регул тор расхода - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к устройствам пневмоавтоматики, в частности к автоматическим регул торам расхода газа в трубопроводах , и предназначено дл  использовани  в системах кондиционировани  воздуха в летательных аппаратах и в системах промышленной пневмоавтоматики.

Известен регул тор расхода газа, содержащий корпус, между входной и выходной полост ми которого установлена поворотна  заслонка, св занна  через вал с исполнительным механизмом, дифференциальный датчик давлени , соединенный импульсными трубками о входной и выходной полост ми корпуса, и устройство управлени  1.

Недостатком регул тора расхода газа  вл етс  низкое быстродействие из-за увеличенной мощности исполнительного механизма , необходимой дл  преодолени  аэродинамической нагрузки, действукзщей на заслонку.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  регул тор расхода газа, содержащий корпус, между входной и выходной полост ми которого установлены перпендикул рно оси корпуса диски с отверсти ми, один из которых закреплен в корпусе, а другой св зан через вал с исполнительным механизмом 2.

Недостатком известного регул тора  вл етс  низкое быстродействие из-за инерционности исполнительного механизма.

Целью изобретени   вл етс  повышение быстродействи  регул тора.

Указанна  цель достигаетс  тем, что регул тор расхода, содержащий корпус, между входной и выходной полост ми которого установлены перпендикул рно оси корпуса диска с отверсти ми, один из кОторых закреплен в корпусе, а другой св зан через вал с исполнительным механизмом и установлен во входной полости, снабжен электромагнитом разгрузки, ферромагнитный  корь которого установлен на валу, и устройством управлени , включающим дифференциальный датчик давлени , соединенный импульсными трубками с входной и выходной полост ми, задающий и регулирующий блоки и блок управлени  с синхронизирующим и управл ющим входами, причем выход задающего блока соединен со входом регулирующего блока и с синхронизирующим входом блока управлени , выход дифференциального датчика давлени  соединен с управл ющим входом блока управлени , выход блока управлени  соединен с электромагнитом разгрузки, выход регулирующего блока - с исполнительным механизмом, выполненным в виде шагового привода.

На фиг. 1 представлена функциональна  схема регул тора; на фиг. 2 - структурна  схема задающего блока; на фиг. 3 и 4 - структурна  схема регулирующего блока;

на фиг. 5 - временные диаграммы работы блоков регул торов.

Регул тор расхода содержит корпус 1 с входной 2 и выходной 3 полост ми. Межс ду этими полост ми в корпусе 1 перпендикул рно его оси закреплен неподвижный диск .4 с секторными отверсти ми. Вплотную к нему со стороны входной полости 2 установг лен подвижный диск 5 с такими же секторными отверсти ми. Диск 5 св зан через вал

6с исполнительным механизмом 7. На корпусе 1 установлен электромагнит 8 разгрузки ,- ферромагнитный  корь 9 которого установлен на валу 6. Устройство управлени  регул тором расхода состоит из задающего

5 блока 10, регулирующего блока И, блока управлени  12 электромагнитом разгрузки 8, дифференциального датчика давлени  13, сообщенного импульсными трубками с входной полостью 2 и выходной полостью 3. Задающий блок 10 (фиг. 2) содержит генератор 14 линейно измен ющегос  напр жени  (ГЛИН), первую 15 и вторую 16 схемы сравнени , схему ИЛИ 17 и усилитель-формирователь 18.

5 Регулирующий 0лок 11 (фиг. 3) содержит ждущий мультивибратор 19 с регулируемой длительностью импульса Тз дифференцирующую цепь с ограничителем 20, ждущий мультивибратор 21 с посто нной длительностью импульса.

0 Блок 12 управлени  (фиг. 4) состоит из усилител -формировател  22, аналогового ключа 23, усилител  24 управл ющего сигнала и усилител  25 мощности выходного сигнала Лэп, подаваемого на электромаг™ Регул тор работает следующим образом. Принцип его работы основан на импульсном (скачкообразном) повороте подвижного диска 5 на фиксированный угол относнтель0 ио неподвижного диска 4. Оба диска имеют секторы, через которые рабочее тело (газ, жидкость) проходит из входной полости 2 в выходную полость 3. Размеры секторов выбраны так, что при повороте подвижного

2 диска 5 на фиксированный угол проходное сечение полностью открываетс , а при следующем повороте в том же направлении пол-, ностью закрываетс . Из конструктивных соображений удобно выбрать четырехлепестковые отверсти  в дисках 4 и 5,дл  которых

0 фиксированный угол поворота составл ет 45°. При такой конструкции площадь проходного сечени  составл ет не менее половины площади сечени  корпуса 1 в месте закреплени  диска 4.

5 Массовый расход регулируетс  за счет изменени  длительности интервала открыти  Тд (фиг. 56) проходного (течени  по отношению к длительности интервала закрыти 

Тд при посто нной длительности цикла Тц регулировани 

Тц, TO + Тз const.

Длительность цикла Тц формируетс  в задающем блоке в зависимости от длительности периода сигнала ГЛИН - UnutHjEbiбор которого определ етс  быстродействием исполнительного механизма 7. Измен   TO в пределах: , получаем регулирование среднего значени  массового расхода от нул  (сечение проходное закрыто) до максимального значени , обусловленного полностью открытым проходным сечением.

Управл ющий сигнал Uvnp (фиг. 5а, б) преобразуетс  в интервал То в задающем блоке (фиг. 2) в результате сравнени  Vynf с сигналом UMWI - При совпадении сигнала игл   с нулевым уровнем (сигнал «О) перва  схема 15 сравнени  формирует импульсы совмещени  отверстий в дисках 4 и 5, а при совпадении сигнала ир ии и .сигнала Uynp втора  схема 16 сравнени  формирует импульсы закрыти  отверстий в дисках 4 и 5. Оба импульса последовательно через схему ИЛИ 17 поступают на вход усилител формировател  18. Таким образом, в схеме задающего блока формируютс  импульсные сигналы Upgan, временной интервал между которыми точно соответствует управл ющему сигналу Uynp.

Импульсные сигналы поступают на вход блока 12 управлени  и на вход регулирующего блока 11. Блок 12 управлени  служит дл  формировани  импульса тока Здн (фиг. 5 в), подаваемого на электромагнит 8 разгрузки с целью компенсации силы давлени  на подвижный диск 5 в момент его поворота. Сила давлени  на подвижный диск 5 пропорциональна разности давлений АР во входной 2 и выходной 3 полост х. Эта разность дР измер етс  дифференциальным датчиком давлени  13 и соответствующий сигнал посто нного тока поступает на вход усилител  24 упр авл ющего сигнала (фиг. 4) После усилени  сигнал управлени  электромагнитом 8 поступает на вход аналогового ключа 23,.а на второй синхронизирующий вход ключа 23 поступает сигнал Uwtn после формировани  в усилителе 22. В усилителе 22 сигнал преобразуетс  в трапециевидный дл  исключени  импульсных «выбросов в сигналеЗан- При одновременном по влении сигналов на обоих входах (синхронизирующем и управл ющем) ключа 23 на его выходе по вл етс  сигнал уп)авлени  электромагнитом 8. Усиленный по мощности в усилителе 25 управл ющий сигнал Зам поступает на электромагнит 8 разгрузки. Амплитуда этого сигнала пропорци ональна ДР (фиг. 5), а его длительность подбираетс 

экспериментально по т говым характеристикам электромагнита 8 и в зависимости от массы подвижного диска 5, вала 6 и ферромагнитного  кор  9. В результате 5 протекани  импульса тока gi по обмотке электромагнита 8 возникает сила, разгружающа  подвижный диск 5 от действи  сил давлени  ДР. Тем самым обеспечиваютс  услови  быстрого перемещени  подвижного диска 5 из одного положени  в другое, так

как на врем  поворота почти полностью исключаетс  момент трени  между подвижным и неподвижным дисками. Дл  уменьшени  момента трени  между дисками конструктивным путем их трущиес  поверхнос5 ти покрывают материалом с малым коэффициентом трени , а площади соприкасающихс  тюверхностей выполн ютс  минимальными путем их профилировани .

Сигн.ал и , поступивший на вход регулирующего . блока 11, задерживаетс  на

0 врем  % (фиг. 5 г, д) с помощью последовательно соединенных схем ждущего мультивибратора 19 с регулируемой длительностью импульса, дифференцирующей цепи с ограничителем 20 и ждущего мультивибратора 21 с посто нной длительностью импульса . Врем  задержки подбираетс  таким образом, чтобы момент достижени  разгрузки подвижного диска 5 и момент начала его движени  совпали. Это совпадение соответствует максимальному быстродей0 ствию регул тора.

Исполнительный механизм 7 работает в релейном режиме, что, как известно, обеспечивает максимальное возможное быстродействие регул тора. В качестве исполнительного механизма 7 использован,шаговый

5 двигатель (или другой импульсный привод), поворачивающий подвижный диск 5 на фиксированный угол без изменени  направлени  вращени . В результате уменьшени  момента трени  .между дисками, обеспечиваемого

0 электромагнитом 8 разгрузки и блоком 12 управлени , мощность исполнительного механизма выбираетс  из услови  преодолени  момента инерции подвижной части регул тора, что также повышает быстродействие регул тора в результате уменьше5 ни  посто нной времени самого исполнительного механизма.

Быстродействие регул тора повышаетс  в результате уменьшени  сил трени  между дисками и формировани  оптимального по

быстродействию импульсного режима работы без реверсировани  направлени  вращени  движущейс  части регул тора. Эти преимущества регул тора позвол ют использовать его в точных системах регулировани  расхода газа с высоким быстродействием.

Claims (1)

1. РЕГУЛЯТОР РАСХОДА, содержащий корпус, между входной и выходной полостями которого установлены перпендикулярно оси корпуса диска с отверстиями, один из которых закреплен в корпусе, а другой связан через вал с исполнительным механизмом и'установлен во входной полости, // ¢-, « ¢-1 фар

   Поток

   Уина отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия регулятора, он снабжен электромагнитом разгрузки, ферромагнитный якорь которого установлен на валу, и устройством управления, включающим дифференциальный датчик давления, соединенный импульсными трубками с входной и выходной полостями, задающий и регулирующий блоки и блок управления с синхронизирующим и управляющим входами, причем выход задающего блока соединен с входом регулирующего блока и с синхронизирующим входом блока управления, выход дифференциального датчика давления соединен с управляющим входом- блока управления, выход блока управления соединен с электромагнитом разгрузки, выход регулирующего _о блока — с исполнительным механизмом, вы- © полненным в виде шагового привода.

   su 1160375

   Фиг. i >