UA121319U

UA121319U - HYDRO-PNEUMATIC PRESSURE STABILIZER OF AUTOMATIC SYSTEMS

Info

Publication number: UA121319U
Application number: UAU201707133U
Authority: UA
Inventors: Ігор Дмитрович Гарасимчук; Аркадій Михайлович Божок
Original assignee: Ігор Дмитрович Гарасимчук; Аркадій Михайлович Божок
Priority date: 2017-07-06
Filing date: 2017-07-06
Publication date: 2017-11-27

Abstract

Гідропневматичний стабілізатор тиску систем автоматики містить корпус з торцевими фланцями, вхідну, сполучену з джерелом тиску, і вихідну, сполучену із споживачем, камери, розділені перегородкою з сідлом, взаємодіючим з підпружиненим перепускним клапаном, зв'язаним з регулювальним гвинтом механізму ручного настроювання стабілізованого тиску. В корпусі між вихідною камерою і торцевим фланцем додатково установлений перетворювач сигналів вихідної камери, виконаний у вигляді першого, другого і третього рухомих поршнів, і четвертого нерухомого, до якого приєднана циліндрична напрямна, з яких перший і другий поршні з'єднані між собою через систему важелів і тяг, а важелі одними кінцями шарнірно приєднані до корпусу, середніми точками через тяги до першого поршня, другими кінцями до тяг, зв'язаних з другим поршнем, а третій поршень переміщається в циліндричній напрямній і зв'язаний зі штоком підпружиненого перепускного клапана, з'єднаного з механізмом ручного настроювання стабілізованого тиску, причому вихідна камера через додаткові гідропневмолінії сполучена з камерою між торцевим фланцем і першим рухомим поршнем через регулювальний дросель, з камерою між першим, другим і третім поршнями - безпосередньо, а камера між другим, третім рухомими і четвертим нерухомими поршнями через отвори в напрямній і корпусі сполучена з атмосферою.The hydropneumatic pressure stabilizer of automation systems comprises a housing with end flanges, an inlet connected to a pressure source, and an outlet connected to the consumer, chambers separated by a partition with a saddle interacting with a spring-loaded bypass valve connected to a adjustable steering. In the housing between the output chamber and the end flange additionally installed signal converter of the output chamber, made in the form of the first, second and third moving pistons, and the fourth stationary, to which is connected a cylindrical guide, of which the first and second pistons are connected to each other through a system of levers and the rods, and the levers are pivotally connected to the housing by one end, the midpoints through the rods to the first piston, the other ends to the rods connected to the second piston, and the third piston moves into a cylindrical guide and connected to and a spring-loaded by-pass valve coupled to a stabilized pressure manual adjustment mechanism, wherein the output chamber is coupled to the chamber between the end flange and the first moving piston through the adjusting throttle, with the chamber between the first, second and third pistons via additional hydropneumolines. between the second, third movable and fourth fixed pistons through the openings in the guide and the housing is connected to the atmosphere.

Description

Корисна модель належить до гідравлічних і пневматичних елементів систем автоматики і може бути використана переважно для підтримання в них постійного тиску.The useful model belongs to the hydraulic and pneumatic elements of automation systems and can be used mainly to maintain a constant pressure in them.

Відомий, найбільш близький за суттю і технічною реалізацією, стабілізатор тиску робочого тіла (рідини або газу) містить корпус з розміщеними в ньому вхідною, сполученою із джерелом тиску, і вихідною, сполученою із споживачем, порожнинами, розділеними перегородкою з установленим в ній підпружиненим перепускним клапаном, поршнем з регулювальним гвинтом механізму ручного настроювання стабілізованого тиску (див. кн. Колосов С.П., Калмьков И.В.,The well-known, closest in essence and technical implementation, pressure stabilizer of the working fluid (liquid or gas) contains a housing with inlet, connected to the pressure source, and outlet, connected to the consumer, cavities separated by a partition with a spring-loaded bypass valve installed in it , a piston with an adjusting screw of a mechanism for manual adjustment of stabilized pressure (see the book S.P. Kolosov, I.V. Kalmykov,

Нефедова В.И. Злементь автоматики, 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1970, с.Nefedova V.I. Zlement of automation, 3rd ed., revised. and additional - M.: Mashinostroenie, 1970, p.

З6О, рис. 209).Z6O, fig. 209).

Однак, недоліком відомого стабілізатора є низька динамічна точність підтримання заданого вихідного тиску, обумовлена закладеним в ньому принципом переміщення поршневого перепускного клапана за сигналами, пропорційними відхиленню вихідного тиску, що понижує точність функціонування систем автоматичного регулювання і обмежує область його застосування.However, the disadvantage of the known stabilizer is the low dynamic accuracy of maintaining the specified output pressure, due to the principle of moving the piston bypass valve based on signals proportional to the deviation of the output pressure, which reduces the accuracy of the functioning of automatic control systems and limits the scope of its application.

Таким чином, відомий стабілізатор має низьку динамічну точність автоматичного підтримання заданого тиску і ефективність використання обладнаних ним систем автоматики, що обмежує область його застосування.Thus, the known stabilizer has a low dynamic accuracy of automatic maintenance of the set pressure and the efficiency of using the automation systems equipped with it, which limits the scope of its application.

У зв'язку з цим в основу запропонованого технічного рішення поставлено задачу підвищити динамічну точність автоматичного регулювання тиску і розширити область його застосування за рахунок удосконалення, суттєві ознаки якого полягають в забезпеченні переміщення перепускного клапана за сигналами, пропорційними як відхиленню величини вхідного тиску, так і форсованій швидкості (форсованій першій похідній) його відхилення.In this regard, the basis of the proposed technical solution is the task of increasing the dynamic accuracy of automatic pressure regulation and expanding the scope of its application due to improvements, the essential features of which are to ensure the movement of the bypass valve according to signals proportional to both the deviation of the input pressure and the forced speed (forced by the first derivative) of its deviation.

Поставлена задача вирішується тим, що в ньому додатково, між вхідною камерою і торцевим фланцем, установлений перетворювач сигналів вихідної камери. Перетворювач виконаний у вигляді першого, другого і третього рухомих поршнів, а також четвертого нерухомого поршня, до якого приєднана циліндрична напрямна. Перший і другий рухомі поршні між собою з'єднані через систему важелів і тяг, при цьому важелі одними кінцями шарнірно приєднані до корпусу, середніми точками через жорсткі тяги - до першого поршня, другими кінцями - до жорстких тяг, зв'язаних з другим поршнем. Третій поршень переміщується вThe task is solved by the fact that, in addition, between the input chamber and the end flange, a signal converter of the output chamber is installed. The converter is made in the form of the first, second and third moving pistons, as well as the fourth stationary piston, to which a cylindrical guide is attached. The first and second movable pistons are connected to each other through a system of levers and rods, while the levers are hinged at one end to the body, at the middle points through rigid rods - to the first piston, and at the other ends - to rigid rods connected to the second piston. The third piston moves to

Зо циліндричній напрямній нерухомого поршня і зв'язаний зі штоком підпружиненого перепускного клапана, з'єднаного з механізмом ручного настроювання стабілізованого тиску. Вихідна камера через додаткові гідропневмолінії сполучена з першою камерою між торцевим фланцем і першим рухомим поршнем через регулювальний дросель з другою камерою між першим, другим і третім рухомими поршнями - безпосередньо, а камера між другим, третім рухомими поршнями і четвертим нерухомим поршнем через отвори в напрямній і корпусі сполучена з атмосферою.From the cylindrical guide of the fixed piston and connected to the rod of the spring-loaded bypass valve connected to the mechanism for manual adjustment of the stabilized pressure. The outlet chamber through additional hydropneumolines is connected to the first chamber between the end flange and the first movable piston through the regulating throttle with the second chamber between the first, second and third movable pistons - directly, and the chamber between the second, third movable pistons and the fourth stationary piston through holes in the guide and the body is connected to the atmosphere.

Таке технічне рішення при різкій зміні тиску робочого тіла у вихідній камері стабілізатора, через наявність дроселя в гідропневмолінії першої камери, тиск в ній буде змінюватись менш інтенсивно, ніж в другій камері сполученій безпосередньо, що викличе додаткове зменшення об'єму, а отже, додаткове підвищення тиску в другій камері. В результаті переміщення перепускного клапана буде пропорційне змінюванню тиску у вихідній камері і додаткового переміщення пропорційного форсованій, системою важелів і тяг, швидкості (форсованій першій похідній) його змінювання.Such a technical solution in the case of a sharp change in the pressure of the working fluid in the output chamber of the stabilizer, due to the presence of a throttle in the hydropneumoline of the first chamber, the pressure in it will change less intensively than in the second chamber connected directly, which will cause an additional decrease in volume, and therefore an additional increase pressure in the second chamber. As a result, the movement of the bypass valve will be proportional to the change in pressure in the outlet chamber and an additional movement proportional to the forced, system of levers and rods, speed (forced first derivative) of its change.

Таким чином, від збільшення результативного переміщення підвищиться швидкодія перепускного клапана і разом з цим динамічна точність підтримання стабілізатором заданого тиску при будь-яких різкоперемінних витратах робочого тіла споживачами, а також ефективність використання обладнаних ним систем автоматики, що розширить область його застосування.Thus, the increase in the effective movement will increase the speed of the bypass valve and, together with this, the dynamic accuracy of maintaining the set pressure by the stabilizer in case of any sharply changing consumption of the working fluid by consumers, as well as the efficiency of using automation systems equipped with it, which will expand the scope of its application.

На представленому кресленні схематично показано принципову схему запропонованого гідропневматичного стабілізатора тиску систем автоматики.The presented drawing schematically shows the schematic diagram of the proposed hydropneumatic pressure stabilizer of automation systems.

Стабілізатор містить циліндричний корпус 1, з торцевими фланцями 2, 3, вхідну 4, сполучену через штуцер 5 з джерелом тиску Рех робочого тіла, і вихідну 6, сполучену через штуцер 7 із споживачами (на схемі не показано) камери, розділені перегородкою 8 з сідло 9 взаємодіючим з клапаном 10 з постійною пружиною 11. Між вихідною камерою 6 і фланцем З установлений перетворювач вихідних з камери сигналів з тиском Рвих, виконаний у вигляді першого 12, другого 13 і третього 14 рухомих поршнів, а також четвертого нерухомого поршня 15, до якого приєднана циліндрична напрямна 16. Поршні 12, 13 переміщаються в циліндричному корпусі 1 і між собою з'єднані через систему важелів і тяг, важелі 17, 18 якої одними кінцями шарнірно приєднані до корпусу 1, середніми точками через жорсткі тяги 19, 20 до першого поршня 12, другими кінцями - до жорстких тяг 21, 22 зв'язаних з другим поршнем 13. бо Третій поршень 14 переміщується в циліндричній напрямній 16 і зв'язаний зі штоком 23 перепускного клапана 10 з пружиною 24 і регулювальною гайкою 25 механізму ручного настроювання стабілізованого тиску.The stabilizer contains a cylindrical body 1, with end flanges 2, 3, an inlet 4, connected through a fitting 5 to the pressure source Rex of the working body, and an outlet 6, connected through a fitting 7 to consumers (not shown in the diagram) chambers, separated by a partition 8 from the saddle 9 interacting with the valve 10 with a constant spring 11. Between the output chamber 6 and the flange Z, a converter of output signals from the chamber with a pressure of Pv is installed, made in the form of the first 12, the second 13 and the third 14 movable pistons, as well as the fourth stationary piston 15, to which attached cylindrical guide 16. Pistons 12, 13 move in the cylindrical housing 1 and are connected to each other through a system of levers and rods, the levers 17, 18 of which are hinged at one end to the housing 1, with their middle points through rigid rods 19, 20 to the first piston 12, with the other ends - to the rigid rods 21, 22 connected to the second piston 13. because the third piston 14 moves in the cylindrical guide 16 and is connected to the stem 23 of the bypass valve 10 with pr dinner 24 and adjusting nut 25 of the mechanism for manual adjustment of stabilized pressure.

З вихідною камерою 6 перша камера 26 перетворювача, між торцевим фланцем З і першим рухомим поршнем 12, сполучена через додаткову гідропневмолінію 27 і регулювальний дросель 28, а друга камера 29 між першим 12, другим 13 і третім 14 рухомими поршнями через гідропневмолінії 27, 30 - безпосередньо. Третя камера 31 між другим 13, третім 14 рухомими поршнями і четвертим нерухомим поршнем 15 через отвори в напрямній 16 і корпусі 1 сполучена з атмосферою.With the output chamber 6, the first chamber 26 of the converter, between the end flange C and the first movable piston 12, is connected through an additional hydropneumatic line 27 and the adjusting throttle 28, and the second chamber 29 between the first 12, second 13 and third 14 movable pistons through hydropneumatic lines 27, 30 - directly. The third chamber 31 between the second 13, the third 14 movable pistons and the fourth stationary piston 15 is connected to the atmosphere through the holes in the guide 16 and the housing 1.

Герметичність в з'єднанні корпус 1 - рухомі поршні 12, 13 і в з'єднанні напрямна 16 - поршні 13, 14 забезпечується ущільненнями 32, 33, 34, 35.Seals 32, 33, 34, 35 ensure tightness in the connection between the body 1 - movable pistons 12, 13 and in the connection between the guide 16 - pistons 13, 14.

Гідропневматичний стабілізатор тиску працює наступним чином.The hydropneumatic pressure stabilizer works as follows.

При різкому зменшенні споживачами витрати робочого тіла тиск Рвих. у вихідній камері 6 різко збільшиться і гідропневмолініями 27, 30 буде передаватися в першу 26 і другу 29 камери перетворювача. Однак, через наявність дроселя 28 тиск в камері 26 буде наростати повільніше, ніж в камері 29, від чого перший рухомий поршень 12 і зв'язаний з ним поршень 13 підніматимуться догори, зменшуючи об'єм камери 29, а отже, додатково підвищуючи в ній тиск.With a sharp reduction in the consumption of the working fluid by consumers, the pressure of Rvyh. in the output chamber 6 will increase sharply and will be transmitted to the first 26 and second 29 converter chambers by hydropneumolines 27, 30. However, due to the presence of the throttle 28, the pressure in the chamber 26 will increase more slowly than in the chamber 29, due to which the first movable piston 12 and the piston 13 connected to it will rise up, reducing the volume of the chamber 29, and therefore, additionally increasing it pressure.

В результаті переміщення поршня 14 зі штоком 23 і клапаном 10 донизу буде пропорційне змінюванню тиску у вихідній камері 6 і додатковому переміщенню пропорційному форсованій, коефіцієнтом підсилення системи важелів і тяг, швидкості (форсованій першій похідній) його змінювання, що різко зменшить через клапан надходження робочого тіла від джерела тиску до споживачів. При цьому переміщення буде здійснюватися доти, поки під дією пружини 24 клапан 10 не займе положення пропорційного змінюванню вихідного з камери 6 тиску, з точністю до статичної похибки, при зникненні до нуля складової переміщення пропорційної форсованій швидкості змінювання тиску у вихідній камері.As a result, the downward movement of the piston 14 with the rod 23 and the valve 10 will be proportional to the change in pressure in the outlet chamber 6 and the additional movement proportional to the forced, by the amplification factor of the system of levers and rods, its speed (forced by the first derivative) of its change, which will sharply reduce the flow of the working fluid through the valve from the source of pressure to consumers. At the same time, the movement will be carried out until, under the action of the spring 24, the valve 10 takes a position proportional to the change in the output pressure from the chamber 6, with accuracy to the static error, when the displacement component proportional to the forced speed of pressure change in the output chamber disappears to zero.

У випадку різкого зменшення тиску у вихідній камері б, викликаного різким збільшенням витрати споживачами робочого тіла, описаний стабілізатор працюватиме аналогічно, з тією лише різницею, що вихідні переміщення поршня 14, штока 23 і клапана 10 будуть направлені в протилежний бік.In the case of a sharp decrease in pressure in the output chamber b, caused by a sharp increase in the consumption of the working fluid by consumers, the described stabilizer will work similarly, with the only difference that the output movements of the piston 14, rod 23 and valve 10 will be directed in the opposite direction.

Таким чином, складова додаткового переміщення клапана 10, пропорційна змінюванню швидкості вихідного тиску, підвищить його швидкодію і динамічну точність, зменшуючи при цьому час перехідного процесу і максимальне відхилення регульованого тиску, а зворотний зв'язок за положенням третього рухомого поршня забезпечить його однозначну установку в положення, що відповідає ручному настроювальному тиску.Thus, the component of the additional movement of the valve 10, proportional to the change in the speed of the output pressure, will increase its speed and dynamic accuracy, while reducing the time of the transition process and the maximum deviation of the regulated pressure, and feedback on the position of the third moving piston will ensure its unambiguous setting in the position , which corresponds to the manual setting pressure.

Застосування запропонованого стабілізатора тиску, у порівнянні з уже відомим, дасть можливість: - підвищити точність перетворення тиску у вихідній камері в переміщення виконавчого клапана, підвищуючи динамічну точність підтримання заданого тиску робочого тіла споживачам, забезпечуючи закладені в них вихідні техніко-економічні показники; - розширити функціональні можливості і підвищити ефективність використання стабілізатора, а також розширити область його застосування.The use of the proposed pressure stabilizer, in comparison with the already known one, will make it possible to: - increase the accuracy of converting the pressure in the outlet chamber into the movement of the executive valve, increasing the dynamic accuracy of maintaining the set pressure of the working body to consumers, providing the initial technical and economic indicators laid down in them; - to expand the functionality and increase the effectiveness of the use of the stabilizer, as well as to expand the scope of its application.

Claims

USEFUL MODEL FORMULA Hydropneumatic pressure stabilizer of automation systems, containing a body with end flanges, an inlet connected to a pressure source, and an outlet connected to a consumer, chambers separated by a partition with a seat interacting with a spring-loaded bypass valve connected to the adjusting screw of the mechanism manual adjustment of the stabilized pressure, which is distinguished by the fact that in the case between the output chamber and the end flange, an output chamber signal converter is additionally installed, made in the form of the first, second and third movable pistons, and the fourth stationary one, to which a cylindrical guide is attached, of which the first and the second pistons are connected to each other through a system of levers and rods, and the levers are hinged at one end to the body, at the middle points through the rods to the first piston, at the other ends to the rods connected to the second piston, and the third piston moves in a cylindrical guide and connected to the stem of the spring-loaded bypass valve, connected with a mechanism for manually adjusting the stabilized pressure, and the outlet chamber is connected through additional hydropneumolines with the chamber between the end flange and the first movable piston through the adjusting throttle, with the chamber between the first, second and third pistons - directly, and the chamber between the second, third movable and fourth stationary pistons it is connected to the atmosphere through the holes in the guide and the body.