UA129299U - Універсальний інтегро-диференціатор сигналів систем автоматики - Google Patents

Abstract

Універсальний інтегро-диференціатор сигналів систем автоматики містить вузол приймання вхідних сигналів, дросель і перетворювач, складений із першого та другого співвісних сильфонів, суміжні торці яких з'єднані із спільним рухомим фланцем і встановлені в напрямній, і підсумовуючого механізму, зв'язаного з одним із протилежних торців співвісних сильфонів і рухомим фланцем, причому вихідна тяга підсумовуючого механізму є виходом інтегро-диференціатора. В перетворювачі додатково установлені третій сильфон з першим порожнистим фланцем, з'єднаним з першим сильфоном і спільним рухомим фланцем, з утворенням першої порожнини, і четвертий сильфон з другим порожнистим фланцем, з'єднаним з другим сильфоном і спільним рухомим фланцем з утворенням другої порожнини. Між вузлом приймання вхідних сигналів і перетворювачем додатково установлений розподільник, виконаний у вигляді додаткової циліндричної напрямної, зв'язаної кронштейнами з напрямною перетворювача, і співвісно з ним розміщеного золотника з глухим в одному торці осьовим отвором і через гофрований компенсатор сполученим гідролінією з вузлом приймання вхідних сигналів, і двома радіально розміщеними по діаметру отворами з можливістю одного отвору послідовно через три перші канали з регулювальними дроселями в додатковій напрямній і додатково встановлену першу жорстку гідролінію і порожнистий фланець сполучатися з першою порожниною, а другого отвору послідовно через три другі канали з регулювальними дроселями в додатковій напрямній і додатково встановлену другу жорстку гідролінію і порожнистий фланець - з другою порожниною перетворювача.

Description

Універсальний інтегро-диференціатор належить до засобів систем автоматики і може бути використаний для послідовного інтегрування, диференціювання і інтегрування неелектричних сигналів у механічних, гідравлічних і пневматичних системах автоматичного регулювання (САР) і керування (САК) з метою покращення їх динамічних властивостей.

Відомий, найбільш близький за суттю і технічною реалізацією, до заявленого є диференціатор неелектричних сигналів, що містить підсумовуючий механізм, виконаний у вигляді сильфона, розміщеного всередині другого сильфона у напрямній втулці і з'єднаного одним торцем з другим рухомим фланцем другого сильфона, а другим торцем - із спільним рухомим фланцем перетворювача сигналів (див. Авторське свідоцтво СРСР Мо 746565).

Однак, відомий диференціатор має обмежені функціональні можливості та область застосування, оскільки не може здійснювати операцію інтегрування і бути використаним безпосередньо на об'єктах з різними за підсиленням операціями інтегрування (« диференціювання.

Таким чином, відомий гідравлічний диференціатор має обмежені функціональні можливості та область застосування.

Тому, в основу корисної моделі поставлено задачу розширити функціональні можливості та область застосування диференціатора.

З метою розширення функціональних можливостей та області застосування пропонується його удосконалення, суттєві ознаки якого полягають в можливості послідовної реалізації в перехідних процесах різних за підсиленням трьох послідовних функціональних операцій: початкової - інтегрування, основної - диференціювання і кінцевої - інтегрування, що розширить область застосування його переважно в САР їі САК із значними інерційними динамічними ланками.

Це реалізується шляхом установки в перетворювачі сигналів додаткового третього сильфона з першим порожнистим фланцем, з'єднаним з першим сильфоном і спільним рухомим фланцем, з утворенням першої порожнини, і четвертого сильфона з другим порожнистим фланцем, з'єднаним з другим сильфоном і спільним рухомим фланцем з утворенням другої порожнини. Між вузлом приймання вхідних сигналів і перетворювачем додатково установлений розподільник, виконаний у вигляді додаткової циліндричної напрямної,

Зо зв'язаної кронштейнами з напрямною перетворювача і, співвісно з ним розміщеного, золотника.

Золотник з глухим в одному торці осьовим отвором і через гофрований компенсатор сполучений з вузлом приймання вхідних сигналів, і двома радіально розміщеними по діаметру отворами з можливістю одного отвору послідовно через три перші канали з регулювальними дроселями в додатковій напрямній, і додатково установлену першу жорстку гідролінію і порожнистий фланець сполучатися з першою порожниною, а другого отвору послідовно через три другі канали з регулювальними дроселями в додатковій напрямній і додатково встановлену другу жорстку гідролінію і порожнистий фланець з другою порожниною перетворювача, причому другу, третю з регулювальними дроселями і спільну першу жорсткими гідролініями, причому із перших трьох каналів дросель на інтегрування відрегульований в середньому, а із других трьох каналів в двох крайніх каналах, і другий торець золотника через додатково установлену планку зв'язаний з виходом інтегро-диференціатора. Підсумовуючий механізм виконаний у вигляді сильфона, розміщеного усередині четвертого сильфона у напрямній втулці і з'єднаного одним торцем з другим рухомим фланцем четвертого сильфона, а другим торцем через жорстку тягу - із спільним рухомим фланцем. При цьому другий торець золотника через додатково установлену з'єднувальну планку зв'язаний з виходом інтегро-диференціатора.

При такому, корисна модель забезпечується можливістю шляхом залучення вихідних сигналів зворотного зв'язку для переміщення золотника розподілювача, і перерозподілом робочої рідини, що надходить від вузла приймання вхідних сигналів в перехідних процесах послідовно багатоступенево змінювати функції диференціатора. При цьому настроюванням регулювальних дроселів всіх каналів подачі робочої рідини в першу і другу порожнини перетворювача можна безступенево змінювати постійні часу інтегро-диференціатора, працюючого на режимах інтегрування, диференціювання і інтегрування сигналів САР і САК різних об'єктів, а також тривалість складових їх перехідних процесів.

Таким чином, сигнал на виході запропонованого універсального інтегро-диференціатора буде складатися із наступних сигналів, викликаних: першого - змінюванням вхідного сигналу; другого - пропорційного інтегралу змінювання вхідного сигналу; третього - пропорційного швидкості (першій похідній) змінювання вхідного сигналу; бо четвертого - пропорційного інтегралу змінювання вхідного сигналу.

Можливим перебором настроювань регулювальних дроселів в усіх каналах сполучення розподільника і перетворювача забезпечується, залежно від інерційності динамічних ланок САР і САК, досягнення будь-яких складових вихідних сигналів, що підтверджує універсальність запропонованого інтегро-диференціатора.

На представленому кресленні схематично показано загальний вигляд універсального інтегро-диференціатора сигналів систем автоматики.

Універсальний інтегро-диференціатор містить вузол 1 приймальних вхідних сигналів та їх перетворювач 2, з яких вузол 1 включає рухомий фланець 3, що переміщується в циліндричній напрямній 4, жорстко з'єднаній з нерухомим фланцем 5 сильфона 6, зв'язаного з гідролінією 7.

Перетворювач містить перший виконавчий сильфон 8, один торець якого зв'язаний з нерухомим фланцем 9, а другий торець - із першим додатковим нерухомим порожнистим фланцем 10. До фланця 10 одним торцем приєднаний другий виконавчий сильфон 11, протилежний торець якого з'єднаний із спільним рухомим фланцем 12, зв'язаним з одним торцем третього виконавчого сильфона 13, а його протилежний торець - з другим нерухомим порожнистим фланцем 14. З другого боку до фланця 14 одним торцем приєднаний четвертий виконавчий сильфон 15, протилежний торець якого зв'язаний з другим рухомим фланцем 16 з приєднаним до нього одним торцем диференціюючого сильфона 17, другий торець якого зв'язаний з рухомим фланцем 18, з'єднаним жорсткою тягою 19 із спільним рухомим фланцем 12.

Рухомі фланці 12,16 переміщуються в нерухомій циліндричній напрямній 20 перетворювача 2, до якої приєднаний з отворами фланець 21 ії є сідлом відновлювальної пружини 22, яка протилежним боком впирається у фланець 16, забезпечуючи повертання його і зв'язаної з ним вихідної тяги 23 у вихідне положення, а також усунення механічного гістерезису матеріалу стінок сильфонів.

До нерухомих торцевих фланців 9,21 перетворювача 2 за допомогою кронштейнів 24, 25 приєднаний розподілювач 26 потоку робочої рідини, який включає додаткову циліндричну напрямну 27 з розміщеним усередині золотником 28, один кінець якого через гофрований компенсатор 29 зв'язаний з гідролінією 7, а другий кінець через з'єднувальну планку 30 - з вихідною тягою 23 інтегро-диференціатора. В золотнику 28 виконаний осьовий отвір 31 і діаметрально від нього розміщені два радіальних отвори 32, 33, а звільняюча золотником порожнина циліндричної напрямної 27 сполучена з атмосферою. В зоні робочої ділянки золотника в додатковій напрямній 27 розміщені, розділені між собою перші три канали 34, 35, 36 з регулювальними дроселями 37, 38, 39, з можливим сполученням через перший спільний канал 40 і перший порожнистий фланець 10 радіального отвору 32 з першою "А" порожниною перетворювача, а також другі три канали 41, 42, 43 з регулювальними дроселями 44, 45, 46 з можливим сполученням через другий спільний канал 47 і другий порожнистий фланець 14 радіального отвору 33 з другою порожниною "В" перетворювача сигналів. При цьому залежно від положення золотника 28 з його осьовим отвором 31 перша порожнина "А" може сполучатися через радіальний отвір 32, канал 36 безпосередньо, канал 35 з дроселем 38, відрегульованим на інтегрування, і канал 34 безпосередньо, а також додатковий перший спільний канал 40 і перший порожнистий фланець 10, а друга порожнина "В" - через радіальний отвір 33, канал 43 з дроселем 46, відрегульованим на інтегрування, канал 42 безпосередньо і канал 41 з дроселем 44, відрегульованим на інтегрування, а також додатковий другий спільний канал 47 і другий порожнистий фланець 14.

Осьове переміщення золотника 28 забезпечується гофрованим компенсатором 29, один торець якого зв'язаний із золотником 28, а другий торець - з гідролінією 7.

Працює універсальний інтегро-диференціатор на режимах інтегрування, диференціювання і інтегрування наступним чином.

На першому режимі, при відсутньому вхідному сигналі, під дією пружини 22 рухомі фланці 16, 18, 12 і зв'язаний з ними через планку 30 золотник 28 знаходяться в крайньому правому положенні, при якому отвір 32 розміщений проти отвору каналу 34, а отвір 33 - проти отвору каналу 41 з дроселем 44. При різкому збільшенні вхідного сигналу приймального вузла 1 (переміщенні рухомого фланця 3) через наявність дроселя 44 тиск у порожнині "В" буде наростати повільніше, ніж у порожнині "А" перетворювача сигналів 2. В результаті фланець 12 переміститься ліворуч і через тягу 19 за собою перемістить фланець 18 сильфона 17, створюючи додаткове зменшення приросту тиску робочої рідини у порожнині "В", внаслідок чого рухомий фланець 16 і зв'язана з ним тяга 23 вихідного сигналу одержить додаткове зменшення переміщення. Таким чином, відбудеться віднімання двох переміщень, тобто вихідний сигнал на даному режимі від дії вхідного сигналу буде складатися із переміщення, викликаного бо змінюванням вхідного сигналу (переміщення фланця З і збільшення через те тиску у порожнині

"А") ії переміщення, викликаного зменшеною швидкістю (першою похідною, обумовленою різними швидкостями руху фланців 12, 16) змінювання вхідного сигналу і додатковим зменшенням через те тиску у порожнині "В".

Отже, на першому режимі універсальний інтегро-диференціатор працює як інтегруюча динамічна ланка систем автоматики.

На другому режимі після проходження отворами 32, 33 золотника каналів 34 41 напрямної в ньому відкриваються отвори 35 з дроселем 38 і 42 безпосереднього перетікання робочої рідини.

Але через наявність дроселя 38 тиск у порожнині "А" буде наростати повільніше, ніж у порожнині "В". В результаті фланець 12 переміститься праворуч і через тягу 19 за собою перемістить фланець 18 сильфона 17, створюючи додаткове збільшення приросту тиску робочої рідини у порожнині "В", внаслідок чого рухомий фланець 16 і зв'язана з ним тяга 23 вихідного сигналу одержить додаткове збільшення переміщення. Таким чином, на даному режимі вже відбудеться додавання двох переміщень, тобто вихідний сигнал |інтегро- диференціатора, від дії вхідного сигналу (переміщення фланця З і збільшення через те тиску у порожнині "В") і переміщення, викликаного збільшеною швидкістю (першою похідною, обумовленою різними швидкостями руху фланців 12, 16) змінювання вхідного сигналу і додатковим збільшенням через те тиску у порожнині "В".

Отже, на другому режимі універсальний інтегро-диференціатор вже працює як диференціююча динамічна ланка.

На третьому режимі після проходження отворами 32, 33 золотника каналів 35, 42 напрямної в ньому відкриваються отвори 36 безпосереднього перетікання робочої рідини і 43 з дроселем 46. При подальшому різкому збільшенні вхідного сигналу і через наявність дроселя 46 тиск у порожнині "В" буде наростати повільніше, ніж у порожнині "А". В результаті фланець 12 переміститься ліворуч і через тягу 19 перемістить за собою фланець 18 сильфона 17, створюючи додаткове зменшення приросту тиску робочої рідини у порожнині "В", внаслідок чого рухомий фланець 16 і зв'язана з ним тяга 23 вихідного сигналу одержить додаткове зменшення переміщення. Як і на першому, в даному режимі теж відбудеться віднімання двох переміщень, і вихідний сигнал при цьому буде складатися із переміщення, викликаного змінюванням вхідного сигналу (зростаючим переміщенням фланця 3 і збільшенням тиску у порожнині "А") і

Зо переміщення, викликаного зменшеною швидкістю (першою похідною, обумовленою різними швидкостями руху фланців 12, 16) змінювання вхідного сигналу і додатковим зменшенням через те тиску у порожнині "В".

Таким чином, на третьому, як і на першому режимі, універсальний інтегро-диференціатор працює як динамічна інтегруюча ланка.

У випадку різкого звільнення рухомого фланця З на всіх режимах описаний універсальний інтегро-диференціатор буде працювати аналогічно з тією лише різницею, що вихідні переміщення рухомих фланців і зв'язаних з ними деталей будуть направлені в протилежний бік.

У цих випадках інтегро-диференціатор теж буде працювати як інтегруюча, диференціююча і інтегруюча динамічна ланка, забезпечуючи фланцю 16 четвертого сильфона 15 і вихідній тязі 23 переміщення, пропорційне змінюванню вхідного сигналу і оберненій за знаком швидкості (першій похідній) його змінювання.

У випадку повільного змінювання вхідного сигналу вузла 1, тиск робочої рідини в приймальному сильфоні 6 теж буде змінюватися повільно і перепад тисків у сильфонах 8, 11, 3, 15 практично буде відсутній. При цьому рухомі фланці 12, 16, 18 будуть переміщатися з однаковою швидкістю. В результаті на всіх режимах тяга 23 буде переміщатися і передавати вихідний сигнал, викликаний тільки змінюванням вхідного сигналу.

В цьому випадку запропонований універсальний інтегро-диференціатор буде працювати як підсилювальна динамічна ланка.

Таким чином, запропонований універсальний інтегро-диференціатор за своїми функціональними можливостями являє собою підсилювально-інтегро-диференціюючу динамічну ланку.

Застосування запропонованого універсального інтегро-диференціатора, порівняно з уже відомим, дасть можливість: - розширити функціональні можливості для інтегрування, диференціювання та інтегрування вхідних сигналів з одночасним їх гідравлічним підсумовуванням; - підвищити точність функціонування САР ії САК з різними інерційними виконавчими механізмами механічних, гідравлічних і пневматичних систем автоматики; - без змінювання базової конструкції інтегро-диференціатора, а лише перестроюванням його регулювальних дроселів, забезпечити за підсиленням різні вихідні сигнали і тим самим бо розширити область застосування переважно в САР і САК із значними інерційними динамічними ланками, працюючими за принципами відхилення регулюючого або керуючого параметра, дії зовнішнього збурення і комбінованого.

Claims (1)

1. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ

   Універсальний інтегро-диференціатор сигналів систем автоматики, що містить вузол приймання вхідних сигналів, дросель і перетворювач, складений із першого та другого співвісних сильфонів, суміжні торці яких з'єднані із спільним рухомим фланцем і встановлені в напрямній, і підсумовуючого механізму, зв'язаного з одним із протилежних торців співвісних сильфонів і рухомим фланцем, причому вихідна тяга підсумовуючого механізму є виходом інтегро- диференціатора, який відрізняється тим, що в перетворювачі додатково установлені третій сильфон з першим порожнистим фланцем, з'єднаним з першим сильфоном і спільним рухомим фланцем, з утворенням першої порожнини, і четвертий сильфон з другим порожнистим фланцем, з'єднаним з другим сильфоном і спільним рухомим фланцем з утворенням другої порожнини, а також між вузлом приймання вхідних сигналів і перетворювачем додатково установлений розподільник, виконаний у вигляді додаткової циліндричної напрямної, зв'язаної кронштейнами з напрямною перетворювача, і співвісно з ним розміщеного золотника з глухим в одному торці осьовим отвором і через гофрований компенсатор сполученим гідролінією з вузлом приймання вхідних сигналів, і двома радіально розміщеними по діаметру отворами з можливістю одного отвору послідовно через три перші канали з регулювальними дроселями в додатковій напрямній, і додатково встановлену першу жорстку гідролінію і порожнистий фланець сполучатися з першою порожниною, а другого отвору послідовно через три другі канали з регулювальними дроселями в додатковій напрямній і додатково встановлену другу жорстку гідролінію і порожнистий фланець - з другою порожниною перетворювача, причому із перших трьох каналів дросель на інтегрування відрегульований в середньому, а із других трьох каналів в двох крайніх каналах, і другий торець золотника через додатково установлену планку зв'язаний з виходом інтегро-диференціатора. х КА ї ш 5 х ї : ї де АК НИ ях 00 Ко «ЕХ ен Ши ОМАН АКА КА В Ас Б ЯЗ З.М роя Ух СТАВКА ААДАК КАК Шк нин ї ПЕК КАМ Я . ТК ; і ще і В Н їх сей Бо ра ї со два я з Я НН В : шк Ії Ї Ї- її . 2х а яв ЯХ Б Яр діоеам хх Ж ши ше а б нь й . сен х СУ рен вноя ї пе АЗИ їй КК А СЕ й Кн "и ВКМ У вус пен й МИ я пр ин Зоре КО за щ ЕВАУоК ід НЕ ши ТЕ ЕК Що й й КО ди М ху ї Й сн ення пек ей сеоо шин ша я ие БИ ЕК СЕ КЕ В ние ванни ШИНКУ о перша шт ско он м ОН и пи у А ЇВ Ерос еко о В ВК Ко -й й й рай о я я 2 Н у х -уй у «й «ооо - У «и ям іч меж кон не жк І НН У М НН У НЕ