UA133154U - Дилатометричний диференціатор теплових сигналів систем автоматики - Google Patents

Abstract

Дилатометричний диференціатор теплових сигналів систем автоматики містить вузол приймання вхідних сигналів з дилатометром в захисному кожусі, із співвісно установленими в ньому стаканом і жорстко прикріпленим усередині до його основи стержнем, перетворювач формованих стаканом сигналів у вигляді корпуса, кінематично зв'язаного із стаканом і розділеного поршнем зі штоком на першу і другу порожнини, сполучені через регулювальний дросель, підсумовуючий двоплечий важіль, одне плече якого зв'язане зі штоком, середня частина із стержнем і відновлювальною пружиною, а друге плече - з виходом диференціатора, при цьому на стержні додатково установлений перетворювач сигналів, виконаний у вигляді нерухомої циліндричної напрямної з нижнім і верхнім фланцями, між якими розміщені перший поршень, з'єднаний із стержнем, середній нерухомий фланець, другий поршень, зв'язаний жорсткою тягою з проміжним поршнем, що переміщується у внутрішній напрямній, з'єднаній торцем з осьовим нерухомим фланцем, зв'язаним за допомогою стержнів, з осьовими отворами, із нерухомою напрямною, і третій поршень, з'єднаний через шток і відновлювальну пружину із середньою частиною підсумовуючого важеля, причому з нерухомою напрямною перший поршень і середній нерухомий фланець утворюють третю порожнину, з нерухомим фланцем і другим поршнем - четверту порожнину, з другим поршнем, проміжним поршнем, внутрішньою напрямною і третім поршнем - п'яту порожнину, з третім поршнем і внутрішнім фланцем - шосту порожнину, а проміжним поршнем, внутрішньою напрямною і осьовим фланцем - сьому порожнину.

Description

Запропонований диференціатор належить до технічних засобів теплової автоматики і може бути використаний в гідравлічних, пневматичних і комбінованих установках систем автоматичного регулювання (САР) і керування (САК) для підвищення точності функціонування і покращення показників їх перехідних процесів.

Відомий дилатометричний диференціатор теплових сигналів, що містить вузол приймання вхідних сигналів виконаний у вигляді дилатометра в захисному кожусі, розміщеному в об'ємі, температура якого вимірюється, із співвісно установленими в ньому порожнистим стаканом і прикріпленим до його основи стержнем, і перетворювач сигналів, що містить додатково установлений двоплечий важіль з'єднаний середньою частиною із захисним кожухом, одним плечем - із стаканом, а другим плечем - з рухомим корпусом, з розміщеним в ньому поршнем зі штоком, з утворенням першої і другої порожнин, сполучених між собою через канал з регульованим дроселем, причому вихід стержня зв'язаний із середньою частиною підсумовуючого двоплечого важеля з відновлювальною пружиною, одне плече якого з'єднане зі штоком, а друге плече - з виходом диференціатора (див. патент України Мо 107823).

Недоліками відомого диференціатора є значна інерційність, низька швидкодія вихідних сигналів, чутливість до вібрацій, поштовхів і ударів, що понижує точність функціонування САР і

САК з погіршенням показників їх перехідних процесів.

Таким чином, відомий диференціатор має понижену точність підтримання параметрів перехідних процесів систем теплової автоматики і незручності у користуванні, що обмежує область його застосування.

В основу корисної моделі поставлена задача підвищення точності підтримання параметрів перехідних процесів САР і САК систем теплової автоматики і створення зручностей у користуванні, а також розширення області застосування диференціатора, пропонується його удосконалення, суттєвими ознаками якого є те, що дилатометром вимірюється температура, за якою у перетворювачах формуються вихідні сигнали: - перший пропорційний відхиленню температури; - другий пропорційний швидкості відхилення; - третій пропорційний прискоренню її відхилення, які далі підсумовуються з одночасним гасінням високочастотних коливань викликаних вібраціями, поштовхами і ударами.

Поставлена задача вирішується тим, що у запропонованому диференціаторі теплових

Зо сигналів на стержні додатково установлений перетворювач сигналів, виконаний у вигляді циліндричної напрямної з нижнім і верхнім фланцями. Між фланцями усередині напрямної розміщені перший поршень, з'єднаний з торцем осьового стержня, середній нерухомий фланець, другий поршень, зв'язаний жорсткою тягою з проміжним поршнем, що переміщується у внутрішній напрямній, одним торцем з'єднаній з осьовим нерухомим фланцем, зв'язаним за допомогою стержнів, з осьовими отворами, із нерухомою напрямною, і третій поршень, з'єднаний, через шток і відновлювальну пружину, із середньою частиною підсумовуючого важеля. З нерухомою напрямною перший поршень і середній нерухомий фланець утворюють третю порожнину, з нерухомим фланцем і другим поршнем - четверту порожнину, з другим поршнем, проміжним поршнем, внутрішньою напрямною і третім поршнем - п'яту порожнину, які заповнені робочою рідиною, а з третім поршнем і верхнім фланцем - шосту порожнину, і проміжним поршнем, внутрішньою напрямною і осьовим фланцем - сьому порожнину. Причому третя і четверта порожнини між собою сполучені через канал з регульованим дроселем, третя з п'ятою порожнини через канал - безпосередньо, а шоста порожнина через отвори у верхньому фланці і сьома порожнина через осьові отвори в радіальних стержнях і нерухомій напрямній, в місцях їх з'єднання, постійно сполучені з атмосферою.

При такому технічному рішенні із залученням відомого диференціатора, з перетворювачем сигналів стакана, додаткового перетворювача сигналів стержня з одночасним їх диференціюванням і підсумовуванням забезпечаться результативні вихідні сигнали, пропорційні вхідним, а також першій і другій похідній вхідних сигналів, що підвищить точність функціонування, покращить показники перехідних процесів САР і САК, розширить функціональні можливості і область застосування диференціатора в різного роду енергетичних теплових установках і технологічних процесах із значною тепловою інерційністю.

Суть корисної моделі пояснює креслення, де схематично показано загальний вигляд дилатометричного диференціатора теплових сигналів систем автоматики.

Запропонований диференціатор містить вузол 1 приймання вхідних сигналів, виконаний у вигляді дилатометра 2 в захисному кожусі 3, який розміщується в об'ємі 4, температура якого вимірюється, а в кожусі співвісно установлені порожнистий стакан 5 із жорстко прикріпленим усередині до його основи стержнем б, кожний із яких виготовлений із матеріалів з різними коефіцієнтами лінійного розширення.

Перетворювач 7 формуючих стаканом 5 сигналів в складі двоплечого важеля 8, з'єднаного середньою частиною із захисним кожухом 3, одним плечем - із стаканом 5, а другим плечем - з рухомим корпусом 9, в якому розміщений поршень 10 зі штоком 11, з утворенням першої "А" і другої "В" порожнин, сполучених між собою через канал 12 з регульованим дроселем 13.

Підсумовуючий двоплечий важіль 14, з відновлювальною пружиною 15 для повернення його у вихідне положення. Одне плече важеля 14 з'єднане зі штоком 11, друге плече - з вихідною тягою 16 диференціатора, а середня частина шарнірно і через відновлювальну пружину 15 - з верхнім вихідним торцем стержня 6.

Перетворювач 17 сигналів переміщення стержня 6 містить нерухому циліндричну напрямну 18 з нижнім 19 і верхнім 20 фланцями, між якими розміщені перший поршень 21, з'єднаний з торцем осьового стержня 6, середній фланець 22, другий поршень 23, зв'язаний жорсткою тягою 24 з проміжним поршнем 25, що переміщується у внутрішній напрямній 26, одним торцем з'єднаній з осьовим фланцем 27, зв'язаним за допомогою стержнів 28, з осьовими отворами, із напрямною 18, і третій поршень 29, з'єднаний через шток 30 і відновлювальну пружину 15 із середньою частиною підсумовуючого важеля 14.

З напрямною 18 перший поршень 21 з фланцем 22 утворюють третю порожнину "С", з фланцем 22 і другим поршнем 23 - четверту порожнину "ОО", з другим поршнем 23, проміжним поршнем 25, внутрішньою напрямною 26 і третім поршнем 29 - п'яту порожнину "Е", з третім поршнем 29 і верхнім фланцем 20 - шосту порожнину "Р", а проміжним поршнем 25, внутрішньою напрямною 26 і осьовим фланцем 27 - сьому порожнину "С".

Третя "С" ії четверта "ОО" порожнини сполучені каналом 31 з регульованим дроселем 32, а третя "С" з п'ятою "Е" через канал 33 - безпосередньо. Шоста "Е" порожнина через отвори у верхньому фланці 20, і сьома "с" порожнина через осьові отвори в радіальних стержнях 28 і нерухомій напрямній 18, в місцях їх з'єднання, постійно сполучені з атмосферою.

Послідовно включений в контур САР або САК запропонований дилатометричний диференціатор працює наступним чином:

При різкому змінюванні температури середовища в об'ємі 4, у вузлі 1 приймання вхідних сигналів, внаслідок нагрівання, через менший коефіцієнт лінійного розширення матеріалу, зміщення торця стакана 5 буде зростати повільніше, ніж торця стержня 6.

Зо Випереджаюче зміщення стержня 6 різко діятиме на перший поршень 21, підвищуючи тиск робочої рідини в третій порожнині "С" перетворювача 17 сигналів, з якої рідина надходитиме в четверту порожнину "ОО" і п'яту "Е", підвищуючи в них тиск. Однак, через наявність регульованого дроселя 32 тиск в четвертій порожнині "О" буде підвищуватися повільніше, ніж в п'ятій порожнині "Е", від чого другий поршень 23 переміститься донизу і через жорстку тягу 24 за собою перемістить проміжний поршень 25, зменшуючи об'єм порожнини "Е" і відповідно додатково підвищуючи в ній тиск робочої рідини, який буде пропорційний швидкості (першій похідній) зміщення стержня 6. Від дії двох сформованих у перетворювачі 17 сигналів: - першого, пропорційного збільшенню тиску; - другого, пропорційного першій похідній його збільшення, третій поршень 29 підніметься і через шток 30 перемістить середню частину підсумовуючого важеля 14, а також з'єднану з його другим плечем вихідну тягу 16 диференціатора пропорційно збільшенню температури в об'ємі 4 і швидкості (першій похідній) її збільшення.

При цьому кінематично зв'язаний через важіль 8, рухомий корпус 9 і гідравлічно через поршень 10 і шток 11 із стаканом 5, із-за дроселювання рідини в перепускному каналі 12 з регульованим дроселем 13, одне плече підсумовуючого важеля 14 буде переміщатися повільніше, ніж його середня частина, з'єднана через перетворювач 17 сигналів, із стержня 6, створюючи додатковий приріст переміщення вихідної тяги 16. Внаслідок чого відбувається підсумовування трьох переміщень, тобто вихідний сигнал диференціатора буде складатися із переміщення, викликаного змінюванням вхідної температури (безпосереднє нагрівання середовища в об'ємі 4 і збільшення через це переміщення верхнього торця стержня б), переміщення, викликаного швидкістю (першою похідною) змінювання вхідної температури (збільшення переміщення верхнього штока 30 перетворювача 7, спричиненого диференціюванням в ньому сигналу, викликаного змінюванням вхідної температури) і переміщення, викликаного прискоренням (другою похідною) змінювання вхідної температури (зменшення переміщення верхнього торця стакана 5, спричиненого запізнюючим видовженням, обумовленим меншим коефіцієнтом лінійного розширення його матеріалу, а також зменшенням переміщення штока 11, викликаного дроселюванням рідини при її перетіканні через канал 12 з дроселем 13). Таким чином, результуючий вихідний сигнал диференціатора при цьому буде пропорційний змінюванню температури середовища в об'ємі 4, швидкості (першій похідній) і прискоренню (другій похідній) її змінювання, ступінь введення останніх з них також залежить від бо настроювання регулювальних дроселів 32 і 13.

У випадку різкого пониження температури в об'ємі 4 запропонований диференціатор буде працювати аналогічно, тільки переміщення його рухомих деталей будуть направлені в протилежний бік. Як при різкому збільшенні, так і зменшенні температури в перехідних процесах дилатометричний диференціатор являє собою підсилювально двічі диференціюючу динамічну ланку теплової автоматики.

Використання запропонованого диференціатора теплових сигналів, у порівнянні з уже відомим, дасть можливість: - розширити функціональні можливості за рахунок залучення перетворювача стержня, формуючого складову вихідного сигналу диференціатора, пропорціональну швидкості змінювання вхідної температури; - підвищити показники перехідних процесів і точність підтримання заданих параметрів регулювання або керування САР або САК енергетичних установок, а також протікання інерційних теплових технологічних процесів завдяки формуванню складових вихідних сигналів, пропорційних прискоренню змінювання вхідної температури; - розширити область застосування диференціатора в системах теплової автоматики, переважно на пожежонебезпечних та інших об'єктах з динамічними ланками із значною тепловою інерцією.

Claims (2)

ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ

1. Дилатометричний диференціатор теплових сигналів систем автоматики, що містить вузол приймання вхідних сигналів з дилатометром в захисному кожусі, їз співвісно установленими в ньому стаканом і жорстко прикріпленим усередині до його основи стержнем, перетворювач формованих стаканом сигналів у вигляді корпуса, кінематично зв'язаного із стаканом і розділеного поршнем зі штоком на першу і другу порожнини, сполучені через регулювальний дросель, підсумовуючий двоплечий важіль, одне плече якого зв'язане зі штоком, середня частина із стержнем і відновлювальною пружиною, а друге плече - з виходом диференціатора, який відрізняється тим, що на стержні додатково установлений перетворювач сигналів, виконаний у вигляді нерухомої циліндричної напрямної з нижнім і верхнім фланцями, між якими Зо розміщені перший поршень, з'єднаний із стержнем, середній нерухомий фланець, другий поршень, зв'язаний жорсткою тягою з проміжним поршнем, що переміщується у внутрішній напрямній, з'єднаній торцем з осьовим нерухомим фланцем, зв'язаним за допомогою стержнів, з осьовими отворами, із нерухомою напрямною, і третій поршень, з'єднаний, через шток і відновлювальну пружину, із середньою частиною підсумовуючого важеля, причому з нерухомою напрямною перший поршень і середній нерухомий фланець утворюють третю порожнину, з нерухомим фланцем і другим поршнем - четверту порожнину, з другим поршнем, проміжним поршнем, внутрішньою напрямною і третім поршнем - п'яту порожнину, з третім поршнем і внутрішнім фланцем - шосту порожнину, а проміжним поршнем, внутрішньою напрямною і осьовим фланцем - сьому порожнину.

2. Дилатометричний диференціатор за п. 1, який відрізняється тим, що третя і четверта порожнини сполучені каналом з регульованим дроселем, третя з п'ятою сполучені безпосередньо, а шоста порожнина через отвори у верхньому фланці і сьома порожнина через осьові отвори в радіальних стержнях і нерухомій напрямній, в місцях їх з'єднання, постійно сполучені з атмосферою.