УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ ДАВЛЕНИЯ ГАЗА Российский патент 1995 года по МПК G05D16/20 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к пневматическим устройствам стабилизации давления газа (воздуха) для пневматических измерительных приборов.

Известно устройство для стабилизации давления [1] содержащее корпус, разделенный мембраной на две камеры, в первой из которых установлена связанная с мембраной пружина задания, а вторая соединена с входным и выходным патрубками через регулирующий орган, затвор которого выполнен на первом конце штока. Повышение точности и упрощение устройства достигнуто тем, что во второй камере установлен постоянный магнит, мембрана имеет жесткий центр из магнитомягкого материала, шток установлен в первой камере, а его второй конец связан с закрепленным на корпусе средством переключения регулирующего органа, при этом на первом конце штока выполнена заслонка, образующая с входным патрубком элемент сопло-заслонка. Использование эффекта изменения силы притяжения магнита в зависимости от расстояния до притягиваемого объекта позволяет объединить усилительную и выходную камеры устройства.

Однако такое объединение в случае малой величины входного зазора приводит к сильному влиянию постоянного магнита на чувствительность стабилизатора, что значительно затрудняет выставление оптимальных эксплуатационных величин: зазоров, расстояний между действующими элементами схемы, а главное обеспечить их оптимальное силовое взаимодействие. Этот фактор особенно нежелателен при изготовлении и отладке большой партии устройств.

Известно также устройство для стабилизации давления [2] принятое за прототип изобретения и содержащее корпус, входную камеру с входным патрубком, выходную камеру с выходным патрубком, регулирующий клапан, соединенный с подпружиненным элементом при помощи штока, усилительную камеру с постоянным магнитом, подвижный якорь которого через шток связан с чувствительным элементом. В этой схеме значительно проще достигается повышение чувствительности, так как положение магнита более определенно.

Однако поскольку в схеме устройства не используется эффект дросселирования проходных отверстий, особенно во входном патрубке, обеспечение чувствительности из-за наложения ограничения по характеристикам пружинно-магнитной системы становится труднодостигаемым вследствие отсутствия возможности регулирования зазора в выходном патрубке, что, в конечном итоге, негативно влияет на точность стабилизации давления.

Целью изобретения является повышение чувствительности устройства.

Цель достигается за счет того, что в устройстве, содержащем корпус, входную камеру с входным патрубком, выходную камеру с выходным патрубком, регулирующий клапан, соединенный с чувствительным элементом при помощи штока, усилительную камеру с постоянным магнитом, согласно изобретению магнит установлен на заслонках входного и выходного клапанов усилительной камеры, выполненных из магнитострикционного материала и несущих на себе управляющие катушки, связанные с первым и вторым входами блока управления, к третьему входу которого подсоединен датчик давления.

На чертеже представлено заявляемое устройство.

Оно состоит из входной камеры 1, входного клапана, состоящего из заслонки 2 и сопла 3, выходной камеры 4 с диафрагмой 5, соединенной штоком 6 с заслонкой 2, усилительной камеры 7, включающей в себя входную систему сопло-заслонка, состоящую из сопла 8, заслонки 9, выполненной из магнитострикционного материала, катушки 10, подмагничивающего устройства 11 (постоянный магнит или катушка), регулировочного винта 12, перемещающего заслонку 9 при первоначальной регулировке и установке зазора S₁. Выходная система сопло-заслонка усилительной камеры выполнена аналогично входной системе и состоит из тех же функциональных элементов: сопла 13, заслонки 14, катушки 15, подмагничивающего устройства 16, регулировочного винта 17, составляющих зазор S₂. Камера 18 датчика давления соединена с выходным патрубком 19 патрубком 20. Входной патрубок 21 подает давление во входную камеру 1 по патрубку 22 и к соплу 8 усилительной камеры по патрубку 23. Блок 24 управления соединен электрически с датчиком 25 давления и катушками 10 и 15. Заслонки 9 и 14 при регулировках перемещаются в направляющих 26 и 27 соответственно корпуса 28. Заслонки 9 и 14 элементов сопло-заслонка представляют собой стержни из магнитострикционного материала и под действием магнитных полей устройств 11 и 16 принимают определенную длину. Катушки 10 и 15 во включенном от блока 24 управления состоянии изменяют длину стержней заслонок 9 и 14, изменяя тем самым величину зазоров S₁ и S₂. Регулировочные винты 12 и 17 служат для первоначальной установки зазоров S₁ и S₂ в устройстве.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии зазоры S₁ и S₂ определяются длиной стержней заслонок, находящихся под действием только магнитного поля устройств подмагничивания (постоянных магнитов 11 и 16), и равны соответственно S_1н и S_2н. Под действием магнитного поля катушек 10 и 15, совпадающего по направлению с магнитным полем устройств подмагничивания, возникает максимальное суммарное магнитное поле, которое вызывает максимальное укорочение заслонок 9 и 14, а значит, и максимальное значение зазоров S_1max и S_2max. Под действием магнитного поля катушек, противоположных по направлению магнитному полю устройств подмагничивания, разностное магнитное поле вызывает удлинение стержней заслонок и уменьшение зазоров до значений S_1min и S_2min, близких к нулю.

Газ от источника питания по патрубку 21 поступает во входную камеру 1 по патрубку 22 и усилительную камеру 7 по патрубку 23. Проходя через зазоры S_1н и S_2н в камеру 18 датчика 25 давления, он вызывает срабатывание последнего, в результате чего блок 24 управления подает ток определенного направления и силы на катушки 10 и 15, вызывая тем самым изменение зазоров S₁ и S₂. Изменение зазоров вызывает резкое изменение давления в усилительной камере, при этом диафрагма 5 через шток 6 изменяет положение заслонки 2 относительно сопла 3 во входной камере, регулируя тем самым давление в выходной камере 4 и патрубке 19 до установленного датчиком 25 значения.

В основе работы устройства использована зависимость
h где h давление в усилительной камере;
Н давление на входе усилительной камеры;
F₁ и F₂ площади проходного сечения зазоров S₁ и S₂, согласно которой одновременное изменение обоих зазоров вызывает более резкое падение давления в измерительной камере, а значит, и более быстрое восстановление давления на входе.

Устройство находится в двух режимах работы.

Давление в выходной камере больше уровня, установленного датчиком 25. По его сигналу блок управления подает электрический сигнал необходимой полярности и силы на катушки 10 и 15, в результате чего возникающие суммарные и разностные магнитные поля устанавливают зазоры S₁S_1min ≃ 0 и S₂ S_2max. Давление в усилительной камере резко падает, диафрагма 5 поднимается, клапан 2 закрывается и давление в выходной камере 4 падает до значения, установленного датчиком 25.

Давление на выходе меньше уровня, установленного датчиком 25. В этом случае блок управления закрывает зазор S₂S_2min ≃ 0 и открывает зазор S₁ S_1max, давление в усилительной камере поднимается, клапан 2 открывается и давление на выходе возвращается к заданному значению.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к пневматическим устройствам стабилизации давления газа (воздуха) для пневматических измерительных приборов. Цель изобретения повышение точности. Устройство содержит размещенные в корпусе 28 входную камеру 1 с входным клапаном (заслонка 2 сопло 3), выходную камеру 4 с диафрагмой 5, шток 6, усилительную камеру 7 с входной системой сопло 8 заслонка 9, причем последняя выполнена из магнитострикционного материала, катушку 10, подмагничивающее устройство 11 (постоянный магнит), регулировочный винт 12. Выходная камера имеет сопло 13, заслонку 14, катушку 15, регулировочный винт 17, составляющих зазор S₂. В корпусе выполнена камера 18 датчика 25 давления, соединенная с третьим входом блока 24 управления, к первому и второму входам которого подключены соответственно управляющие катушки 10 и 15 входного и выходного клапанов усилительной камеры 7. 1 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ ДАВЛЕНИЯ ГАЗА, содержащее корпус с входным и выходным патрубками и с входной и выходной камерами, между которыми установлен регулирующий клапан, соединенный черех шток с чувствительным элементом, образующим с корпусом камеру управления, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности регулятора, в нем установлены датчик выходного давления и блок управления, камера управления соединена с входным и выходным патрубками соответственно через первый и второй переменные дроссели, заслонки которых установлены на стержнях из магнитострикционного материала, являющихся сердечниками электромагнитов, катушки которых соединены соответственно с первым и вторым выходами блока управления, вход которого соединен с датчиком выходного давления.