УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ Российский патент 2005 года по МПК G05D7/00 G05D16/00 G05D23/00 

Изобретение относится к области автоматизации различных техпроцессов и может найти широкое применение в различных отраслях промышленности.

Известна система автоматического регулирования, содержащая регулирующий клапан, установленный на трубопроводе, имеющий мембранный исполнительный механизм, который через преобразователь функционально связан с регулирующим устройством (см., например, патент Великобритании №1068447 С 3Р С 05 D, публ. 1967 г.).

Недостатком известной системы автоматического регулирования является низкое быстродействие и недостаточная точность поддержания заданного параметра.

Целью изобретения является повышение быстродействия и точности поддержания заданного значения параметра, а также повышение надежности.

Сущность изобретения заключается в том, что в устройстве автоматического регулирования, содержащем датчик, соединенный со входом регулирующего прибора, выход которого через преобразователь связан с исполнительным механизмом регулирующего органа или запорно-регулирующего органа, преобразователь выполнен в виде, по меньшей мере, одного нагнетательного устройства;

нагнетательное устройство выполнено реверсивным;

преобразователь выполнен в виде, по меньшей мере, одного стравливающего автоматического клапана;

с полостью исполнительного механизма связан датчик давления, расцепитель которого включен на входе преобразователя;

между преобразователем и исполнительным механизмом регулирующего органа или запорно-регулирующего органа установлен, по меньшей мере, один дроссель;

корпус регулирующего органа или запорно-регулирующего органа связан с концевыми выключателями положения исполнительного механизма регулирующего органа или запорно-регулирующего органа, а расцепители концевых выключателей включены на входе преобразователя;

выход, по меньшей мере, одного нагнетательного устройства связан с исполнительным механизмом, по меньшей мере, одного стравливающего клапана;

на выходе нагнетательного устройства установлен стабилизирующий и ограничивающий давление нагнетаемой среды редукционный клапан;

на выходе, по меньшей мере, одного нагнетательного устройства установлен обратный клапан;

исполнительный механизм регулирующего органа или запорно-регулирующего органа соединен с предохранительным клапаном;

выходы "больше" и "меньше" регулирующего прибора соединены с исполнительным механизмом регулирующего органа или запорно-регулирующего органа через нагнетательные устройства или через стравливающий клапан и нагнетательное устройство соответственно;

содержится клапан для экстренного открытия или закрытия регулирующего органа или запорно-регулирующего органа;

в качестве нагнетательного устройства использован микрокомпрессор или микронасос;

выход микрокомпрессора или микронасоса связан с исполнительным механизмом по меньшей мере одного стравливающего клапана.

Устройство автоматического регулирования поясняется следующими чертежами.

Фиг.1 - Принципиальная схема устройства.

Фиг.2 - Узел поршневого исполнительного механизма.

Фиг.3 - Принципиальная схема устройства с электросхемой.

Фиг.4 - Узел концевых выключателей.

Фиг.5 - Электросхема управления устройства.

Фиг.6 - Нагнетательный узел.

Фиг.7 - Пример выполнения устройства.

Фиг.8 - Блочная схема устройства.

Фиг.9 - Пример выполнения устройства.

Устройство автоматического регулирования состоит из нагнетательного устройства 1, например миникомпрессора или мининасоса, с патрубком 2, на котором установлен регулирующим дроссель 3, соединенный с распределителем 4, который промежуточным патрубком 5 соединен с исполнительным механизмом 6, в данном примере с мембранным пневматическим механизмом, имеющим мембрану 7, разделяющую полость этого механизма на надмембранную полость 8 и подмембранную полость 9. В подмембранной полости 9 установлен диск 10, подпружиненный к мембране 7 пружиной 11. Пружина 11 установлена на шайбе 12.

К диску 10 жестко подсоединен шток 13. Исполнительный механизм 6 закреплен на корпусе запорно-регулирующего клапана 16 при помощи штатива 14 и зафиксирован при помощи накидной гайки 15.

К распределителю 4 подсоединен также патрубок 17 с дросселем 18, который соединяет распределитель 4 с клапаном 19, имеющим исполнительный механизм 20, электросоленоидный клапан например.

Нагнетательное устройство 1 электрически связано, например при помощи проводов 21, с выходом регулирующего прибора 23, а исполнительный механизм 20 клапана 19 также электрически связан с другим выходом регулирующего прибора 23, например, при помощи проводов 22.

С исполнительным механизмом 6 связан также ограничитель давления 24, например реле давления, который электрически связан с расцепителем 26, например, при помощи проводов 25, при этом расцепитель 26 установлен на проводах 21. Ограничитель давления 24 соединен с распределителем 4 при помощи патрубка 27. (Фиг.1).

Примечание: Дроссель 18 так же, как и дроссель 3, выполнен регулирующим.

Исполнительный механизм 28 может быть выполнен поршневым, в корпусе которого установлена пружина 29, подпружиневающая поршень 30, к которому подсоединен стержень 34. Исполнительные механизмы 6 и 28 имеют входные штуцеры 31 и 32, соответственно к которым подсоединяется патрубок 5. Исполнительный механизм 28 установлен на корпусе запорно-регулирующего клапана 33. (Фиг.2).

Расцепитель 35 ограничителя давления 24 может быть установлен и на проводах 22. На патрубке 2 может быть установлен обратный клапан 36. (Фиг.1).

На примере Фиг.3 показана конкретная электрическая связь между конкретным регулятором типа Р-25 с нагнетательным устройством 1, точнее с его однофазным электродвигателем напряжением - 24 В и электрокатушкой исполнительного механизма 20 запорного клапана 19. Провод 37 является общим для питания электродвигателя нагнетательного устройства и для электропитания электрообмотки исполнительного механизма 20 соленоидного клапана. От провода 37 выполнены два отвода: отвод 38, соединяющий его с электрообмоткой электропривода нагнетательного устройства 1, а отвод 39 соединяет провод 37 с обмоткой соленоидного клапана 19, точнее его исполнительного механизма 20. Электроконтакты 40 и 41, установленные соответственно на проводах 22 и 21, являются контактами ограничителя давления 24, который в данном случае может являться дифференциальным реле давления с двумя параметрами настройки.

Клемма 42 регулирующего прибора 23 соответствует клемме 9 регулирующего промышленного прибора Р-25 с выходным сигналом ″Больше″, клемма 43 регулирующего прибора 23 соответствует клемме 8 регулирующего промышленного прибора Р-25 и соответствует общей точке на этом приборе, клемма 44 соответствует клемме 7 регулирующего промышленного прибора Р-25 с выходным сигналом ″Меньше″. В качестве промышленного клапана для реализации устройства автоматического регулирования может быть использован регулирующий клапан 25ЧЗ0НЖ с мембранным исполнительным механизмом, выполняющий роль клапана 16 с исполнительным механизмом 6.

Распределитель 4 может крепиться к исполнительному механизму 6 при помощи ниппеля 45, жестко закрепленного на патрубке 5, накидной гайки 46, установленной на ниппеле 45 и имеющей резьбовое соединение с переходником 47, который также имеет резьбовое соединение со штуцером 31 исполнительного механизма 6. (Фиг.3).

Функции ограничителя давления могут выполнять и концевые выключатели. Концевой выключатель 48 верхнего положения штока 14, концевой выключатель 49 нижнего положения штока 14, концевики 48 и 49 управляются упором 50, жестко установленным на штоке 14.

Контакты 51 концевика 48 установлены на проводах 22, контакты 52 концевика 49 установлены на проводах 21.

Концевики 48 и 49 жестко связаны с корпусом клапана 16. (Фиг.4).

Если устройство автоматического регулирования предназначено для поддержания заданного давления определенной среды в трубопроводе, на котором установлен клапан 16, то ограничитель давления 24 может выполнять функции управления. В этом случае устанавливается дополнительный ограничитель давления на распределителе 4, а ограничитель давления 24 в данном примере выполняет функции регулятора давления, например, эти функции может выполнять электроконтактный манометр. Дополнительный ограничитель 53, установленный на распределителе 4, функционально связан своими расцепителями 54 и 55, установленными на проводах 22 и 21, соответственно со схемой управления нагнетательным устройством 1 и клапаном 19.

На электрической схеме электроконтактный манометр 56 своими контактами 57 и 58 последовательно подключен к контактам 59 и 60 расцепителей 54 и 55 соответственно и катушкам реле 61 и 62 соответственно, при этом они соединены между собой и источником электропитания при помощи электропроводов 63, 64 и 65 соответственно.

Контакты реле 67 с катушкой 61 последовательно соединены с обмоткой 72 исполнительного механизма 20 клапана 19.

Контакты реле 68 с катушкой 62 последовательно соединены с обмоткой 71 электропривода нагнетательного устройства 1.

Контакты реле 67 и 68 соединены с обмотками 71 и 72, являющимися электрическими обмотками, электропроводами 66, 69 и 70 соответственно, при этом электропроводы 66 соединяют электросхему с источником электропитания. (Фиг.5).

Для отдельных случаев роль обратного клапана могут выполнять другие запорные устройства, например электросоленоидный клапан 73 с электрическим исполнительным механизмом 74, электрически связанный через провод 21 с выходом регулирующего прибора 23. (Фиг.6).

Устройство автоматического регулирования может быть использовано в схеме регулятора прямого действия "после себя" или "до себя". Например, регулятор прямого действия "после себя" может быть выполнен из клапана 16, мембранный исполнительный механизм которого трубкой 75 соединен с выходным патрубком 76, т.е., например, надмембранная полость 8 исполнительного механизма 6 соединена с полостью выходного патрубка 76, а к подмембранной полости 9 подключен патрубок 2, связывающий ее с нагнетательным устройством 1. В этом примере ограничитель давления 24 соединен с подмембранной полостью 9. (Фиг.7).

Регулирующий прибор 23 своим входом функционально связан с датчиком 77, являющимся первичным прибором, например термометром сопротивления градуировки 5 Ом. (Фиг.8).

Устройство автоматического регулирования может быть реализовано и гидравлическим методом, в этом случае нагнетательное устройство 1 является мининасосом и в гидравлическую схему включена накопительная емкость 79, трубкой 80 соединенная со входом нагнетательного устройства 1, а трубкой 81 связана с выходом клапана 19 (Фиг.9). К распределителю 4 или к патрубку 17 до регулируемого дросселя может быть подключен патрубок 82, соединяющий их с клапаном 83, к которому другим концом подключен патрубок 82 и исполнительным механизмом которого является электрический механизм 84 (Фиг.3).

Дополнительно:

На Фиг.10 изображен пример поршневого исполнительного механизма с дополнительным нагнетательным устройством 85, например микрокомпрессором или микронасосом, патрубком 86, с установленным на нем регулируемым дросселем 87, связывающим его выход с полостью цилиндрического корпуса 88 этого поршневого исполнительного механизма, в котором выполнен с возможностью возвратно-поступательного перемещения поршень 89 с подсоединенным к нему штоком 90. При этом на крайних точках корпуса 88 установлены стравливающие электроклапан 92 и электроклапан 93, электрокатушка электроклапана 92 подключена к проводу 21, а электрокатушка электроклапана 93 подключена к проводу 22. Электроклапан 92 расположен с противоположной стороны по отношению к нагнетательному устройству 1, а электроклапан 93 расположен с противоположной стороны по отношению к нагнетательному устройству 85. На входе нагнетательного устройства 1 может быть установлен фильтр 94. На исполнительном механизме 6 или распределителе 4 может быть установлен предохранительный клапан 95. (Фиг.3). Предохранительный клапан может быть установлен на любом участке устройства автоматического регулирования, связанном с исполнительным механизмом 6, например в нагнетательном устройстве 1.

На Фиг.11, 12, 13, 14 показаны примеры выполнения системы управления устройства автоматического регулирования в блочном виде.

На Фиг.11 датчик 77 функциональной связью 96 соединен со входом регулирующего прибора 23, который соединен с источником питания 97 функциональной связью 98. Выход регулирующего прибора 23 функциональными связями 99 и 100 соответственно может быть напрямую связан с обмоткой 71 электропривода нагнетательного устройства 1 и обмоткой 72 исполнительного механизма 20 клапана 19.

На Фиг.12 изображен пример, в котором выход регулирующего прибора 23 связан с электропреобразователями, например с катушкой 61 и с катушкой 62 промежуточных реле, которые связаны с источниками питания 101 и 103 функциональными связями 102 и 104.

Выходы этих электропреобразователей функциональными связями 105 и 106 соединены с обмотками 71 и 72.

На Фиг.13 изображен пример, в котором выход регулирующего прибора 23 связан с обмоткой 72 напрямую, с обмоткой 71 этот выход связан через электропреобразователь.

На Фиг.14 изображен пример, в котором выход регулирующего прибора 23 связан со входом электронного преобразователя 109, например со входом известного усилителя У29.3, выход с которого функциональными связями 110 и 111 связан с обмотками 71 и 72, источник питания 107 функциональной связью 108 связан с электронным преобразователем 109.

На Фиг.15, 16, 17 показаны примеры выполнения системы управления устройства автоматического регулирования в виде электросхем.

На Фиг.15 изображена электросхема, на которой выход регулирующего прибора 23 связан с обмотками 72 и 71 через промежуточные реле с катушками 62 и 61 контактами 67 и 68.

На Фиг.16 изображен пример с применением в качестве преобразователя усилителя 112, имеющего промышленную марку У29.3, входные клеммы 113, 114, 115 которого соответствуют промышленным клеммам 7, 5, 9. А выходные клеммы 116, 117, 118 соответствуют промышленным клеммам 6, 8, 10, которые проводами 119, 120, 121 соединены с обмотками 71 и 72.

На Фиг.17 изображен пример, в котором один из выходов регулирующего прибора 23 связан с обмоткой 71 через реле, а другой выход этого прибора соединен с обмоткой 72 напрямую.

Дополнительные материалы:

Фиг.18 - пример выполнения устройства автоматического регулирования с поршневым исполнительным механизмом.

Фиг.19 - пример реверсивного нагнетательного исполнительного механизма.

Фиг.20 - изображен пример устройства автоматического регулирования с поршневым исполнительным механизмом.

Фиг.21 - пример расположения узлов управления.

На Фиг.18 приведен пример, в более крупном масштабе изображенный на Фиг.10.

На Фиг.19 показан пример, в котором нагнетательное устройство 1 выполнено реверсивным, т.е. оно может нагнетать в прямом и обратном направлениях, при данном выполнении достаточно одного нагнетательного устройства для управления исполнительным механизмом, например поршневым исполнительным механизмом с корпусом 88.

Как правило, реверсивное нагнетательное устройство имеет три вывода: один общий вывод и два вывода, один из которых прямого хода, а другой - обратного хода. В этом случае на общий вывод подключается провод 37, на вывод прямого хода подключается провод 21, а на вывод обратного хода подключается провод 22.

На Фиг.20 показан пример системы управления с применением трехпозиционного переключателя 125, который может иметь два электрических исполнительных механизма с катушками 126 и 127. Вход переключателя 125 связан патрубком 2 с выходом нагнетательного устройства 1, а выход переключателя 125 трубкой 128 связан с корпусом 88 поршневого исполнительного механизма, имеющим функции прямого хода, а трубка 129 связывает выход переключателя 125 с корпусом 88 с функциями обратного хода. В этом частном случае нагнетательное устройство 1 своим электрическим приводом одновременно подключено к проводу 21 и проводу 22, одновременно провод 21 подключен к катушке 126, а провод 22 подключен к катушке 127.

Электроклапан 92 соединен с корпусом 88 при помощи трубки 121, на которой установлен регулируемый дроссель 122, а электроклапан 93 подсоединен к корпусу 88 при помощи трубки 123 с регулируемым дросселем 124. Электроклапан 92 имеет электрический исполнительный механизм 132, к которому подключен провод 21, а электрический клапан 93 имеет электрический исполнительный механизм 133, к которому подключен провод 22. К электрическим исполнительным механизмам 132 и 133 подключен общий провод 37. Аналогично общий провод 37 подключен к катушкам 126 и 127. На Фиг.21 приведен пример размещения нагнетательного устройства 1 и стравливающего клапана 19 в одном корпусе, в этом случае патрубок 17 подключен к патрубку 2 после регулируемого дросселя 3.

На патрубках 2 и 121 могут быть установлены обратные клапаны (на чертеже не показаны), как и в предыдущих примерах.

Примечание:

Для реализации примера, изображенного на Фиг.8 и 11, когда выход с регулирующего прибора напрямую связан нагнетательным устройством, может быть использован микрокомпрессор, приведенный в А.С. №681209 от 25.08.79 г., М кл. F 04 В 45/04. В этом случае провода 21 и 37 подключаются к электрообмотке электромагнита.

Для реализации примера, изображенного на Фиг.12, 13, 14, может быть использован мембранный микрокомпрессор, приведенный в А.С. №1818486 от 1989 г., М кл. 6 F 04 Д 25/06.

Могут быть использованы также микрокомпрессоры из А.С. №№2082902, F 04 B 45/10, №134182, 1987 г. и РФ 2082023 от 20.06.97, г. М.кл. 6 F 04 Д 25/06.

В качестве регулирующего прибора может быть применен РС29 пром. пр.

Устройство автоматического регулирования работает следующим образом.

При отклонении от заданного параметра датчик 77 подает сигнал разбаланса на вход регулирующего прибора 23, например ПИ-регулятор РС29, с выхода которого поступает сигнал, например, по проводам 21 и 37 на электропривод нагнетательного устройства 1, например на обмотку 71 микрокомпрессора, точнее его привода, микрокомпрессор включается, начинает работать, нагнетая сжатый воздух через обратный клапан 36, регулируемый дроссель 3, распределитель 4, по патрубкам 2 и 5 в полость 8 мембранного исполнительного механизма 6, воздействуя на мембрану 7, сжатый воздух начинает перемещать диск 10 со штоком 13 вниз, и если клапан 16 нормально разомкнут, то он начинает закрываться.

Это продолжается до тех пор, пока длится сигнал с выхода регулятора ПИ, который может работать в импульсном режиме, как только сигнал прекращается, т.е. прекращается питание электропривода микрокомпрессора, он отключается. Естественно, набранное давление в полости 8 остается стабильным. Если появляется необходимость уменьшить это давление, т.е. приоткрыть клапан 16, то на выходе регулирующего прибора 23 по проводам 22 и 37 сигнал на открытие клапана 16 подается на электрический исполнительный механизм 20 клапана 19, который срабатывает и через регулируемый дроссель 18 по патрубкам 17 и 5 стравливает сжатый воздух из полости 8, и диск 10 со штоком 13 под воздействием пружины 11 начинает двигаться вверх, приоткрывая клапан 16.

Это происходит до тех пор, пока не прекратится сигнал на открытие клапана 16. Таким образом происходит регулирование заданного параметра, например температуры, и поддержание его необходимой величины.

Регулируемые дроссели предназначены для поддержания скорости открытия и закрытия клапана, так, чем сильнее дросселируют, т.е. прикрыты дроссели 3 и 18, тем медленнее открывается и закрывается клапан 16.

Аналогично работает устройство и с поршневым клапаном 33.

В этом случае роль мембраны выполняет поршень 30.

Расцепители 26 и 35, функции которых могут выполнять контакты реле давления или контакты 59 и 60 ограничителя давления 53, напр. ЭКМ, выполняют двойную функцию: ограничивают предельное давление в полости 8, исключая разрыв исполнительного механизма 6, с другой стороны, они определяют процент открытия клапана, т.к. величина открытия клапана 16 является функцией давления среды, например воздушной среды, в исполнительном механизме 16. Роль ограничителей давления 24 или 53 могут выполнять различные приборы - реле давления, электроконтактные манометры, контакты которых включены в цепь питания исполнительного механизма 20 и электропривода нагнетательного устройства 1, т.е. в провода 21 и 22, или в цепь питания промежуточных реле 61 и 62, т.е. в провода 64 и 65. Аналогичные функции могут выполнять концевики 48 и 49, контакты 51 и 52 включены в провода 21 и 22, т.е. в цепь питания нагнетательного устройства 1 и клапана 19. Упор 50 воздействует в нижнем положении на концевик 49, отключая контактами 52 цепь питания нагнетательного устройства 1, при достижении верхнего положения упор 50 воздействует на концевик 48, который контактами 51 размыкает цепь питания клапана 19, т.е. провод 22. Таким образом, регулирующий прибор 23 является одновременно в отдельных случаях и источником питания нагнетательного устройства 1 и клапана 19. Защитные функции от разрыва исполнительного механизма 6 выполняет и предохранительный клапан 95, который начинает стравливать газовую или жидкую среду при превышении ее давления из исполнительного механизма 6. Для экстренного открытия или закрытия клапана 16 в зависимости от его исполнения "НО" или "НЗ" предназначен клапан 83, который может быть связан с кнопкой управления им (на чертеже не показана). Обратный клапан 36 позволяет удерживать давление среды в исполнительном механизме 6 при прекращении управляющего сигнала с выхода регулирующего прибора 23.

Выполнять функции регулирующего прибора 23 могут простейшие приборы, например контактный термометр или контактный манометр 56, который своими контактами 57 или 58 в зависимости от давления в точке, где установлен контактный манометр 56, например на трубопроводе 76, замыкая их, связывает источник электропитания напрямую или через промежуточные реле 61 или 62 с обмоткой 71 электропривода нагнетательного устройства 1 или с обмоткой 72 исполнительного механизма 20 клапана 19, например, при помощи контактов реле 67 или 68.

Роль обратного клапана 36 может выполнять и клапан 73, установленный на патрубке 2 после нагнетательного устройства 1, исполнительный механизм которого подключен к проводу 21 и 37, при этом клапан выполнен нормально замкнутым и открывается одновременно с подачей питания на нагнетательное устройство 1.

Устройство автоматического регулирования может работать одновременно и с регулирующим клапаном "до себя" или "после себя".

На Фиг.7 изображен пример выполнения этой связи с регулирующим клапаном "после себя" выполненным на основе клапана 16 в нормально разомкнутом исполнении, верхняя полость 8 исполнительного механизма которого трубкой 75 соединена с трубопроводом 76 на выходе клапана 16, а нижняя полость 9 этого механизма патрубком 2 соединена с нагнетательным механизмом 1, который управляется ограничителем давления 24, электрически связанным с нагнетательным устройством 1. В данном случае в функции устройства автоматического регулирования входит поддержание необходимого давления среды в нижней полости 9 мембранного исполнительного механизма 6.

Устройство автоматического регулирования может быть выполнено и с гидравлическим приводом, который по своему принципу полностью совпадает с пневматическим приводом, только в качестве нагнетательного устройства 1 вместо микрокомпрессора может применяться микронасос, а накопительная емкость нужна для аккумуляции в ней жидкости, которая забирается нагнетательным устройством 1 и направляется в исполнительный механизм 6 и стравливается в ней с из этого механизма клапаном 19.

При помощи устройства автоматического регулирования можно легко управлять и пневмоцилиндрами или гидроцилиндрами двустороннего действия.

Пневмоцилиндр изображен на Фиг.18, в этом примере нагнетательные устройства 1 и 85 электрически связаны с выходами "больше" и "меньше" соответственно регулирующего прибора 23.

При необходимости переместить поршень 89 вместе со связанным с ним штоком 90 в ту иди иную сторону сигнал с регулирующего прибора 23 поступает на один из них, одновременно этот сигнал поступает и на клапан 92, расположенный с противоположной стороны корпуса 88.

Одно из нагнетательных устройств начинает подавать воздух или жидкость в полость цилиндра с одной стороны, а с противоположной стороны поршня 89 полость цилиндра через открывшийся клапан 92 (93 соединяется с атмосферой или накопительной емкостью, чтобы не появилось противодавление при движении поршня 89. В данном случае рассматривается срабатывание нагнетательного устройства 1 и клапана 92.

Аналогично будет действовать и нагнетательное устройство 85 совместно с клапаном 93, только поршень 89 со штоком 90 будут двигаться в противоположную сторону.

Шток 90 может быть соединен с различными запорно-регулирующими органами, например заслонкой, задвижкой, клапаном или краном.

При использовании трехпозиционного переключателя 125 в зависимости от сигнала с регулирующего прибора 23 на катушки 126 или 127 переключатель соединяет выход нагнетательного устройства 1 через патрубок 2 с трубками 128 или 127, а нагнетательное устройство включается при любом сигнале с выхода регулятора 23. Т.е. электрические провода 21 и 22 параллельно подключены к электроприводу нагнетательного устройства 1.

Если нагнетательное устройство будет выполнено реверсивным по крайней мере с тремя выводами, позволяющими подключить управляющие электрические провода, например провод "меньше" 21, провод "больше" 22 и общий провод 37, при сигнале "меньше" с выхода прибора 23 нагнетательное устройство начинает нагнетать среду жидкую или газообразную в корпус 88 цилиндра, передвигая поршень 89 в противоположную от подсоединения патрубка 2, при сигнале "больше" нагнетательное устройство 1 начинает откачивать эту среду в противоположном направлении, создавая разрежение в полости цилиндра, всасывая за собой поршень 89.

Сигналы с выхода регулирующего прибора 23 могут идти на нагнетательное устройство 1 или на клапан 19, или через преобразователь, например усилитель или реле. Все это известные решения, приведенные на блочных схемах Фиг.13-17.

Дополнительные материалы:

Фиг.22 - Привод устройства с реверсивным нагнетательным устройством.

Фиг.23 - Пример выполнения реверсивного нагнетательного устройства.

Фиг.24 - Электрическая схема электродвигателя реверсивного нагнетательного устройства.

Фиг.25 - Пример выполнения реверсивного нагнетательного устройства.

Фиг.27 - Пример выполнения электрической схемы устройства.

Фиг.26 - Пример выполнения привода устройства.

Фиг.28 - Пример выполнения стравливающего устройства.

Фиг.29 - Пример выполнения гидравлической части устройства.

Фиг.30 - Узел нагнетания.

Фиг.31 - Гидросистема.

Фиг.32 - Пример выполнения устройства с заслонкой.

Фиг.33 - Пример выполнения устройства с клапаном или задвижкой.

На противоположной стороне относительно места подключения патрубка 2 подсоединен патрубок 134 с установленным на нем предохранительным клапаном 135 или обратным клапаном (на чертеже не показан). Фиг.19.

Нагнетательное устройство 1 может быть выполнено реверсивным, т.е. нагнетать газовую или жидкую среду в противоположные стороны и иметь по меньшей мере три входа электроуправления. К этим входам подсоединены провода управления 21, 37 и 22. В данном примере реверсивное нагнетательное устройство 1 имеет два противоположных выхода гидравлических или пневматических, через которые в противоположные стороны производится нагнетание газовой или жидкой среды.

В данном конкретном примере один из выходов соединен патрубком 2 с одной из сторон цилиндра, точнее с полостью корпуса 88, а противоположный выход соединен патрубком 86 с противоположной стороной цилиндра, точнее с полостью корпуса 88. Фиг.22.

В заявленных материалах приводится пример выполнения реверсивного нагнетательного устройства 1, в корпусе которого выполнен вал 136, закрепленный на опорных подшипниках 137 и 138 с возможностью вращения вокруг своей оси. Подшипники 137 и 138 запрессованы с торцов корпуса нагнетательного устройства 1. На валу 136 с одной из сторон жестко закреплен ротор 139 электродвигателя, статор которого коаксиально закреплен на корпусе нагнетательного устройства 1, при этом электрообмотки статора имеют три вывода, соединенных с управляющими проводами 21, 37, 22. На валу 136 закреплен винтовой ротор 141, выполняющий функции винтового поршня. Винтовой ротор 141 расположен между вводами патрубков 2 и 86 в корпус нагнетательного устройства 1. Фиг.23.

По своей конструкции в данном примере нагнетательное устройство относится к компрессорам с винтовым ротором или насосам с винтовым ротором.

На Фиг.24 изображена электрическая схема статора известного реверсивного электродвигателя болгарского производства типа ЕОРКП 041/4 однофазного питания.

В данном примере изображен статор с двумя обмотками 142 и 143, одними концами соединенными в точке 144, а другими концами 146 и 147 подключенными к выводящим проводам 148 и 149 соответственно, между которыми на электропроводе 151 установлен конденсатор 150.

Точка 144 соединения двух обмоток 142 и 143 выведена проводом 145 на клеммник 152, на который выведены и провода 148 и 149. К этим проводам на клеммнике 152 подключены соответственно и управляющие провода 37, 21 и 22.

Нагнетательные устройства 1 и 85 могут иметь пневматическую или гидравлическую связь со стравливающими клапанами 92 и 93. Эта связь осуществляется при помощи трубки 155, соединяющей патрубок 2 с исполнительным механизмом 156, а патрубок 86 трубкой 157 соединен с исполнительным механизмом 158. В данном примере исполнительные механизмы выполнены пневматическими или гидравлическими. Таким образом, выходы нагнетательных устройств 1 и 85 в данном примере соединены с исполнительным механизмом, цилиндром, с его корпусом 88 и соответственно с исполнительными механизмами 156 и 158. Фиг.26.

Реверсивное нагнетательное устройство 1 может быть выполнено с двумя электродвигателями, например дополнительный электродвигатель может быть размещен в противоположном конце корпуса нагнетательного устройства 1 по отношению к ранее рассматриваемому двигателю.

На валу 136 жестко закреплен ротор 153 этого электродвигателя, коаксиально которому закреплен на корпусе нагнетательного устройства 1 статор 154. В данном случае оба электродвигателя выполнены не реверсивными, а их статоры выполнены как у обычных однофазных двигателях, задача которых раскручивать винтовой ротор в противоположных направлениях, в зависимости от сигнала с регулирующего прибора 23, связь между которыми осуществляется при помощи проводов 21 и 37, подключенных к статору 140, и проводов 22 и 37, подключенных к статору 154. Фиг.25.

Управление исполнительными механизмами через нагнетательное устройство может осуществляться и при помощи электрокнопок 159 и 160, включенных в цепь питания, например, обмоток 71 и 72 соответственно электропривода нагнетательного устройства 1 и исполнительного механизма 20 клапана 19. Фиг.27.

Между стравливающим клапаном, например 93, на патрубке, соединяющем его с исполнительным механизмом, точнее с его корпусом, например 88, может быть установлен предохранительный клапан 161, вход которого соединен с исполнительным механизмом, а выход соединен со стравливающим клапаном, например 93. Такое выполнение стравливающего узла позволяет поддерживать необходимое противодавление в исполнительном механизме 28.

Привод устройства автоматического регулирования может быть выполнен, как рассматривалось раньше, гидравлическим.

В частности, для управления цилиндром с корпусом 88 входы нагнетательных устройств 1 и 85 могут быть соединены патрубком 162, который в свою очередь соединен с трубопроводом 164 для жидкой среды, например для воды или масла, что связывает его с накопительной емкостью, на чертеже не показанной, или источником среды под давлением, например, воды под давлением - городской водой, или нагнетаемого насосом масла. В этом частном случае на трубопроводе 164 устанавливается редукционный клапан 163. Фиг.29.

На выходе нагнетательного устройства может быть установлен редукционный клапан 165. Фиг.30.

При выполнении нагнетательного устройства 1 реверсивным с гидроприводом к патрубкам 2 и 86 могут быть подведен патрубок 162, соединяющий их, на котором установлены обратные клапаны 166 и 167, и который связан аналогично предыдущему случаю с трубопроводом 164, на котором может быть установлен редукционный клапан 163.

Примечание:

Регулирующий прибор - ПИ регулятор, контактный прибор, кнопки электроуправления - все это может быть названо в общем устройством управления приводом исполнительного механизма. В свою очередь, приводом исполнительного механизма является нагнетательное устройство 1 или стравливающее устройство, например стравливающий клапан 19. В свою очередь, нагнетательное устройство 1, стравливающий клапан 19, другие нагнетательные устройства и стравливающие клапаны, изображенные на эскизах в заявленных материалах, вместе с исполнительными механизмами являются приводом для запорных, запорно-регулирующих, запорных или регулирующих органов.

На Фиг.32 изображен пример исполнительного механизма в форме поршневого цилиндра, шарнирно закрепленного на станине при помощи шарнира 166, а его шток 90 при помощи шарнира 167 соединен с рычагом 168, жестко закрепленным в точке 169 к заслонке 170, близкой к оси ее вращения, причем заслонка установлена в трубопроводе 171.

На Фиг.33 изображен пример исполнительного механизма в форме поршневого цилиндра, закрепленного при помощи штатива 14 на клапане 16, или задвижке, при этом шток 90 соединен со штоком 13 клапана 19 или со штоком задвижки.

О работе устройств, изображенных в качестве примеров в дополнительных материалах.

При выполнении нагнетательного устройства 1 реверсивным возможно нагнетание газовой или жидкой среды в прямо противоположных направлениях. Поэтому при подаче сигнала на провода 145 (общий провод) и 148 через провода 37 (общий провод) и провод 21, соединенные на клеммнике 152, в статоре 140 образуется бегущее электромагнитное поле определенного направления, увлекающее за собой ротор 139, который начинает вращать винтовой ротор 141 нагнетательного устройства 1, при этом он нагнетает, например, газообразную или жидкую среду в направлении патрубка 2, начиная перемещать поршень влево, в это же время с противоположной стороны среда из под поршня 89 по патрубку 86 засасывается нагнетательным устройством 1, тем самым облегчая ход поршня 89 со штоком 90.

Аналогично будет работать нагнетательное устройство 1 при подаче сигнала на провода 145 и 149, только роторы 139 и 141 будут вращаться в противоположную сторону по отношению к первому случаю.

И нагнетание среды будет идти по патрубку 86, а всасывание среды будет идти по патрубку 2, и поршень будет двигаться слева направо. Фиг.22-24.

При выполнении нагнетательного устройства с двумя двигателями сигнал поступает с управляющего устройства то на один двигатель, то на другой, при этом один из двигателей всегда обесточен, а ротор 141 вращается то в одну сторону, то в другую.

В остальном принцип действия полностью совпадает с предыдущим примером. Фиг.25.

В целях уменьшения токовой нагрузки на управляющее устройство стравливающие клапаны 92 и 93 открываются от давления среды поступающего при включении одного из нагнетательных устройств 1 или 85, передающегося по трубке 155 или 157 и воздействующего на исполнительные механизмы 156 и 158.

Таким образом, как только срабатывает одно из нагнетательных устройств, подавая среду под давлением в полость корпуса 88 цилиндра с одной из сторон поршня 89, под действием этого давления с противоположной стороны цилиндра открывается стравливающий клапан, уменьшая величину противодавления при движении этого поршня. Фиг.26.

Нагнетательное устройство 1 или один из стравливающих клапанов, например 19, может управляться и от электрокнопок 159 и 160.

Например, нажав кнопку 159, оператор подает напряжение на обмотку 71 статора двигателя нагнетательного устройства, замыкая цепь питания этой обмотки 71, включая нагнетательное устройство 1.

Нажав кнопку 160, мы замыкаем цепь питания обмотки 72, включаем стравливающий клапан 19. В этих случаях через исполнительный механизм будут перемещаться запорно-регулирующие органы в ту или иную сторону. Фиг.27.

Установка предохранительного клапана в разрыв патрубка 121 позволяет регулировать противодавление в исполнительном механизме при срабатывании нагнетательного устройства, т.к. среда из полости исполнительного механизма начинает стравливаться только при определенном давлении, при котором срабатывает предохранительный клапан 161. Фиг.28.

При выполнении привода запорно-регулирующих органов гидравлическим через трубопровод 164 и патрубок 162 на вход нагнетательных устройств 1 и 85 подается подпор жидкой среды, которая может быть водой или маслом, под определенным давлением, например городской водой из городского водопровода, масла, подаваемого насосом или из накопительной емкости. Для стабилизации давления подпора используется редукционный клапан 163. В отдельных случаях этот подпор может быть пневматическим, в этом частном случае по трубопроводу 164 и патрубку 162 подается сжатый воздух с компрессора.

Подпор способствует уменьшению инерционности устройства автоматического регулирования. Фиг.29.

Для стабилизации и ограничения давления нагнетаемой среды на выходе нагнетательного устройства 1, например, может быть установлен редуционный клапан 165. Фиг.30.

Аналогично вышерассмотренному примеру может осуществляться и подпор реверсивного нагнетательного устройства 1, только среда под давлением подается по трубопроводу 164 и патрубку 162 на оба выхода этого устройства. Фиг.31.

Пневматический или гидравлический исполнительный механизм может работать совместно с различными запорно-регулирующими органами, например односидельчатыми или двухсидельчатыми клапанами, задвижками, заслонками и кранами. Приведены примеры на Фиг.32, 33.

Устройство предназначено для автоматического и дистанционного управления различными технологическими процессами. Технический результат - повышение быстродействия и точности поддержания заданного параметра. Основными элементами устройства автоматического регулирования являются устройство управления, например компьютер, или регулирующий прибор, или кнопочная станция, вход которого функционально связан с одним или несколькими датчиками, выход же этого управляющего устройства связан напрямую или через усилитель с преобразователем или преобразователями, в данном случае в виде нагнетательного или стравливающего устройства, в задачу которых входит поддержание необходимого давления в полости исполнительного механизма жидкой или газообразной среды, исполнительный механизм, в задачу которого входит воздействие на запорно-регулирующие органы, которые непосредственно влияют на регулируемый процесс. 13 з.п. ф-лы, 33 ил.

1. Устройство автоматического регулирования, содержащее датчик, соединенный со входом регулирующего прибора, выход которого через преобразователь связан с исполнительным механизмом регулирующего органа или запорно-регулирующего органа, отличающееся тем, что преобразователь выполнен в виде, по меньшей мере, одного нагнетательного устройства.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что нагнетательное устройство выполнено реверсивным.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что преобразователь выполнен в виде, по меньшей мере, одного стравливающего автоматического клапана.4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что с полостью исполнительного механизма связан датчик давления, расцепитель которого включен на входе преобразователя.5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что между преобразователем и исполнительным механизмом регулирующего органа или запорно-регулирующего органа установлен, по меньшей мере, один дроссель.6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус регулирующего органа или запорно-регулирующего органа связан с концевыми выключателями положения исполнительного механизма регулирующего органа или запорно-регулирующего органа, а расцепители концевых выключателей включены на входе преобразователя.7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выход, по меньшей мере, одного нагнетательного устройства связан с исполнительным механизмом, по меньшей мере, одного стравливающего клапана.8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на выходе нагнетательного устройства установлен стабилизирующий и ограничивающий давление нагнетаемой среды редукционный клапан.9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на выходе, по меньшей мере, одного нагнетательного устройства установлен обратный клапан.10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что исполнительный механизм регулирующего органа или запорно-регулирующего органа соединен с предохранительным клапаном.11. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выходы "больше" и "меньше" регулирующего прибора соединены с исполнительным механизмом регулирующего органа или запорно-регулирующего органа через нагнетательные устройства или через стравливающий клапан и нагнетательное устройство соответственно.12. Устройство по п.1, отличающееся тем, что содержит клапан для экстренного открытия или закрытия регулирующего органа или запорно-регулирующего органа.13. Устройство по п.12, отличающееся тем, что в качестве нагнетательного устройства использован микрокомпрессор или микронасос.14. Устройство по п.13, отличающееся тем, что выход микрокомпрессора или микронасоса связан с исполнительным механизмом по меньшей мере одного стравливающего клапана.