СТРУЙНО-ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ПРОПОРЦИОНАЛЬНЫЙ РЕГУЛЯТОР Российский патент 2018 года по МПК G05B11/50 

Изобретение относится к области автоматических регуляторов, в частности к струйно-пневмоэлектрическим регуляторам.

Из уровня техники известен пневматический пропорциональный регулятор, принцип действия которого основан на компенсации силовых воздействий давлений на чувствительную мембрану [авторское свидетельство №746412, опубл. 05.07.1980], прогиб которой регистрируется преобразователем линейных перемещений.

Недостатком такого пропорционального регулятора является его низкая чувствительность и невысокое быстродействие.

Технический результат, который достигается в настоящем изобретении, заключается в повышении чувствительности и быстродействия за счет использования измерительной компенсационной схемы силового действия струи на подвижную преграду и регистрации этого воздействия с помощью пневматической компенсационной схемы.

Более конкретно, технический результат достигается тем, что в струйно-пневматическом пропорциональном регуляторе, состоящем из подвижной части, включающей в себя пластину, подвешенную на газовой опоре, входной дифференциальной пневматической схемы, считывающего элемента в виде узла типа «сопло-заслонка», пневматического мембранного усилителя мощности, подвижная часть представляет собой пластину, жестко соединенную с двумя соплами газовой опоры, а считывающий элемент охвачен двумя соплами, расположенными до и после пневматического мембранного усилителя мощности, образующего регенеративную обратную связь с коэффициентом усиления, большим единицы.

На фиг. 1 представлена схема струйно-пневматического пропорционального регулятора.

На фиг. 2 представлен общий вид конструкции струйно-пневматического пропорционального регулятора (без усилителя мощности).

Струйно-пневматический регулятор (фиг. 1) состоит из подвижной части, входной дифференциальной пневматической схемы, считывающего элемента и пневматического мембранного усилителя мощности. Подвижная часть регулятора включает пластину 1, подвешенную на газовой опоре 2. Входная дифференциальная пневматическая схема представляет собой входные сопла 3, из которых вытекают струи воздуха под давлением Р₁ и Р₂. Считывающий элемент выполнен в виде считывающего сопла 4 и заслонки 5, жестко закрепленной на пластине 1. Между считывающем соплом 4 и питающем дросселем 6 расположена измерительная камера 7, связанная со входом усилителя 8. Выходной канал усилителя 8 (пневматический мембранный усилитель мощности) соединен с вторичным прибором (манометром 9) и соплом обратной связи 10. Для компенсации силового действия струи, исходящей из считывающего сопла 4, предусмотрено компенсирующее сопло 11, соединенное с измерительной камерой 7. Выходной сигнал Р_вых равен:

где Р₀ - условный нулевой сигнал, подающийся через сопло задания нулевого сигнала 12; K_y - коэффициент усиления усилителя 8, который согласно принципу обратной связи должен быть равен K_y≥1.

Изменение чувствительности достигается изменением соотношения плеч l₂ и l₁ (расстояний от газовой опоры 2 до входных сопел 3 и от газовой опоры 2 до заслонки 5 соответственно) путем вращения винта 13. Считывающее сопло 4 совместно с усилителем 8 и соплом обратной связи 10 образует регенеративную обратную связь, которая основана на равновесии подвижной системы.

Проведенные исследования регулятора показали высокую точность, составляющую 0,5%.

В состав регулятора без усилителя (фиг. 2) входит газовая опора 2, состоящая из ротора опоры 14 с жестко закрепленными на ней заслонкой 5 и жесткой пластиной 15. Ротор опоры 14 контактирует с диском 16, к которому подводится сжатый воздух через вход В1. Конические фаски ротора опоры 14 контактируют с коническими углублениями диска 16, образуя дроссельные отверстия газовой опоры 2 и обеспечивая газовый контакт между ротором опоры 14 и диском 16. Микрометрический винт 13 перемещает входные сопла 3, расположенные по обе стороны заслонки 5 и жесткой пластины 15, к которым подводятся давления Р₁ и Р₂ по гибким шлангам 17 через отверстия В2 и В3. Угловое перемещение заслонки 5 и жесткой пластины 15 регистрируется считывающим элементом «считывающее сопло 4 - заслонка 5», к которому через постоянный дроссель 18 подводится питание через вход В4, подающее также питание обратной связи к соплу обратной связи 10 через настроечный дроссель 19. Давление нулевой точки Р₀ подается через сопло задания нулевого сигнала 12 от входа В5.

Струйно-пневматический пропорциональный регулятор состоит из подвижной части, включающей в себя пластину, подвешенную на газовой опоре, входной дифференциальной пневматической схемы, считывающего элемента в виде узла типа «считывающее сопло-заслонка», пневматического мембранного усилителя мощности, при этом подвижная часть представляет собой пластину, жестко соединенную с двумя соплами газовой опоры, а считывающий элемент охвачен двумя соплами, расположенными до и после пневматического мембранного усилителя мощности, образующего регенеративную обратную связь с коэффициентом усиления, большим единицы. Обеспечивается повышение чувствительности и быстродействия за счет использования измерительной компенсационной схемы силового действия струи на подвижную преграду и регистрации этого воздействия с помощью пневматической компенсационной схемы. 2 ил.

Струйно-пневматический пропорциональный регулятор, состоящий из подвижной части, включающей в себя пластину, подвешенную на газовой опоре, входной дифференциальной пневматической схемы, считывающего элемента в виде узла типа «считывающее сопло-заслонка», пневматического мембранного усилителя мощности, характеризующийся тем, что подвижная часть представляет собой пластину, жестко соединенную с двумя соплами газовой опоры, а считывающий элемент охвачен двумя соплами, расположенными до и после пневматического мембранного усилителя мощности, образующего регенеративную обратную связь с коэффициентом усиления, большим единицы.