Регулятор уровня раствора Советский патент 1983 года по МПК G05D9/04 

Изобретение относится к автомати ческому регулированию уровня жидких сред и может, быть использовано для регулирования уровня пленкообразующего раствора в фильерах ленточных отливочных машин, производящих триацетатную основу кинофотопленок. Известен регулятор уровня раство ра, содержащий ванну с установленным в ней пьезометрическим датчиком уровня, пневматический усилитель, вход которого соединен с первым пьезометрическим датчиком, а выход - с полостью управления пневматического исполнительного механиз ма, выходной шток которого через рычаг кинематически соединен с заслонкой трубопровода подачи раствора в ванну 1 . Недостатками данного устройства являются сложность конструкции, содержание нестандартных элементов и узлов и неудобства при эксплуатации так как при изменении заданного зна чения уровня раствора в ванне, т.е. при переходе на другой режим работы необходимо отключать устройство, вручную устанавливать новый требуемый уровень раствора; & затем вновь включать устройство в работу. Наиболее близким к предлагаемому является регулятор уровня раствора, содержащий ванну с установленным в ней первым пьезометрическим датчиком уровня, пневматический усилител вход которого соединен с первым пьезометрическим датчиком, а выход с полостью управления пневматического мембранного исполнительного механизма, выходной шток которого через рычаг кинематически соединен с заслонкой трубопровода подачи раствора в ванну, установленный в емкости второй пьезометрический дат чик, жестко связанный со штоком, который кинематически соединен с ры чагом, причем полость второго пьезо метрического датчика соединена гибкой трубкой с входом пневматического усилителя 2 . В известном регуляторе вход одноканального усилителя соединен с выходами первого и второго пьезомет рических датчиков уровня..Это снижает чувствительность регулятора, так как при отклонении, например по вышении, уровня раствора в ванне от установившегося значения увеличится давление в полостях обеих датчиков, что вызовет уменьшение уровня в полости второго датчика, вследствие чего приращение давления в полостях датчиков и на входе усилителя пневмосигнала ослабится. Использование в известном регуля торе одноканального усилителя пневмосигнала затрудняет обеспечение устойчивой работы регулятора при больших коэффициентах усиления усилителя пневмосигналов и, тем самым, обеспечение малой статической ошибки регулирования. Внешние возмущения, например колебания давления воздуха питания, изменения температуры окружающего воздуха, оказывают влияния на работу одноканального усилителя. Кроме того, при необходимости регулирования малого значения уровня раствора в ванне отсутствует возможность увеличения входного сигнала усилителя путем погружения второго датчика в емкость с жидкостью, так как максимальное давление в полостях датчиков и на входе усилителя определяется датчиком с меньшей глубиной погружения. В зтом случае при ограниченном значении коэффициента усиления усилителя сигнал на его выходе недостаточен для установления рычага пневматического мембранного исполнительного механизма в среднем положении диапазона его возможных п еремеще н ий. Цель изобретения - повышение качества регулирования путем разделения каналов усиления первого и второго пьезометрических датчиков. Поставленная цель достигается тем, что в регуляторе уровня раствора, содержащем ванну с установленным в ней первым пьезометрическим датчиком уровня, выход которого соединен с входом первого пневматического усилителя, пневматический мембранный исполнительный механизм, выходной шток которого через рычаг кинематически соединен с заслонкой трубопровода подачи раствора в ванну, установленный в емкости второй пьезометрический датчик уровня, жестко связанный со штоком, который кинематически соединен с рычагом, дополнительно установлены второй пневматический усилитель, дифференциальный усилитель, дроссель и усилитель мощности, причем вход второго пневматического усилителя соединен с полостью второго пьезометрического датчика уровня, входы дифференциального усилителя соединены с выходами первого и второго пневматических усилителей, а его выход через последовательно включенные дроссель и усилитель мощности подключен к полости управления пневматического мембранного исполнительного механизма. На чертеже изображена принципиальная схема регулятора уровня раствора. Регулятор уровня раствора содержит ванну 1 с установленным в ней первым пьезометрическим датчиков 2 уровня, первый пневматический усилитель 3, вход которого трубкой 4 соединен с полостью 5 первого пьезометрического датчика 2, пневматический мембранный исполнительный механизм 6 выходной шток 7 которого через рычаг 8кинематически соединен с заслонкой 9трубопровода 10 подачи раствора в ванну. В емкости 11 с жидкостью ус тановлен второй пьезометрический датчик 12 уровня, жестко связанный со штоком 13. Полость 14 второго пьезометрического датчика 12 соединена гибкой трубкой 15 с входом второго.пневматического усилителя 1б. Шток 13 второго пьезометрическо го датчика 12 через регулировочный винт 17 соединен с тягой 18, котора кинематически соединена с рычагом 8 Выходы усилителей 3 и 16 соединены соответственно с первым и вторым вх дами дифференциального усилителя 19 выход которого через последовательно включенные переменный дроссель 20 и усилитель 21 мощности подключе к полости 22 управления пневматичес кого мембранного исполнительного ме ханизма 6. Усилитель 3 содержит эле мент 23 сравнения и делитель давле.ния, включающий регулируемый дроссель 24 и нерегулируемый дроссель 25, Элемент 23 сравнения включен с помощью делителя давления по схеме, выполняющей операцию умножения вход ного сигнала на постоянный коэффици ент, устанавливаемый с помощью регу лируемого дросселя 24. Проточные камеры элемента 23 сравнения подключены к регулируемому дросселю 24. Нерегулируемый дроссель 25 связан с атмосферой, а средняя точка делителя давления подключена к инверсному входу элемента 23 сравнения. Усилители 16 и 19 имеют аналогичную конструкцию. Усилитель 19 усиливает разность сигналов, поступающих на его первый и второй входы с выходов усилителей 3 и 16., Регулятор уровня раствора работает следующим образом. Перед включением регулятора уров ня раствора необходимый уровень в ванне 1у устанавливается вручную с помощью заслонки 9. Для того,чтобы осуществить включение регулятора необходимо ослабить регулировочный винт 17 и погрузить второй пьезометрический датчик 12 в емкость 11 с жидкостью. При заполнении ванны 1 раствором в полости 5 датчика.2 возникает давление, которое поступает на вход усилителя 3. Усиленный сигнал с выхода усилителя 3 поступа ет на первый вход дифференциального усилителя 19.Аналогичным образом при погружении датчика 12 в емкость 11 с жидкостью в его полости 14 воз никает давление, которое поступает на вход усилителя 16, с выхода которого усиленный сигнал поступает на второй вход дифференциального усилителя 19. Усилитель 19 усиливаетразность давлений, поступающих на его первый и второй входы. Командное давление с выхода усилителя 19 через дроссель 20 поступает на вход усилителя 21 мощности, с выхода которого усиленный по мощности пневмосигнал поступает в полость 22 управления пневматического мембранного исполнительного механизма б, в результате чего его выходной шток 7 перемещается и поворачивает рычаг 8. Регулируемый дроссель 20 служит для предотвращения резких перемещений рычага 8 при погружении датчика 12 в емкость 11 с жидкостью (целесообразность установки дросселя 2.0 была выявлена при испытаниях макета регулятора). Шток 13 второго пьезометрического датчика с помощью регулировочного винта 17, расположенного на тяге 18, закрепляется в Iraком положении, чтобы рычаг 8 Нахо- . дился примерно в среднем положении диапазона его возможных перемещений. Затем свободный конец рычага 8 соединяют с заслонкой 9 трубопровода 10 подачи раствора в ванну. После этого регулятор автоматически поддерживает уровень раствора в ванне. Если высота уровня в ванне не изменяется, то в полостях Б и 14 пьезометрических датчиков устанавливаются некоторые постоянные давления, поступающие на входы усилителей 3 и 16. Усиленные значения сигналов с выходов.усилителей 3 и 16 поступают на первый и второй входы дифференциального усилителя 19. Усиленный сигнал, пропорциональный разности входных сигналов, с выхода усилителя 19 через дроссель 20 и усилитель 21 мощности поступает в полость 22 управления мембранного исполнительного механизма 6,шток 7 которого с помощью рычага 8 удерживает заслонку 9 в положении, при котором приток раствора в ванну 1 равен расходу. При отклонении уровня, например, в сторону пов1лиения давление в полости 5 пьезометрического датчика 2 увеличивается и, следовательно, уве- личиЬается сигнал на выходе усилите,ля 3. При этом увеличивается также разность сиг налов, поступающих на первый и второй входы усилителя 19. Усиленный сигнал с выхода усилителя 19 через дроссель 20 и усилитель 21 мощности поступает, в полость 22 управления мембранного исполнительного механизма 6, который с помощью рычага 8 перемещает заслон ку 9 в сторону закрытия и тем самы уменьшает приток раствора в ванну, восстанавливая уровень раствора в ванне. Одновременно рычаг 8 с помощью тяги- 18 и штока 13 будет перемещать второй пьезометрический датчик 12 вниз, что приведет к уве личению .давления в его полости 14 следовательно, к увеличению сигнал на выходе усилителя 16. При этом уменьшается разность сигналов, пос тупающих на первый и второй входы урилителя 19, что приводит к умень шению командного сигнала,поступающего в полость 22 мембранного испол нительного механизма 6.Движение рыч га 8 продолжается до тех пор,пока усдлие,развиваемое мембранным блоко исполнительного механизма б вследст вие увеличения давления воздуха на выходе усилителя 19,не уравновеситс пружиной исполнительного механизма 6. При этом в полостях 5 и 14 пьезо метрических датчиков 2 и 12 устанав ливаются новые, большие,, чём до отклонения уров.ня давления, а на выходе, усилителя 19 устанавливается больший командный сигнал, достаточный для удержания заслонки 9 в новом установившемся положении. При отклонении уровНя в сторону понижения уровня раствора аналогичг ным образом будет перемещаться заслонка 9 в сторону открытия и тем самым увеличивать приток раствора в ванну, восстанавливая уровень раствора в ванне. Таким образом, при отклонении уровня раствора в ванне от установленного значения регулятор отрабатывает регулирующее воздействие в виде поворота регулирующей заслонки 9 пропорционально величине отклонения, т.е. реализует пропорциональный закон регулирования. Коэффициент усиления регулятора определяется местом закрепления . тяги 18 на рычаге 8. Если в процессе работы регулято ра необходимо изменить заданное зн .чение уровня раствора в ванне, то, ослабив регулировочный винт 17, пе ремещают пьезометрический датчик 12 со штоком 13 вдоль тяги 18 вниз {при.увеличении заданного значения уровня) или вверх (при уменьшении заданного значения уровня) и в новом положении стопорят регулировочным винтом 17. Для удобства изменения задания на тяге 18 регулятора нанесены риски с интервалом-, равным единице измерения уровня, а на штоке 13 имеется стрелочный указатель. Регулятор может быть использован для стабилизации уровня пленкообразующего раствора в фильерах ленточных отливочных машинi Разделение каналов усиления первого и второго пьезометрических датчиков в два раза повышает чувствительность регулятора и обеспечивает устойчивую работу регулятора при больших коэффициентах усиления по обеим каналам, что позволяет существенно уменьшить статическую ошибку при регулировании уровня раствора в ванне по сравнению с известным регулятором, т. повысить качество процесса регулирования. Следует также отметить более стабильную работу регулятора по сравнению с известным при наличии внешних возмущений, например, колебаниях давления воздуха питания,изменениях температуры окружающей среды. Это объясняется тем, что вследствие идентичности одноканальйых усилителей 3 и 16 внешние возмущения окс1зывают на них одинаковое влияние. Но.поскольку выходы этих усилителей подключены к первому и второму входам дифференциального усилителя 19, то изменения сигналов Hci входах усилителя 19, вызванные внешними возмущениями, взаимно уничтожаются и на выход усилителя 19 не проходят. Кроме того, разделение каналов усиления первого и второго пьезометрических датчиков позволяет расширить диапазон возможных регулируемых значений уровня раствора в ванне в пределах высоты стакана первого пьезометрического датчика.

РЕГУЛЯТОР УРОВНЯ РАСТВОРА, содержащий ванну с установленньтм в ней первым пьезометрическим датчиком уровня, выход которого соединен с входом первого пневматического усилителя, пневматический мембранный исполнительный механизм, выходной шток которого через рычаг кинематически соединен с заслонкой трубопровода подачи раствора в ванну, установленный в емкости второй пьезометрический датчик уровня, жестко связанный со штоком, которялй кинематически соединён с рьлчагом, о тличающийся тем, что, с целью повышения качества регулирования, в нем установлены второй пневматический усилитель, дифференциальный усилитель/ дроссель и усилитель мощности, причем вход второго пневматического усилителя соединен с полостью второго пьезсметрического датчика уровня, входы дифференциального усилителя соединены с выходами первого и второго пневматических усилителей, а его выход § через последовательно включенные дроссель и усилительмощности подСП ключен к полости управления пневматического мембранного исполнительного механизма.