Электропневмопреобразователь Советский патент 1986 года по МПК F15C3/04 

1

Изобретение относится к преобразователям энергии сигналов и может быть применено для связи электрических систем с пневматическими.

Цель изобретения - повышение статической точности устройства.

На чертеже изображен электропнев- мопреобразовательо

Электропневмопреобраэователь состоит из корпуса 1, блока 2 преобразования входного электрического сигнала в усилие, выполненного,, например, b вдаде электромагнита с внешним поворотным якорем, узла формирования выходного сигнала, состоящего из двух коаксиальных седел 3 и 4, закрывающихся заслонкой 5, подпружиненной пружиной 6 со стороны камеры 7 сброса. Внутреннее седло 3, неподвижно связанное с корпусом 1 устройства, соединено с каналом питания РП„ , а внешнее седло 4 - с полостью 8 отрицательной обратной связи, образованной мембранами 9 и 10, жесткие центры которых связаны между собой штоком 11 и с якорем 12 блока 2 преобразования входного электрического сигнала в усилие. Полость 8 является одновременно выходной камерой преобразователя и сое щнена с камерой 13 разгрузки, которую образуют корпус 1 и разделительная мембрана 14. Между жестким центром разделительной мембраны 14 и заслонкой 5 установлена пружина 15 сжатия. Пружина сжатия 16 установлена между кольцевым выступом корпуса 1 и жесткш-j центром разделительной мебмраны 14. Полость 8 подключена к вькодному каналу вых корпусе выполнен кольцевой выступ 17.

Устройство работает следующим образом.

В исходном положении пружина 6 компенсирует силу, возникающую при действии давления питания на площадь круга, образованного касанием заслонки 5 и неподвижного седла 3. Подвижное седло 4 также контактирует с заслонкой. В результате взаимодействия магнитного поля, возбужда€;мого преобразуемым током, с якорем 12 возникает усилие, передаваемое через жесткие центры мембран 9 и 10 на внешнее седло 4, в результате чего заслонка 5 преодолевает действие пружины 6 и отходит от неподвклсного седла. Давление поступает в выходную

083292

камеру 8, одновременно воздействуя на мембраны 9 и 10. Эффективная площадь мембраны 10 больше площади мембраны 9, поэтому результирующее

5 воздействие противодействует усилию, развиваемому блоком 2 преобразования входного электрического сигнала. При уравновешивании этих сил заслонка 5 закрывает неподвижное седло 3, 10 разрывая связь выходной камеры 8 преобразователя с каналом питания. При уменьшении величины преобразуемого тока мембраны 9 и 10 приподнимают связанное с их жесткими центра15 ми наружное седло 4 и сбрасывают часть давления в камеру 7 сброса. Разгрузка заслонки от действия выходного давления в процессе регулирования осуществляется элементами,

20 состоящими из камеры 13 разгрузки, разделительньй мембраны 14, пружины 15 сжатия, имеющей жесткость С, и пружины 16 с жесткостью С .

При увеличении выходного давле25 ния, действующего на рабочую площадь заслонки 5 (рабочая площаДь - площадь кольца, образованного касанием заслонки 5 и подвижного 4 и неподвижного 3 седел), изменяется момент от30 крытия заслонки. Для компенсации этого изменения выходная камера 8 соединена с камерой 3, образованной разделительной мембраной 14 с корпусом 1. Результирующее силовое воздействие от редуктора силы, построенного на

35

40

45

50

элементах, содержащих разделитель- н}ло мембрану 14 и пружины 15 и 16 сжатия, противодействует усилию, возникающему на рабочей площади заслонки.

соотношений параметров элементов разгрузки преобразователя определяется статическим расчетом.

Предварительно выбраны положительные направления координат смещения мембраны Х и заслонки. Х.

Силы, действующие на заслонку,

-Рпит 2з -Рвых 5,-С,(Х,-Х„ 1)

S, - эффективная площадь разделительной мембраны 14; 5г - рабочая площадь заслон- ки 5;

Sj - площадь, образованная касанием неподвижного седла и заслонки;

3 1

с, - жесткость пружины 15; Cj - жесткость пружины 16; P-pj, - давление питания; РВЫХ давление в выходной камере. Силы, действующие на мембрану,

Рм -Рвы1 - ( . (2) Условия статического равновесия:

,F, O,X,O. . (3)

с учетом (3) выражения (1) и (2) реобразованы:

Рпит5э Р|ых 5г С,Хм 0; (4) Р8ы.(С, + Сг)-0 . (5) Из (5) следует:

X.

выл 5,

I г J- г С,-1- 0

Рпит5,Рвь,х52-С,При подстановке (6) в (4), получают

И. (7) C,tCj

В статике необходимо, чтобы F, 0. Как видно из (7), сила, действующая на заслонку содержит две составляющие:

РЗ (РВЫ, , (8)

f(r

вЫх) ВЫХ 2 С

с; пит

(9) (10)

По условиям статического равновесия для заслонки необходимо, чтобы одновременно i ( РВ,,, ) и

равны 0. F

были

io

компенсируется начальным сжатием пружины с жесткостью Сг.

Для компенсации силы t ( Р ) из 15 выражения (9) следует, что

ii 5,

с,

с, + с.

(11)

Применение предлагаемого устройства разгрузки заслонки, параметры которого связаны соотношением (11), существенно улучшает статическую точность преобразователя. Большие проходные сечения клапана обеспечивают высокое быстродействие электро- пневмопреобразователя. В качестве рабочего тела в преоб- 1разователе можно использовать не только воздух, но и жидкость.

L

Л

X

5/

V/////////////////////////.

А

Редактор Л. Пчелинская

Составитель О, Гудкова

Техред А.Бабинец Корректор А, Обручар

Заказ 227/47 , Тираж 610Подписное

ВНИИ1Ш Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,, д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4