Пневматический генератор Советский патент 1986 года по МПК F16C3/16 

«12

Изобретение относится к пневмоавтоматике и может найти применение в различных управляющих и интегрирующих устройствах с целью преобразования аналогового сигнапа в частотный л, например, в системах частотно-импульсного дозирования.

Цель изобретения - повьшение точности за счет устранения погрешности от температурных изменений вязкости воздуха.

На чертеже представлена схема пневматического генератора.

Пневматический генератор содержит дроссельньй делитель на дросселях 1 и 2, вход которого соединен с каналом управляющего сигнала „ , сумматор 3, один вход которого соединен с выходом дроссельного делителя, а второй - с каналом постоянного давления Р„, ламинарньй дроссель 4, вход которого соединен с выходом сумматора 3, пятименбранньй элемент 5 сравнения, входы которого соединены с каналом управлягощего сигнала Р , выходом сумматора 3 и выходом ламинарного дросселя 4, а проточные камеры - с выходом ламинарного дросселя 4. Сопло пятимембранного элемента 5 сравнения соединено через нормально замкнутый контакт пневмореле 6 с пневмо- емкостью 7 и пoлoжитeiIJ ным входом трехмембранного элемента 8 сравнения, а через нормально разомкнутый контакт пневмореле 6 - с пневмоемкостью 9 и положительным входом трехмембранного элемента 10 сравнения. ПневмоемкостИ 7 и 9 соединены соответственно через нормально разомкнутый и нормально замкнутый контакты пневмореле 11 с каналом давления нижнего уровня Р , Отрицательные входы элементов 8 и 10 сравнения соединены с каналом давления верхнего уровня, а выходы элементов 8 и 10 сравнения соответственно соединены с входами триггера 12, выход которого подключен к выходному каналу р. . Вход дополнительного ламинарного дросселя 13 соединен с линией питания и глухой камерой повто рителя 14 со сдвигом, а его выход через проточную камеру и сопло повторителя 14 со сдвигом с пневмоемкостью 15. Пневмоемкость 15 соединена через нормально замкнутьй конта1 т пневмореле 16 с каналом давления нижнего уровня Pji , а через повторитель 17 и нормально ра омкнутый к онтакт

4671

пневмореле 16 с входом повторителя 18, выход которого через клапан 9 подключен к каналу давления верхнего уровня Pg. Вход повторителя 18 подключен так5 же через пневмокнопку 20 к каналу начального давления Р„ , Управляющие входы пневмореле 16 и клапана 19 подключены к вькодному каналу реле 21 времени. Реле 21 времени содержит

Пневмоемкость 22, соединенную с положительным входом элемента 23 сравнения, через нормально замкнутьй контакт пневмореле 24 с линией начального давления Р, , а через нор5 мально разомкнутьй контакт пневмореле 24 с входами ламинарных дросселей 25 и 26 и турбулентного дросселя 27. Выходы дросселей 25 и 27 соединены с атмосферой, а выход дросселя 26 со0 единен с атмосферой через турбулент- ньй дроссель 28. Отрицательный вход элемента 23 сравнения подключен к каналу задающего давления Р.,,, , его выход соединен с выходным каналом

реле 21 времени, а его питающий вход и управляющий вход пневмореле 24 подключены к входному каналу реле 21 времени, соединенному с выходом триггера 12.

30 Пневматический генератор работает следующим образом.

Запуск генератора в работу осуществляется кратковременным нажа- . тием пневмокноики 20. При этом вели35 чина начального давления верхнего уровня Pg, запоминается на входе повторителя 18 и поступает через нормально открытьй клапан 19 в канал давления верхнего уровня РЯ(

40 соответственно, на отрицательные входы трехмембранных элементов 8 и 10 сравнения. При подаче на вход устройства управляющего сигнала Рц вследствие того, что дроссельный делитель

45 1 и 2 настроен на деление на два, перед ламияарным дросселем 4 устанавли- . вается давление Р Р„ + 1/2 Р , а элемент 5 сравнения устанавливается и такое положение, при котором пере50 пад на дросселе 4 равен величине управляющего сигнала Р, . Среднее абсолютное давление на дросселе 4 в этом случае не зависит от величины PU и всегда равно Р, вследствие че- 55 го через ламинарный дроссель 4 устанавливается расход воздуха, пропор- циональньй величине управляющего сигнала Р . При величине выходного

сигнала Р 0 происходит заполнение

в&{(

пневмоемкости / через ламинарный дросель 4, проточную камеру и сопло элемента 5 сравнения и нормально замкнутый контакт пневмореле 6, а пневмо- емкость 9 подключена при этом к каналу давления нижнего уровня Р через нормально замкнутьй контакт пневмореле 11. При достижении в пневмоемкости 7 и соответственно на положительном входе элемента 8 сравнения давления Р, равного по величине давлению верхнего уровня Р, подаваемому на отрицательный вход элемента 8 сравнения, элемент 8 сравнения вьщает единичньй импульс и триггер 12 устанавливается в

положение Р.,,, 1. При этом проис f л л

ходит переключение пневмореле о, 11

и 24, пневмоемкость 7 подключается через нормально, разомкнутьй контакт пневмореле 11 к каналу давления нижнего уровня Pf, , а пневмоемкость 9 начинает заполняться через нормально разомкнутьй контакт пневмореле 6. Одновременно на питающий вход элемента 23 сравнения реле 21 времени от триггера 12 подается давление и на выходе элемента 23 сравнения и, соответственно, в выходном канале ре ле 21 времени, вследствие того, что

Р-,, появляется сигнал

А а давление из пневмоемкости

давление ,

22 начинает стравливаться в атмо.сфе- ру через нормально разомкнутьй кон-- такт пневмореле 24 и дроссели 25-28. При этом сигналом Рр 1 переключается пневмореле 16 и закрывается клапан 19, вследствие чего начинается заполнение пневмоемкости 15 через дополнительньй дроссель 13, проточную камеру и сопло повторителя со сдвигом 14, а давление верхнего уровня . запоминается на отрицательных входах элементов 8 И 10 сравне- ния. Через интервал времени t,, ,опре- деляемьй величиной задающего давления , давление в пневмоемкости 22 падает до величины Р,. , вследствие чего срабатывает элемент 23 сравнения и выходной сигнал реле времени становится Рр 0. При этом переключается пневмореле 16, открывается клапан 19,

величина давления Р

15

ДО которого

также обратно пропорциональна вязкости воздуха, время, за которое давление в пневмоемкостях 7 и 9 возрастает до величины

заполнилась пневмоемкость 15 за вре-55PBJ а следовательно, и частота f вымя рц , запоминается .на входе повто-.ходного сигнала, не зависят от вязко- рителя 18 и через открывшийся клапан сти и определяются только величиной 19 поступает в канал давления верхне-Рц , что исключает погрешность от тем2346714

го уровня, т.е. устанавливается РЙ

10

202530

35 до 5 0

Р,

15

При достижении в пневмоёмко- сти 9 давления верхнего уровня Р Р,5 элемент 10 сравнения вьщает единичньй импульс Р,с, 1 и триггер 12 устанавливается в положение Pgj, 0« При этом переключаются пневмореле 6 и П пневмоемкость 9 подключается к каналу давления нижнего уровня Р„, а пневмоемкость 7 опять начинает заполняться через нормально замкнутый контакт пневмореле 6. При достижении в пневмоемкости 7 давления, равного , , элемент 8 сравнения вьздает 15 импульс , триггер 12 устанавливается в положение Рд,1, реле 21 времени вьщает сигнал Р 1. и начинается следующий цикл работы генератора, при котором происходит заполнение пневмоемкости 9, а в пневмоемкости 15 начинает формироваться новое значение . давления Р,5 . На этом полупериоде работы генератора срабатывание элемеггта .10 сравнения происходит уже при достижении в пневмоемкости 9 нового значения давления , , которое через интервал , т.е. при Рр 0, поступает в канал давления верхнего уровня.

Параметры ламинарного дросселя 13, перепад на нем лР, и объем пневмоем- кости 15 выбираются такими, что скорость нарастания давления 15 выше, чем скорость нарастания давления в пневмоемкостях 7 и 9 при максимальном значении управляющего сигнала P,j , а интервал времени Грц, определяемый величиной задающего давления Р,д, устанавливается несколько меньше, чем время Г , равное половине периода выходного сигнала на максимальной частоте.

При изменении температуры изменяется вязкость воздуха и его расход через ламинарные дроссели 4 и 13. При этом вследствие того, что скорость нарастания давления в пневмоемкостях 7 и 9 обратно пропорциональна вязкости, а величина давления, до которого заполняется пневмоемкость 15 за время ц, определяющая величину давления Р

(5

также обратно пропорциональна вязкости воздуха, время, за которое давление в пневмоемкостях 7 и 9 возрастает до величины

пературных изменений вязкости воздуха.

Расход воздуха G ,j через ламинарный дроссель 13 может быть определен по уравнению Пуазейля

г di Pu „ .р T28(i,T,,RT

(О

где d,, , 1|з диаметр и длина дросселя 13Р - среднее по длине дросселя абсолютное давление ,

йР - перепад на дросселе 13; fi4 - вязкость воздуха R - газовая постоянная возДУха

Т - температура воздуха. Учитьшая, что для дросселя 13 дР, const , и соответственно, Р const, уравнение (1) может быть представлено в виде

«

К„ 7RT

(2)

где К

13

128 1

const - коэфt5

фициент пропорциональности.

При таком конструктивном выпол- нении реле 21 времени, когда скорост изменения давления в пневмоемкости 2 не зависит от температуры воздуха, а следовательно, величина постоянна и определяется величиной , в

пневмоемкости 15 за время формируется давление Р,, Р, , величина которого может быть определена по уравнению

G,,RT

V

15

Г + Р P13 fl ,

(3)

где V,s - объем пневмоемкости 15.

После подстановки (2) и (3) имеем

К

45

яв const

P.p,,.-bi....p..,,« ™ к„ . -Ij.

Расход G воздуха через дроссель 4 определяется по уравнению Пуазейля с учетом того, что перепад на дросселе 4 йР P(j, а среднее абсолютное давление на дросселе 4 Р -Р„

G .р -Kl р /5У 55

; T28iul RT 4 pRT 3 где d,. 1 - диаметр и длина дросс;е- ля 4 S

К.

const - коэффициент

ElPn Т2814

пропорциональности.

Время Г , равное половине периода выходного сигнала, т.е. время, за которое давление в пневмоемкостях 7 и 9 достигает величины Рд верхнего уровня срабатывания элементов 8 и 10 сравнения, учитывая, что Р Р, , определяется уравнением

(Р,у-Р„)У

G,RT

(6)

где V - объем пневмоемкостей 6 и 8.

После подстановки (4) и (5) в (6) имеем

(7)

Kd

где К у-- const - коэффициент ч

пропорциональности.

В этом случае частота f выходного сигнала генератора определяется.уравнением

39

5

0

5

5

i

( f

КР„

(8) Как видно из вышеприведенных уравнений, настройка требуемого соотношения между частотой выходного сигнала f и величиной управляющего сигнала (коэффициента пропорциональности К) может осуществляться изменением величин i и V,, определяющих величину PR, а также величин ЛР и , определяющих в ёличину Pg, а также величин Р и V. При этом из уравнений (7) и (8) следует,что частота вьгходного сигнала не зависит от вязкости воздуха, что исключает погрешность от температурных изменений вязкости воздуха. Это обусловлено тем,

что при обратно пропорциональной зависимости расхода воздуха через лами- нарньй дроссель от вязкости заполнение пневмоемкостей происходит, в отличие от прототипа, не до постоянной величины давления верхнего уровня, а до величины, обратно пропорци- , ональной вязкости, которая формируется в пневмоемкости 15.

В прототипе пневмоемкости за- . полняются до определенного, постоянного Давления верхнего уровня, что, вследствие зависимости расхода через ламинарный дроссель от вяз71244671

ости, вносит погрешность при и:чмб - ении температуры воздуха.

Таким образом, предлагаемый генеатор обладает более высокой точостью при изменении температуры.

Формула изобретения

кла уро сое вых 5 ми

ю щ сод мое нит и п сел рая рез рог нач но мор вто дро сел тре и в с а мен доп цат щег кан эле вто ным

1. Пневматический генератор по авт.ев, № 708073, отличаю- щ и и С я тем, что, с целью повышения точности, в нем установлены первый дополнительный ламинарный дроссель, повторитель со сдвигом, первая дополнительная пневмоемкость, реле времени, два повторителя первое дополнительное пневмореле и клапан, причем вход первого дополнительного ламинарного дросселя соединен с каналом питания и глухой камерой повторителя со сдвигом, а выход через, проточную камеру и сопло повторителя со сдвигом - с первой дополнительной пиевмоемкостью, первая дополнительная пневмоемкость соединена через нормально замкнутый контакт пневмореле с каналом давления нижнего уровня, а через первьй повторитель и нормально разомкнутый контакт пневмореле - с входом второго повторителя, вход которого соединен через пневмо- кнопку с каналом начального давления, а выход через нормально открытый

ВГОШПИ

Заказ 2967/43 Тираж 610

Произв.-полигр. пр-тке, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

8

клапан - с каналом давления верхнсчго уровня, входной канал реле времени соединен с выходом триггера а его выходной канал - с управляющими входа- ми пневмореле и клапана.

2. Генератор по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что реле времени содержит вторую дополнительную пневмоемкость, элемент сравнения, дополнительные второй и третий ламинарные и первьй и второй турбулентные дроссели и второе пневмореле, причем вторая дополнительная пневмоемкость через нормально замкнутый контакт второго пневморела соединена с каналом начального давления, а через нормально разомкнутый контакт второго пневмореле и .параллельно установленные второй дополнительньй ламинарный дроссель, первьй турбулентный дро,с- сель и последовательное соединение третьего дополнительного ламинарного и второго турбулентного дросселей - с атмосферой, положительный вход.элемента сравнения соединен с второй дополнительной пневмоемкостью, отрицательный вход - с каналом задающего давления, а выход - с выходным каналом реле времени, питающий вход элемента сравнения и управляющий вход второго пневмореле соединены с входг ным каналом реле времени.

Подписное

Изобретение относится, к области пневмоавтоматики. Пневматический генератор содержит сумматор, дроссель- ньА делитель, ламинарньй дроссель, пятимембранньй элемент сравнения, две пневмоемкости, два трехмембран- иых элемента сравнения, триггер и управляемые пневмоконтакты. Новым в генераторе является то, что он содержит дополнительный ламинарньй дроссель, пневмоемкость, повторитель со сдвигом, реле времени, повторители, пневмореле и клапан, причем выход дополнительного ламинарного дросселя соединен через проточную камеру и сопло повторителя со сдвигом с дополнительной пневмоемкостью, которая через повторители, контакты пнево- реле и клапан соединена с каналом , давления верхнего уровня, входной канал реле времени соединен с выходом триггера, а его выходной канал - с о управляющими входами пневмореле и кла пана. Предлагаемая схема позволит избежать погрешностей при изменении температуры питающего воздуха. 1 З.П.Ф-ЛЫ, 1 ил. « W rsj