Пневматическая система дистанционного управления дизелем Советский патент 1992 года по МПК F02D27/00 

Изобретение относится к автоматизации процессов управления реверсивных двигателей и может быть использовано в системе дистанционного автоматизированного управления судовыми дизелями.

Известна система дистанционного автоматизированного управления реверсивным дизелем, содержащая пост управления, связанный с валом, на котором закреплены эксцентриковая и кулачковые шайбы для воздействия на клапаны подачи команд Вперед, Назад и узел контроля направления вращения дизеля.

Использование в данной системе регулируемого дросселя в качестве реле времени, определяющего количество пускового воздуха, необходимого для пуска дизеля, приводит либо к отказам пуска из-за недостаточности времени открытия главного пускового клапана, либо к перерасходу пускового воздуха (работа дизеля на топливе при одновременной подаче пускового воздуха).

Известна также система дистанционного управления дизелем, содержащая пост управления с шайбами, комплект управляющих клапанов, узел контроля направления вращения дизеля, элементы пневмо- и электроавтоматики и источники пневматического и электрического питания.

В известной системе для своевременной отсечки пускового воздуха используется логическое устройство, реагирующее на повышение давления в выпускном коллекторе дизеля в начале его работы на топливе. Однако известная система характеризуется относительной сложностью и недостаточной надежностью, соответственно обусловленных сложностью логического устройства и необходимостью подвода двух видов питания (электрического и пневматического).

Целью изобретения является упрощение конструкции системы.

В предлагаемой пневматической системе дистанционного управления дизелем, содержащей пост управления с эксцентргиVI

ю ю

VI Ч)

ковой и кулачковыми шайбами, узел контроля направления вращения дизеля, задатчик частоты вращения, клапаны управления сервомотором механизма перекладки рас- предвала, установленные с возможностью их взаимодействия соответственно с эксцентриковой и кулачковыми шайбами, отсечное устройство, управляющий клапан с командной полостью, соединенной с выходом отсечного устройства и источник пита- ния, соединенный своим выходом с клапанами управления сервомотором и входом отсечного устройства, при этом последнее выполнено в виде датчика давления с микровыключателем и чувствительным элементом, соединенным с выпускным коллектором дизеля, а также трехмембранного пневмореле, с рабочей, входной, выходной камерами, входным и выходным соплами, причем входное сопло соединено со входом отсечного устройства, выходное - с командной полостью управляющего клапана и входной полостью, а выходная полость трехмембранного пневмореле сообщена с атмосферой, микровыключатель датчика дав „ния выполнен пневматическим с одним входом и выходом, причем вход пневматического микровыключателя соединен с входным соплом трехмембранного пневмореле, а его выход - с рабочей камерой последнего.

Упрощение отсечного устройства пускового воздуха достигнуто за счет сокраще- ния числа элементов в устройстве и использования для питания устройства одного вида энергоносителя (сжатый воздух давлением 0,14 МПа). Пневмоэлементы отсечного устройства взаимосвязаны между собой и элементами системы дистанционного управления посредством трубопроводов:

Отсечное устройство реагирует на повышение давления в выпускном коллекторе дизеля в начале его работы на топливе и при первых же вспышках на топливе автоматически отсекает пусковой воздух, повышая эффективность пуска.

На фиг.1 показана принципиальная схема пневматической системы дистанционного управления; на фиг.2 - принципиальная схема отсечного устройства пускового воздуха.

Система дистанционного управления дизелем содержит (фиг.1) пост управления, на валу которого жестко закреплены эксцентриковая шайба 1 и две кулачковые шайбы 2 и 3, воздействующие соответственно на пневмозадатчик 4 управления частотой вращения коленчатого вала дизелям и на клапаны 5 и 6 переднего и заднего хода,

которые через клапан 7 аварийной остановки подключены к источнику пневмопитания. Задатчик 4 через мембранный исполнительный механизм 8 подключен к регулятору дизеля. Сервомотор 9 связан с пневмогидравлическими баллонами 10 и 11 и через них с клапанами 12 и 13 и перекидным клапаном 14, который подключен к командной полости клапана 15, запитанного

0 от пусковых баллонов 16.

Распределительный вал через рычажную передачу и коромысло 17 связан с клапанами 18 и 19, выходы которых через входы перекидного клапана 20 связаны с команд5 ными полостями клапанов 12 и 13 и входами реле 21 направления вращения, выход которого сообщен с командной полостью клапана 22, а через него-состоп-устройством 23, воздействующим на рейку 24 топливных на0 сосов.

Выход перекидного клапана 20 через клапан 25 связан с командной полостью клапана 26. Пусковой клапан 27 и клапан 28 ручного пуска дизеля соединены с баллона5 ми 16 пускового воздуха.

Питание системы дистанционного управления дизеля осуществляется от баллона 29 через редуктор 30, запорный клапан 31 и далее через редуктор 32, фильтр и за0 порный клапан 33. Пусковой воздух от баллонов 16 перекрывается запорными клапанами 34 и 35.

Отсечное устройство (фиг.2) содержит пневматический датчик 36 давления и трех5 мембранное пневмореле 37 с фиксированным нулем.

Пневматический датчик 36 давления состоит из чувствительного элемента 38, воздействующего на пневматический мик0 ровыключательЗЭ. Чувствительный элемент 38 датчика 36 давления связан с выпускным коллектором дизеля. Вход микровыключателя 39 и входное сопло пневмореле 37 соединены с источником пневмопитания. Выход

5 микровыключателя 39 сообщен с положительной камерой пневмореле 37, входная камера которого сообщена с командной полостью управляющего клапана 25, выходным соплом пневмореле 37 и через его выходную каме0 ру - с атмосферой.

Система работает следующим образом.

При установке маховика управления в

положение Стоп главный пусковой клапан

27 закрыт, рейка 24 топливных насосов ди5 зеля посредством стоп-устройства 23 удерживается в положении нулевой подачи топлива, а выходы пневмозадатчика 4 и клапанов 5 и 6 обесточены.

Пуск дизеля (например, Вперед) осуществляется поворотом маховика управлемия против часовой стрелки, При этом на выходе пневмозадатчика 4 и клапана 6 появляются пневмосигналы.

Если дизель до пуска был среверсиро- ван в заданном направлении, то пневмосиг- нал от клапана 6 через открытый клапан 19 поступает к реле 21 направления вращения, в командную полость клапана 13 и через перекидной клапан 20 - на вход клапана 25 и через него в командную полость клапана 26. При этом клапан 26 закрывается, сжатый воздух из надпоршневой полости главного пускового клапана 27 стравливается в атмосферу, клапан 27 открывается и дизель начинает раскручиваться на воздухе.

В начале вращения коленчатого вала дизеля, если направление вращения совпадает с заданным, реле 21 направления вращения выдает пневмосигнал в управляющую полость клапана 22, который закрывается, стравливая при этом сжатый воздух из надпоршневой полости стоп-устройства 23. Рейка 24 топливных насосов освобождается и дизель начинает работать на топливе. При первых же вспышках в цилиндрах дизеля в выпускном коллекторе резко повышается давление выхлопных газов и отсечное устройство выдает пневмосигнал в управляющую полость клапана 25. который закрывается. При этом клапан 26, связанный с клапаном 25, закрывает глсзный пусковой клапан 27. Дизель продолжает работать на топливе.

Управление оборотами дизеля осуществляется поворотом маховика управления. При этом эксцентриковая шайба 1, воздействуя на пневмозадатчик 4, формирует на выходе его аналоговый пневмосигнал, который по средством мембранного исполнительного маховика 8 преобразуется в усилие, воздействующее на центробежный механизм штатного регулятора дизеля.

Если дизель не был среверсирован (например, дизель работал Назад и был остановлен), то клапан 18 коромыслом 17 удерживается в открытом положении, а клапан 19 - закрыт.

При пуске дизеля Вперед маховик управления поворачивается против часовой стрелки. При этом открывается клапан 6 и пневмосигнал от него поступает к закрытому клапану 19 и одновременно через открытый клапан 13 пневмосигнал поступает в пневмогидравлический баллон 11 и через перекидной клапан 14 в управляющую полость клапана 15. который открывается. Происходит перекладка распределительного вала дизеля с одновременной вентиляцией цилиндров.

В конце перекладки распределительного вала под действием коромысла 17 открывается клапан 19 (одновременно клапан 18 закрывается) и через него пневмосигнал по- 5 ступает к реле 21 направления вращения, перекидному клапану 20 и в управляющую полость клапана 13, который закрывается, сбрасывая через себя в атмосферу сжатый воздух из пневмогидробаллона 11 и систе0 мы вентиляции дизеля.

Дальнейшее взаимодействие элементов системы и прохождение пневмосигна- лов аналогичны изложенным при описании пуска среверсированного дизеля.

5 Принцип работы отсечного устройства основан на использовании изменения давления выхлопных газов в выпускном коллекторе дизеля. Пневмопитание давлением 0,14 МПа подведено на входпневматическо0 го микровыключателя 39 и на входное сопло пневмореле 37.

Пневмосигнал Пуск от перекидного клапана 20 (фиг.2) поступает в управляющую полость клапана 26 и закрывает его.

5 При этом сжатый воздух из надпоршневой полости главного пускового клапана 27 стравливается в атмосферу, клапан 27 открывается и пропускает через себя сжатый воздух от пусковых баллонов 16 в пусковую

0 систему дизеля. Дизель начинает раскручиваться на воздухе.

При первых же вспышках в цилиндрах в выпускном коллекторе дизеля резко повышается давление выхлопных газов Р. кото5 рое посредством чувствительного элемента (например, сильфона) 38 воздействует на шток пневматического микровыключателя 39. При этом микровыключатель 39 открывается и пропускает через себя пневмосигнал

0 в рабочую камеру пневмореле 37. Вследствие этого воздействия входное сопло пневмореле 37 открывается, а выходное сопло этого реле закрывается и управляющий пневмосигнал через открывшееся пневмо5 реле 37 поступает в командную полость управляющего клапана 25, который при этом закрывается, обеспечивая тем самым разгрузку командной полости клапана 26 и через него закрытие главного пускового

0 клапана 27. После завершения процесса отсечки пускового воздуха дизель продолжает работать на топливе.

При остановке дизеля (положение махо- вика управления Стоп) пнемосигнал

5 Пуск (от перекидного клапана 20)стравливается в атмосферу, при этом пневмоклапан 22 открывается и сжатый воздух посредством стоп-устройства 23 устанавливает рейку 24 топливных насосов дизеля в положение нулевой подачи топлива. Дизель останавливается, давление в выпускном коллекторе и чувствительном элементе 38 резко снижается и пневматический микровыключатель 39 закрывается, стравливая при этом сжатый воздух из рабочей камеры пневмореле 37 в атмосферу. Пневмореле 37 под действием пружины закрывается и сжатый воздух из командной полости управляющего клапана 25 стравливается в атмосферу. Все элементы отсечного устройства и связанные с ним элементы системы дистанционного управления занимают исходные положения.

Пневматический микровыключатель 39 предназначен для преобразования линейного перемещения в дискретный пневматический сигнал.

Микровыключатель 39 (фиг.2) состоит из трех секций, плоской резинотканевой мембраны, жесткий центр которой имеет стержень с отверстием в центре, пневмоконтакта сопло-заслонка, штока со сферической головкой и пружины.

Выход (камера А) соединен либо с входом (камера Б), либо с атмосферой. В одном фиксированном положении стержень нажимает ча заслонку и открывает пневмокон- такт, при этом выход микровыключателя разобщается с атмосферой и сообщается с входом, В другом фиксированном положении стержень не касается заслонки, а пружина прижимает заслонку к соплу. При этом пневмоконтакт закрывается и выход сообщается с атмосферой.

Трехмембранное пневмореле 37 применяется для коммутации непрерывных сигналов.

Пневмореле 37 (фиг.2) состоит из четырех секций, трех плоских резинотканевых мембран, связанных в мембранный блок, и двух сопел.

Секции и мембраны образуют четыре камеры: AI, 61, Bi и П. Жесткие центры крайних мембран служат заслонками и вместе с соплами образуют два пневмоконтакта сопло-заслонка. В нижней камере П установлена пружина.

При отсутствии пневмосигнала в рабочей камере Б под воздействием пружины верхний пневмоконтакт закрыт, а нижний - открыт.

При подаче пневмосигнала в рабочую камеру Б мембранный блок смещается вниз, при этом верхний пневмоконтакт открывается, а нижний закрывается.

Камера AI является входной. В ней расположено входное сопло. Камера П сообщена с атмосферой и в ней расположено выходное сопло.

Эффективность предлагаемого изобретения в сравнении с известным - системой

дистанционного управления дизелем - подтверждается приведенным в таблице сравнительным анализом между логическим устройством известной системы и отсечным устройством предлагаемого изобретения.

Как показывает сравнительный анализ, представленный в таблице, положительный эффект предлагаемого изобретения выражается сокращением количества элементов в отсечном устройстве (более, чем на 50%) и

упразднением в нем одного из двух видов энергоносителей.

Приведенные показатели свидетельствуют о значительном упрощении отсечного устройства пускового воздуха в пневматической системе дистанционного управления дизелем.

Формула изобретения Пневматическая система дистанционного управления дизелем, содержащая

пост управления с эксцентриковой и кулачковыми шайбами, узел контроля направления вращения дизеля, задатчик частоты вращения, клапаны управления сервомотором механизма перекладки распредвала,

установленные с возможностью их взаимодействия соответственно с эксцентриковой и кулачковыми шайбами, отсечное устройство, управляющий клапан с командной полостью, соединенной с выходом отсечного

устройства, и источник питания, соединенный выходом с клапанами управления сервомотором и входом отсечного устройства, при этом последнее выполнено в виде датчика давления с микровыключателем и чувствительным элементом, соединенным с выпускным коллектором дизеля, а также трехмембранного пневмореле с рабочей, входной, выходной камерами, входным и выходным соплами, причем входное сопло

соединено с входом отсечного устройства, выходное - с командной полостью управляющего клапана и входной полостью, а выходная полость трехмембранного пневмореле сообщена с атмосферой, отличающаяс я тем, что, с целью упрощения конструкции, микровыключатель датчика давления выполнен пневматическим с одним входом и выходом, причём вход пневматического микровыключателя соединен с входным соплом трехмембранного пневмореле, а его выход - с рабочей камерой последнего.

Наименование элемента, виды энергоносителей

Логическое устройство

е

Чувствительный элемент с электр. микровыключателем

Применяется (1 шт.) То же

Применяется

Отсечное устройство

Чувствительный элемент с пневматическим микровыключателемНе применяется

Применяется (1 шт.)

Не применяется

Применяется Не применяется

Изобретение относится к автоматизации процессов управления реверсивных двигателей и позволяет упростить систему за счет конструктивного упрощения отсечного устройства пускового воздуха и возможности ис- пользования одного вида питания (пневматического). Для этого в датчике отсечного устройства микровыключатель выполнен пневматическим с одним входом и выходом. Пневмоэлементы отсечного устройства пускового воздуха взаимосвязаны между собой и элементами системы дистанционного управления посредством трубопроводов. 2 ил.

В систему

ОМ МПа

Фиг.1

I I

1 7рудопро8од

питания -О, fMfa. I B системи луска

.Г

38 39

Отсечное ус/п ройстдо

От перекидного нлапана 20(ппуск)

Фиг. I

От пускодых даллоноВ