Компенсационный стабилизатор давления Советский патент 1992 года по МПК G05D16/10 

Изобретение относится к устройствам стабилизации давления, применяемым, например, в пневмогидроавтоматике.

Известно устройство стабилизации давления типа ФСВ6/1,6-339. включающее в себя стабилизатор СВ 1,6-338, который

представляет собой мембранный регулятор обратного действия 1,

Указанный стабилизатор давления воздуха имеет ограниченный динамический диапазон работы из-за инерционности и нелинейности мембраны и пружины чувствительного элемента, а также не позволяет осуществлять качественное сглаживание высокочастотных пульсаций давления и реагировать н а изменение малых уровней дав- ления. Крлэме того, из-за ограниченного хода мембраны диапазон регулирования давления не широк.

Наиболее близким по своей технической сущности к прелагаемому является компенсационный стг лизатор давления, содержащий проточную цилиндрическую камеру, имеющую две пол ости, первую-с выходным, вторую-с выходным отверстиями, разделенные между собой перегорбдкой. сопло в центре перегородки, заслонку в виде конического клапана, первую пружину, расположенную внутри первой полости между ее донышком и широким основанием конического клапана, цилиндрический шток, жестко соединен- ный с вершиной конического клапана и проходящий через сопло во вторую полость, поршень, находящийся so второй полости и жестко связанный с цилиндрическим штоком, вторую пружину, расположенную во второй полости между поригнем и опорной шайбой, поджимаемую регулировочным винтом 2.

Однако известный компенсационный стабилизатор давления имеет ограничен- ный динамический диапазон работы из-за наличия инерционных и трущихся механических деталей - пружин, поршня, цилиндра, наличие трения, кроме того, приводит к снижению порога чувствительности стаби- лизатора давления, а влияние вибраций и линейных ускорений накладывает определенные ограничения на область его применения.

Цель изобретения - расширение обла- сти применения за счет расширения динамического диапазона работы устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизатор давления введены датчик давления, масштабный усилитель и пьезоэ- лектрическая шайба, закрепленная одним торцом во входной полости на перегородке соосно с соплом и образующая с коническим затвором регулирующий орган, причем пьезоэлектрическая шайба подключена через фазовращатель к масштабному усилителю, соединенному с датчиком давления, установленным в выходной полости, причем регулировочный винт выполнен в виде дифференциального винта.

Предлагаемый компенсационный стабилизатор давления позволяет существенным образом расширить область его применения и чувствительность по сравнению с прототипом за счет стабилизации пульсаций давления малого уровня, в том числе высокочастотных, повысить надежность компенсационного стабилизатора и эффективность использования его в условиях внешних механических воздействий (вибрации, ускорения). Кроме того, начальная выставка требуемого значения стабилизированного давления может быть осуществлена точнее. На чертеже представлен компенсационный стабилизатор давления, общий вид.

Компенсационный стабилизатор давления состоит из корпуса 1, имеющего две полости - входную полость 2 с входным отверстием 3 и выходную полость 4, разделенные между собой перегородкой 5 с седлом 6, расположенным в центре перегородки 5 на которой жестко закреплена пьезоэлектрическая шайба 7 по одной из своих торцевых поверхностей внутри входной полосЧи 2 соосно с седлом 6, являющимся ее продолжением. Конический затвор 8 выполнен в виде клапана, поджимаемого первой пружиной 9, расположенной внутри входной полости 2 и связанной винтами 10 с одной стороны с широким основанием конического затвора 8, с другой - с донышком корпуса 1, Цилиндрический шток 11, проходящий через седло б, жестко связан с одной стороны с вершиной конического затвора 8, а с другой - через поршень 12, вторую пружину 13, связанную с поршнем 12 винтом 14, опорную шайбу 15, находящиеся в выходной полости 4, с дифференциальным винтом, состоящим из подвижной втулки 16 и винта 17с стаканом 18, внутренняя поверхность которого служит направляющей для подвижной втулки 16 (штифт, ограничивающий угловое смещение втулки 16, не показан) Стакан 18 закреплен на другой торцевой поверхности корпуса 1 с помощью винтов (не показаны) Датчик 19 давления, установленный на выходе выходной полости 4 (выходное отверстие 20), подключен одновременно к индикатору 21 и через масштабный усилитель 22 и фазовращатель 23 к пьезоэлектрической шайбе 7, в совокупности образующим- регулирующий орган.

Компенсационный стабилизатор давления работает следующим образом.

Жидкость или газ под давлением Р8х. подается через входное отверстие 3 в входную полость 2 и далее через зазор между внутренней цилиндрической поверхностью пьезоэлектрической шайбы 7 и коническим

затвором 8 в выходную полость 4 на выходное отверстие 20. Величина уровня стабилизированного давления контролируется с помощью датчика 19 давления по показаниям индикатора 21.

Регулировкой дифференциального винта задают требуемое значение стабилизированного давления. При изменении давления, например уменьшении давления Рвых, в выходной полости 4 усилием пружины 13 затвор 8 перемещается вниз. Вследствие этого увеличивается зазор между внутренней поверхностью пьезоэлектрической шайбы 7 и затвором 8. В результате давление в выходной полости 4 возрастает.

Одновременно с выхода датчика 19 давления электрический сигнал через масштабный усилитель 22 и фазовращатель 23, обеспечивающие рдекватное парирование перепада давления, поступает на пьезоэлектрическую шайбу 7, работающую в режиме обратного пьезоэффекта, вызывает пропорциональное этому сигналу уменьшение ее длины за счет сжатия В результате это приводит к увеличению величины зазора, а следовательно, к парированию возникшего в выходной полости 4 уменьшения давления.

При увеличении РВых в выходной полости 4 усилием пружины 9 поршень 12 перемещается вверх. Вследствие этого уменьшается величина зазора и давление в выходной полости 4 падает. Одновременно с началом увеличения РВых. сигнал с выхода датчика 19 давления поступает через масштабный усилитель 22 и фазовращатель 23 на пьезоэлектрическую шайбу 7, вызывая пропорциональное этому сигналу увеличение ее длины за счет растяжения. В результате это приводит к уменьшению зазора, а следовательно, к парированию возникшего в выходной полости 4 увеличения давления.

Таким образом, возникают одновременно компенсация перепада давления в выходной полости 4 известным способом с участием механической системы, аналогичной используемой в прототипе (в которой изменение зазора происходит за счет конического затвора относительно сопла), и более тонкая - путем встречного безынерционного движения пьезоэлектрической шайбы 7 относительно затвора 8, реализованная в предлагаемом компенсационном стабилизаторе давления. Причем пульсация давления малого уровня, в том числе высокочастотные, в первую очередь парируются исключительно регулируемым

органом в силу известных недостатков, присущих механическому чувствительному элементу компенсационного стабилизатора давления.

Предлагаемый компенсационный стабилизатор давления отличается от прототипа тем, что позволяет существенным образом расширить область применения за счет расширения динамического диапазона его работы и повысить чувствительность за

счет стабилизации пульсаций давления малых уровней, в том числе в высокочастотной области, повысить надежность работы за счет введения регулируемого органа стабилизации давления, осуществить более тонкую начальную выставку стабилизированного давления с помощью дифференциального винта, а также дает возможность более эффективного его применения в условиях внешних механических

воздействий (вибрации, ускорения).

N

Формула изобретения Компенсационный стабилизатор давления, содержащий корпус, между входной и

выходной полостями которого установлена перегородка, в центре которой выполнено седло, подпружиненный к седлу конический затвор, расположенный во входной полости и связанный через шток, проходящий через

седло, с поршнем, расположенным в выходной полости и связанным с пружиной задания давления, снабженной регулировочным винтом, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения за счет

расширения динамического диапазона работы устройства, оно содержит датчик давления, масштабный усилитель, фазовращатель и пьезоэлектрическую шайбу, закрепленную во входной полости на

перегородке соосно с седлом одним торцом и образующую с коническим затвором регулирующий орган, причем пьезоэлектрическая шайба подключена через фазовращатель к масштабному усилителю,

соединенному с датчиком давления, установленным в выходкой полости, причем регулировочный винт выполнен в виде дифференциального винта.

Изобретение относится к устройствам стабилизации давления, применяемым, например, в пневмогидравлике. Изобретение позволяет расширить область применения устройства за счет расширения динамического диапазона его работы. Устройство содержит корпус, имеющий две полости, разделенные перегородкой, в центре которой расположена соосно с седлом пьезоэлектрическая шайба, закрепленная на перегородке внутри входной полости. Затвор, поджимаемый первой пружиной, расположен также внутри входной полости и жестко связан с ней своим широким основанием. Цилиндрический шток, проходящий через сопло и пьезоэлектрическую шайбу, жестко связан с одной стороны с вершиной затвора, а с другой через поршень, вторую пружину, опорную шайбу с дифференциальным винтом. Датчик давления, установленный на выходе выходной полости, подключен одновременно к индикатору и через масштабный усилитель и фазовращатель к пьезоэлектрической шайбе. Компенсационный стабилизатор давления работает следующим образом. Жидкость или газ под давлением Рвх подается fcp входную полость и далее через зазор. o6pd- зовэнный между пьезоэлектрической шайбой и затвором, в выходную полость. Величина уровня стабилизированного давления измеряется с помощью датчика давления по показаниям индикатора. При изменении давления в выходной полости усилиями пружин затвор перемещается вверх или вниз. Вследствие этого зазор увеличивается или уменьшается, в результате изменение давления в выходной полости будет парировано. Одновременно сигнал, пропорциональный перепаду давления, Р выхода датчика давления через масштабный усилитель и фазовращатель поступает на пьезоэлектрическую шайбу, что обеспечивает изменение зазора, которое приводит к адекватному парированию перепада давления. Предлагаемый стабилизатор давления выгодно отличается от прототипа введением регулирующего органа, позволяющего существенным образом расширить область применения за счет расширения динамического диапазона работы. 1 ил. у fc