РЕГУЛЯТОР УРОВНЯ Советский патент 1974 года по МПК G05D9/02 

1

Изобретение относится к устройствам регулирования и может быть использовано для автоматического поддержания в заданных пределах уровня в емкостях различных назначений.

Известен регулятор уровня с гидравлической изодромной обратной связью, который состоит из дифференциального измерителя уровня с гидравлическим струйным усилителем, уравнительного бачка, сервомотора с регулирующим органом и гидравлической изодромной обратной связи, состоящей из цилиндра, поршня и штока с уплотнениями, нулевой пружины и дросселя, причем кроме гидравлической связи между сервомотором регулирующего органа и изод|ромом имеется еще и механическая связь между изодромом и измерителем, состоящая из рычагов и пружины обратной связи.

Сложность и громоздкость изодрома в известном регуляторе усложняет обратную связь. Конструкция измерителя также усложняется из-за необходимости совместной компоновки изодрома и измерителя, что увеличивает габарит измерителя и регулятора в целом.

Кроме того, в таком регуляторе недопустимы протечки через уплотнения изодрома при одновременном требовании минимальных сил трения в уплотнениях. Это связано с тем, что из условий устойчивости регулятора расход

через дроссель изодрома делают, как правило, очень малым, поэтому при износе уплотнения даже небольшая протечка, помимо дросселя изодрома, может существенно исказить работу

обратной связи. При этом таклсе из условий устойчивости сила трения в уплотнениях изодрома должна быть минимальной. Отсюда следует, что длительная и надежная работа изодрома связана прежде всего с созданием герметичных уплотнений на подвижные соединения, обладающих малым трением. Одновременное удовлетворение этих двух противоречивых требований во многих случаях является сложной задачей.

Цель изобретения - упрощение конструкции регулятора и повышение надежности его в работе.

Это достигается выполнением элемента обратной связи в виде сосуда, соединенного с одной из полостей дифференциального измерителя уровня и через постоянный дроссель с уравнительным бачком, а через переменный дроссель, связанный с регулирующим органом, со сливом.

Такая конструкция обратной связи проще изодромной, поскольку состоит практически из такого же уравнительного бачка и переменного дросселя, связанного со штоком регулирующего органа. Конструкция переменного дросселя проще и меньше по габаритам и может

быть размещена на регулирующем органе без увеличения его размеров.

Конструкция измерителя также упрощается из-за отсутствия механического соединения обратной связи и измерителя.

Надежность регулятора с предлагаемой обратной связью выше, чем у существующего, так как переменный дроссель имеет только одно уплотнение в подвижном соединении (уплотнение штока на выходе), в то время .как изодром имеет минимум два уплотнительных места (уплотнение порщня и уплотнение штока на выходе). При этом из условий устойчивости регулятора расход через дроссель должен быть достаточно велик, так что небольшая протечка при износе уплотнения не будет влиять на работу обратной связи.

Величина силы трения в уплотнении переменного дросселя мала по сравнению с величиной силы трения в сервомоторе и не оказывает заметного влияния на работу регулятора.

На чертеже схематически изображен предлагаемый регулятор уровня с гидравлической обратной связью.

Регулятор состоит из дифференциального измерителя 1 уровня (например, мембранного типа), соединенного с гидравлическим усилителем 2, сервомотора 3, перемещающего регулирующий орган 4, который связан через трубопровод с емкостью 5. Верхняя полость измерителя соединена с емкостью 5, уровень в которой нужно поддерживать в интервале . а нижняя ПОЛОСТЬ соединена с сосудом 6, подпитка которого рабочей жидкостью осуществляется из уравнительного банка 7 через постоянный дрессель 8, а слив происходит на фиксированный уровень Но через переменный дроссель 9, связанный со щтоком регулирующего органа 4. Подвод рабочей жидкости для регулятора осуществляется через штуцера 10, 11, а слив - через штуцера 12, 13.

Регулятор работает следующим образом. При отклонении уровня в емкости 5 от заданного значения на выходе измерителя 1 появляется сигнал, пропорциональный отклонению уровня. Этот сигнал преобразовывается в гидравлическом усилителе 2 в перепад давления

рабочей жидкости, который приводит в движение сервомотор 3. Сервомотор пе|ремещает регулирующий орган 4, который изменяет расход жидкости, поступающий в емкость 5, в сторону восстановления заданного уровня. Одновременно с перемещением регулирующего органа 4 меняется сопротивление переменного дросселя 9, и тем самым меняется уровень в сосуде 6. Величина изменения уровня в сосуде

6 зависит только от сопротивления переменного дросселя 9, благодаря тому., что подпитка сосуда 6 рабочей жидкостью осуществляется из уравнительного бачка 7 через постоянный дроссель 8, а слив из него осуществляется на

фиксированный уровень HO через переменный дроссель 9. Изменение уровня в сосуде 6 воздействует на измеритель в сторону, противоположную воздействию нри отклонении уровня в емкости 5.

Функционально это воздействие можно представить как отрицательную обратную связь в виде апериодического звена 1-го порядка. Обратная связь в виде такого звена ближе,

чем изодромная, к жесткой обратной связи, при которой достигается наибольшая устойчивость регулятора.

Величина неравномерности регулятора, равная Ямакс-Ям1,11 -/ маь-с-Ямии регуЛИруеТСЯ

настройкой дросселей 8 или 9.

Предмет изобретения

Регулятор уровня, содержащий сервомотор с регулирующим органом, связанным через

трубонровод с емкостью, дифференциальный измеритель уровня с двумя полостями, первая из которых связана с емкостью, гидравлический усилитель и уравнительный бачок, отлич а ю щ и и с я тем, что, с целью упрощения

конструкции регулятора и повыщения надежности его работы, в нем установлен элемент обратной связи, выполненный в виде сосуда, соединенного со второй полостью дифференциального измерителя уровня и через постоянный дроссель - с уравнительным бачком, а через переменный ДJpocceль, связанный с регулирующим органом, - со сливом.