Пневматический пропорциональный регулятор Советский патент 1980 года по МПК G05B11/50 

Изобретение относится к области автоматического управления и регулирования. Устройство может быть применено в системах пневмоавтоматики. Известен пневматический пропорциональный регулятор, состоящий из двух пятимембранных элементов сравнения, .включенных по схеме сумматора, постоянного дросселя; дроссельного сумматора и усилителя мощности. Линии сигналов параметр и задания соединены с положительной и отрицательной камерами первого элемента сравнения, а линия сигнала нулевого уровня с положительными камерами первого и второго элементов сравнения. Выходной сигнал первого элемента сравнения соединен с переменным дросселем, а выход усилителя мощности с постоянньм дросселем дроссельного сумматора выход которого соединен с отрицательной камерой второго элемента сравнения, соединенного выходным сигналом со входом усилителя мощности и охваченного через постоянный дроссель положительной обратной связью 1. Наличие в регуляторе многсмембранных элементов, м&лбрани которых жестко связаны штоком, затрудняет применение при производстве этих регуляторов интегральных конструкций и высокопроизводительных процессов - литье, штамповку и др. Указанный недостаток позволяет устранить пневматический изодромный регулятор, наиболее близкий к данному. Указанный пропорциональный регулятор содержит линию опорного сигнала, соединенную с питающими дросселями четырех инверторов, первый ивторой одномембранные элементы, проточные камеры которых через соответствукнцие дроссели подключены к каналу питания, третий одномембранный элемент, глухая камера которого соединена с каналом параметра, а проточная с соплсм первого одномембранного элемента и через входной дроссель с каналом задания, сопло подключено через дроссель сброса к атмосфере и через последовательно соединенные первый и второй инверторы к входу первого усилителя давления, выход которого соединен с глухими камерами первого и второго однсмембранных элементов, причем сопло последнего соединено через выходной дроссель с линией давления условного нуля и с проточной камерой четвертого одномембранного элемента, глухая камера которого соединена с выходом второго усилителя давления и выходной линией регулятора, а сопло через второй дроссель сброса соединено с атмосферой и через последовательно соединенные третий и четвертый инверторы подключено к входу второго усилителя давления 2.

Установка инверторов перед усилителями давления позволяет уменьшить влияние нестабильности пружин усилителей давления на погрешность регулятора. Недостатком известного регулятора является увеличение числа одномембранных элементов и влияние изменения уровня сигнала задания на изменение погрешности регулятора, что усложняет схему регулятора и снижает его точность. Упрощение регулятора достигается за счет того, что в нем выход повторителя соединен с плюсовыми входами первого и второго инверторов .

Принципиальная схема предлагаемого регулятора показана на чертеже, Регулятор состоит из четырех одномембранных элементов 1, 2, 3, 4 двух инверторов 5 и 6, ка)ццый из которых содержит одномембранный элемент, проточная камера которого соединена с питающим дросселем, а сопло через дроссель - с атмосферой, двух усилителей давления 7, 8, образованных одномембранным элементом с пружиной в проточной камере и дросселем питания, соединенным с соплом этого элемента, входного дросселя 9, выходного дросселя 10, двух дросселей И и 12, двух дросселей сброса 13 и 14 и повторителя давления 15, состоящего из одномембранного элемента, проточная камера которого через дроссель соединена с давлением питания, а сопло с атмосферой.

Регулятор работает следующим образом.

При возникновении расхода воздуха, пропорционального разности между давлениями параметра и задания, через входной дроссель 9 давление Pj на входе инвертора 5 изменится таким образом, чтобы изменение выходного давления Р усилителя 7 вызвало равное изменение расхода через дроссель

11.Изменение давления Р в свою очередь изменит расход через дроссель

12,что приведет к изменению выходного давления регулятора. Изменение выходного давления регулятора приведет к изменению расхода через дроссель 10, на величину, равную измене-, нию расхода через дроссель 12. Таким образом, выходное давление регулятора пропорционально разности между давлениями параметра Р и задания .Р . Коэффициент пропорциональности определяется соотношением проводимости дросселей 9, 10, 11, 12., коToptje в дальнейшем будем обозначать буквой еХ-с соответствующим индексом.

Для вывода уравнения регулятора запишем основные уравнения расходов

Я« % + Qq(1)

QU 12+ Чно,

где

расходы воздуха через дроссели , Учитывая, что расходы через дроссель пропорциональны его проводимости и перепаду давлений на нем, совместное решение системы (1) относительно Pg.-p, даст следующее уравнение регулятора

ЛдЛ.,,, /

° 10%

ЪЫХ

Давление Р(, на вхсще в инвертор зависит от давления на входе в усилитель 8 следующим образом

II

PC

PC

(3)

к.- к.

1л л,

де - соответственно коэффициенты усиления инверторов 5 и б.

Д: - величина входного давления усилителя 7, определяемого усилием пружины в проточной камере одномембранного элемента усилителя давления. Исключив из уравнений (2) и (3)

авление PC, получим

-о

.L(4)

. 6.,„

No

10-1-1 -1

Чтобы уравнение (4) соответствовало уравнению идеального пропорционального регулятора, необходимо соблюдение условия

.4К

,,

rt-l- rf g. КгЛн ° -1-| -(

которое выполняется при изменении проводимости переменного дросселя, включенного параллельно дросселю 13.

Для выявления влияния изменений усилий пружин усилителей давления 7 и 8 определим величину коэффициентов перед Р ИЛ7 в уравнении (5) . Как видно из уравнения (5), величина коэффициентов перед Р и л. определяется значениями проводимостей дросселей 11-14 и коэффициентов усиления К и К инверторов 5 и 6.

Определим величину коэффициентов при Р и в-уравнении (5) для значений К 5, Kj, 2,oC «oLi2 u.TrO,6P, ОС « , которые обеспечивают, работу регулятора в полном диапазоне изменения входных и выходных сигналов. Для указанных выше значений параметров дросселей, инверторов и усилителей давления уровнение (5) можно переписать в следующем виде

р|1 0,25 - Дт 0,5 О

Следовательно:

влияние нестабильности пружины усилителей давления 7 осталось таким же как и в прототипе, а влияние нестабильности пружины усилителя 8 уменьшилось в 2 раза по сравнению с прототипом; кроме того, в предлагаемом регуляторе содержится на два инвертора и на один источник опорного сигнала меньше, чем в прототипе.

Формула изобретения

Пневматический пропорциональный регулятор, содержащий первый и второй одномембранные элементы,.проточные камеры которых через соответвуюадие дроссели подключены к каналу питания, третий одномембранный элемент, глухая камера которого соединена с каналом параметра, а проточная с соплом первого однсмембранного .элемента и через входной дроссель с каналом задания, его сопло подключено через первый дроссель сброса к атмосфере и через последовательно соединенные первый и второй инверторы к входу первого усилителя давления, выход которого соединен с глухой камерой первого однс ембранного элемента, причем сопло второго одномембранного элемента соединено через выходной дроссель с каналом давлений условного нуля и с проточной камерой четвертого одномембранного элемента, глухая камера которого соединена с выходом второго усилителя давления,

0 и выходньм каналом регулятора, а . сопло через второй дроссель сброса с атмосферойj и повторитель давления, входная камера которого соединена-с выходом второго усилителя давления,

5 отличающийся тем, что с целью упрощения регулятора, в нем выход повторителя соединен с плюсовыми входами первого и второго инверторов (

0

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство по заявке 2419387/24,

кл G 05 В 11/44, от 09.11.76.

2.Авторское свидетельство по

5 заявке 2439 41/24; кл.1С 05 В 11/44 от 06.01.77.прототип).