Устройство для задания давления Советский патент 1980 года по МПК G01L27/00 

.J . Изобретение относится к области теплоэнергетического приборострое ния, в частности, к устройствам для испытания приборов давления. Известны системы, где давление жидкости для испытания манометричес ких приборов создается d nOMOtubro поршневих прессов и гидроусилителей С, помощью поршневых прессов.ч давление создается вращением штур вала. Необходимый уровень давления устанавливается по образдавбмуШ1|йметру. Операция задания давления ; трудоемка и требует значительных , физических усилий. С помощбн) гиДроусилителей пневматическое (до 0,6 МПа) или гидравлическое (до 3 МП давление преобразуется в высокое Дав ление менее трудоемкими операциями, которые связаны с позиционным регулированием низкого давления. Обладая возможностью задания любого уров.ня давления, подобные системы имеют низкую производительность (. --Этим системай свойственна субъективность в оценке качества испытуемых приборов. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство задания давления 2, содержащее два пневмогидроусилителя с концевыми выключателями, к каждолу выходу которых пQдЬoeдинeны управляемые всасывающий и нагнетательный клапаны, а к входу - переключающие клапаны, четыр хвходойой элемент сравнения С корректирующими дроссе- . лями и емкостьй, входцл которого подсоединены к выходам пневматического задатчика давдейия а пневмвпреобразователя отрицательной обратной связи, резерйуар с жидкостью и гид хэаккумулятор., Действие устройства . основано на принципе компенсации сил. Си,гналы, поступающие от задатчика давления и пневмопреобразователя, воздействуют на мембраны элемента сравнения, выгодное давление которого меняется при появлении рассогласования. Поступая на вход пневмогидроусилителя, последнее.изменяет выходное давление устройства до устранения рассогласования. В результате эксплуатации действующей системы в условиях серийного производства манометрических приборов установлено, что наибольший эффект может быть достигнут при настройке задатчика на один уровень давления и соответственно на одну поверяемую

очку испытуемого прибора. Количесто задатчиков в этой случае равно ислу поверяемых точек. При этом способе каждый из регулировочных тендов независимо от другого подключается к любому трубопроводу, с давление в котором поддерживается постоянным с помощью задатчика. В ействующей системе число стендов достигает 20. Дальнейшее увеличе- , ниё числа одновременно подклю чаё- JQ мых стендов ограничено производительностью задатчиков. Последняя опрееля ется конструктивными параметрами гидроусилителя; диаметром и рабочим ходом поршней, а также расходными характеристиками регулирующей пневмоаппаратуры. Дальнейшее увеличение диаметров поршней сопряжено с увеличением управляющего давления в ембранной камере пневмогидроусиитёлей или увеличением эффективных 20 площадей мембран . Однако серйййо выпуска1емая регулирующая пневмоаппаратура ограничена сигналом 0,,1 МПа, сравнительно небольшим расходом (не более 25 2 ) и удовлетворительно рабо-. тает на: малые подключаемые объемы.

Целью изобретения является повыи1ёние производительности устройства задания давлениябез снижения точ- JQ ности.

Поставленная цель дОстиг ается тем, что известное устройство задания давления, содержащее два. пневмогидроусилителя с концевыми выключа- с телями, к ; каждому выходу которых подсоединены управляемые всасывающий и нагнетательный клапаны, а к входу - переклкзчакадие клапаны, четырехвходовой элемент сравнения с кор- ректирующими дросселями и емкостью, управляемый пневматическим Эадатчиком ийневмопреобразователем отрицательНой обратной связи, резервуар с жидкостью и подключенный к выходу гидроаккумулятор, снабжено пневмати- 45 чес КИМ источником, питания для пневмо гидроусилителей, пневмоусилйтелём, сигнализатором уровня рабочей жнГДКЬстй, установленным в гидроаккумуляторе, и двумя схемами совпаде- 50 ния, причем вход пневмоусилителя подсоединен к выходу четырехвходового элемента сравнения, а выход - к газовой полости акку1мулятора, при этом управляющие входы нагнетательных клапа рв обоих пневмргидроусилиТелей через схемы совпадения соединены с Сигнализатором уровТняУй каждый из , них - с концевым выключате лем нижнего пШёжёнйя поршня другого пневмбгйдроусйлйтеля, а входы переключаю1цих кла-60 панов - с пневматическим, источником, йитаййя пневмогидроусилйтелей.

Одноврегленное. использование .замкйутorb и пбзйцйонногб регулирования, обес11еченное таким построением устрой-65

ства, позволяет существенно увеличить производительность;, задатчика без ухудшения его метрологических характеристик: при больших расходах, обусловленных подключением поверяемых или регулируемых приборов, давление в магистрали поддерживается пневмогидроусилителями с большой эффективной площадью поршней (позиционное регулирование) ,компенсация же медленно воздействующих возмущений (точное поддержание давления в пневматической полости гидроаккумулятора), например, в результате изменения температуры, старения и т.п., осуществляется дополнительным пневмоусилителем (замкнутое регулирование).

На фиг.1 показана принципиальная схема устройства задания давления. Устройство содержит два пневмогидроусилйтеля 1, 2, к каждому выходу которых подсоединены управляемые всасывающие 3, 4 и нагнетательные 5, б клапаны, а к входу - переключающие клапаны 7, 8. Входы всасывающих,.. 3, 4 клапанов .подсоединены к резервуару с рабочей жидкостью i, а выходк нагнетательных 5, б клапанов - к . гидроаккумулятору 10, пневмопреобра-зователю 11 и испытуемым приборам. Вцход пневматического задатчика давл.ения 12 заведен в положительную ка-; меру четырехвходового элемента сравнения 13, а выход преобразова.теля 11 в отрицательную. Выход элемента сравнения 13 соединен через дрюссель 14 с положительной, а через дроссель 15 и емкость 16 - с отрицательной камерами элемента 13, а также через усилитель мощности 17 с входом пневмоусилителя 18. Выход пневмоусилителя 18. соединен с газовой полостью тидроаккумулятора 10. Каждый пневмогидроусилитель 1, 2 имеет два концевых выключателя: верхнего положения 19, 20 поршня и нижнего положения 21, 22 поршня. Сигнал с концевых выключателей верхнего положения 19, 20 заведен одновременно на управляющие :входы переключающих 7, 8 и всасывающих 3, 4 клапанов - для включения, -а сигнал с выключателей, нижнего положения 21, 22 - на управляющие входы нагнетательных 5, 6, всасывающих 3, 4 и переключающих 7 , 8 клапанов собственного пневмогидроусилйтеля 1,2, а также через схемы, совпадения 23 и 24 на входы на.гнета тельных клапанов 5, б противоположных пневмогидроусилйтелей 1, 2 длявыключения. Переключающие клапаны 7, 8 имеют два состояния: во включенном состоянии сжатый воздух от дополнительного источника питания 25 поступает в мембранные камеры пневмогидроусилйтелей 1, 2, в выключейном состояний источник питания 25 откл 6чается, а мембранные камеры соединяются с атмосЛерЬй. Пнёвмопреобразователь 11,

.задатчик давления 12 и другие пневматические регулирующие элементы, ,кроме пневмогидроусилителей 1,. 2, имеют унифицированные входные и выходные сигналы и стандартное давление питания. Гидроаккумулятор 10 имеет сигнализатор уровня рабочей жидкости, выполненный в виде пормня 26, изолированного от корпуса, концевого датчика 27 и формирователя сигнала 28, Концевой датчик 27 подпружинен со стороны корпуса, соприкасается с разделительной перего- : редкой аккумулятора 10 и имеет с ним электрический контакт. Сигнал с формирователя сигнала 28 заведен одновременно на втоЕЯае входы-схемсЬвШдения 23, 24;

В качестве примера на фиг,2 показана одна из возможных реализаций сигнализатора уровня рабочей жидкости в аккумуляторе 10. Подвижное србдинение.пораня 26 гериетизируется комплектом манжетных уплотнений 29 и поджимается гайкой 30. Поршень 26 не имеет электрического контактна с корпусом аккумулятора 10, Последний осуществляется через датчик 27 и пружину. При уменьшении объема рабочей жидкости в аккумуляторе 10 разделительная перегородка 31 под воздействием давления газа перемеМаетсйй- направлении к поршню 26, при этом Изменяется электрическое сопротйвление. Последнее и используется в формирователе сигнала 28. Перемещением поршня 26 устанавливается необходимый зазор (в установившемся / . режиме), соответствующий зоне нечув ствительности устройства. . .

Устройство, работает следукяцим образом, Задатчиком давления 12 устанавливается необходимый уровень выходного давления в устройстве. Сигналы, поступающие от задатчика 12 и пневмопреобразователя 11, воздействуют на мембраны элемента сравнения 13, давление на выходе которого пропоргйионально разности давлений РЗ и Р . Сжатый воздух через усилитель мощности 17 поступает на вход пневмоусилителя 18 и изменяет давление в его камере и газовой полости аккумулятора 10 до тех пор, пока дав-ление жидкости в магистрали не будет соответствовать требуемому уровню. Мембранный блок при этом приходит в равновесие, и давление на вы:соде элемента 13 устанавливается постоянным. Настройкой дросселей 14, 15 добиваются необходимого качества переходного процесса. Метрологические характеристики задатчика определяются стабильностью выходных сигналов задатчика давления 12 и пнёвмопреобразователя 11 (стрицательной обратной связи) . Система позиционного регулирования, включающая пневмогиДроусилителя 1, 2с концевыми выключателями I9f22, сигналиэатор уровня жидкости () нагнета тельные 5, 6, всасывающие 3,4, переключающие 7,8 клапаны и 5 совпадения 23, 24 , .работаетнезависимо от предыдущей системы и обладает существенно большой произво- дительйостью. На вход пневмогидроусилителей 1,2 соответственно через - клапаны 7, 8 подается сжатый ; воздух под давлением, значение которого выбрано таким Образом, чтобы на выходе давление рабочей жидкости несколько превышало выходное давление устройства. При отборе рабочей . S жидкости, вследствие подключения .. испытываемых приборов, рабочая жидкость из полости аккумулятора 10 вытесняется и происходитсрабатывание сигнализатора уровня (26т28). 0 Сигнал с формирователя 28 поступает на схемы совпадения 23, 24 и далее на клапан 5 или 6, в результате чего один из них, например 5, открывается. Рабочая жидкость из «1 полости гидроусилителя 1 через от,; крытый клапан 5 нагнетается в магистраль и жидкостную полость аккумулятора 10, объем которой выбран

таким, что при полном ;вытеснении. , 0 жидкости уровень давления в нем изменяется от нижнего значения поля допуска до верхнего. Концевой датчик 27 размыкается, регулировочным элементом при этом является поршень , 26. Периодически вытесняя рабочую жидкость, поршень пневмогидроусилителя 1 достигает своего нижнего положения и замыкает концевой выключатель 21. При этом нагнетательный клапан 5 закроется, всасывающий клапан 3 откроется, переключающий клапан 7 соединит воздушную камеру пневмогидроусилителя 1 с атмосферой, а схема совпадения 24 подготовит к включению другой гидроусилитель 2 Si с помощью клапана 6. Под действием пружины поршень пнёвмогидрс сйлите,ля 1 переместится в верхнее положение и заполнит своюполость рабочей жидкостью из бачка 9. В верхнем подложении поршня включится концевой выключатель 19, в результате чего всасывающий клапан 3 закроется, а переключающий клапан 7 соединит воздушную камеру пневмогидроусилителя 1 с источником питания .25. Кла5пан 5 остается закритым до тех пор, пока поршень пневмогидроусилителя 2 достигнет своего нижнего положения и подготовит к включению схему 23. В результате чего левое плечо устСройства вновь будет готово к работе. Следующим сигналом формирователя 28 через схему совпадения 24 включается клапан 6, работу продолжает правое плечо устройства. Сигнал с концевого 5выключателя 22 правого плеча устройства через схему совпадения 23 подготовит к включению клапан 5 и т.д. Таким образом, Обеспечивается попеременная работа пневмогидроусилителе 1, 2. Подключение входов пневмогидро усилителей 1, 2 непосредственно к источнику питания 25 в процессе ра боты обеспечивает работуих с больши диаметром поршней,т.е.с большей Прои водитель нос тью. Медленные изменения параметров окружающей среды (температуры, влаж ности и т.п.) приводят к из1«енению величины давления в газовой полости аккумулятора 10 и смицению мембраны отиеходното положения. Последнее представляет дрейф нуля задатчика. Благодаря введению дополн11тель ного пнeвмoycилитeJiя 18, выход которого соединен с газовой nuJiudtbto аккумулятора 10, все отклонения давления компенсируются изменением объёма полости, что обеспечивает необходимую точность устройс1 1&Ж. Таким образом, уст1х йстёо7 выполненное по-предлагаемой схеме, имеет большую производительность и обладае болэе высокой метрологической надежностью . Формула изобретений Уст ройство задания Давления, содержатеё два пневг эгидроуси31иТёлй ; с крнцёвыни выкщ)чателями и верхйёг6пЬл6жёнияпоршн Д,1 выходам каждого из которых подсоединены соответствхкяцие всасывающий и нагне .та.тельный управляемые клапаны, а к входам - переключающие клапаны, пневматический эадатчик и пневмопреобразователь, выходы которых подсоединены к четырехвходовому элементу сравнения с корректирующими дросселямр и емкостью, резервуар с рабочей жидкостью, соединенный с всасывающими клапанами, и гидроаккумулятор, подсоединенный к выходной линии, связанной с пневмопреобразователем, отличающееся тем, что, с целью повьииения производительности без снижения точности, оно снабжено .пневматическим источником питания для пневмогидроусилителей, пневмоусилителем, сигнализатором уровня рабочей жидкости, устанойленйнм - в гидроаккумуляторе, и двумя схемами совпадения, причем вход пневмоусийителя подсоединен к выходу четырехвходового элемента сравнения, а выход - к газовой полости аккумуля тора, при этом управляющие входы нагнетательных клапанов обоих пневмогидроусилителей через схемы совпадейия соединены с сигнализатором уровня и каждый из них - с концевым выключателем нижнего положения поЕЯйня другого пневмогидроусилиталя, а входы переключающих клапаг€ов с пневматическим источником питания пневмогидроусилителей. . Источники информации, прйнятые во внимание при экспертизе 1.Журнал Metrologia aplicata, Бухарест, № 12, 1968., с.57-59. 2,Авторское свидетельство СССР . №508701, кл. G 01 L 27/00, 1974 (прототип).

%№

л ,

4Мг

ИN-

I j./L

гте

JT