Пневматический усилитель Советский патент 1980 года по МПК F15C3/04 

Изобретение относится к приборам пневмоавтоматики и может быть использовано в системах контроля и регулирова ния параметров в частности давления жи ких и газообразных рабочих сред, Известен пневматический усшитель с механо-пн евматическим преобразователем содержащий корпус, рабочую и компеиса.ционную камеры, элестячную мембрану,, входной канал питания, выходной канал, измерительный канал i. В указанном преобразователе измерттельный орган типа Сопло-заслонка образован ПЛОСКО, заслонкой и выходным каналом, при этом статическая характеристика такого преобразователя нелинейна, что ограничивает его примв1ение для измерения давления в широких пределах. Крутизну статической характеристики указанного преобразователя можно повысить, применив эжектор. Наиболее близким к изобретению я&ляется преобразователь типа Сопло-заслонка, содержаший эжектор, корпус. входной и выходной каналы, рабочую s компенсационную камеры, заслонку 2. В указанном преобразователе регулирующий орган образован плоской засловбкой и соплом выходного канала, выходной сигнал формируется в компенсационной камере, щда этом эжистор выполняет роль постоянного пнеймосопротавления, что повьанает крутизну статической характеристики преобразователя. Однако статическая характеристика такого преобразователя линейна в узком диапазоне давлений. В указанны гфеобразователях для улучшения динамических характ истик необходимо увеличивать расход газа черва преобразователь, что также является их недостатком. Цель изобретения - увеличение лвне1Ь ного участка статической характеристй-i ки, расширение диапазона регуларованкя коэффициента усиления и уменьшение раохода рабочего тела. Для достижения указанной цели в пне магическом; уситителе выходной канал попкпзочен к пассивному каналу эжектор нанорная магистраль которого подалючена к компенсационной камере, а заслонка ра:улирующего органа выполнена в виде сердечника, концентричного цилнндр ческому соплу, причем боковая поверхность сердечияка имеет форму гиперболо ида вращения. На чертеже представлена конструктив ная схема предлагаемого пневматическог усилителя. Пневматический усилитель содержит корпус 1, в котором жест1ср закреплена мембрана 2, разделяющая полость корпуса на рабочую камеру 3, сообщегшую входным каналом 4 с измеряемым потоком, и компенсационную .камеру 5, сообщенную каналом б и трубкой 7 с напЬрной магистралью 8 эжектора 9. С мембраной 2 скреплен сердечник 10, образующий с выходным каналом 11 регули. рующий орган типа Сопло-заслонка. Е ыхоппой канал 11 сообщен с пассивным каналом 12 эжектора 9. В корпусе эжекто.ра 9 размещены активное со ло 13, приемная камера 14 и канал 15 сообщенный с отводящей магистралью. 8корпусе 1 размещен измерительный выходной канал усилителя 16. Пневматический усилитель работает следующим образом. Измеряемый поток жидкости игаг газа поступает через канал 4 в рабочую камеру 3 корпуса 1 и воздействует на мембрану 2. Рабочий поток газа поступает через активное сопло13 эх ектора 9в приемную 14 и далее в напорную магистраль 8, где разветвляется Одна часть потока поступает по трубке 7 через входной канал 6 а компенсационную кактеру 5 к регулирующе)у органу типа Сопло-заслонка., образованную сердечником 10 и выходным каналом 11.и далее в приемочную камеру 14 эжектора 9, другая часть потока поступает через канал 15 в отводящую магистраль. Давление газа в компенсационной камере 5 воздействует на мембрану 2 и зависит от величины проходной площади в регулирующем органе, которая измегшется при деформации мембрманы 2 и перемеще1шя сердечника 10. При деформацшг мембраны 2 возникает усилие упругости, которое совместно с усилием давления в компенсационной камере 5 уравновешивает измеряемое давление в рабочей камере 3. Выходсигнал формируется в проточной комационной камере 5 и снимается подством измерительного канала 16. ля получения статической характеики необходимо ранить следующую ему уравнений, полагая истечение ктивного сошю 13, канала 15 и ного канала 6 над критическим. равнение проточной компенсацией- камеры 5 из условия равенства одов через входной канал 6 и регующий орган F- , F - эффективные площа 6 3|| ди во входном капале и регулзасруюгаем органе cpoTseiv ственно| показатель адниба- та} плотность газа п&ред Бходнь1м каналом 6{ Р Р Р давление газа S 14 ред входным каналом 6, в компенонной камере 5 и приемной камере 14, ../. . равнение проточной камеры эжектора 9IК / 2 2/K-i trfs.ljSpT Ti li-j) ( ,j - расход газа через активное сошю 13{ д эффективная площадь канала 15 равне ще характеристики эжистора 9 ./P7 ,| п - постоянный коэффшшент пропорциональности;коэф(нии€нт эжекции; UGii/O V G,, - расход чфез регулирующий орган, равн&ше равенства всех сил на штоке N + PgF, Г - плошааь мембраны; Р.Х- давление измерительного потхжа; М - усилде упругости мембраны 2, N .С8} б - величина деформации С - величина жесткос ги мембран При применении эластичной мембра вспецствке малой жесткости N О U з уравнения (1), (2) Q „ Q const, :где Qg - расход через входной канал арледствие чего Р-у const .. -- 2 Шз уравнения (3)P,4 eonst вследrcTBHell-consl .Уравнение статической ха . териетики имеет вид Примем Pi+Pc C+qJ P C-t-G|mF где m - постоянный коэффици«1т проп даональности. При применении эластичяой мембра 8 Из соотношения (7) Гэ Hi/m8 Поскольку ю где об - коэффшщент расхода канала f. - глошадь сечения выходного ла 11 на входе, Г.д- площадь сечен41Я сердечника входе канала 11, из соотношения (1О видно, что при нении, например, выходного канала 1 форме цилиндра для пропорциональног ме нения проходной площади канала 11 н ремещенню серп чника, сердечник дол быть вьшолнен в форме гш1ербоп(жда щения, Таким образом, при подсоеданенни выходного, канала преобразователи к сивному соплу эжшстора, напорная ма гистраль которого погуслючена. к входн1 му каналу пр«)бразователя, жестко связанная с мембраной заслогаса выполнена ,в виде сердечника, а поверхности сопряжения регулирующего органа имеют фо му цилиндра и гиперболоида вращения, пневматический усилитель имеет линейный рабочий участок статической характеристики в широком диапазоне изменения иэмеряемого давления, коэффициент усиления р улируется в широком диапазоне расхода через проточ1ую камеру преобразователя, при этом общий рв.сход рабочего тела в отводящук) магистраль определяется расходом через активное сопло эжектора и по величине значительно меиь ше расхода через проточную камеру преобразователя. Формула изобретения Пневматический усилитель, содержащий эжектор и корпус с закрепленной в нем мембраной, разделяющей полость корпуса на рабочую и компенсационную камеры, к рабочей камере подключен входной канал, а компенсационная камера подключена к выходному каналу усилителя и через регулирующий орган Сопло-заслонка - к выходному каналу, о т л н ч а ю щ и -и с .я тем, что, с целью расширения диапазона регулировашст коэффициента усиле1шл и уменьшения расхода . рабочего тела, выходной канал подключен к пассивному каналу эжектора, напорная магистраль которого подключена к компенсационной камере, а заслонка регулирующего органа выполнена в виде сердеч ника, концентричного цилиндрическому ;оплу, причем боковая поверхность сердечника имеет форму гиперболоида вращения. Источники информации, принятые во внимание щик экспертизе 1.Ибрагик ов И. А. и др. Элеменггы и системы пневмоавтоматики. М., школа , 1975, с. 83. 2.Ибрагимов И. А. и др. Элементы и системы пневмоавтоматики. М., Высшая школа , 1975, с. 75 (прототип).