Пневматическая система расширения больших пузырьковых камер Советский патент 1982 года по МПК G01T5/06 

клапанов достигается путем подбора индивидуальных времеиных задержек команд уиравлеиия каждым электромагнитным приводом ЭПК (по две команды на каждой ЭПК). С учетом необходимости формирования общей временной задержки С ИД относительно синхроимнульеа ускорителя, а также двух групповых задержек (обищх для каждой групиы клаиаиов для осуществления каждого рабочего цикла этой СИД) ЭСУ формирует 53 уиравляющие команды.

Онисаиная СИД обладает следующими недостатками.

Наблюдается заметиый разброс моментов срабатывания ЭПК вь(зывающи11 нарушение режима работы СИД. Это требует частой проверки и сиихро.чизации ЭПК. Как ноказывает опыт эксилуатацин, стабильность временных характеристик ЭПК в наибольщей мере определяется стабильностью работы узла элсктромагиптсервоклаиан.

Управляющие команды, вырабатываемые ЭСУ, должны быть синхронизованы во времени с точностью 1 м/сек. Сбои в ЭСУ чреваты весьма опасными последствиями: ошибка во времени срабатывания пли несрабатывание одного клапана вызывает нарушение симметрии поля давления в рабочем объеме камеры, что, в евою очередь, приводит к раскачке подвижного разделительного стекла, которое может разрушиться, ударившись об ограничительные упоры, а ошибка в групповых задержках, вызвавшая затягиваиие фазы декомпрессии, может привести к самопроизвольному вскипанию рабочей жидкости в камере с образованием газового пззыря. В этом случае последующая рекомпрессня создает мощную ударную нагрузку иа элед генты конструкции, расноложенные в рабочем объеме. Громоздкость и еложиость зстройства ЭСУ, помимо ее высокой стоимости, существенно затрудняет достижение требуемой надежности ее работы.

Значительная сложность и трудоемкость настройки режима н обслуживания СИД, особенно в части диагностики причин, вызывают отклонение от заданного режима.

Указанные недостатки являются следствие.м того, что каждый клапан имеет автономное управление, в то время как координацию их работы иа всех зфовнях осуществляют ЭСУ.

Цель изобретения - обеспечение стабильности расширения в пузырьковых камерах.

Эта цель достигается тем, что в пиевматическую систе.му расширения болыних пузырьковых камер, содержащую корпус камеры с рабочей жидкостью и расположенно11 в нем ограничивающей мембраной, образующей подмембранный объем, многоступенчатые клапаиные зстройства.

разделенные на две группы, с двухходовым пневмоклапаном в основной CTyneini и электроиневмоклапанами в управляющей ступени, ресиверы подачи н еброса газа, сообщающиеся с подмембранным объемом через двухходовые иневмоклапаны, введены общий коллектор, соединенный с пневмоприводами, и трехходовой электропиевмоклапан, вход и выход которого соединены с соответствуюн ими ресиверами, а пнезмопрнустройства в основной стуиенн выполнены в виде трехходовых пневмоклаианов с пневмоприводом одностороннего действия, прпчсм трехходовые нневмоклананы одной

группы выполнены нормально-открытыми,

а другой группы - нормально-закрытыми.

Управление СИД осуш,ествляется с ио.мощью единственного трехходового ЭПК,

который но сигиалам, постунающим от

ЭСУ, производит циклические изменения (сброс-подача) давления в ирисоединенном к нему общем ко.ллекторе, е иоследним соединены управ;гяющне полости всех трехходовых И1евмоклапанов.

Благодаря аниулнроваиию индивидуальных электромагнитных приводов управяющих стунеией ликвидируется самое нестабильное звено (электромагнитсервоклаиан), а сннхронность срабатываиия трехходовых пневмоклаианов обеспечнвается тем, что пневматические управляющие сигналы поступают из общего коллектора. Вследствие разноименности иневмоклананов, принадлежаш,их разны.м груинам, автоматически обеспечивается необхоимая взаимосвязь срабатывания затворов основных клапанов групп декомпрессии и рекомпрессии (то, что раньще обеспечивалось подбором групповых задержек). Тем самым на долю ЭСУ, освобоженной от обязанностей управления на пизшем уровне, остаются лишь две команды; момента начала фазы декомпрессии и момента начала фазы рекомпрессии, которые и обеспечивают осуществление рабочего цикла СИД.

Па фиг. 1 изображена пневмогидравличеекая схема СИД; иа фиг. 2 - временная диаграмма срабатывания СИД.

Подмембранный объем 1 ограничен с одной стороны мембраной 2 рабочего объема 3 камеры, а с другой - крышкой корнуеа камеры е установленными в ней основными клапанами, разделенными на две

группы: группа 4 соединяет объем 1 е ресивером 5 подачи воздуха, а группа б - объем 1 с реснверо. 7 сброса воздуха. Основной клапан содержит корнус, в котором размещен полый шток 8 с закрепленной на его конце эластичной цилиндрической мембраной 9. К противоположному концу щтока 8 иодсоедннен выход 10 трехходового ниевмоклапаиа И, состоящего из корпуса 12 с двумя седлами, между которымн совершает возвратно-поступательное движение затвор 13 двустороннего действия, окаичивающийся поршнем 14, образующим совместно с корпусом 12 управляющую полость 15. Вход 16 нормально-закрытых пневмоклапанов 11, установленных на основных клапанах группы 4 (реком-прессии), соединен с ресивером 17 подачи управляющего давления, а его дренаж 18 - с ресивером 19 сброса управляющего давления. Вход 20 нормально-открытых пневмоклапапов 11, установленных на основных клапанах группы 6 (декомпрессии), соедипен с ресивером 21 подачп управляющего воздуха, а его дренаж 22 - с ресивером 23 сброса управляющего воздуха. Управляющие полости 15 пневмоклапанов 11 соединены с. общнм коллектором 24, который подсоединен к выходу 25 нормально-открытого трехходового электропневмоклапапа (ЭПК). Он состоит из корпуса 26 с двумя седлами, между которыми совершает возвратно-поступательное движение затвор 27 двустороннего действия, оканчивающийся порщнем 28, образующим совместно с корнусом 26 управляющую полость 29. В. расточке прилива корпуса ЭПК размещен трехходовой сервоклапан 30, соверщающий возвратно-поступательные движения между двумя седлами, одно из которых каналом 31 сообщено с входом 32 ЭПК, другое через отверстия 33 с атмосферой, а полость между ними каналом. 34 - с управляющей полостью 29 ЭПК. Сервоклапан 30 взаимодействует с плунжером электромагнита 35, закрепленного на корпусе ЭПК. Вход 32 ЭПК соединен с ресивером 17, а его дренаж 36 - с ресивером 23. ЭПК управляется блоком управления, с помощью которого можно изменить момент подачи п длительность импульса тока, поступающего в обмотку электромагнита 35. Заданные давления в ресиверах 5, 7, 17, 19, 21, 23 поддерживаются редукторами-стабилизаторами (не показаны). В подмембранном объеме 1 установлена опорная рещетка 37, имеющая,сквозное отверстие, на которую ложится мембрана при сбросе воздуха из СИД. В исходном состоянии управляющий воздух из ресивера 17 через нормальнооткрытый ЭПК 25 подведен в коллектор 24, а от него - в управляющие полости 15 всех пневмоклапанов 11, в результате чего под действием давления, деиствующего на порщень 14, их затворы 13 прижаты к противолежаш.нм седлам, тем самым сообщая внутреннюю полость щтока 8 и мембраны 9 с ресивером 19 (для клапанов группы рекомпрессии) или с -ресивером 21 (для клапанов группы декомпрессии). Поскольку давление в ресиверах 17, 21 больще, чем в ресиверах 19, 7, 23 и меньже, чем в ресивере 5, цилиндрлческие мембраны 9 клапанов группы декомпрессии раздуты внутренним избыточным давлением и тем самым разъединяют объем 1 и ресивер 7, а цилиндрические мембраны клапанов группы рекомпрессии, наоборот, сжаты наружным избыточным давлением, благодаря чему объем 1 сообщен с ресивером 5. Работа СИД происходит в следующей последовательности. При подаче синхроимпульса (СИ) электронная схема блока управления начинает отсчет заданного времени задержек ti и t. По истечении времени /j выдается команда на включение электромагнита 35. Плунжер электромагнита, притягиваясь к штоку, перемещает сервоклапан 30 в противоположное положение до посадки на седло, тем самым разобщая управляющую полость 29 с входом ЭПК и сообщая ее через отверстия 33 с атмосферой. Поршень 28 под действием образовавшегося перепада давлений перемещает затвор 27 до посадки на противоположное седло, тем самым разобщая полость коллектора 24 с входом 32 ЭПК и сообщая ее с дренажем 36. В результате давление в коллекторе падает, а вместе с ним падает давление, в управляющих полостях 15 пневмоклапаном 11. Поршни 14 под действием образовавшегося перепада давлений перемешают затворы 13 до посадки на противоположные седла, тем самым полость штока 8 разобш,ается с дренажем 18 и сообщается с вхо.дом 16 (для клапанов группы рекомпрессии), и разобшается с входом 20 и сообщается с дренажем 22 (для клапанов группы декомпрессии). В результате цилиндрические мембраны клапанов группы рекомпрессии раздуваются, разобщая объем 1 с ресивером 5, а цилиндрические мембраны клапанов группы декомпрессии сжимаются, сообщая объем 1 с ресивером 7- начинается сброс воздуха из подмембранного объема 1. По истечении заданного времени tz выдается команда на отключение электромагнита 35. Сервоклапан 30 давлением сжатого воздуха, находящегося в канале 31, перемещается в исходное положение, разобщая управляющую полость 29 с атмосферой и сообщая ее с входом ЭПК (при этом плунжер электромагнита также перемещается в исходное положение). Давление в управляющей полости 29 нарастает, в результате чего поршень 28 перемещает затвор 27 в исходное положение до посадки на седло, тем самым разобщая коллектор 24 с дренажем 36 и сообщая его с входом 32 ЭПК. В результате этого давление в коллекторе 24 и связанных с ним управляющих полостях 15 пневмоклапанов И возрастает, и их поршни 14 перемещают затворы -13 в исходное положение до посадки на седло, тем самым

разобщая полость штока 8 с входом 16 и сообщая ее с дренажем 18 (для клапанов группы рекомпрессии) и разобщая ее с дренажом 22 и сообщая ее с входом 20 (для клапанов группы декомпрессии). В результате цилиндрические мембраны клапанов группы декомпрессии раздуваются, разобщая объем 1 с ресивером 7, а цилиндрические мембраны клапанов группы рекомпрессип сжимаются, сообщая объем 1 с ресивером 5 - начинается заполнение подмембранного объема до давления, установленного в ресивере 5. Далее цикл повторяется.

На фиг. 2 приведена временная диаграмма цикла срабатывания СИД, где: 38 - запускающий синхроимпульс (ускорителя) ; 39 - задержка времени включения электромагнита ЭПК; 40 - задержка времени отключения злектро.магнита ЭПК; / - ток в обмотке электромагнита; Р - давление; t - время; 41 - кривая изменения давления в общем коллекторе, как функция времени; 42 - кривая изменения давления в полости цилиндрической мембраны одного из клапанов подачи; 43 - кривая изменения давления в полости цилиндрической мембраны одного из клапанов сброса; 44 - кривая изменения давления в подмембранном объеме.

Следует отметить, что высокое требование к синхронности работы клапанов вынуждает считаться с разницей во временных задерл ках для трехходовых пневмоклапанов, неодинаково удаленных от командного ЭПК (установленного на общем коллекторе, имеющем определенную гфотяженность). Уравнять эти задержки можно подбором либо длин, либо проходных сечений импульсных трубок, соединяющих управляющие полости трехходовых пневмоклапанов с общим коллектором.

Преимущества предложенной СИД по сравнению с известными следующие.

Поскольку командное давление во все управляющие полости трехходовых пневмоклапанов подается из общего коллектора, то этим автоматически обеспечивается синхронность срабатывания клапанов, причем несрабатывание какого-либо клапана становится невозможным (как это было в прежней СИД), что существенно повышает ее надежность и исключает возможность аварийных колебаний разделительного стекла камеры.

При 25 (или любом другом количестве) клапанах для осуществления рабочего цикла СИД необходимо сформировать всего две управляющие команды. Это резко упрощает схему ЭСУ, что существенно повышает ее надежность, удобство и быстроту настройки режима СИД; упрощает ее эксплуатацию. Так как клапаны подачи нормально-открыты, нет необходимости подбирать величину давления в ресивере подачи воздуха для сохранения постоянства установившегося в динамическом режиме работы значения верхнего давления в подмембранном объеме (как это имело место в прежней СИД), поскольку оно равно давлению в ресивере подачи воздуха, что облегчает работу оператора и улучшает стабильность

режима камеры.

Для проверки работоспособности предложенной СИД были проведены стендовые испытания модуля СИД, собранного из

штатных агрегатов и состоящего из клапана сброса с трехходовым нормально-открытым пневмоклапаном, клапана подачи с трехходовым нормально-закрытым пневмоклапаном. коллектора, с которым соединень1 управляющие полости трехходовых пневмоклапанов, давление в котором изменялось командным ЭПК.

Результаты испытаний, в процессе которых было произведено 8000 циклов срабатываний, полностью подтвердили правильность и стабильность функционирования модуля СИД.

Было также испытано устройство, позволяющее регулировать проходное сечеиие канала связи управляющей полости трехходового ппевмоклапаиа с общим коллектором независимо для каждого направления потока газа (подача-сброс), предназначенное для выравнивания временных задержек пневмоклапанов, неодинаково удаленных от командного ЭПК. Устройство позволяет регулировать задержку в пределах м/сек.

Применение предложенной СИД позволит повысить надежность и эффективность работы камеры «СКАТ.

Формула изобретения

Пневматическая система расширения больших пузырьковых камер, содержащая корпус ка.меры с рабочей жидкостью и расположенной в нем ограничивающей

мембраной, образующей подмембранный объём, многоступенчатые клапанные устройства, разделенные на две группы, с вухходовым пневмоклапаном в основной ступени и электропневмоклапанами в управляющей ступени, ресиверы подачи и сброса газа, сообщающиеся с подмембранным объемом через двухходовые пневмоклапаны, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения стабильности расширония, в нее введены общий кол; едтор, соединенный с пневмоприводами и трехходовой электропиевмоклапан, вход и выход которого соединены с соответствующими ресиверами, а клапанные устройства в основной ступени выполнены в виде трехходовых пневмоклапанов с пневмоприводом одностороннего действия, причем трехходовые пневмоклапаны одной группы выполнены нормально-открытыми, а другой группы - нормально-закрытыми. с. N° Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Баранов Д. С. и др. ПТЭ, 1973, № 3, 57. 2.Андросенко В. М. и др. ПТЭ, 1979, 3, с. 50 (прототип).

Iп

Г

.38

J5

.ад

-r...

Г

,Г

50 м сек Фl4.Z

ЮОмсек