Пневматический повторитель давления Советский патент 1981 года по МПК F15C3/04 

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике на элементах пневмоавтоматики и может быть использовано в качестве датчика давления. Известны пневматические повторители, содержащие два одномембранных клапана набора и сброса, выходы которых подключены к выходному каналу устройства, два одномембранных элемента сравнения, входы которых соединены с входным каналом, а выходы - с управляющими камерами соответствующих клапанов, и одномембранный повторитель, вход которого соединен с входным каналом, а выход - с выходным каналом устройства 1. Однако такие повторители имеют сложную конструкцию. По основному авт. св. № 546743, известей пневматический повторитель, содержащий проточную камеру с манометрическим чувствительным элементом и два одномембранных клапана набора и сброса давления, управляющие камеры которых соединены с соплом проточной камеры и через дроссель - с каналом питания, а проточные камеры клапанов подключены к проточ ной камере и выходному каналу повторителя 2,. Недостаток такого повторителя -. узкий диапазон измерения. Цель изобретения - расщирение диапазона измерения. Поставленная цель достигается тем, что в повторителе установлен второй одномембранный клапан сброса давления, управляющая и проточная камеры которого соединены соответственно с управляющей и проточной камерами первого клапана сброса, причем сопло второго клапана сброса выполнено с диаметром в 2-3 раза больщим диаметра сопла первого клапана сброса. На чертеже схематически изображен повторитель. Повторитель содержит манометрический чувствительный элемент . (мембрану) 1, на который воздействует давление жидкой или газовой среды (изображенное стрелками), сопло 2, проточную камеру 3, первый одномембранный клапан сбро,са давления, состоящий из управляющей камеры 4, проточной камеры 5, соединенной с атмосферой, пружины 6, сопла 7 и мембраны 8, одномембранный клапан набора давления, состоящий из управляющей камеры 9, мембраны 10, проточной камеры 11, соединенной через клапан 12 и камеру 13 с каналом питания Р„, второй одномембранный клапан сброса давления, состоящий из проточной камеры 14, соединенной с атмосферой, пружины 15, сопла 16 и мембраны 17. В повторителе установлены дроссели 18 и 19. Управляющие камеры клапанов набора и сброса соединены каналом 20. Повторитель работает следующим образом. При возрастании давления на входе манометрический чувствительный элемент 1 прикрывает сопло 2, давление в канале 20 возрастает, открывается клапан набора давления и происходит приток воздуха в выходной канал РВ,,,. При уменьщении давления на входе сопло 2 приоткрывается, давление в канале 20 падает, приоткрывается сопло 7 и происходит сброс воздуха из выходного канала f, в атмосферу. В установившемся режиме - когда нет возмущений на входе повторителя - клапан набора давления закрыт, подпитка выходного канала осуществляется с помощью дросселя 19, а избыток воздуха, образующийся в результате работы дросселей 18 и 19, сбрасывается через сопло 7 в атмосферу. Предлагаемый повторитель отличается от известного тем, что в него дополнительно введен второй клапан сброса, состоящий из проточной камеры 14, пружины 15, сопла 16 и мембраны 17. Чтобы лучще представить преимущества предлагаемого повторителя перед известным, проанализируем более подробно работу известного повторителя, не имеющего второго клапана сброса. Предположим, что в известном повторителе давление на входе достаточно медлен но и постепенно уменьщается. При этом происходит отслеживание входного давления равным ему давлением в канале Р,. Если входное давление уменьщается и достигает давления, равного атмосферному, на выходе Б канале Р давление не будет равно атмосферному и составляет, например, для серийно выпускаемого повторителя ПД-3, вел ич и ну, равную 150-200 мм вод. ст. Иными словами, при постепенном уменьщении давления на входе, давление на выходе перестает отслеживаться при достижении величины, находящейся в пределах 150 - 200 мм вод. ст. Это происходит по той причине, что в нижних точках диапазона при перепаде на сорле 7 равного 200 мм вод. ст. расход воздуха через сопло 7 даже при его полном открытии чрезвычайно мал и соизмерим с расходом через дроссели 18 и 19. Поэтому СОПЛО 7 в нижних точках диапазона не в состоянии сбросить в атмосферу избыток воздуха, поступающий от дросселей 18 и 19. С другой стороны, существенное увеличение внутреннего диаметра сопла 7 с целью уменьщения нижнего предела измерения также недопустимо, так как это приводит к увеличению усилия сжатия пружины 6. Увеличение этого усилия необходимо для того, чтобы преодолеть увеличенную реакцию ionла 7. Эта реакция наиболее высока при максимальном входном давлении.. Увеличение усилия пружины 6 приводит к увеличению перепада на сопле 2 в установивщемся ре,жиме, что в, свою очередь, приводит к увеличению погрешности измерения. Иными словами, увеличение погрешности второго каскада усиления за счет увеличения диаметра сопла и усилия пружины приводит к увеличению погрешности устройства в целом. Пель изобретения, в конечном итоге, сводится к тому, чтобы, не увеличивая погрешности второго каскада усиления, и, следовательно, не снижая точности устройства в целом, значительно снизить нижний. предел диапазона измерения. Поэтому в известный повторитель введен дополнительный клапан сброса. Первый клапан сброса, состоящий из мембраны 8, сопла 7, пружины 6, камер 4 и 5 конструируется таким образом, чтобы внутренний диаметр сопла 7 был минимальным и лищь обеспечивал динамические характеристики по сбросу воздуха в атмосферупрактически на всем диапазоне работы. Тем самым обеспечивается достаточно малая погрещность измерения повторителя. Второй клапан сброса, состоящий из мембраны 17, сопла 16, пружины 15 и камеры 14, конструируется таким образом, .чтобы внутренний диаметр сопла 16 значительно (в 2- 3 раза) превышал диаметр сопла 7, а усилие пружины 15 было бы равным или менее усилия пружины 6. В статическом режиме на мембране 8 за счет работы мембраны 1 -и сопла 2 поддерживается такой перепад давлений, который уравновешивает действие пружины 6 и реакцию сопла 7. Этот же перепад давлений поддерживается и на мембране 17, так как камеры 5 и 14, камеры 4 и 9 у клапанов сброса попарно соединены накоротко. Однако этот перепад давлений в статическом режиме не может уравновесить действие пружины 15 и реакцию сопла 16, так как усилие пружины 15 равно или меньше усилия пружины 6, а реакция сопла 16 значительно выше реакции сопла 7. По этой причине сопло 16 закрыто практически на всем диапазоне работы повторителя. Открытие сопЛа 16 происходит тогда, когдг сслло 7 не в состоянии сбрасывать