Система управления поршневым детандером Советский патент 1982 года по МПК F01L9/04 

(54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПОРШНЕВЫМ ДЕТАНДЕРОМ

, Изобретение относится к газораспределению расширительных поршневых машин, конкретнее - к управлению клапанами псэршневых детандеров, имеющими электромагнитный привод, и может быть использовано в расишрительных |;1ашинах различного типа.

Известно устройство для управления впускным клапаном поршневого детандера, оборудованного рабочим валсзм, вздимодействующим с поршнем , имеющим толкатель, и электромагнитом для задержки закрытия клапана, в котором с рабочим валом жестко связ-ан электромеханический переключатель полярности, включенный в цепь обмотки электрсяиагнита С1.

Недостатками данного устройства , являются наличие в цепи питания электромагнита механических (щеточных) контактов, подвергающихся чисто механическому износу. Другим недостатком является отсутствие автоматического поддержания режима работы, например, изменение угла отсечки производится ручной операцией изменения положения контактов.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является система управления электромагнитными

клапанами поршневого детандера, со:держащая последовательно соединенные датчик положения поршня, дифференцирукяций блок, формирователь импульсов, сумматор, усилитель напряжения, усилитель мощности и электромагнит впускного клапана детандера, -параллельно которому включен блок ограничения индуктивных пиков напряже10ния 121.

Недостатком устройства является отсутствие контура автоматического поддержания режима работы детандера, что может привести к разносу детан15дера.

Цель изобретения - покашение надежности путем защиты от разноса.

Указанная цель достигается тем, что система управления дополнительт

20 но содержит компаратор, источник опорных напряжений и последовательно соединенные датчик частоты вращения вала детандера, преобразователь частоты в напряжение и двухвкодовый

25 аналоговый ко1 4утатор, которого подключен к формирователю импульсов, а второй вход соединен с источником опорных напряжений, входа компаратора подключены к выходу преобра30зователя частоты в напряжение н к источнику опорных напряжений, а выход - к управляющему входу коммутатора. На чертеже представлена блок-схема предлагаемой системы. Система содержит последовательно {соединенные дatчик 1 положения поршня, дифференцирующий блок 2, форми-, рователь 3 импульсов, сумматор 4, усилитель 5 напряжения, усилитель б мощности и электромагнит 7 впускного клапана детандера, пара/1лельно которому включен блок 8 ограничения инду тивных пиков напряжения. Система содержит также компаратор 9, источник 10 опорных напряжений и последовательно соединенные датчик 11 частоты врагдения вала детандера, преобразователь 12 частоты в напряжение и двухвходовый аналоговый коммутатор 13, выход которого подключен к формирователю 3 импульсов, а второй вход соединен с источником 10 опорных напряжений, вхо ды компаратора 9 подключены к выходу преобразователя о12 частоты в надряжение и к источнику 10 опорных напряжений, а выход - к управляющему входу коммутатора 13. Система работает следующим образом. В момент, когда поршень детандера находится в нижней (или верхней) мертвой точке, датчик 1 положения поршня вырабатывает импульс напряжения на вход дифференцирующего блока 2, который передает дифференцированный сигнал на вход формирователя 3. На выходах формирователя 3 образуются два импульса с совпадающими во времени передними фронтами - один короткий для ускорения срабатывания клапана, другой с регулируемой длительностью, которая определяет время включения клапана, т.е. величину отсечки. Оба импульса подаются на вход сумматора 4-,. напряжение ступенчатой формы с выхода которого усиливается усилителями 5 и б и подается на элек тромагнит 7 клапана детандера. Для снятия пиков напряжения, возникающих при выключении электромагнита 7 клапана, имеющего значительную индуктивность, и которые могут привест к выходу из строя усилителя 6 мощнос ти, параллельно электромагниту 7 кла пана подключается блок 8 ограничения индуктивных пиков напряжения.. При увеличении оборотов поршневог детандера под воздействием внешних факторов .сигнал с частотного датчика 11, механически связанного а валом детандера, увеличивает частоту следо вания импульсов, поступагацих на преобразователь 12 частоты в напряжение что приводит к увеличению напряжения на его выходеJ которое после передачи через аналоговый коммутатор 13 на формирователь 3 импульсов вызывает уменьшение длительности импульса на его выходе, что уменьшает величину отсечки впускного клапана и вызывает уменьшение частоты вращения вала детандера. При увеличении напряжения на выходе преобразователя 12 до заданного с |источника 10 срабатывает компаратор 9 и переключает коммутатор 13 на малое напряжение с выхода источника 10 опорных напряжений, которое обеспечивает -работу детандера на минимальных оборотах. После устранения причины, вызвавшей увеличения оборотов детандера, система возвращается в первоначальное состояние, таким образом осуществляется защита детандера от разноса. Важным фактором является также то, что защита от разноса осуществляется не путем останова детандера, а переводом его на минимально допустимые обороты за счет установления минимального значения отсечки впуска. Это позволяет выяснить причину, вызвавшую разнос, и при устранении данной причины перевести детандер в р,а-бочий режим,, не осуществляя нового запуска. Предлагаемая система управления клапанами поршневого детандера обеспечивает автоматическое поддержание заданного режима работы поршневого детандера с одновременной защитой его от разноса, что позволяет эффективно использовать поршневой детандер в автоматических системах криогенного обеспечения объектов, а также в. холодильной технике. Формула изобретения Система управления поршневым детандером, содержащая последовательно соединенные датчик положения поршня, дифференцирующий блок, формирователь импульсов, сумматор, усилитель напряжения, усилитель мощности и электромагнит впускного клапана детандера, параллельно которому включен блок ограничения индуктивных пиков напряжения, отличающагя ся тем, что, с целью повышения надежности путем защиты от разноса, она дополнительно содержит компаратор, источник опорных напряжений и последовательно соединенные датчик частоты вращения вала детандера, преобразователь -частоты в напряжение и двухвходочый аналоговый коммутатор, выход которого подключен к формирователю импульсов, а второй вход соединен с источником опорных напряжений, входы компаратора подключены к выходу преобразователя частоты в напряжение и к источнику опорных напряжений, а

выход - к управляющему входу коммутатора. ,:

Источники информации, приняты во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР №283247, кл. F 01 L 9/04, 1972.

2.Патент ФРГ 2815849, . F 01 L /04, 1978.

12

7/

/J