Пневматический генератор

 

Изобретение относится, к области пневмоавтоматики. Пневматический генератор содержит сумматор, дроссельньА делитель, ламинарньй дроссель, пятимембранньй элемент сравнения, две пневмоемкости, два трехмембраниых элемента сравнения, триггер и управляемые пневмоконтакты. Новым в генераторе является то, что он содержит дополнительный ламинарньй дроссель, пневмоемкость, повторитель со сдвигом, реле времени, повторители , пневмореле и клапан, причем выход дополнительного ламинарного дросселя соединен через проточную камеру и сопло повторителя со сдвигом с дополнительной пневмоемкостью, которая через повторители, контакты пневореле и клапан соединена с каналом , давления верхнего уровня, входной канал реле времени соединен с выходом триггера, а его выходной канал - с о управляющими входами пневмореле и кла пана. Предлагаемая схема позволит избежать погрешностей при изменении температуры питающего воздуха. 1 З.П.Ф-ЛЫ, 1 ил. « W rsj

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (5в 4 F 15 С 3 16

ГОСУДАРСТБЕННМЙ КОМИТЕТ СССР

Il0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ Г к,-..

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

«ц а.

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТБУ (61) 708073 (21) 3732068/24-24 (22) 23.04.84 (46) 30 ° 05.86. Бюл. 9 20 (71) Киевский институт автоматики им. ХХУ съезда КПСС (72) В.Н, Прилепский, Ю.В. Самаркин, С.И. Шевчишин и М.А. Соловьев (53) 621.525(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

И 708073, кл. F 15 С 3/16, 1978. (54) ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР (57) Изобретение относится к области пневмоавтоматики. Пневматический генератор содержит сумматор, дроссельный делитель, ламинарный дроссель, пятимембранный элемент сравнения, Э две пневмоемкости., два трехмембранных элемента сравнения, триггер и управляемые пневмоконтакты. Новым в генераторе является то, что он содержит дополнительный ламинарный дроссель, пневмоемкость, повторитель со сдвигом, реле времени, повторители, пневмореле и клапан, причем выход дополнительного ламинарного дросселя соединен через проточную камеру и сопло повторителя со сдвигом с дополнительной пневмоемкостью, которая через повторители, контакты пнево" реле и клапан соединена с каналом . давления верхнего уровня, входной канал реле времени соединен с выходом триггера, а его выходной канал — с а управляющими входами пневмореле.и кла- + пана. Предлагаемая схема позволит избежать погрешностей при изменении температуры питающего воздуха.

С: з.п.ф-лы, 1 ил.

1? 34671

Изобретение относится к пневмоавтоматике и может найти применение в различных управляющих и интегрирующих устройствах с целью преобразования аналогового сигнала в частотный . 5 например, в системах частотно-импульсного дозирования.

Цель изобретения — повышение точности за счет устранения погрешности от температурных изменений вязкости воздуха.

На чертеже представлена схема пневматического генератора.

Пневматический генератор содержит дроссельный делитель на дросселях

1 и 2, вход которого соединен с каналом управляющего сигнала Р, сумматор 3, один вход которого соединен с выходом дроссельного делителя, а второй — с каналом постоянного дав- 20 ления P„, ламинарный дроссель 4, вход которого соединен с выходом сумматора 3, пятимембранный элемент

5 сравнения, входы которого соединены с каналом управляющего сигнала P выходом сумматора 3 и выходом ламинарного дросселя 4, а проточные камерыс выходом ламинарного дросселя 4. Сопло пятимембранного элемента 5 .сравнения соединено через нормально зам- 30 кнутый контакт пневмореле 6 с пневмоемкостью 7 и положительным входом трехмембранного элемента 8 сравнения, а через нормально разомкнутый контакт пневмореле 6 — с пневмоемкостью 9 и положительным входом трехмембранного

° элемента 10 сравнения. Пневмоемкостй

7 и 9 соединены соответственно через нормально разомкнутый и нормально замкнутый контакты пневмореле t1 с 4п каналом давления нижнего уровня Рц .

Отрицательные входы элементов 8 и 10 сравнения соединены с каналом давления верхнего уровня, а выходы элементов 8 и 10 сравнения соответствен- 45 но соединены с входами триггера 12, выход которого подключен к выходному каналу P „ . Вход дополнительного

Ьых ламинарного дросселя 13 соединен с линией питания и глухой камерой повто- 5п рителя 14 со сдвигом, а его выход через проточную камеру и сопло повторителя 14 со сдвигом с пневмоемкостью 15. Пневмоемкость 15 соединена через нормально замкнутый контакт пневмореле 16 с каналом давления нижнего уровня Р, а через повторитель !

7 и нормально разомкнутый контакт пневмореле 16 с вхоцом повторителя 18, выход которого через клапан 19 подключен к каналу давления верхнего уровня

Р . Вход повторителя 18 подключен также через пневмокнопку 20 к каналу начального давления Р„„ . Управляющие входы пневмореле 16 и клапана 19 подключены к выходному каналу реле 21 времени. Реле 21 времени содержит пневмоемкость 22, соединенную с положительным входом элемента 23 сравнения, через нормально .замкнутый контакт пневмореле 24 с линией начального давления Р„„, а через нормально разомкнутый контакт пневмореле 24 с входами ламинарных дросселей

25 и 26 и турбулентного дросселя 27.

Выходы дросселей 25 и 27 соединены с атмосферой, а выход дросселя 26 соединен с атмосферой через турбулентный дроссель 28. Отрицательный вход элемента 23 сравнения подключен к каналу задающего давления Р, его выход соединен с выходным каналом реле 21 времени, à его питающий вход и управляющий вход пневмореле 24 подключены к входному каналу реле 21 времени, соединенному с выходом триггера 12.

Пневматический генератор работает следующим образом.

Запуск генератора в работу осуществляется кратковременным нажатием пневмокнопки 20. При этом величина начального давления верхнего уровня Р, запоминается на входе повторителя 18 и поступает через нормально открытый клапан 19 в канал давления верхнего уровня Ро(Р =Р„„ ) и, соответственно, на отрицательйые вхог ды трехмембранных элементов 8 и 10 сравнения. При подаче на вход устройства управляющего сигнала P вслед1 ствие того, что дроссельный делитель

1 и 2 настроен на деление на два, перед ламипарным дросселем 4 устанавли- . вается давление P> = Р„ + 1/2 Р4, а элемент 5 сравнения устанавливается в такое положение, при котором перепад на дросселе 4 равен величине управляющего сигнала Р . Среднее абсолютное давление на дросселе 4 в этом случае не зависит от величины

Р> и всегда равно Р, вследствие чеи

ro через ламинарный дроссель 4 устанавливается расход воздуха, пропорциональный величине управляющего сигнала Р . При величине выходного

1234671

ro уровня, т. е. устанавливается Р>

= P . При достижении в пневмоемко15 сти 9 давления верхнего уровня Р»»

= Р, элемент 10 сравнения выдает единичный импульс Р, =i и триггер 12 устанавливается в положение P =О. вых

При этом переключаются пневмореле

6 и 11 пневмоемкость 9 подключается к каналу давления нижнего уровня Р„, 10 а пневмоемкость 7 опять начинает за" полняться через нормально замкнутый контакт пневмореле 6. При достижении в пневмоемкости 7 давления, равного

Р =Р,, элемент 8 сравнения выдает

15 импульс Рв»1, триггер 12 устанавливается в положение P5b» »1, реле 21 времени выдает сигнал Р =1.и начинаев ется следующий цикл работы генератора, при котором происходит заполнение

20 пневмоемкости 9, а в пневмоемкости 15 начинает формироваться новое значение давления Р, . На этом полупериоде работы генератора срабатывание элемента

10 сравнения происходит уже при дости25 женни в пневмоемкости 9 нового значения давления Р =Р,, которое через

Ь 5 интервал, т.е. при Р =О, поступает в канал давления верхнего уровня.

Параметры ламинарного дросселя 13, перепад на нем ьГ и объем пневмоам э кости 15 выбираются такими, что скорость нарастания давления 15 выше, чем скорость нарастания давления в пневмоемкостях 7 и 9 при максимальсигнала P =0 происходит заполнение выл пневмоемкости 7 через ламинарный дрос сель 4, проточную камеру и сопло элемента 5 сравнения и нормально замкнутый контакт пневмореле 6, а пневмоемкость 9 подключена при этом к. каналу давления нижнего уровня Р> через нормально замкнутый контакт пневмореле 11. При достижении в пневмоемкости 7 и соответственно на положительном входе элемента 8 сравнения давления Р, равного по величине давлению верхнего уровня P в» подаваемому на отрицательный вход элемента 8 сравнения, элемент 8 сравнения выдает единичный импульс

P =1 и триггер 12 устанавливается в положение Р =1. При .этом происвых ходит переключение пневмореле 6, 11 и 24, пневмоемкость 7 подключается через нормально разомкнутый контакт пневмореле 11 к каналу давления нижнего уровня Р„, а пневмоемкость 9 начинает заполняться через нормально разомкнутый контакт пневмореле 6.

Одновременно на питающий вход элемента 23 сравнения реле 21 времени от триггера 12 подается давление и на выходе элемента 23 сравнения и, соответственно, в выходном канале ре- З ле 21 времени, вследствие того, что давление Р„ > P появляется сигнал эд

Р в =1, а давление из пневмоемкости

22 начинает стравливаться в атмосферу через нормально разомкнутый кон- З5 такт пневмореле 24 и дроссели 25-28.

При этом сигналом P »1 переключагв ется пневмореле 16 и закрывается клапан 19, вследствие чего начинается заполнение пневмоемкости 15 через 4о дополнительный дроссель 13, проточную камеру и сопло повторителя со сдвигом 14, а давление верхнего уровня Р =-Pzz. запоминается на отрицательных входах элементов 8 И 10 сравне- 45 ния. Через интервал времени опре в деляемый величиной задающего давления

Р„„, давление в пневмоемкости 22 па-. дает до величины P, вследствие чего срабатывает элемент 23 сравнения и выходной сигнал реле времени становится Р =О. При этом переключается пневмореле 16, открывается клапан 19 э величина давления Р, до которого 15 заполнилась пневмоемкость 15 за вре-55 г мя, запоминается на входе повто-. рителя 18 и через открывшийся клапан

19 поступает в канал давления верхненом значении управляющего сигнала

Р,, а интервал времениГ, опредервэ ляемый величиной задающего давления

P, устанавливается несколько меньше, чем время с, равное половине периода выходного сигнала на максимальной частоте.

При изменении температуры изменяется вязкость воздуха и его расход через ламинарные дроссели 4 и

13. При этом вследствие того, что скорость нарастания давления в пневмоемкостях 7 и 9 обратно пропорциональна вязкости, а величина давления

7 до которого заполняется пневмоемкость

15 за время c,рв, определяющая величину давления P,, также обратно пропорциональна вязкости. воздуха, время, за которое давление в пневмоемкостях 7 и 9 возрастает до величины

Рв, а следовательно, и частота f выходного сигнала, не зависят от вязкости и определяются только. величиной

Р, что исключает погрешность от тем1234671 пературных изменений вязкости воздуха.

Расход воздуха G через ламинарный дроссель 13 может быть определен по уравнению Пуазейля

"d лР

С (1)

128 ш1, RT в где d 1, — диаметр и длина дросселя 13 10

Р— среднее по длине дросл селя абсолютное давление, h Р, — перепад на дросселе 13, — вязкость воздуха

R - газовая постоянная воздуха, Т вЂ” температура воздуха.

Учитывая, что для дросселя 13 лР, = const, и соответственно, Р, const уравнение (1) может быть представлено в виде зв

K i (2)

АКТ 25 и. д, Рц 4Р» где К, = — — — †- - const — коэф128 1, фициент пропорциональности.

При таком конструктивном выпол нении реле 21 времени, когда скорость З0 изменения давления в пневмоемкости 22 не зависит от температуры воздуха, а следовательно, величина о 6 постоянна и определяется величиной P „, в пневмоемкости 15 за время С формиs 3S руется давление P = Р,, величина которого может быть определена по уравнению

С, КТ

Р л (3} ) 15 ps3 и р 40 у% где V, — объем пневмоемкости 15.

После подстановки (2) и (3) имеем

" s л

K g

Р Ð = --- — - — — - + Р = — -+Р (4)

6 1 . V ü н р нр

К» где К, . — — — с„= const. нб

Расход G„âosäóõà через дроссель

4 определяется по уравнению Пуазейля с учетом того, что перепад на дросселе 4 aP< P, а среднее абсолютное давление на дросселе 4 Р4 =Р„

ВДФ Р К»

Р = Р (5) 55

4. 128, 1 RT 4 )RT где с14 - 1 4 диаметр и длина дрос е ля 4;

К«Ч кч

p — Р

» Р

К4 где К вЂ” — = const — коэффициент

15 пропорциональности.

В этом случае частота f выходного сигнала генератора определяется.уравнением

Х - — »)(p

277 2 (8)

Как видно из вышеприведенных уравнений, настройка требуемого соотношения между частотой выходного сигнала f и величиной управляющего сигнала (коэффициента пропорциональности К) может осуществляться изменением величин Ьри и V3,, определяющих величину Ря, а также величинhP и V«, определяющих величину

Р>, а также величин P u V. При этом

tl из уравнений (7) и (8) следует,что часто. та выходного сигнала не зависит от вязкости воздуха, что исключает погрешность от температурных изменений вязкости воздуха. Это обусловлено тем, что при обратно пропорциональной зависимости расхода воздуха через ламинарный дроссель от вязкости заполнение пневмоемкостей происходит, в отличие от прототипа, не до постоянной величины давления верхнего уровня, а до величины, обратно пропорциональной вязкости, которая формируется в пневмоемкости 15.

C7)

В прототипе пневмоемкости заполняются до определенного, постоянного давления верхнего уровня, что, вследствие зависимости расхода через ламинарный дроссель от вяз" 1»Рн

К = †-- †" = const — коэффициент

4 12814 пропорциональности.

Время с, равное половине периода выходного сигнала, т.е. время, за которое давление в пневмоемкостях 7 и

9 достигает величины Рб верхнего уровня срабатывания элементов 8 и 10 сравнения, учитывая,-что Р = Р, определяется уравнением б» (Р«Рн)V у (6)

С КТ где Ч вЂ” объем пневмоемкостей 6 и 8.

После подстановки (4} и (5) в (6) имеем

1 ? 14

ВНИИПИ Заказ 2967/43 Тираж 610

Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, r Ужгород, ул. Проектная, 4 кОсти ВнОсит ИОГрепп1ость нри изменении температуры воздуха.

Таким образом, предлагаемый генератор обладает более высокой точностью при изменении температуры. 5

Формула изобретения

1. Пневматический генератор по авт.св. Ф 708073, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности, в нем установлены первый дополнительный ламинарный дроссель, повторитель со сдвигом, первая дополнительная пневмоемкость, реле времени, два повторителя первое дополнительное пневмореле и клапан, причем вход первого дополнительного ламинарнога дросселя соединен с каналом питания и глухой камерой повтори- 0 тепя со сдвигом, а выход через.проточную камеру и сопло повторителя со сдвигом — с первой дополнительной пневмоемкостью, первая дополнительная пневмоемкость соединена через нормально замкнутый контакт пневмореле с каналом давления нижнего уровня, а через первый повторитель и нормально разомкнутый контакт пневмореле - с входом второго повторителя, вход которого соединен через пневмокнопку с каналом начального давления, а выход через нормально Открытый

671 8 клапан — с каналом давления верхнего уровня, входной канал реле времени соединен с выходом триггера, à его выходной канал — с управляющими входами пневмореле и клапана.

2. Генератор по п, 1, о т л и ч аю шийся тем, что реле времени содержит вторую дополнительную пневмоемкость, элемент сравнения, дополнительные второй и третий ламинарные и первый и второй турбулентные дроссели и второе пневмореле, причем вторая дополнительная нневмоемкость через нормально замкнутый контакт второго пневмореле соединена с каналом начального давления, а через нормально разомкнутый контакт второго пневмореле и параллельно установленные второй дополнительный ламинарный дроссель, первый турбулентный дроссель и последовательное соединение третьего дополнительного ламинарного и второго турбулентного дросселеи с атмосферой, положительный вход.элемента сравнения соединен с второй дополнительной пневмоемкостью, отрицательный вход — с каналом задающего давления, а выход — с выходным каналом реле времени, питающий вход элемента сравнения.и управляющий вход второго пневмореле соединены с вход"". ным каналом реле времени.