Пневматический функциональный преобразователь

 

Изобретение относится к элементам и средствам пневматических систем автоматического регулирования, измерения, а также вычислительной техники. Цель изобретения - расширение области применения пневматического функционального преобразователя (ПФП) за счет дискретизации (разделения ) входного сигнала на уровни (участки) с одновременным расширением диапазона линейности функции преобразования. Цель достигается введением в ПФП к основной секции 1 дополнительных секций 2,3, 4 с механической связью роторов 5, Входами ПФП являются начало и конец капиллярных каналов 6-13 секций, ч выходами ПФП - штуцеры отбора газообразного энергоносителя. Капиллярные каналы секций соединены каналами-перемычками 24-26. Механическая связь роторов секций выполнена с обеспечением их синхронного и однонаправленного вращательного движения. Количество секций равно числу уровней дискретизации входного сигнала. Изобретение позволит при ограниченных габаритах ПФП достичь расширения линейности функции преобразования, возможности изменения знака ее первой производной и начального уровня, обеспечить возможность дискретизации входного сигнала на уровни. 8 ил. 1 табл. (О сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) А1 (su 4 F 15 С 4/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPGHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4228667/24-24 (22) 12.01.87 (46) 23.10.88. Бюл. N 39 (71) Казанский авиационный институт им А,Н. Туполева (72) А.А. Садыков, А,А. Порунов, В.А. Ференец и P.Х. Сагдеев (53) 681.325т525(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1(195217, кл. G 06 D 1/02, 1966.

Авторское свидетельство СССР

Р 1018154, кл. Н 01 M 10/00, 1979. (54) ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к элементам и средствам пневматических систем автоматического регулирования, измерения, а также вычислительной техники. Цель изобретения — расширение области применения пневматического функционального преобразователя (ПФП) за счет дискретизации (разделения) входного сигнала на уровни (участки) с одновременным расширением диапазона линейности функции преобразования. Цель достигается введением в ПФП к основной секции 1 дополнительных секций 2, 3, 4 с механической связью роторов 5 ° Входами ПФП являются начало и конец капиллярных каналов 6-13 секций, а выходами ПФП вЂ” штуцеры отбора газообразного энергоносителя. Капиллярные каналы секций соединены каналами-перемычками 24-26. Механическая связь роторов секций выполнена с обеспечением их синхронного и однонаправленного вращательного движения. Количество секций равно числу уровней дискретизации входного сигнала. Изобретение позволит при ограниченных габаритах ПФП достичь расширения линейности функции преобразования, возможности изменения знака ее первой производной и начального уровня, обеспечить возможность дискретизации входного сигнала на уровни. 8 ил. 1 табл.

1432290

40 где i=1 и n — число секций ПФП.

Согласно зависимости (1) перепад давления на капиллярном канале 20 секции 1

45 (фиг. 2) определяется следующим образом (2) Р=Р()=Р— Р,, 50

Возможность достижения положительного эффекта и связь его с существенными признаками предлагаемого решения иллюстрируется таблицей, анализ которой представлен ниже.

При выполнении схемы соединений капилляров секций в соответствии с укаэанной в п. 1 таблицы с различными пневматическими сопротивлениями Р« gR„» доетигается изменение крутизны ФП, Изобретение относится к элементам и средствам пневматических систем автоматического регулирования (CAP), измерения, а также вычислительной техники.

Цель изобретения — расширение области применения за счет дискретизации (разделения) входного сигнала на уровни (участки), с одновременным расширением диапазона линейности функции преобразования, На фиг. 1 показано конструктивное исполнение пневматического функционального преобразователя (ПФП); на фиг. 2 — пространственное расположение капиллярных каналов секций ПФП, сообщенных каналами-перемычками; на фиг. 3 — идеализированная эпюра давления, распределенного по развертке цепочки капиллярных каналов, сообщен ных каналами-перемь|чками, без учета потерь на переформирование струи на входах капиллярных каналов секций; на фиг. 4 — конструктивное исполнение секций ПФП; на фиг. 5 — реальная эпюра давления, распределенного по развертке характерного участка вход— капиллярный канал — канал-перемычка; на фиг. 6 — ПФП, вид спереди; на фиг. 7 — вид A и разрезы Б-Б, В-В, Г-Г, Д-Д и E-Е на фиг. 6; на фиг.8— вид Ж на фиг. 6 (с коммутацией штуцеров секций ПФП).

ПФП содержит (фиг, 1) секции 1-4, роторы 5 которых механически связаны.

Входами ПФП являются начало и конец капиллярных каналов секций 6-13, ко" торые разделены вставкой 14, установленной в корпусе 15 (фиг. 4), а выходами ПФН вЂ” штуцеры 16-19 отбора газообразного энергоносителя.

В совокупности капиллярные каналы

20-23 (фиг. 2), сообщенные каналамиперемычками 24-26, образуют единый капиллярный канал ПФП.

Ротор имеет ограничитель 27 угла поворота, на корпусе расположены упоры 28> определяющие линейные участки

29-32 (фиг. 3) эпюр давления, распре" деленного на капиллярах каждой секции, исключающие нелинейные участки

33 (фиг. 5), вызванные переформированием струи на входах капилляров, что в свою очередь определяет угол поворота ротора и соответственно приемного паза 34 (фиг, 4), воспринимающего локальные значения давления, распределенного по капиллярному каналу.

Воспринимаемые локальные значения давления с приемного паза 34 через коллектор 35 (фиг. 4), разводные про— точки 36, осредняющую полость 37 поступают на выход секции ПФП. Капиллярный канал 20 секции ПФП образуется путем установки в корпусе 15 вставки 14 через специальный колодец в корпусе, после чего вставка фиксируется заглушкой 38. Герметизация соединения обеспечивается прокладкой

39 (фиг. 7) ° Роторы соседних секций соединены муфтами 40 с закреплением

15 штифтами 41 и фиксируются по осевому положению двумя крышками 42 посредством винтов 43 с обеспечением герметичности с помощью прокладок 44 (фиг. 6) .

20 о

Ориентация упоров (() = + 7 от вертикали) определяется технологическими возможностями, существовавшими при изготовлении макета устройства.

25 Принцип работы ПФП следующий.

При подаче давления Рр (атмосферное давление в данном случае) на вход 6, P»„ на вход 12 ПФП, секции которого соединены по схеме (фиг. 1), перепад давления распределяется по длине капиллярных каналов 20-23, т.е. дискретизируется на и уровней, где и число секций ПФП.

Перепад давления на капиллярном канале каждой из секций ПФП, определяю35 щий функцию преобразования (ФП), аналитически записывается функциональной зависимостью ьР Р(Ч) = P, — Р,, (1) 1432290

При выполнении схемы соединений капилляров секций в соответствии с указанной в п. 2 таблицы с различным соотношением пневматических сопротивлений, т.е. изменяя знак неравенства В„, V R в ту или другую сторону, достигается изменение знака производной ФП с положительного (при R«s К„ ) на отрицательный (при В (К ). 10

При выполнении схемы соединений капилляров секций в соответствии с указанной в и. 3 таблицы достигается инвариантность крутизны ФП к разбросу пневматических сопротивлений капилляров сек-15 ций (т.е. к технологическому разбросу конструктивных параметров капилляров).

При выполнении схемы соединений капилляров в соответствии с указанной в п. 4 таблицы достигается параллельный 2О перенос ФП вдоль оси ординат на расстояние, равное перепаду давлений (Р„-Р;,) . .При этом обеспечивается также и изменение крутизны ФП аналогично п.2 с положительного (при R„„ R„ >RÄ ) 25 на отрицательный (при R„,(R„ (К„ ).

При выполнении схемы соединений капилляров секций в соответствии с указанной в п. 5 таблицы достигается зквидистантное смещение ФП по оси ординат на всем рабочем диапазоне па" дения давления на капилляре промежуточной секции 2.

При выполнении схемы соединений капилляров секций в соответствии с указанной в п, 6 таблицы и дискретном переключении с секции на секцию достигается вариация начального уровня и крутизны ФП при различ.юм соотноше- 4р нии пневматических сопротивлений секй1 1 2 4 из)

При выполнении схемы соединений капилляров секций с различным соотношением пневматических сопротивлений 45 в соответствии с укаэанным в и. 7 таблицы и дискретном переключении с секции на секцию достигается вариация начального уровня, крутизны ФП и знака ее первой производной, При выполнении схемы соединений капилляров секций с различным соотношением пневматических сопротивлений в соответствии с указанным в п. 8 таблицы и дискретном переключении с секции на секцию аналогично п. 7 достигается вариация начального уровня, крутизны ФП и знака ее первой производной.

При выполнении схемы соединений капилляров секций с различным соотношением пневматических сопротивлений в соответствии с указанным в и. 9 таблицы и дискретном переключении на угол поворота ротора ПФП с 1-й секции на 2-ю достигается кусочно-непрерывный режим работы ПФП.

Расширение линейности ФП при ограниченных габаритах конструкции достигается путем увеличенчя эффективной длины капилляра, причем соосное расположение капилляров позволяет расширить, интервал линейного распределения давления по длине капилляра (что адекватно расширению диапазона линейности ФП при ограниченных габаритах конструкции, так например, для увеличения эффективной длины капилляра в два раза за счет радиальных размеров потребовалось бы приблизительно двухкратное увеличение диаметра всей конструкции, в то время, как в соответствии с сущностью предлагаемого устройства,.при сохранении диаметра конструкции, аналогичное расширение диапазона линейности ФП достигается незначительным увеличением осевой длины, на величину, не превышающую радиус капилляра, а также исключения участков переформирования струи, возникающих на входах капиллярного канала, иэ диапазона регулирования за счет съема сигнала с интервалом с линейным распределением давления, определенных ограничителями угла поворота ротора.

Изобретение позволит при ограниченных габаритах конструктивного исполнения предлагаемого устройства достичь расширения линейности функции преобразования, возможности изменения знака ее первой производной и начального уровня, а также дискретизации входного сигнала на уровни.

Формула изобретения

Пневматический функциональный преобразователь, содержащий секцию, вы" ° полненную в виде корпуса со штуцерами ввода и вывода газообразного энергоносителя, в корпусе расположен ротор, на котором размещены капиллярный канал, вставка, приемный паз, связанный через коллектор и разводные проточки с осредняющей попостью и штуцером отбора газообразного энергоноси5 1432290 6 теля, отличающийся тем, и однонаправленное вращательное двичто, с целью расширения области при- жение, причем штуцера ввода и вывода менения за счет дискретизации входно- газообразного энергоносителя отдельго сигнала на уровни с одновременным ных секций соединены каналами-пере5 расширением диапазона линейности фун- мычками, образуя единый капиллярный кции преобразования, введены дополни- канал, началом и концом которого явтельные секции с механической связью ляются свободные штуцера первой и роторов, обеспечивающей их синхронное последней секций.

143229Г

Прода жение ва9аци

Схеlй7 соединения Функи,ия сега ий ареаараэобаной

Примечание 1432290

4ggjyy соединения фуннция сенций преобраэобания

1О ф000ЯВНИР ПИРЯЦЫ

Примечание

1432290

Фиг. ю 1432290

I о о

1432290

l43229P фиг,7

Я г. /

Составитель И. Яковенко

Редактор А. Мотыль Техред Л.Сердюкова Корректор О. Кравцова

Заказ 5409/30 Тираж 652 Подписное

В11ИИПИ Государственноro комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4