Электропневматический аналоговыйпреобразователь

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советски кСомиапистнчееиикРвсттубпик нн 808728(5) М. Кл.Р 15 С 3/04, 5 06 Я 5/00 с присоединением заявки Лю -Веударетеаннмй комитет СССР аф делам нзфбретеинй и еткрнтнЯ(53) УДК 621 525 (088.8) Дата опубликования описания 05.03.81Изобретение относится к нрнбораО н средспам автоматики, а именно к энек тромагнитным управпяющим эпементамв устройствам, преобразующим входной эпектрический сигнал в пропорционапьный ему пневматический, и может быть применено в автоматизированных системах управления в химической, нефтехимической и других отраслях нромышпенности,Известен эпектропневматический анапоговый цреобразоватепь магнитноэпектри- О10 ческого типа, использующий реакцию струи соппа дпя создания усипия обратной связи и содержащий статор, выпопненный в виде магнитной системы, с постоянным мат витом, ротор с эпектрической катушкой, два соппа, установленные в статоре, и две заспонки, установпенные на роторе, электрическая катушка которого распопожена в копьцевом щвпевом зазоре между попюсами постоянного магнита статора 113. Попярность входного сигнапа и попярность постоянного магнита выбраны такими, что по мере увеличения входного сигнапа ротор с заслонками перемещается, открывая одно соппо и закрывая другое соппо, Одно соппо является индикатором подвижной системы, и соединено со входом пневмоусипитепя, а через дроссель - с линией питания. Другое соппо язпяется соппом обратной связи, и соединено с выходом пневмоусилитепя, давпение которого служит выходным сигнапом эпектропневмопреобразоватепя. Под действием этого давления вытекает струя воздуха из другого сопла и действует на заспонку с пропорциональным ему усипием, которое уравновешивает эпектромагнитную силу эпектрической катушки, пропорционапьную силе тока входного эпекз рического сигнапа преобразоватепя.Недостатками известного преобразователя являются сложность конструкции и малая вепичина верхнего значения давления выходного сигнапа, что обусловлено ,малыми вепичинами эпектромагнитных сип в электромагнитной системе с неподвижным магнитопроводом.Наибопее близким по технической сущ-, ности к предлагаемому является электро-пневматический усилитепь типасоппозаспонка, в котором для подачи усипия на заслонку испопьзуется эпектрамагнит с якорем, являющимся подвижной частью магнитопровода 21, Статор электромаг нита имеет три сердечника. С одного конца они объединены магнитопроводом статора, а на другом их конце магнитный поток замыкается посредством магнитопровода якоря, который выполнен в виде коромыспа и шарнирно закреплен на среднем сердечнике. На крайние сердечники надеты электрические катушки, а на концах сердечников установпены сопла, которые соединены через осевые отверстия, имеющиеся в сердечниках, с выходами электропневматического усилитепя и через дроссепи - с линией питания 2.Это устройство работает следующим образом.На каждую из катушек подают энектрический ток, В зависимости от значения разности токов в катушках коромыспо якоря притягивается к одному иэ сердечников и прикрывает заслонкой сопло этого сердечника. При этом давление в канапе сердечника увеличивается эа счет постоянногоо приток а воздуха ч ерез дросс ель из пинии питания н уменьшения расхода воздуха, вытекающего из сопла. Встречно усилию электрсиагнитного притяжения якоря к сердечнику действует усилие ре,акции струи воздуха, вытекающей из соппа, которое пропорционапьно давлению в нем, За счет этой отрицательной образной связи на выходе двух сопеп усилителя, образующих дифференциапьную систему, устанавливается разность давлений, пропорциональная разности входных элек- . трических токов.Недостатками известного усилитепя являются сложность конструкции, обусловпенная необходимостью испопьэования эпементов юстировки якоря относитепьносопел, и недостаточное быстродействиечто связано со значительной массой якоряЦель изобретения - упрощение конст рукции эпектропневматического аналогового преобразоватепя.Поставпенная цель достигается тем что в известном преобразоватепе, содержащем корпус со статором, один из попюсов которого выполнен в виде сердечника с:соппом и осевым отверстием, соединяющим сопло с выходом преобразоватепя и через дроссепь - с каналом питания, индукционную катушку, установлен,ную на сердечнике, и якорь с заслонкойсопла, распопоженной в камере котораясоединена с атмосферой, якорь, выполненный в виде диска, установлен на гибкойцентрирующей подвеске, размещенной вкорпусе прозив сопла, внутри которогораспопожена стопа сердечника статорапричем второй попюс статора сопряженс внешней радиальной поверхностью соп О ла выполненного в виде кольца из немагнитного материала.На чертеже схематически изображенэлектропневматический аналоговый преобразоватепь общий вид.15 Преобразователь содержит статор 1,в котором один из полюсов 2 выполненв виде сердечника с осевым отверстием.На сердечнике 2 установлена эпектрическая катушка 3. На статоре 1 установлена гибкая центрирующая подвеска 4 сзакрепленным на ней якорем 5, выполненным в виде диска, и крышка 6, образующая камеру, которая соединена с атмосферой. На сердечнике магнитного полюса г 5 2 установлено сопло 7, выполненное ввиде кольца из немагнитного материапа,Стопа магнитного полюса 2, расположенная против торцевой части дисковогоякоря 5, находится внутри сопла 7. Второй попюс 8 статора 1 примыкает к внешней радиальной поверхности сопла 7.Осевое отверстие в сердечнике 2 соединяет сопло 7 с линией питания черездроссепь 9.Преобразов атель работает следующимобразом.35Разность потенциапов, поданная накатушку 3 создает в ней ток, и благодаря этому эпектромагнит развивает соответствующее усилие притяжения якоря.405 к статору 1. При этом якорь 5 закрывает сопла 7 и вканале за счет притокавоздуха через дроссель 9 повышаетсядавление, которое образует усилие, действующее на якорь 5 проппфционапьно площади соппа 7 и противодействующее силемагнитного притяжения к статору 1. При ф определенном давпении якорь приоткрывает сопло и в образовавшуюся щель вытекает воздух, расход которого пропорци 5 О онален зазору. Зтот расход понижаетдавление в канапе, что приводит к возникновению равновесия, и якорь повисаетнад соплом на расстоянии нескольких микрон. Равновесие сил на якоре записывае 55 тся следующим уравнением; ф. 5 а (ф (Д) сЬ.808728 6Величина ДЯДЯХ имеет оптимальную область при отношении диаметра якоря кдиаметру стопы сердечника не более4; 1,й С 366/Э всвов И а вит края,род,ул.П(4 - число витков катушки;3 - ток катушки;Сб - производная проводимости магнитной цепи по перемещению якоря.Благодаря концентричцому расположению сопла 7 и якоря 5, результатирующие пневматические и магнитные силы находятся на оси симметрии, причем их сумма равна нулю.Гибкая центрнрующая подвеска 4 обеспечивает соосность якоря 5 относительно сопла 7. Быстродействие преобразователи обеспечивается за счет малой массы яко ря 5 и малого объема пневматического канала на выходе, Прп малых зазорах между якорем и попюсамц статора ( " О, 05 мм ), определяемым положением кромки сопла, обеспечивается высо- ро кая чувствительность преобразователя за счет большого эц ач ения и рц этом в епцчины . Однако дальнейшее уменьшениес 5зазора приводит к возникновению процесса автоколебаций что исключает возможность 2 з использования устройства в качестве преобразователя. Увеличение этого зазора снижает чувствительность преобразователяя и требует увеличения числа витков и его габаритов. Оптимальное значение зй зазора находится в диапазоне 0,01-0,3 величины диаметра сопла, Соотцощецце диаметров стопы сердечника 2, якоря 5 и внутреннего диаметра полюса 8 выбирают, исходя из уменьшения магнитных полей рассеивания, что способствует увеличению значения с 6/ДХ, то есть повышению чувствительности преобразователя,формула изобретения Электропневматический аналоговый преобразователь, содержащий корпус со статором, один из полюсов которого выполнен в виде сердечника с соплом и осевым отверстием, соединяющим сопло с выходом преобразователя и через дроссель - с каналом питания, индукционную катушку, установленную на сердечнике, и якорь с заслоцкой сопла, расположенной в камере, которая соединена с атмосферой, о т л и ч а ю ш и й с я тем, что, с целью упрощения преобразователя якорь, выполненный в виде диска, установлен ца гибкой центрирующей подвеске, размещенной в корпусе против сопла, внутри которого расположена стопа сердечника статора, причем второй полюс статора сопряжен с внешней радиальной поверхностью сопла, выполненного в виде кольца иэ немагнитного материала. Источники ицформации,принятые во внимание при экспертизе:1. Эйгецброт В. М, Яреобраэователи рода энергии сигналов в системах автоматического управления, М., "Энергия1970, с. 73, рис. 20.2. Авторское свидетельство СССРМ 362951, кп. Р 15 И 21/08, 1973