Пневматический генератор

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК И 9) (И) ш 4 Р 15 С ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННОЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(71) Киевский институт автоматикиим. ХХУ съезда КПСС(56) Авторское свидетельство СССРУ 708073, кл, Г 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- Е пана, Предлагаемая схема позволит избежать погрешностей при изменении температуры питающего воздуха. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.Изобретение относится к пневмоавтоматике и может найти применениев различных управляющих и интегрирующих устройствах с целью преобразования аналогового сигнала в частотный, 5например, в системах частотно-импульсного дозирования,Цель изобретения - повышение точности за счет устранения погрешностиот температурных изменений вязкостивоздуха.На чертеже представлена схемапневматического генератора.Пневматический генератор содержитдроссельный делитель на дросселях 151 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 давления Р, ламинарный дроссель 4,вход которого соединен с выходомсумматора 3, пятимембранный элемент5 сравнения, входы которого соединены с каналом управляющего сигнала Рвыходом сумматора 3 и выходом ламинарного дросселя 4, а проточные камеры "с выходом ламинарного дросселя 4. Сопло пятимембранного элемента 5 .срав"нения соединено через нормально замкнутый контакт пневмореле 6 с пневмоемкостью 7 и положительным входомтрехмембранного элемента 8 сравнения,а через нормально разомкнутый контактпневмореле 6 - с пневмоемкостью 9 иположительным входом трехмембранногоэлемента 10 сравнения, Пневмоемкостй7 и 9 соединены соответственно через нормально разомкнутый и нормальнозамкнутый контакты пневмореле 11 с 40каналом давления нижнего уровня Р,Отрицательные входы элементов 8 и 10сравнения соединены с каналом давления верхнего уровня, а выходы элементов 8 и 10 сравнения соответственно соединены с входами триггера 12,выход которого подключен к выходномуканалу Р. Вход дополнительногоЬыхламинарного дросселя 13 соединен слинией питания и глухой камерой повто. 50рителя 14 со сдвигом, а его выход через проточную камеру и сопло повторителя 14 со сдвигом с пневмоемкостью 15. Пневмоемкость 15 соединеначерез нормально замкнутый контактпневмореле 16 с каналом давления нижнего уровня Р, а через повторитель7 и нормально разомкнутый контакт пневмореле 16 с вхоцом повторителя 18,выход которого через клапан 19 подключен к каналу давления верхнего уровняР . Вход повторителя 18 подключен также через пневмокнопку 20 к каналу начального давления Р . Управляющиевходы пневмореле 16 и клапана 19 подключены к выходному каналу реле 21времени. Реле 21 времени содержитпневмоемкость 22, соединенную с положительным входом элемента 23 срав"кения, через нормально .замкнутыйконтакт пневмореле 24 с линией начального давления Р, а через нормально разомкнутый контакт пневмореле 24 с входами ламинарных дросселей25 и 26 и турбулентного дросселя 27.Выходы дросселей 25 и 27 соединеныс атмосферой, а выход дросселя 26 соединен с атмосферой через турбулентный дроссель 28. Отрицательный входэлемента 23 сравнения подключен кканалу задающего давления Р , еговыход соединен с выходным каналомреле 21 времени, а его питающий входи управляющий вход пневмореле 24подключены к входному каналу реле 21времени, соединенному с выходом триггера 12,Пневматический генератор работаетследующим образом,Запуск генератора в работу осуществляется кратковременным нажатием пневмокнопки 20. При этом величина начального давления верхнегоуровня Р, запоминается на входе повторителя 18 и поступает через нормально открытый клапан 19 в канал давления верхнего уровня Ро(Рз =Р ) и,соответственно, на отрицательйые вхоФды трехмембранных элементов 8 и 10сравнения. При подаче на вход устройства управляющего сигнала Р вследствие того, что дроссельный делитель1 и 2 настроен на деление на два, перед ламипарным дросселем 4 устанавли-,вается давление Рэ = Р + 1/2 Р, аэлемент 5 сравнения устанавливаетсяв такое положение, при котором перепад на дросселе 4 равен величинеуправляющего сигнала Р . Среднее абсолютное давление на дросселе 4 вэтом случае не зависит от величиныР и всегда равно Р , вследствие чеи фго через ламинарный дроссель 4 устанавливается расход воздуха, пропорциональный величине управляющегосигнала Р . При величине выходного= Р . При достижении в пневмоемко 1 эсти 9 давления верхнего уровня Рэ= Р 1 элемент 10 сравнения выдаетединичный импульс Р, =1 и триггер 12устанавливается в положение Р =О.выхПри этом переключаются пневмореле6 и 11 пневмоемкость 9 подключаетсяк каналу давления нижнего уровня Р, 1 О а пневмоемкость 7 опять начинает за"полняться через нормально замкнутыйконтакт пневмореле 6. При достижениив пневмоемкости 7 давления, равногоР =Р, , элемент 8 сравнения выдает 15 импульс Рв 1, триггер 12 устанавливается в положение Р, 1, реле 21времени выдает сигнал Р =1.и начинаюется следующий цикл работы генератора, при котором происходит заполнение 20 пневмоемкости 9, а в пневмоемкости 15начинает формироваться новое значениедавления Р, . На этом полупериоде работы генератора срабатывание элемента10 сравнения происходит уже при дости женни в пневмоемкости 9 нового значения давления Р =Р, , которое черезв е финтервал с , т.е. при Р =О, поступает в канал давления верхнего уровня.Параметры ламинарного дросселя 13,перепад на нем ьГ и объем пневмоамэкости 15 выбираются такими, что скорость нарастания давления 15 выше,чем скорость нарастания давления впневмоемкостях 7 и 9 при максимальсигнала Р =0 происходит заполнениевылпневмоемкости 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 Рв 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 Рв подаваемому на отрицательный вход элемента 8 сравнения, элемент 8 сравнения выдает единичный импульс Р =1 и триггер 12 устанавливается в положение Р =1, При .этом происвыхходит 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 ле 21 времени, вследствие того, что давление РР появляется сигналэдР в =1, а давление из пневмоемкости 22 начинает стравливаться в атмосферу через нормально разомкнутый кон- З 5 такт пневмореле 24 и дроссели 25-28. При этом сигналом Р 1 переключатьется пневмореле 16 и закрывается клапан 19, вследствие чего начинается заполнение пневмоемкости 15 через 40 дополнительный дроссель 13, проточную камеру и сопло повторителя со сдвигом 14, а давление верхнего уровня Р Рц. запоминается на отрицательных входах элементов 8 и 10 сравне ния. Через интервал времени 2 опрев ф деляемый величиной задающего давления Р, давление в пневмоемкости 22 па-. дает до величины Р , вследствие чего срабатывает элемент 23 сравнения 50 и выходной сигнал реле времени становится Р =О. При этом переключается пневмореле 16, открывается клапан 19э величина давления Р , до которого1 фзаполнилась пневмоемкость 15 за вре гмя, запоминается на входе повто-. рителя 18 и через открывшийся клапан19 поступает в канал давления верхненом значении управляющего сигнала Р а интервал времениГ , опредервляемый величиной задающего давления Р , устанавливается несколько меньше, чем время Г , равное полонине 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 давленияЭ до которого заполняется пневмоемкость 15 за время 7 рв, определяющая величи ну давления Р, , также обратно пропорциональна вязкости, воздуха, время, за которое давление в пневмоемкостях 7 и 9 возрастает до величины Рв, а следовательно, и частота 1 выходного сигнала, не зависят от вязкости и определяются только. величиной Р, что исключает погрешность от тем(7)3 Кз тлК45Р Р л - + р = +р (4)в ю н нуКигде К . -- -" = сопвс.нвРасход С воздуха через дроссель 4 определяется по уравнению Пуазейля с учетом того, что перепад на дросселе 4 ьр 4Р, а среднее абсолютное давление на дросселе 4 Р 4 =Р4в 1р Кл - - а р: --- р (5) 554 1281,1 КТ 4 РЯ 5 ф где Й 4,. 14 - диаметр и длина дросселя 4; пературных изменений вязкости воздуха.Расход воздуха 6 через ламинарный дроссель 13 может быть определен по уравнению Пуазейлял фвс 1 РСдр (1)1281,в ф где Й 1, - диаметр и длина дросселя 13 10Р - среднее по длине дросЛселя абсолютное давление;ьр, - перепад на дросселе 13,- вязкость воздухафЙ - газовая постоянная воз" духа,Т - температура воздуха.Учитывая, что для дросселя 136 Р, = сопзС , и соответственно, Р,сопвС, уравнение (1) может бытьпредставлено в видеК(2)рй.Т 254ИЙ 1, Р 3 ЬР 1 ав -1сопзС - коэфэ 128 1,фициент пропорциональности,При таком конструктивном выполнении реле 21 времени, когда скорость З 0изменения давления в пневмоемкости 22не зависит от температуры воздуха, аследовательно, величина ь постоянна и определяется величиной Р , впневмоемкости 15 за время С Формив 35руется давление Р, = Р, , величинакоторого может быть определена поуравнению С,Р=Р= -- - -- л 4 Р (3)Ъ б р и у 40к где Ч - объем пневмоемкости 15. После подстановки (2) и (3) имеем" 1 РК = вв " = сопзС - коэффициент4 12814пропорциональности.Время с , равное половине периода выходного сигнала, т.е. время, за которое давление в пневмоемкостях 7 и 9 достигает величины Рв верхнего уровня срабатывания элементов 8 и 10 сравнения, учитывая, что Рв = Р, определяется уравнением"чр - Ре "К 4где К-- = сопзС - коэффициент пропорциональности.В этом случае частота Г выходного сигнала генератора определяется.уравнениемХ - . - р127 2 (8)Как видно из вышеприведенных уравнений, настройка требуемого соотношения между частотой выходного сигнала Й и величиной управляющего сигнала (коэффициента пропорциональности К) может осуществляться изменением величин ЬРэ и Ч определяющих величину Ря, а также вели- чиниР и Ч определяющих величину Рв, а также величин Р и Ч, При этомиз 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. В прототипе пневмоемкости заполняются до определенного, постоянного давления верхнего уровня, что, вследствие зависимости расхода через ламинарный дроссель от вяз1 )4 вносит огреппость при изменении температуры воздуха.Таким образом, предлагаемый генератор обладает более высокой точностью при изменении температуры. 5 Формула изобретения 10 1. Пневматический генератор по авт.св. Ф 708073, о т л и ч а ющ и й с я 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- о теля 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 8клапан - с каналом давления верхнего уровня, входной канал реле времени соединен с выходом триггера, а его выходной канал - с управляющими входами пневмореле и клапана. 2. Генератор по п, 1, о т л и ч аю щ и й с я 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, полоящтельный 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"ф ным каналом реле времени,