Интегро-дифференцирующее устройство

,МЗ ельство ССС6 5/00, 1984. ельство ССС 5/00, 1989. ющее устроисттоматики и момеханических, ческих установо управления и назначения для х показателей. рение области двухседельный ос,ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(57) Интегро-дифференцируво относится к средствам авжет быть использовано вгидравлических и пневматиках систем автоматическогрегулирования различногоулучшения их динамическиЦель изобретения - расшиприменения. В устройстве клапан выполнен в виде двух регулирующих элементов: первого 20, второго 21 и штока 19 с резьбой на концах. На штоке установлены подпружиненные пружинами 22 седла 23 и 24, Элемент 20 связан с направляющей 32, жестко закрепленной на фланце 3, В элементе 21 и на конце штока 19 со стороны, противоположной фланцу 3, выполнены поперечные пазы, Настроечный механизм состоит из сильфона 26, один торец которого соединен с фланцем 3, а другой - с фланцем 27, связанным через фиксатор 29 с цилиндрической направляющей втулкой 28, Во фланце 27 установлены коаксиально внутренний 30 и наружный 31 регулировочные винты, имеющие в торцах, размещенных в сильфоне, выступы для сопряжения с паза- ф ми элемента 21 и штока 19. Устройство позволяет повысить гибкость в формировании сигналов регулирования, обеспечивает большие удобства при настройке и использовании. 2 ил.Изобретение относится к средствам автоматики и может быть использовано в механических, гидравлических и пневматических установках систем автоматического управления и регулирования различного назначения для улучшения их динамических показателей.Целью изобретения является расширение облаСти применения устройства.На фиг.1 изображено схематично устройство в разрезе; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.Интегро-диФференцирующее устройство включает в себя первый сильфон 1 узла приема входных сигналов с подвижным фланцем 2 и неподвижным фланцем 3 с первой цилиндрической направляющей втулкой 4, Закрытая полость сильфона посредством жесткой 5 и гибкой 6 гидролиний, а также жестких гидролиний 7 и 8 через перепускной двухседельный клапан 9 и дроссель 10 сообщается с соосными силь- фонами 11 и 12 (третий и второй), связанными между собой при помощи общего подвижного фланца 13, Подвижный фланец 13 жестко соединен с фланцем 14 четвертого сильфона 15 суммирующего механизма, который другим торцом соединен с другим подвижным фланцем 16. Фланец 16 связан с тягой 17, перемещения которой являются выходным сигналом. Для возврата в исходное положение тяги 17 и исключения механического гистереэиса материала стенок сильфона применена возвратная пружина 18.Рабочая жидкость из сильфона 1 может поступать во второй сильфон 12 двумя пугями: через гидролинию 5, дроссель 10 и гидролинию 8 - первый путь и через клапан 9, гидролинию 7 и гидролинию 8 - второй путь. В третий сильфон 11 рабочая жидкость поступает только одним путем - через жесткую гидролинию 5 и гибкую гидролинию 6,Для обеспечения возможности с любой степенью асимметрично или симметрично формировать в первой фазе переходного процесса выходной сигнал, пропорциональный интегралу от входного, а во второй фазе формировать выходной сигнал, пропорциональный первой производной от входного сигнала как в случае резкого уменьшения, так и в случае резкого увеличения входнсго сигнала, двухседельный клапан 9 выполнен в виде штока 19, на одном конце котораго на резьбе в полости сильфона 1 установлен первый регулирующий элемент 20, а на другом конце и с противоположной стороны :еподвижного фланца 3 (вне полости силь- фона 1) - второй регулирующий элемент 21, разделенные двумя возвратными пружина ми 22, одни концы которых упираются в разделяющий их неподвижный фланец 3, а противоположные концы - в седло 23, выполненное совместно со штоком 19, и в седло 24, фиксируемое упором 25, При этом другой конец штока 19 и второй регулирующий элемент 21 в торцовой части выполнены с поперечными пазами с возможностью взаимодействовать с отверткой при на 10 стройке устройства Кроме того, устройство снабжено механизмом для его настройки беэ разборки и сборки, Настроечный механизм содержит сильфон 26, один торец которого соединен с неподвижным фланцем 3 сильфона 1, образуя с ним через двухседельный клапан герметичную полость, а другой торец - с подвижным фланцем 27, перемещающимся в цилиндрической направляющей втулке 28, жестко связанной с неподвижным фланцем 20 3 узла приема входных сигналов. Для за- крепления подвижного фланца 27; необходимого при работе устройства, использован фиксатор 29, Соосно сильфону 26 в подвижном фланце 27 установлены один в другом два регулировочных винта - внутренний 30 и наружный 31, имеющие в торцах, расположенных внутри сильфона 26, выступы, выпол ненные в виде отвертки, с пазом второго регулирующего элемента 21 Для предотвращения от проворачивания на штоке 19 элемента 20 он соединен с возможностью продольного перемещения с направляющей 32, жестко связанной с неподвижным фланцем 3.Подвижные детали преобразователя перемещаются в направляющей 33, выполненной в виде втулки, фланец 14 сильфона 15 перемещается в третей втулке подвижного фланца 16.Работу предлагаемого интегро-диффе 40 ренцирующего гидравлического устройства, последовательно включенного в систему автоматического регулирования или управления, рассмотрим в двух характерных случаях: при резком (мгновенном) увеличении входного сигнала и при резком (мгновенном) уменьшении входного сигнала, при настройках устройства на асимметричный и симметричный, но измененный по степени введения интеграла и производной выход 50 ной сигнал.Сначала рассмотрим настройку устройства на асимметричное формирование выходных сигналов, соответствующих в первой фазе меньшей степени введения интеграла и большей степени введения первой 30 воэможностью при осевом перемещениивнутреннего винта 30 входить в соединение с пазом штока 19, а наружного винта - спроизводной во второй фазе в случае резкого увеличения входного сигнала, а также в первой большей степени введения интеграла и меньшей степени введения первой производной во второй фазе в случае резкого уменьшения входного сигнала, чточасто имеет место из-эа различных по величине сопротивлений перемещению исполнительных органов (задвижек, клапанов и т.п.) при прямом и обратном их ходе, Для этого освобождается фиксатор 29 настроечного механизма так, чтобы подвижный фланец 27 свободно перемещался. Воздействуя на фланец 27, одновременно придерживая от проворачивания регулировочный винт 31, с помощью отвертки и с поворотом заводят в зацепление внутренний регулировочный винт 30 со штоком 19, Дальше путем проворачивания отверткой винта 30 в неподвижном винте 31 перемещают элемент 20, приближая его к посадочному седлу, на требуемое расстояние. При этом возвратные пружины не деформируются и сохраняют свое уравновешенное состояние, а элемент 21 - свое первоначальное положение, После этого в обратном порядке отводят от штока 19 регулировочный винт 30, отверткой отворачивают его в исходное по отношению к винту 31 положение и подвижный фланец посредством фиксатора 29 закрепляют на направляющей втулке 28.В первом случае при резком (мгновенном) увеличении входного воздействия на настроенное таким образом устройство изза наличия дросселя 10 в первой фазе переходного процесса давление во втором сильфоне 12 нарастало бы медленнее, чем в третьем сильфоне 11, однако из-за наличия перепускного двухседельного клапана 9 и обводной гидролинии 7 часть рабочей жидкости из сильфона 1 через открытый еще вначале клапан 9, гидролинии 7 и 8, минуя дроссель 10, дополнительно поступает в полость сильфона 12, увеличивая при этом (по сравнению с сильфоном 11) в нем давление, но уже не на такую величину, как у прототипа, поскольку элемент 20 расположен к посадочному месту. В результате подвижный фланец 13 в первой фазе переходного процесса перемещается несколько влево, но уже на меньшую величину, чем у прототипа, перемещая вместе с собой подвижныи фланец 14 сильфона 15, создавая этим дополнительное уменьшение (меньшее, чем у прототипа) давление рабочей жидкости в сильфоне 11, от которой его фланец 16, связанный с тягой 17 выходного сигнала, получает дополнительное ускорение (меньшее по сравнению с прототипом). Итак, в первой фазе рассматриваемого переходного процесса имеет место вычитание двух перемещений, т,е, выход устройствасостоит из перемещения, вызванного изменением входного воздействия, минус переме щение (уже меньшее, чем у прототипа),вызванное скоростью изменения входного воздействия.В конце первой фазы переходного процесса (она наступает во времени раньше, 10 чем у прототипа), когда от резкого воздействия давления рабочей жидкости возвратная пружина 22 сжимается, элемент 20, перекрывая вход обводной гидролинии 7, авто матически переводит устройство изинтегрирующего в дифференцирующее, тогда в начале второй фазы (она наступит во времени раньше) переходного процесса из-, за наличия дросселя 10 давление в сильфо не 12 нарастает медленнее, чем в сильфоне11, в результате чего подвижный фланец 13 , перемещается по отношению к подвижному фланцу 16 несколько вправо (на большую величину, чем у прототипа), перемещая вме сте с собой подвижный фланец 14 сильфона15 и создавая в сильфоне 11 дополнительное (больше, чем у прототипа) приращение давления рабочей жидкости. При этом подвижный фланец 16 сильфона 11, связанный 30 с тягой 17 выходного сигнала, получает дополнительное (большее, чем у прототипа с симметричными выходными сигналами) перемещение. Итак, во второй фазе переходного процесса имеет место сложение двух 35 перемещений, т,е, выход устройства состоит из перемещения, вызванного изменением входногс воздействия, и перемещения (уже большего, чем у прототипа), вызванного скоростью изменения входного воздейст вия.При неизменной настройке двухседельного клапана и в случае резкого (мгновенного) освобождения подвижного фланца 2 сильфона 1 описанное устройство работает 45 аналогично, стой лишь разницей, что выходные перемещения направлены в противоположную сторону, При этом перепускной клапан 9 в первой фазе переходного процесса обводную гидролинию 7 открывает на 50 большее время (чем в первой фазе. в случаерезкого увеличения входного воздействия), обеспечивая интегрирование входного сигнала с большей (чем в первой фазе, в случае резкого увеличения входного воздействия) 55 составляющей входного сигнала, пропорциональной интегралу от входного сигнала, изза более отдаленного расположения к посадочному месту элемента 21 по сравнению с элементом 20, а во второй фазе ее закрывает на меньшее время (чем в первой фазе, в случае резкого увеличения входного10 воздействия) и автоматически переводит устройство на дифференцирование входного сигнала, обеспечивая меньшую составля.ощую чем в первой фазе, в случае резкого увеличения входного воздействия) выходного сигнала, пропорционального первой производной от входного сигнала.В рассмотренных случаях предлагаемое устройство работает как интегро-дифференцирующее звено, асимметрично формируя в первой фазе переходного процесса выходной сигнал, пропорциональный в меньшей степени интегралу от входного, а во второй фазе формируя выходной сигнал, пропорциональный в большей степени первой производной от входного сигнала в случае резкого увеличения нагрузки, и, наоборот, асимметрично формируя в первой фазе переходного процесса выходнойсигнал,пропорциональный в большей степени интегралу от входного, а во второй фазе формируя выходной сигнал, пропорциональный в меньшей степени первой производной от входного сигнала в случае резкого уменьшения нагрузки,Рассмотрим настройку устройства на ,асимметричное формирование выходных сигналов, соответствующих в первой фазе большей степени введения интеграла и меньшей степени введения первой производной во второй фазе переходного процесса,в случае резкого увеличения входного сигнала, а также в первой фазе меньшей степени введения интеграла и большей степени введения первой производной во второй фазе переходного процесса в случае резкого уменьшения входного сигнала, что часто необходимо использовать на практике в случае различных по величине сопротивлений перемещению исполнительных органов при прямом и Обратном их ходе, В этом случае освобождается фиксатор 29 настроечного механизма, обеспечивая свободное перемещение поцвижного фланца 27, Воздействуя на фланец 27, одновременно придерживая от проворачивания наружный винт 31, с помощью отвертки и путем поворота заводят в зацепление внутренний регулировочный винт 30 со штоком 19, Дал ьше, проворачивая отверткой винт 30 в неподвижном винте 31, перемещают элемент 20, удаляя его от посадочного седла на требуемое расстояние, После этого в обратном порядке отводят от штока 19 регулировочный винт 30 и, придерживая его отверткой, путем поворачивания и перемещения благодаря поддатливости подвижного фланца 27, наружного регулировочного винта 31 вводят его в зацепление с элементом 21. Путем вращения регулировочным винтом 31 перемещают элемент 21, приближая его к посадочному седлу на требуемое расстояние При этом возвратные пружины не деформируются и сохраняют свое первоначальное уравновешенное состояние, а элемент 20 - свое зафиксированное перед этим положение. Перемещая подвижный фланец 27, выводят ре гул ировочный винт 31 иэ зацепления с элементом 21 и, вращая винт 31, отводят его в исходное по отношению к винту 30 и фланцу 27 положение. После этого подвижный фланец 27 посредством фиксатора 29 закрепляют на направляющей втулке 28,Настроенное таким образом устройство работает аналогично, с той только разницей от вышеописанной настройки, что асимметричное формирование выходных сигналов обеспечивает получение в первой фазе большей степени введения интеграла и меньшей степени введения производной во второй фазе переходного процесса в случае резкого увеличения входного сигнала, а также в первой фазе меньшей степени введения интеграла и большей степени введения производной во второй фазе переходного процесса в случае резкого уменьшения входного сигнала.Предлагаемое устройство располагает большими возможностями бесступенчатой настройки также и на симметричное формирование практически с любой степенью введения в закон регулирования или управления интеграла в первой фазе и первой производной во второй фазе переходного процесса как в случае резкого увеличения, так и в случае резкого уменьшения входного сигнала. Для этого достаточно, пользуясь уже известными вышеописанными методами, установить первый 20 и второй 21 элементы на требуемые, но равные расстояния от их посадочного седла.Если входное воздействие изменяется плавно (медленно), тогда давление рабочей жиДкОсти в сильфОне 1 узла поиема вхОДных сигналов также изменяется медленно. В результате перепад давления в сильфонах 11 и 12 практически отсутствует и подвижные фланцы 13, 14 и 16 перемешаются влево с практически одинаковой скоростью, обеспечивая при этом передачу через тягу 17 сигнала дольше на орган исполнительного еханизма,В случае плавного медленного) освобождения подвижного фланца 2 сильфона 1 устройство работает также, только выходные перемещения направлены в противоположную сторону.В последних описанных двух случаях работы устройства его выход состоит только иэ перемещения, вызванного изменением10 1683040 Вхо входного воздействия, т.е, устройство работает аналогично прототипу как усилительное звено.Использование интегро-дифференцирующего гидравлического устройства повышает гибкость в формировании сигналов регулирования или управления систем автоматики. Это расширяет область использования устройства, особенно в системах автоматики гидропневмомеханического типа, содержащих звенья со сравнительно большой инерционностью и асимметричными сопротивлениями их исполнительных органов, что уменьшает отказы в работе, повышает их надежность и долговечность. Возможная бесступенчатая настройка устройства без его разборки обеспечивает ему большие удобства при настройке и использовании. формула изобретения Интегро-дифференцирующее устройство по авт, св. М 1585806, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью расширения области применения, перепускной двухседельный клапан выполнен в виде штока, размещенного в неподвижном фланце первого силь- фона узла приема входных сигналов с возможностью поступательного перемещения вдоль оси сильфона, на концах которого выполнена резьба и установлены первый и второй регулирующие элементы с подпружиненными упорами, седла регулирующих элементов закреплены на неподвижном 5 фланце первого сильфона, первый регулирующий элемент связан с возможностью продольногоперемещения с направляющей, жестко закрепленной на неподвижном фланце первого сильфона, а на торце второ го регулирующего элемента, противоположном его седлу, и соответствующем конце штока выполнены поперечные пазы, причем двухседельный клапан снабжен настроечным механизмом, состоящим из сильфона, 15 один торец которого соединен с неподвижным фланцем первого сильфона, другой то.рец - с подвижным фланцем, связанным, через фиксатор с цилиндрической направляющей втулкой, жестко связанной проти воположным торцом с неподвижнымфланцем первого сильфона, а соосно силь- фону настроечного механизма в подвижном фланце установлены коаксиально внутренний и наружный регулировочные винты с 25 возможностью продольного перемещения,имеющие в торцах, размещенных в сильфоне настроечного механизма, выступы, сопрягаемые с соответствующими пазами второго регулирующего элемента и штока.