Устройство для задания давления

Союз Сееетских Социапистическик Республик(51)М, Кл. с присоединением заявки Нов 6 01 Ь 27/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийДата опубликования описания 250280 Г.С. Луговский, В.А.Сердюков и А.Ш. Кацнельсон(54) УСТРОЙСТВО ЗАДАНИЯ ДАВЛЕНИЯ Изобретение относится к области ,теплоэнергетического приборострое-. ния, в частности, к устройствам для испытания приборов давления.Известны системы, где давление жидкости для испытайия манометрическихприборов создается с помощью поршневых прессов и гидроусилителей.С, помощью поршневых прессов,:-; давление создается вращением штурвала Необходимый уровень давления устанавливается по образцовомумайо-. метру. Операция задания давления трудоемка и требует значительных физических усилий. с помощью гиЯо-, усилителей пневматическое (до О,б МПа) или гидравлическое (до 3 МПа) давление преобразуется в высокоедав" ление менее трудоемкими операциями, которые связаны с позиционным регу О лированием низкого давления. Обладая воэможностью задания любого уровня давления, подобные системы имеют низкую производительность (1). "Этим системам свойственна субъективность в оценке качества испытуемых приборов.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство задания давления (2)содер О жащее два пневмогидроусилителя с концевыми выключателями, к каждсму выходу которых подсоединены управляемые всасывающий и нагнетательный клапаны, а к входу - переключающие клапаны, четырЕхвходовой элемент сравненйя с корректирующими дросселями и емкостью, входы которого подсоединены к выходам пневматического задатчика давления и пневмапреобразователя отрицательной обратной связи, резервуар с жидкостью и гидроаккумулятор., Действие устройства основано на принципе компенсации сил. Сигналы, поступающие от задатчика давления и пневмопреобразователя, воздействуют на мембраны элемента сравйения, выходное давление которого меняется при появлении рассогласования. Поступая на вход пневмогидроусилителя, последнее. изменяет выходное давление устройства до устранения рассогласования,В результате эксплуатации действующей системы в условиях серийного производства манометрических приборов установлено, что наибольший эффект может быть достигнут при настройке эадатчика на один уровень давления и соответственно на одну поверяемую717587гточку испытуемого прибора. Количествозадатчиков в этом случае равночислу поверяемых точек, При этомспособе каждый иэ регулировочных-"стендов независимо от другого подключается к любому трубопроводу,давление в котором поддерживаетсяпостоянным с помощью задатчика. Вдействующей системе число стендовдостигает 20, Дальнейшее увеличение числа одновременнб подключаемых стендов ограничено производительностью задатчиков, Последняя опре 1 деляется конструктивными параметрамигидроусилителя; диаметром и рабочимходом поршней, а также расходнымихарактеристиками регулирующей пневмоаппаратуры. дальйейшее увеличениедиаметров поршней сопряжено с увеличением управляющего давления вмембранной камере пневмОгидроусилителей или увеличением эФФективных 2 Оплощадей мембран. Однако серийновыпускаемая регулирующая пневмоаппаратура ограничена выходнымсигналом 0,20,1 МПа, сравнителЬнонаибольшим расходом (не более 252 м/ч) и удовлетворительно работает на малые подключаемые объемыЦелью изобретения является повышение производительности устройствазадания давления без снижения точности.Поставленная цель достигаетсятем, что известное устройство задания давления, содержащее два пневмогидроусилителя с концевыми выключателями, к ,каждому выходу которыхподсоединены управляемые всасывающий и нагнетательный клапаны, а квходу - переключающие клайаны, четырехвходовой элемент сравнения с кор.ректирующими дросселями и емкостью,управляемый пневматическим задатчикомй пневмопреобразователем отрицательНой обратной связи, резервуар сжидкостью и подключенный к выходугирроаккумулятор, снабжено пневматическим источником питания для пневмогидроусилителей, пневмоусилителем, сигнализатором уровня рабочей"жйдкости,.установленным в гидроаккумуляторе, и двумя схемами совпаде- Яния, причем вход пневмоусилителя подсоединен к выходу четырехвходовогоэлемента сравнения, а выход - к газовой полости аккумулятора,при этомуправляющие входы нагнетательныхклапанов обоих пневмогидроусилителейчерез схемы совпадения соединены ссигнализатором уровня и каждый иэних - с концевым выключателем нижнегойоложения поршня другого пйевмогидро"усилителя, а входы переключающих кла- бОпанов - с пневматическим источникомпитания пневмогидроусилителей,Одновременное использование эамк - нутого и йозйцйонного регулирования,обеспеченное таким построением устрой 65 ства, позволяет существенно увеличить производительность . задатчика без ухудшения его метрологических характеристик: при больших расходах, обусловленных подключением поверяемых или регулируемых приборов, давление в магистрали поддерживается пневмогидроусилителями с большой зФФективной площадью поршней (поэиционное регулирование),компенсация же медленно воздействующих возмущений (точное поддержание давления в пневматической полости гидроаккумулятора), например, в результате изменения температуры, старения и т.п.,осуществляется дополнительным пневмоусилителем (замкнутое регулирование).На Фиг,1 показана принципиальная схема устройства задания давления, Устройство содержит два пневмогидроусилителя 1, 2, к каждому выходу которых подсоединены управляемые всасывающие 3, 4 и нагнетательные 5, б клапаны, а к входу - переключающие клапаны 7, 8, Входы всасывающих3, 4 клапанов .подсоединены к резер- вуару с рабочей жидкостью 9, а выходы нагнетательных 5, б клапанов - к гидроаккумулятору 10, пневмопреобра эователю 11 и испытуемьм приборам. Выход пневматического эадатчика давления 12 заведен в положительную камеру четырехвходового элемента сравнения 13, а выход преобразователя 11 в отрицательную, Выход элемента сравнения 13 соединен через дроссель 14 с положительной, а через дроссель 15 и емкость 16 - с отрицательной камерами элемента 13, а также через усилитель мощности 17 с входом пневмоусилителя 18, Выход пневмоусилителя 18, соединен сгазовой полостью гидроаккумулятора 10. Каждый пневмогидроусилитель 1, 2 имеет два концевых выключателя: верхнего положения 19, 20 поршняи нижнего положения 21, 22 поршня, Сигнал с концевых выключателей верхнего положения 19, 20 заведен одновременно на управляющие входы переключающих 7, 8 и всасывающих 3, 4 клапанов - для включения,.а сигнал с выключателей нижнего положения 21, 22 - на управляющие входынагнетательных 5, б, всасывающих 3, 4и переключающих 7, 8 клапанов собственного пневмогидроусилителя 1, 2, а также через схемы совпадения 23 и24 на входы нагнетательныхклапанов5, б противоположных пневмогидроусилителей 1, 2 для выключения . Переключающие клапаны 7, 8 имеют двасостояния: во включенном состояниисжатый воздух от дополнительногоисточника питания 25 поступает в мембранные камеры пневмогидроусилителей1, 2, в выключенном состоянии источник питания 25 отключается амембранные камеры соединяются с атмосферой. Пневмопреобразователь 11,задатчик давления 12 и другие пневматические регулирующие элементы,,имеют унифицированные входные и выходные сигналы и стандартное давле"ние питания. Гидроаккумулятор 10имеет сигнализатор уровня рабочейжидкости, выполненный в виде поршня26, изолированного от корпуса, кон"цевого датчика 27 и формирователясигнала 28. Концевой датчик 27 подпружинен со стороны корпуса, сопри-"касается с разделительной перегородкой аккумулятора 10 и имеет с нимэлектрический контакт. Сигнал с Формирователя сигнала 28 заведен одновременно на вторые входы схем совй-дения 23, 24,В качестве примера на Фиг,2 показана одна из возможных реализацийсигнализатора уровня рабочей жидкос;ти в аккумуляторе 10, подвижное сое,динение. поршня 26 герметизируетсякомплектом манжетных уплотнений 29и ноджимается гайкой 30. Поршень 26не имеет электрического контакта-скорпусом аккумулятора 10. Последнийосуществляется через датчик 27 и пружину. При уменьшении объема рабочейжидкости в аккумуляторе 10 разделительная перегородка 31 под воздействием давления газа перемещаетсяв"направлении к поршню 26, при этомизменяется электрическое сопротив ление. Последнее и используется в"Формирователе сигнала 28. Перемещением поршня 26 устанавливается необходимый зазор (в установившемсярежиме), соответствующий зоне нечув(ствительности устройства. Устройство работает следующим образом, задатчиком давления 12 устанавливается необходимый уровень выход ного давления в устройстве. Сигналы, поступающие от задатчика 12 и пневмопреобразователя 11, воздейсТвуют на мембраны элемента сравнения 13, давление на выходе которого пропорционально разности давлений Р и Рп Сжатый воздух через усилитель мощ-" ности 17 поступает на вход пневмоусилителя 18 и изменяет давление в его камере и газовой полости аккумулятора 10 до тех пор, пока дав-. ление жидкости в магистрали не бу- . дет соответствовать требуемому уровню. Мембранный блок при этом приходит в равновесие, и давление на выходе элемента 13 устанавливается постоянным, Настройкой дросселей 14, 15 добиваются необходимого качества переходного процесса. Метрологические характеристики задатчика определяются стабильностью выходныхсигналов задатчикадавления 12 и пневмопреобразователя 11 (отрица тельной обратной связи). Система позиционного регулирования, включающая пневмогидроусилителя 1, 2 сконцевыми выключателями 19(-22, сигнализатор уровня жидкости (2628) нагнетательные 5,6, всасывающие 3, 4,переключающие 7, 8 клапаны и схемысовпадения 23, 24 работаетнезависимо от предыдущей системы и обладает существенно большой производительностью. На вход пневмогидроусилителей 1, 2 соответственно черезклапаны 7, 8 подается сжатый ,воздух под давлением, значение кото"рого выбрано таким образом, чтобы навыходе давление рабочей жидкости не"сколько превышало выходное давлениеустройства. При отборе рабочей .15 жидкости, вследствие подключенияиспытываемых приборов, рабочая жидкость из полости аккумулятора 10вытесняется и происходит срабаты/вание сигналиэатора уровня (2628), 2 О Сигнал с Формирователя 28 поступает на схемы совпадения 23, 24 идалее на клапан 5 или 6, в результате чего один из них, например 5,открывается. Рабочая жидкость изполости гидроусилителя 1 через от;крытый клапан 5 нагнетается в магистраль и жидкостную полость аккумулятора 10, объем которой выбрантаким, что при полном вытеснении, З жидкости уровень давления в нем изменяется от нижнего значения полядопуска до верхнего. Концевой датчик 27 размыкается, регулировочнымэлементом при этом является поршень26, Периодически вытесняя рабочуюжидкость, поршень пневмогидроусилителя 1 достигает своего нижнегоположения и замыкает концевой выключатель 21. При этом нагнетательныйклапан 5 закроется, всасывающий кла О пан 3 откроется, переключающий клапан 7 соединит воздушную камеру пневмогидроусилителя 1 с атмосферой,а схема совпадения 24 подготовит квключению другой гидроусилитель 2 45,с помощью клапана б. Под действиемпружины поршень пневмогидррсйлителя 1 переместится в верхнее положение и заполнит свою полость рабочейжидкостью из бачка 9, В верхнем по ложении поршня включится концевойвыключатель 19, в результате чеговсасывающий клапан 3 закроется, апереключающий клапан 7 соединитвоздушную камеру пневмогидроусилителя 1 с источником питания 25, Клапан 5 остается закрытым до тех пор,пока поршень пневмогидроусилителя 2достигнет своего нижнего положенияи подготовит к включению схему 23.В результате чего левое плечо устройства вновь будет готово к работе.Следующим сигналом Формирователя 28через схему совпадения 24 включаетсяклапан б, работу продолжает правоеплечо устройства. Сигнал с концевого 65 выключателя 22 правого плеча устройства через схему совпадения 23 подготовит к включению клапан 5 и т,д,Таким образом,обеспечивается попеременная работа пневмогидроусилителей1, 2,Подключение входов пиевмогидро"усилителей 1, 2 непосредственнок источнику питания 25 в процессе работы обеспечивает работу их с большимдиаметром поршней,т,е.с большей производительностью,Медленные изменения парамэтров оокружающей среды (температура, влажности и т.п.) приводят к изменению .величины давления в газовой полостиаккумулятора 10 и смещению мембраныот"исходного положения. Последнее 15. представляет дрейФ нуляф задатчика. Благодаря введению дополнитель"ного пиевмоусилителя 18, выход кото-рого соединен с газовой полостьюаккумулятора 10, все отклонения дав. 2 Оления компенсируются изменениемобъема полости, что обеспечиваетнеобходимую точность устройства."-".Таким образом, устройстйо; выполненное по-предлагаемой схеме, имеет 25большую производительность и обладаетболее высокой метрологической надежностью. Формула изобретенияустройотво задания давления, содержащее два пневмогидроусилителяс концевыми выключателями нижнего и верхнегопбложения"поршня, к выходам каждого из которых подсоединены соответствующие всасывающий и нагие, ,тательный управляемые клапаны, а к входам - переключающие клапаны, пневматический эадатчик и пневмопреобразователь, выходы которых подсоединены к четырехвходовому элементусравнения с корректирующими дросселями и емкостью, резервуар с раббчейжидкостью, соединенный с всасывающими клапанами, и гидроаккумулятор,подсоединенный к выходной линии, связанной с пневмопреобразователем,отличающееся тем, что,с целью повышения производительностибез снижения точности, оно снабженопневматическим источником питаниядля пневмогидроусилителей, пневмоусилителем, сигнализатором уровнярабочей жидкости, установленнымв- гидроаккумуляторе, и двумя схемамисовпадения, причем вход пневмоусилителя подсоединен к выходу четырехвходового элемента сравнения, а выход - к газовой полости аккумулятора, при этом управляющие входынагнетательных клапанов обоих пневмогидроусилителей через схемы совпадения соединены с сигнализатором уровня и каждый из них - с концевымвыключателем нижнего положенияпоршня другого пневмогидроусилителя, а входы переключающих клапановс пйевматическим источником питанияпневмогидроусилителей,Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1. Журнал МеТго 1 од 1 а ар 11 сайаф,Бухарест, Р 12, 1968, с.58-59,2. Авторское свидетельство СССР9508701, кл. О 01 Ь 28/00, 1984прототип) .717587 Составитель О.ПолевТехред Н.Ковалева КорректорО,Кови Редактор Л,Биб пнсное Заказ 9826/574/5 Филиал ППП ффПатент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Тираж .101 ЦНИИПИ Государственного по делам изобретений,113035, Москва, Ж, РаушсП итета СС открытий наб., д