Устройство для автоматического регулирования температуры и других величин компенсационным методом

65935 Класс 47 дв, 21 в СССР САН ЗОБРЕТЕН СВИДЕТЕЛЬСТВУ Н АВТОРС, Фи УСТРОЙСТВО ЕМП ЕРАТУРЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ РУГИХ ВЕЛИЧИН КОМПЕНСАЦИОННЫМЕТОДОМ Заявлено 28 октября 1940 г. за ЪЪ 37338303400Народный. Комиссариат электропромышленности СССР Устройства для регулирования температуры и других величин компенсационным методом, снабженные вспомогательными реостатами, включенными в цепь моста и восстанавливающими прн перемещени рабочего органа нарушенное равновесие в компенсационной цепи, известны. Однако эти устройства не дают возможности автоматической установки рабочего органа (например, клапана, подающего горючее), управляющего регулируемым процессом, в положение, в точнОсти соответствуОгцее заданному режиу. Кроке того, они не позволяОт матически восстанавливать в кратчайший срок нарушенный нормальный режим.Уазанные недоса регуляторов с есоЙ и,и гиокОЙ обраой связью устранены в предлагаемом устройстве для автоматического регулирования,На фиг. 1 изображено устройство, вид спереди; на фпг. 2 - вертикальный разрез по центральноЙ Оси; на фиг. 3 и 4 - две Основ:ые детали устройства; на фиг. 5 - частичный вид устройтва сбоку (слева); на фиг. 6 - то же, астр Иы вид сверху (с пр:вой стороны); на фиг. 7 - электрическая схема устройства.Цилиндрическое кольцо 1 (фиг, 1, 2) с ОбточенпОЙ наружноЙ поверхностью укреплено своим флапцем на подстаьке 2. На кольцо 1 свободно насажены кольцевые диски -" и 5, а между ни и кольцо т. Диски 4 - 5 и кольцо 3 удерживаются на кольце 1 при помогцн упорного кольца 51.На неподвжной Оси б, укрепленной на подст;все 2 в цетре кольца 1, свободно насажен кулак 7, верхние граш которого, симметрично расположенные (при среднем полокении кулака 7) по обе стороны от проходящей через центр кольца вертикали, образуют два суживаю М 65935щихся по направлению друг к другу зазора между кулаком 7 и внутренней гранью кольца 3, В этих зазорах помещаются два ролика 8 и 9 из закаленной стали, опирающиеся в уширенной нижней части упомянутых зазоров на прикрепленные к кулаку 7 плоские пружины 10 и 11,На кулаке 7 эксцентрично укреплен штифт 12, опирающийся на одно плечо двуплечего рычага 13, поворачивающегося на неподвижной оси 16. На втором плече рычага 13 укреплен ролик 15, который катится по соответствующим образом профилированным зубцам колеса 17, приводимого во вращение, например, электродвигателем 18 Уоррена,Когда ролик 15 опирается на вершину зубца, кулак 7 поворачивается на определенный угол в одну сторону, а когда ролик 15 попадает во впадину между зубцами, кулак поворачивается в противоположную сторону на такой же угол. Таким образом, при вращении колеса 17 кулак 7 совершает равномерные колебания в ту и другую сторону от средней вертикали. Пружина 14, прикрепленная одним концом к штифту 12, обеспечивает непрерывную связь кулака 7 с качающимся рычагом 13.Кольцевые диски 4 и 5 снабжены с внутренней стороны выступами 19 (фиг. 3 и 4), ограждающими с торцов ролики 8 и 9. Для того чтобы можно было насадить диски 4 и 5 на кольцо 1, а ролики 8 и 9 могли приходить в непосредственное соприкосновение с кольцом 3, свооодно насаженным на кольцо 1, последнее в верхней части на соответствующем участке вырезано,С внешней стороны кольца 4 и 5 снабжены выступаощими рычажками 21, 22, 23 и 24. Рычажки 21, 23 прижимаются к упорам 25 пружиной 29. Между рычажками 21 и 23 параллельно дискам 4 и 5 установлен рычаг 26, поворотный около неподвижной оси 27. Головка рычага 26 снабжена двумя расположенными между рычажками 21 и 23 упорными штифтами 28, из которых один в нормальном положении прикасается к рычажку 21, а второй - к рычажку 23, На конце рычага 26 установлен ролик 34, прижимаемый пружиной 33 к ребру шабФ лона 35, который прикреплен к кольцу 3,К концам рычажков 21 и 23 припаяны железные пластинки 30, служащие якорями электромагнитов 31 и 32, присоед;ненных к команд ным проводам автоматического регулятора (до концевых выключателей исполнительного механизма), электрически связанного с описываемым устройством, Электромагнит 31 включается в цепь при пуске электродвигателя исполнительного механизма в одну сторону, электромагнит 32 - при пуске электродвигателя в обратную сторону.Между рычажками 22 и 24 в плоскости, параллельной дискам 4 и 5, помещается рычаг 36, поворотный около неподвижной оси 37. На конце рычага 36 меетс профилированный выступ 38 с наклонными боковыми гранями. В нижней части этого выступа укреплен штифт 39, который пружиной 44 прижимается к ребру профилировапного шаблона 40, прикрепленного к кольцу 3. На концах рычажков 22 и 24 угреплены шфты, немного отстоящие в норально.; положе:-ии наклопных ребер выступа 38.Концентрично с кольцом 3 на подставке 2 установлено эбонитовое кольцо 42, на нижней части оэторого укрепле вспомогательный реостат 41. Движок 43 реостата прикреплен к эбонитовой пластинке, в свою очередь прикрепленной к кольцу 3.С помощью дополнительно установленного на оси 37 рычага 52, захватывающего своим выступом рычаг 36, последний может бытьустановлен своим выступом 38 дальше или ближе от штифтов, укрепленных на концах рычажков 22 и 24. В таком положении он закрепляется винтом 45,Для правильной первоначальной установки реостата эбонитовое кольцо 42 может несколько поворачиваться около своего центра и закрепляться на месте винтом 4 б,Электрическая схема присоединения реостата 41 к регулятору показана на фиг. 7, где термопара 48 в регулируемой печи и .гальванометр 49 включены в одну диагональ моста Уитстона-Кирхгофа. В его другую диагональ включен источник электроэнергии 50, питающий обмотку регулирующего реостата 47, на котором движком устанавливается задание. Реостат 47 является одной из ветвей моста. Второй ветвью служит постоянное сопротивление, третья и четвертая ветви сходятся у движка вспомогательного реостата 41.Когда движок занимает на реостате 41 нулевое (среднее) положение, мост находится в равновесии. В этом случае электродвижущая сила термопары уравновешивается разностью потенциалов на концах обмоток реостатов 41 и 47, включенных в цепь термопары. Если электро- движущая сила термопары, вследствие отклонения регулируемого процесса от задания, изменится, равновесие в компенсационной цепи термопары нарушится, гальванометр даст командный импульс исполнительному механизму, и одновременно с изменением положения рабочего органа изменится и положение движка вспомогательного реостата 41, пока дополнительно введенная в компенсационную цепь разность потенциалов на реостате 41 не уравновесит происшедшее изменение в электродвижущей силе термопары 48. После этого мост опять придет в равновесие. Такая схема является очень чувствительной и компактной, позволяя осуществить предлагаемое устройство в одном блоке с регулирующим потенциометром. Действие устройства следующее.Пока равновесие в компенсационной цепи термопары 48 не нарушено, электродвигатель 18 при помощи рычага 13 приводит в колебательное движение кулак 7 с одинаковой амплитудой в обе стороны. При подъеме левой стороны кулака 7 пружина 10 стремится переместить вправо ролик 8, но этому препятствует упор 20 на выступе 19 диска 5. При опускании левой стороны кулака 7 его наклонная грань приподнимает ролик 8, приводя его в конце хода в соприкосновение с нижней поверхностью кольца 3. То же самое происходит и с правой стороны.При нарушении равновесия в компенсационной цепи гальванометр регулятора подает командный импульс исполнительному механизму и рабочий орган начинает перемещаться (в ту или другую сторону) с равномерной скоростью. Одновременно один из электромагнитов, например 32, включится в цепь и притянет якорь со связанным с ним рычажком 23. Последний отойдет от упора 25 и штифта 28.Вследствие поворота вправо диска 5, рычажок 24 повернется также вправо и находящийся на его конце штифт придет в соприкосновение с наклонной гранью выступа ЗЗ рычага Зб.Одновременно с передвижением вправо рычажка 13 перемещается вправо и левый выступ 19 на диске 5 с упором 20. Это позволяет ролику 8 при подъеме левой стороны кулака 7 переместиться вправо, в результате чего ролик соприкасается с внутренней поверхностью кольца 3. При последующем опускании левой стороны кулака 7 ролик 8 заклинится между кольцом 3 и кулаком 7, который переместит влево кольцо 2 с укрепленным на нем движком 43 вспомогательного реостата 41.Таким образом, при каждом полном периоде колебания кулака 7 движок 43 вспомогательного реостата будет перемещаться в определенном направлении, вводя в компенсационную цепь термопары 48 дополнительную разность потенциалов, восстанавливающую равновесие в этой цепи. Пока это равновесие не наступит, рабочии орган будет перемещаться и, следовательно, величина его перемещения будет на.(одиться в прямой зависимости от скорости перемещения движка 43,По мере того, как кольцо 3 вращается против часовой стрелки, в том же направлении перемещаются и прикрепленные к нему шаблоны 35 и 40. Шаблон 40 своим реором будет постепенно поднимать штифт 3.е и связанный с ним выступ 38, наклонная грань которого находЕтся после перемещения рычажка 24 в соприкосновении со штифтом, укрепленным на конце этого рычажка.Вследствие подъе 12 Выступа 38 рычажок 24, а с ним Вместе и весь дпск 2 медленно перемецеются против часовой стрелки, передвигая упор 20 диска 5 влево. Благодаря этому при каждом колсбане кулака 7 заклие 1 иВание ролика 8 будет происходите с ОтставаеНсм и, слелователь 10, размер перемещения движка 43, соответствуощей Одно.;гиоду качания кулака 7, постепешо (до известного предела) убывает. Это вызывает замедление в установке движка 43 в положение, соответствующее происшедшему отклонению регулируемой величины от задан- .ОЙ, ПО зато способствет устаОвне пабочего Орга 12 в поло;кение, в Го:н;ости соответствующее задан:юму режиму.На основании изучения регулируемого процесса моекно падлежацн.",1 образом профилирова;ь шабло:1 40, достигая при его помощи желаемой степени перемещения рабоче;о органа, зи Гпооои степе е Отклонения регулируемой величины от заданной.Если профиль шаблона 35 ефиг, 6) построен правильо, то изспение рег(лируемой величины (нагпимеп. температ,ры в печи) протекает изодромо с принудительным переещеием движка 43 ВспомоГате;ьного реостата и равновесие в компенсационной печи термопары 48 не нарушается.Если движок 43 судет запаздывать или опережать ход регулиру(.- МОГО пооцесса, ряВПОВесие В компенсационнОЙ цепи 11 арупится, электромагнит 3. (или 32) включится в цеп и, соответственно, пере.;естится дополнителено в ту или другую сторону рабочин орган, 2 О 1;Овременно ускорится или замедлится возвращение движка 43 В исходное (нулевое) положение При этом ход изменения процесса и ход движка гзаимно приближаОтся друГ к другу, чем будет Обеспечена максимальная изодромность этих ходов.При разогреве печи, когда перемещение рабочего органа станет максимальеым и исполнительный мехаеизм ВыклОчится, ток В цепи электромагнита 32 (или 31), включенного в командные провода до концевых выключателей двигателя исполнительного механизма, протекает и поэтому перемещение движка 43 в сторону восстановления равновесиякомпенсационой цепи будет продолекаться и после акаьоо перемещения рабочего органа.Когда равновесие в компенсационной цепи восстановится, начнется принудительное возвращение движка 43 в нулевое положение. Так как движок отошел от нулевого положения . на значительный угол, обратное его перемещение потребует также значительного времени. Если перемещение это будет совершаться не изодромно с ходом разогрева печи, то опять нарушится равновесие, сработает электроагнит Л (или 32) и ускорится или замедлится передвижение движка 43 к нулю. При этом ускорение обратного передвижения будет всегда65935связано с перемещением рабочего органа в сторону закрытия. Таким образом, и в этом случае при разогреве рабочий орган устанавливается автоматически в положение, соответствующее заданному режиму.Применение предлагаемого устройства дает возможность задавать время выравнивания режима в печи в широком диапазоне, так как это находится в зависимости от профилировки шаблона. Время это может находиться в линейной или любой криволинейной зависимости от величины отклонения регулируемого параметра (например, температу ры),Время выравнивания при нагреве может быть неодинаковым со временем выравнивания при охлаждении, что будет зависеть от разной профилировки участков шаблона 35 вправо и влево от нуля.Наличие шаблонов 35 и 40 дает возможность получить быстрое выравнивание без перерегулировки. Точно так же и при разогреве не происходит перерегулировка, так как электромагниты 31 и 32, управляющие перемещением движка вспомогательного реостата, не прекращают своего действия и после выключения мотора исполнительного механизма.Предмет изобретения1, Устройство для автоматического регулирования гемпературы и других величин компенсационным методом, снабженное вспомогательным реостатом, включенным в цепь моста и осстанавлющ при перемещении рабочего органа нарушенное равновесие в компенсационной цепи, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью выведения реостата из среднего (нулевого) положения, движок реостата соединен с кольцом, поворачиваемым кулаком, периодически приводимым в колебание (например, двигателем Уоррена) и фрикционно сцепляющимся с кольцом поочередно при помощи роликов, помещенных между наклонными гранями кулака и внутренней поверхностью кольца, перемещение которого ограничено упорами, установленными на фигурных кольцах, помещенных с торцовых сторон кольца и поворачиваемых электромагнитами, включенными в командную цепь регулятора до концевых выключателей двигателя исполнительного органа.2. Форма выполнения ус гройства. по п. 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что для регулирования перемещений движка при переходе его из среднего положения в некоторое другое и при возвращении путем изменения расстояния между рычажками колец и электромагнитами (и тем самым между упорами и роликами), па кольце укреплены профилированные шаблоны, связанные с рычажками посредством рычажной передачи, а фигурные кольца снабжены рычажками со штифтами, при включенных электромагнитах и повернутых кольцах приходящими в соприкосновение с рычагом, опирающимся на шаблон./б Типография, пр, Сапунова,Поди. к пец. 28/1 ХЗак. 2757/7ЦБ мат бум. 70)(108/16 Тирахс 200 мптете по делам изобретениГри Совете Министров СССРЦентр, М. Черкасский пер.,Объем О,б 1 изд. л.Цена 5 кон.открытий