Пневматический (гидравлический) следящий привод, струйный двигатель, распределитель и блок конечных выключателей
Использование: в области пневмогидроавтоматики. Сущность изобретения: привод, содержащий сумматор, распределительное устройство, струйный двигатель снабжен измерителем величины и скорости изменения давления, программно-логическим блоком определения момента аварийного переключения и блоком вычисления и ограничения кинетической энергии момента нагрузки и времени запаздывания. Струйный двигатель содержит подвод в виде центрального отверстия и подвод в виде кольцевой канавки, а центральный патрубок снабжен цилиндрическим пояском, при этом кольцевой патрубок выполнен с меньшей длиной и с большим проходным сечением. Распределитель имеет управляющий и управляемый клапаны, каждый из клапанов - два запорных элемента и два седла, одно из которых нормальнозакрытое и выполненное в корпусе, а другое - нормальнооткрытое и выполненное подвижным, запорный элемент управляемого клапана взаимодействует через толкатель с якорем электромагнита. Блок конечных выключателей содержит герконы, включенные в цепь электромагнитов и переключаемые с помощью постоянных магнитов, каждый из которых установлен в держателе, размещенном на горизонтальной оси, снабженной кулачком для взаимодействия с упорами рычага, закрепленного на выходном валу, один конец качающейся пружины закреплен на панели, а другой - на держателе с возможностью поворота в вертикальной плоскости совместно с постоянным магнитом. 4 с. и 6 з.п. ф-лы, 13 ил.
Изобретение относится к области пневмогидроавтоматики и может быть использовано в системах дистанционного управления аппаратуры нефтегазопродуктоводов, химических производств и испытательных стендов.
Известен пневматический (гидравлический) следящий привод, содержащий соединенные между собой задатчик и сумматор, подключенный к электромагнитам распределительного устройства, связанного с источником рабочей среды под давлением и исполнительным, преимущественно струйным, двигателем, ротор которого связан механизмом преобразования движения и выходным валом с органом управления линией регулируемого параметра, а также кинематически связанные с органом управления датчики обратной связи по положению и скорости и блок конечных выключателей, герконы которого включены в цепь электромагнитов распределительного устройства, там же известен струйный двигатель, содержащий устройство подачи рабочей среды, имеющее концентрично выполненные центральный и кольцевой патрубки для соединения с подводами, ротор, установленный на одностороннем валу в корпусе и имеющий соединенные с подводами пересекающиеся радиальные и наклонные каналы, подключенные к соплам, размещенным на плечах ротора, там же известен блок конечных выключателей, содержащий панель, на которой соосно установлены герконы, каждый из которых включен в цепь одного из электромагнитов распределительного устройства для переключения под воздействием соответствующего постоянного магнита, закрепленного в подпружиненном держателе и взаимодействующего при поворотах поочередно с упорами рычага, установленного на выходном валу, связанном с органом управления [1] Кроме того, известен распределитель, содержащий управляющий клапан с основным запорным элементом, взаимодействующим с неподвижным седлом и якорем электромагнита, и управляющий клапан, размещенный в корпусе, выполненном с полостями подвода, отвода к потребителю и сброса рабочей среды и с камерой управления, в которой размещен с образованием поршневой полости поршень управления запорными элементами управляемого клапана, первый из которых поджат пружиной к неподвижному нормальнозакрытому седлу, выполненному в корпусе для периодического соединения полостей подвода и отвода, а второй размещен с возможностью взаимодействия с подвижным седлом, выполненным на торце плавающей полой втулки, установленной с возможностью перемещения совместно со штоком поршня управления [2] Техническими недостатками известных устройств являются узость функциональных возможностей учета большого количества внешних воздействий, сложность конструкции подводов и патрубков, значительные потери рабочей среды и низкое быстродействие при реверсе, пуске и останове, увеличенные габариты и низкая надежность. Технической задачей изобретения является расширение функциональных возможностей для оптимизации управления линией регулируемого параметра, упрощение конструкции подводов и патрубков, сокращение потерь рабочей среды в струйном двигателе и распределителе с одновременным повышением быстродействия и надежности при реверсе, пуске и остановке, а также сокращение габаритов. Сущность изобретения заключается в том, что пневматический (гидравлический) следящий привод, содержащий соединенные между собой задатчик и сумматор, подключенный к электромагнитам распределительного устройства, связанного с источником рабочей среды под давлением и с исполнительным, преимущественно струйным, двигателем, ротор которого связан механизмом преобразования движения и выходным валом с органом управления линией регулируемого параметра, а также кинематически связанные с органом управления датчики обратной связи по положению и скорости и блок конечных выключателей, герконы которого включены в цепь электромагнитов распределительного устройства, снабжен измерителем величины и скорости изменения давления рабочей среды, программно-логическим блоком определения момента аварийного переключения органа управления и блоком вычисления и ограничения кинетической энергии, момента нагрузки и времени запаздывания органа управления, причем программно-логический блок подключен входами к линии регулируемого параметра, а выходом к сумматору, при этом блок вычисления соединен входами с упомянутыми датчиками и измерителем, а выходом с сумматором, блок вычисления выполнен с возможностью формирования сигнала переключения электромагнитов в случае недопустимой скорости изменения давления рабочей среды, снабжен регулятором давления рабочей среды, подключенным к распределительному устройству, задатчик снабжен радиопередающими и/или радиоприемными средствами, распределительное устройство выполнено в виде двух распределителей, имеющих каждый управляющий клапан, установленный соосно якорю соответствующего электромагнита, при этом указанные распределители, электромагниты, датчики, блок конечных выключателей и остальные упомянутые блоки размещены вокруг выходного вала в общем корпусе, снабженном крышкой с направляющим выступом, охватывающим выходной вал, и с окном из прозрачного материала над свободным концом этого вала, который снабжен указательной стрелкой, а также в том, что в струйном двигателе, содержащем устройство подачи рабочей среды, имеющее концентрично выполненные центральный и кольцевой патрубки для соединения с подводами, ротор, установленный на одностороннем валу в корпусе и имеющий соединенные с подводом пересекающиеся радиальные и наклонные каналы, подключенные к соплам, размещенным на плечах ротора, один из подводов выполнен в виде центрального отверстия, соосно валу ротора, а другой в виде кольцевой канавки, охватывающей это отверстие и соединенной с половиной каналов и сопел ротора, причем центральный патрубок устройства подачи снабжен размещенным на его краю цилиндрическим уплотнительным пояском для попарного разделения каналов ротора, соединенных с указанными подводами, а кольцевой патрубок выполнен с длиной, меньшей длины центрального патрубка и с наружным кольцевым отверстием, размещенным концентрично упомянутой кольцевой канавке, при этом кольцевой патрубок выполнен с проходным сечением, площадь которого составляет 1,2 1,5 площади проходного сечения центрального патрубка, патрубки снабжены лабиринтными уплотнителями для взаимодействия с поверхностью центрального отверстия, кроме того, в том, что в распределителе, содержащем управляющий клапан с основным запорным элементом, взаимодействующим с неподвижным седлом и с якорем электромагнита, и управляемый клапан, размещенный в корпусе, выполненном с полостями подвода, отвода к потребителю и сброса рабочей среды и с камерой управления, в которой размещен с образованием поршневой полости поршень управления запорными элементами управляемого клапана, первый из которых поджат пружиной к неподвижному нормальнозакрытому седлу, выполненному в корпусе для периодического соединения полостей подвода и отвода, а второй размещен с возможностью взаимодействия с подвижным седлом, выполненным на торце плавающей полой втулки, установленной с возможностью перемещения совместно со штоком поршня управления, первый запорный элемент установлен на втулке со стороны, противоположной подвижному седлу, а второй запорный элемент выполнен на торце штока поршня управления, втулка снабжена двумя цилиндрическими поясками, один из которых выполнен с отверстиями и размещен в полости отвода, а другой между полостями отвода и сброса, при этом управляющий клапан выполнен с дополнительным запорным элементов в виде шпильки с конической вершиной и подвижным седлом, выполненным на дополнительно установленном подпружиненном толкателе, размещенном между якорем и шпилькой с образованием зазоров с последними в исходном положении, первый запорный элемент установлен с возможностью осевого и радиального смещения относительно торца втулки, а также в том, что в блоке конечных выключателей, содержащем панель, на которой соосно установлены герконы, каждый из которых включен в цепь одного из электромагнитов распределительного устройства для переключения под воздействием соответствующего постоянного магнита, закрепленного в подпружиненном держателе и взаимодействующего при поворотах поочередно с упорами рычага, установленного на выходном валу, связанном с органом управления, каждый держатель установлен на горизонтальной оси, снабженной кулачком для взаимодействия с одним из дополнительно выполненных регулируемых упоров рычага и подпружинен качающейся пружиной, один конец которой закреплен на панели, а другой на держателе с возможностью поворота в вертикальной плоскости совместно с постоянным магнитом, причем кулачок смещен в угловом и осевом направлениях относительно держателя. На фиг.1 изображена принципиальная схема пневматического (гидравлического) следящего привода, на фиг.2 монтажная схема привода, на фиг. 3 осевой разрез фиг.2, на фиг.4 разрез струйного двигателя, на фиг.5, 6 разрез через сопла фиг.4, на фиг.7 разрез распределителя, на фиг.8 - разрез пояска втулки, на фиг.9 вид сверху на блок конечных выключателей, на фиг.10 разрез через ось держателя, на фиг. 11, 12 крайние положения пружины, кулачка и держателя, на фиг.13 графики зависимостей момента от скорости выходного вала. Пневматический (гидравлический) следящий привод содержит задатчик 1 и сумматор 2, подключенный к электромагнитам 3, 4 распределителей 5, 6 распределительного устройства, связанного с источником рабочей среды под давлением (не изображен) и со струйным исполнительным двигателем 7, ротор 37 (фиг.4) которого связан редуктором 8, механизмом 9 преобразования движения и выходным валом 14 с органом 16 управления линией регулируемого параметра P1i, P2i. Механизм 9 включает в себя передачу винт 10 гайка 11, на последней имеется поводок 12 кулисы 13, установленной на валу 14. Винт 10 снабжен амортизатором 15. С органом 16 управления и валом 14 связаны датчики 20,21 обратной связи по положению и скорости и блок 17 конечных выключателей, герконы 18, 19 которого включены в цепь электромагнитов 3,4. Привод снабжен измерителем 22 величины и скорости изменения давления рабочей среды, программнологическим блоком 24 определения момента аварийного переключения органа 16 управления и блоком 23 вычисления и ограничения кинетической энергии, момента нагрузки и времени запаздывания органа 16 управления. К сумматору 2 подключено реле III времени. Блок 23 выполнен с возможностью формирования сигналов переключения электромагнитов 3, 4 в случаях недопустимой скорости изменения давления рабочей среды. Привод снабжен регулятором (не изображен) давления рабочей среды, подключенным к распределительному устройству. Задатчик 1 снабжен радиопередающими и/или радиоприемными средствами. Распределитель 5 (6) имеет управляющий клапан 90, установленный соосно якорю 31 электромагнита 3 (4), при этом распределители 5,6, электромагниты 3,4, датчики 20,21, блоки 17,23,24 размещены вокруг вала 14 в общем корпусе (не обозначен), снабженном крышкой 28 с направляющим выступом 27, охватывающим вал 14, и с окном 25 из прозрачного материала над свободным концом вала 14, который снабжен указательной стрелкой 26. На якоре 31 имеется рычаг 33, соединенный осью 59 (60) с ручным дублером 50 (51). В корпусе имеются каналы 29,30, электромагнит 3 (4) размещен в стакане 34 с зазором 32 со стороны клапана 90. Струйный двигатель содержит устройство 54 подачи рабочей среды, имеющее концентрично выполненные центральный и кольцевой патрубки 35, 36, ротор 37, установленный на одностороннем валу 38 в корпусе 39 двигателя 7 и имеющий пересекающиеся радиальные и наклонные каналы 40, 41 и 42, 43, подключенные к соплам 44, 45, направленным в одну сторону. Один из подводов выполнен в виде центрального отверстия 46, соосного валу 38, а другой в виде кольцевой канавки 47, охватывающий отверстие 46, причем патрубок 35 снабжен размещенным на его краю цилиндрическим пояском 48 для попарного разделения каналов 40-43 ротора 37, а патрубок 36 выполнен с длиной, меньшей длины патрубка 35, и с наружным кольцевым отверстием 49, размещенным концентрично канавке 47. Патрубок 36 выполнен с проходным сечением, площадь которого составляет 1,2 - 1,5 площади проходного сечения патрубка 35. Патрубки 35, 36 снабжены лабиринтными уплотнениями (не обозначены) для взаимодействия с поверхностью отверстия 46. Сопла 44, 45 размещены на плечах 52, 53 ротора 37. Устройство 54 подвода имеет каналы 55, 56, 57, а вал 38 связан муфтой 58 с редуктором 8. Распределитель 5 (6) содержит управляющий клапан 90, имеющий основной запорный элемент 68, взаимодействующий с неподвижным седлом 67, к которому со стороны камеры 69 подводится по каналу 70 рабочая среда под давлением, и дополнительный запорный элемент в виде шпильки 64 с конической вершиной и с подвижным седлом 66, выполненным на дополнительно установленном полом подпружиненном толкателе 65, размещенном между шпилькой 64 и якорем 31 электромагнита 3 (4) с образованием зазоров с последними в исходном положении. Шпилька 64 закреплена на элементе 68 и проходит через нормальнозакрытое седло 67. Управляемый клапан распределителя 5 (6) размещен в корпусе (не обозначен), выполненном с полостью 83 подвода, полостью 80 отвода к потребителю (струйному двигателю 7) и полостью 77 сброса рабочей среды из камеры (не обозначена) управления, в которой размещен с образованием полости 73 поршень 72 управления запорными элементами 76, 86, из которых первый запорный элемент 86 установлен на полой втулке 82 и поджат пружиной 85 к неподвижному нормальнозакрытому седлу 84, выполненному в корпусе для периодического соединения полости 80, 83. Второй запорный элемент 76 выполнен на торце штока 74 поршня 72, а втулка 82 имеет канал 81 и подвижное седло 78 для взаимодействия с элементом 76 и снабжена цилиндрическими поясками 79, 89, причем последний выполнен с отверстиями 88 и размещен в полости 80, а поясок 79 между полостями 80, 77. Элемент 86 имеет уплотнение 87 и установлен на втулке 82 со стороны, противоположной седлу 78, с возможностью осевого и радиального смещения относительно торца втулки 82. Канал 75 и седло 66 соединены со сбросом рабочей среды, камера 63 связана каналом 71 с полостью 73. Якорь 31 имеет упор 61 и рычаг 33, соединенный осью 59 с ручным дублером 50 (51) переключения. В цепь обмотки 62 включен геркон 18 (19). Блок 17 конечных выключателей содержит панель 103, на которой соосно установлены нормальнозакрытые герконы 18, 19, каждый из которых включен в цепь обмотки 62 одного из электромагнитов 3, 4 для поочередного переключения под воздействием соответствующего постоянного магнита 95, 96. Каждый магнит 95 (96) закреплен в держателе 108, установленном на горизонтальной оси 107, снабженной втулкой 104 и кулачком 105 (102) для взаимодействия с одним из дополнительно выполненных регулируемых упоров 100, 101 фигурного рычага 99 и подпружинен качающейся пружиной 93 (94), один конец которой закреплен в опоре 110 на панели 103, а другой в опоре 109 на держателе 108 с возможностью поворота в вертикальной плоскости совместно с магнитом 95, причем кулачок 105 смещен в угловом и осевом направлении относительно держателя 108. Рычаг 99 имеет нерегулируемые упоры 97, 98 и установлен на выходном валу 14. Ось 107 соединена с держателем 108 штифтом 106. В панели 103 имеются отверстия 91, 92 для прокладки кабелей (не изображены). На графиках фиг.1 обозначены М момент нагрузки, P давление,
Формула изобретения
1. Пневматический (гидравлический) следящий привод, содержащий соединенные между собой задатчик и сумматор, подключенный к электромагнитам распределительного устройства, связанного с источником рабочей среды под давлением и с исполнительным, преимущественно струйным, двигателем, ротор которого связан механизмом преобразования движения и выходным валом с органом управления линией регулируемого параметра, а также кинематически связанные с органом управления датчики обратной связи по положению и скорости и блок конечных выключателей, герконы которого включены в цепь электромагнитов распределительного устройства, отличающийся тем, что он снабжен измерителем величины и скорости изменения давления рабочей среды, программно-логическим блоком определения момента аварийного переключения органа управления и блоком вычисления и ограничения кинетической энергии, момента нагрузки и времени запаздывания органа управления, причем программно-логический блок подключен входами к линии регулируемого параметра, а выходом к сумматору, при этом блок вычисления соединен входами с упомянутыми датчиками и измерителем, а выходом с сумматором. 2. Привод по п.1, отличающийся тем, что блок вычисления выполнен с возможностью формирования сигналов переключения электромагнитов в случаях недопустимой скорости изменения давления рабочей среды. 3. Привод по пп.1 и 2, отличающийся тем, что он снабжен регулятором давления рабочей среды, подключенным к распределительному устройству. 4. Привод по пп.1 3, отличающийся тем, что задатчик снабжен радиопередающими и/или радиоприемными средствами. 5. Привод по п.1, отличающийся тем, что распределительное устройство выполнено в виде двух распределителей, имеющих каждый управляющий клапан, установленный соосно якорю соответствующего электромагнита, при этом указанные распределители, электромагниты, датчики, блок конечных выключателей и остальные упомянутые блоки размещены вокруг выходного вала в общем корпусе, снабженном крышкой с направляющим выступом, охватывающим выходной вал, и с окном из прозрачного материала над свободным концом этого вала, который снабжен указательной стрелкой. 6. Струйный двигатель, содержащий устройство подачи рабочей среды, имеющее концентрично выполненные центральный и кольцевой патрубки для соединения с подводами, ротор, установленный на одностороннем валу в корпусе и имеющий соединенные с подводами пересекающиеся радиальные и наклонные каналы, подключенные к соплам, размещенным на плечах ротора, отличающийся тем, что один из подводов выполнен в виде центрального отверстия, соосного валу ротора, а другой в виде кольцевой канавки, охватывающей это отверстие и соединенной с половиной каналов и сопел ротора, причем центральный патрубок устройства подачи снабжен размещенным на его краю цилиндрическим уплотнительным пояском для попарного разделения каналов ротора, соединенных с указанными подводами, а кольцевой патрубок выполнен с длиной, меньшей длины центрального патрубка, и с наружным кольцевым отверстием, размещенным концентрично упомянутой кольцевой канавке, при этом кольцевой патрубок выполнен с проходным сечением, площадь которого составляет 1,2 1,5 площади проходного сечения центрального патрубка. 7. Двигатель по п.6, отличающийся тем, что патрубки снабжены лабиринтными уплотнениями для взаимодействия с поверхностью центрального отверстия. 8. Распределитель, содержащий управляющий клапан с основным запорным элементом, взаимодействующим с неподвижным седлом и якорем электромагнита, и управляемый клапан, размещенный в корпусе, выполненном с полостями подвода, отвода к потребителю и сброса рабочей среды и с камерой управления, в которой размещен с образованием поршневой полости поршень управления запорными элементами управляемого клапана, первый из которых поджат пружиной к неподвижному нормально закрытому седлу, выполненному в корпусе для периодического соединения полостей подвода и отвода, а второй размещен с возможностью взаимодействия с подвижным седлом, выполненным на торце плавающей полой втулки, установленной с возможностью перемещения совместно со штоком поршня управления, отличающийся тем, что первый запорный элемент установлен на втулке со стороны, противоположной подвижному седлу, а второй запорный элемент выполнен на торце штока поршня управления, втулка снабжена двумя цилиндрическими поясками, один из которых выполнен с отверстиями и размещен в полости отвода, а другой между полостями отвода и сброса, при этом управляющий клапан выполнен с дополнительным запорным элементом в виде шпильки с конической вершиной и с подвижным седлом, выполненным на дополнительно установленном подпружиненном толкателе, размещенном между якорем и шпилькой с образованием зазоров с последними в исходном положении. 9. Распределитель по п.8, отличающийся тем, что первый запорный элемент установлен с возможностью осевого и радиального смещения относительно торца втулки. 10. Блок конечных выключателей, содержащий панель, на которой соосно установлены герконы, каждый из которых включен в цепь одного из электромагнитов распределительного устройства для переключения под воздействием соответствующего постоянного магнита, закрепленного в подпружиненном держателе и взаимодействующего при поворотах поочередно с упорами рычага, установленного на выходном валу, связанном с органом управления, отличающийся тем, что каждый держатель установлен на горизонтальной оси, снабженной кулачком для взаимодействия с одним из дополнительно выполненных регулируемых упоров рычага и подпружинен качающейся пружиной, один конец которой закреплен на панели, а другой на держателе с возможностью поворота в вертикальной плоскости совместно с постоянным магнитом, причем кулачок смещен в угловом и осевом направлениях относительно держателя.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13