Устройство для автоматического регулирования температуры и других величин компенсационным методом

Устройство для автоматического регулирования температуры и других величин компенсационным методом

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

№ 65935

Класс 47g, 21в

СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Г. А. Фильцер

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

ТЕМПЕРАТУРЫ И ДРУГИХ ВЕЛИЧИН КОМПЕНСАЦИОННЫМ

МЕТОДОМ

Заявлено 28 октября 1940 r. за Хо 37338/303400 в Народный. Комиссариат электропромышленности СССР

Устройства для регулирования температуры и других величин компенсационным методом, снабженные вспомогательными реостата ми. включенными в цепь моста и восстанавливающими при перемещении 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 положен Ie, в точности соотВетству1ощее заданному режиму. Кроме того, Они не позволя1от а:3Toматически восстанавливать в кратчайший срок нарушенный нормальный режим.

Указанные HeIIocTBTKH pel QJISITopoB c жесткой ii,iH rHoKoli обратной 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:iûå детали устройства; на фиг. 5 — части-)ный вид устрой тва сбоку (слева); на фиг. 6 — то >ке, гастичный вид сверху (с пр"-вой стороны); на фиг. 7 — электрическая схема устройства.

Цилиндрическое кольцо 1 (фиг. 1, 2) с ОбточенноЙ нар жнОЙ поверхностью укреплено своим флапцем на подстаьке >. На кольцо 1 свободно насажены кольцевые диски а и 5, а между ними кольцо 8.

Диски 4 — 5 и кольцо 8 удерживаются на кольце 1 при по;.огци упорного кольца 51.

HB неподвижной ocli б, укрепленной на подставке 2 в центре кольца 1, свободно насажен кулак 7, верхнис грани которого, симметр..чно расположенные (при среднем поло>кении кулака 7) Но обе стороны от проходящей через центр кольца вертикали, образуют два суживаю¹ 65935 щихся 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 18, поворачивающегося на неподвижной оси 16. На втором плече рычага 13 укреплен ролик 15, который катится по соответствующим образом профилированным зубцам колеса 17, приводимо-о 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 18.

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 8, свооодно насаженным на кольцо 1, последнее в верхней части на соответствующем участке вырезано.

С внешней стороны кольца 4 и 5 снабжены выступающими рычажками 21, 22, 28 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 28 упорными штифтами 28, из которых один в нормальном по",îæåíèè прикасается к рычажку 21, а второй — к рычажку 28. На конце рычага 26 установлен ролик 84, прижимаемый пружиной 83 к ребру шабФ лона 85, который прикреплен к кольцу 8.

К концам рычажков 21 и 28 припаяны железные пластинки 80, служащие якорями электромагнитов 81 и 82, присоед:IHHHHHIx к командным проводам автоматического регулятора (до концевых выключателей исполнительного механизма), электрически связанного с описываемым устпойством. Электромагнит 31 Вкл10 -!ается в цепь при пуcKp элОктродвигателя исполнительного механизма в одну сторону, электромагнит 82 — при пуске электродвигателя в обратную сторону.

Между рычажками 22 и 24 в плоскости, параллельной дискам 4 и

5, помеи1ается рычаг 86, поворотный около неподвижной оси 37. На конце рычага 86 имеется профилированный Выступ 88 с наклонными боковыми гранями. В нижней части этого выступа укреплен штифт 89, который пружиной 44 прижимается к ребру профилировапного шаблона 40, прикрепленного к кольцу 8. На концах рычажков 22 и 24 уlсреплены штиФты, немного Отстоящие В нормально.! положении От

11аклопных ребер выступа 88.

Концентрично с кольцом 3 на подставке 2 установлено эбонитовое кольцо 42, на нижней части lоэторого укреплен вспомогательиый реостат 41. Движок 43 реостата прикреплен к эбонитовой пластинке, в свою очередь прикрепленной к кольцу 8.

С помощью дополнительно установленного на оси 87 рычага 52, захватывающего своим выступом рычаг 36, последний может быть № 65935 установлен 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 4б.

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 электродвижущая 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 18 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 8. 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 82, включится B цепь и притянет якорь со связанным с í IM 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 86.

Одновременно с передвижением вправо рычажка 18 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 8. При последующем опускании левой стороны кулака 7 ролик 8 заклинится между кольцом 8 и кулаком 7, который переместит влево кольцо 2 с укрепленным на нем движком 48 вспомогательного реостата 41. № 65935

Таким образом, при каждом полном периоде колебания кулака 7 движок 48 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 находиться в прямой зависимости от скорости перемещения движка 48.

По мере того, как кольцо 8 вращается против часовой стрелки, в том же направлении перемещаются и прикрепленные к нему шаблоны

85 и 40. Шаблон 40 своим реором будет постепенно поднимать штифт

89 и связанный с ним выступ 88, наклонная грань которого наход:1тся после перемещения рычажка 24 в соприкосновении со штифтом, укрепленным на конце этого рычажка.

Вследствие 110, pae la BhicT, na 88 pbI 13жок 24, а c HH I B !Perp и pcb

l ncK д .Iедлснпо пеpc,,1ещс1ются проТНВ часовоЙ стрелки, передвигая упор 20 диска 5 влево. Благодаря этому при каждом колсбанпи кулаaà

7 заклинизание ролика 8 будет происходить с отставанием и, следов"-,тельно, размер перемещения движка 48, соответствующий одному периоду качания кулака 7, постепе1шо (до известного предела) убывает.

Это вызывает замедление в установке движка 48 в положение, соответствующее происшедшему отклонению регулируемой величины от задап .! oÉ, по 33То cnoco6cTBI eT установке и абочего 0;. .! ana в по Iожени1, B го:и;ости соответствующее задан.юму режиму.

На основании изучения регулируемого процесса ожно Iia ..Сжа1ци.",1 образом профилирова;ь шабло.l 40, достигая при его помощи желаемой степеHH перемещения рабоче;о органа, п1зи Гпобой степеги отклонения регулируемой величины от заданной.

Если профиль шаблона 85 1фиг. 6) построен правиль lo, то из Icnenue реги "Hðóeìoé величины (нагпимеп. Температъ ры в печи) протекает изодром1 o c прин,.дительпым п;- пемеII!PI!Hei!i gBHIKI(a 48 вспомогатег1ьного реостата и равновесие в компенсацион IOA печи термопары 48 не нарушается.

Если BBHIKoK 48 6ypeT aarlaazbiBPTB HBH or.ережать xo tI регулируемого пооцесса, paBHQBecHe в компенсационноЙ цепи !lap 1пится, электрОмагнит Л (или 82) включится в цепь и, соответственно, пере ;естится ,Iono:I!!HTen 1lo B ту vu!H,Tp ryio сторону рабочии opran, a o!l .oape.lenno ускорится или замедлится возвращение движка 48 в исходное (нулевое) положеnèei При этом ход изменения процесса и ход движка г;.—:аимпо приб 7HM3!QTcn aper K Jp) 1 $, Ie!l" будет O6ecne iena I3KcHvia abllая изодромиость этих ходов.

При разогреве печи, когда перемещение рабочего орга113 станет максимальнь1м и исполнительный механизм выкл1очится, ток B цепи электромагнита 82 (или 81), включенного в командные провода до концевых выключателей двигателя исполнительного механизма, протекает и поэтому перемещение движка 48 в сторону восстановления равновесия п компенсационной цепи будет продолжаться и пос."å максимального перемещения рабочего органа.

Когда равновесие в компенсационной цепи восстановится, начнется принудительное возвращение двихкка 48 в нулевое положение. Так как движок отошел от нулевого положения . на значительный угол, обратное его перемещение потребует также значительного Вррмени. Если перемещение это будет совершаться не изодромно с ходом разогрева печи, то опять нарушится равновесие, сработает электромагнит Л (или 82) и ускорится или замедлится передвижение движка 48 к нулю. При этом ускорение обратного передвижения будет всегда № 65935 связано 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, тем ператуpbI) .

Время выравнивания при нагреве может быть неодинаковым со временем выравнивания при охлаждении, что будет зависеть от разной профилировки участков шаблона 85 вправо и влево от нуля.

Наличие шаблонов 85 и 40 дает возможность получить быстрое выравнивание без перерегулировки. Точно так же и при разогреве не происходит перерегулировка, так как электромагниты 81 и 82, управляющие перемещением движка вспомогательного реостата, не прекращают своего действия и после выключения мотора исполнительного механизма.

Предмет изобретения

1. Устройство для автоматического регулирования гемпературы и других величин компенсационным методом, снабженное вспомогательным реостатом, включенным в цепь моста и восстанавливающим 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 фрикцнонно 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, отличающаяся 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), на 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. № 65935

Фиг.З сос 2 7

Поди. к пеи. 28/1Х вЂ” 62 r

Зак. 2757/7

Формат бум. 70) 108 /„

Тирах< 200

ЦБТИ прн Комитете по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, N. Черкасский пер., д. 2/6.

Объем 0,61! изд. д.

Цена 5 коп.

Типография, пр. Сапунова, 2.

Редактор Кауфман P. Б. Техред А. М. Токер Корректор Н. В. Щербакова