Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_13737
.pdf
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=368273&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB368273A
[]
Второе издание
_ _ ПАТЕНТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ Дата подачи заявки: 29 августа 1930 г.
№ 25,794130 368,273 Полная спецификация слева: 29 июня 19301 г.
Полная спецификация принята: 29 февраля 1932 г.
ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ
Усовершенствования в автоматических устройствах для контроля физических параметров, таких как
температура циркулирующей жидкости.
Мы, Джо Хоуренс Иоджсон, гражданин Англии, Александр Иванов, гражданин России, Джайлс Филип Элиот
Ховард, гражданин Англии, все из компании George Kent Ltd, Biscot Road, Works, Luton, Beds, настоящим
заявляем, что сущность данного изобретения заключается в следующем: а) Настоящее изобретение
относится к управлению физическим состоянием (например, температурой циркулирующей жидкости,
нагреваемой газовой печью), при заданном постоянном или изменяющемся значении, независимо от того,
существует ли значительный временной интервал между движением управляющего элемента и наблюдаемой
реакцией управляемого состояния; и при этом реакция на управляющий элемент, однажды запущенная,
имеет тенденцию сохраняться, если ее не остановить.
В данном изобретении движения, приблизительно пропорциональные положительным и отрицательным
«скоростям изменения» и положительным и отрицательным «отклонениям» от заданного состояния,
достигаются соответствующими средствами, а перемещение элементов управления осуществляется таким
образом, что положительная «скорость» или положительное «отклонение» вызовут отрицательное движение
элементов управления, и наоборот. Таким образом, если «скорость» и «отклонение» положительны (как это
будет сразу после возмущения в положительном направлении от заданного состояния), элементы управления
должны перемещаться энергично в отрицательном направлении; но если «скорость» отрицательна, а
«отклонение» положительно (как это будет при возвращении к заданному состоянию после возмущения в
положительном направлении), движение элементов управления должно быть незначительным или
отсутствовать вовсе.
Простейший способ осуществления необходимого движения элементов управления заключается в том, чтобы
сделать их движение зависимым от алгебраической суммы положительных или отрицательных движений,
приблизительно пропорциональных наблюдаемым положительным или отрицательным «скоростям» и
«отклонениям». Таким образом, если закрытие клапана соответствует отрицательному движению элементов
управления, а открытие — положительному движению, то регулирующий клапан, который периодически
регулируется, будет закрываться на заданную величину в течение каждого последующего временного
интервала всякий раз, когда «скорость» положительна, а также всякий раз, когда «отклонение» положительно,
то есть в течение каждого из последовательных временных интервалов будет два последовательных
движения закрытия, когда «скорость» и «отклонение» положительны. С другой стороны, если «скорость»
отрицательна, а «отклонение» все еще положительно (как это будет в случае возврата к желаемому
устойчивому состоянию после возмущения в положительном направлении), это потребует сначала движения
открытия, а затем движения закрытия, которые будут стремиться противодействовать одному из них. другой.
Наше изобретение предоставляет средства для вычисления алгебраической суммы этих движений, так что
вместо двух коротких движений закрытия 70 в первом рассмотренном выше случае имеется одно длинное
движение закрытия; и вместо движения открытия, за которым следует движение закрытия во втором случае,
имеется небольшое суммарное движение открытия или закрытия, которое 75 представляет собой разность (т.
е. алгебраическую сумму) двух движений.
Таким образом, можно получить движения, приблизительно пропорциональные «скорости» и «отклонению» от
желаемого устойчивого состояния, и заставить элементы управления в течение последовательных
временных интервалов перемещаться на величину, зависящую от алгебраической суммы этих движений,
чтобы очень быстро восстановить желаемое устойчивое состояние после отклонения. Это позволяет
перемещать элементы управления в начале корректирующего движения за пределы положения, которое они
должны занять после восстановления устойчивого состояния, и постепенно возвращать их в это положение.
Путем соответствующей регулировки относительных величин движений «скорости» и отклонения, а также
движения элементов управления, зависящего от их алгебраической суммы, в соответствии с физическими
характеристиками (такими как задержка реакции, инерция и т.п.) управляемого устройства, возврат к
желаемому устойчивому состоянию может быть осуществлен без колебаний. Наше изобретение 10 X:
Изобретение также включает средства для вычисления произведения или отношения этих движений
(электрическим или иным способом) таким образом, чтобы, когда оба движения положительны или оба
отрицательны, движение элементов управления было пропорционально их произведению, а когда одно из них
положительно, а другое отрицательно, их отношению. Наше изобретение предоставляет средства для
регулирования относительных величин как «скорости», так и «отклонения», а также движения элементов
управления, которое зависит от их алгебраической суммы или от произведения или отношения, упомянутого
выше. Манипулируя этими настройками, в каждом конкретном случае можно получить наиболее подходящий
возврат к желаемому устойчивому состоянию.
В следующем описании показано, как наше изобретение может быть применено для регулирования
температуры циркулирующей жидкости, нагреваемой газовой печью, с использованием
потенциометрического устройства для измерения температуры, в котором термопара погружена в
циркулирующую жидкость, температура которой в точке измерения должна поддерживаться на заданном
постоянном или изменяющемся значении. В таком устройстве для измерения температуры обычно проверяют
баланс потенциометра через частые интервалы времени (например, раз в 20 секунд), и, если гальванометр в
цепи термопары показывает положительное или отрицательное отклонение, перемещают точку баланса
потенциометра на пропорциональную величину до достижения баланса. В таком устройстве отклонение точки
баланса от желаемой постоянной температуры является мерой «отклонения», которое необходимо
скорректировать, в то время как отклонение гальванометра в цепи термопары является приблизительной
мерой «скорости» изменения температуры.
Таким образом, если регуляторы были перемещены слишком далеко, потенциометр в любой момент времени
может находиться в желаемой точке равновесия, но гальванометр в течение следующего интервала времени
будет колебаться на значительное расстояние, показывая, что скорость изменения температуры все еще
существенна.
В одном из способов получения движения, пропорционального этой «скорости», стрелка гальванометра
фиксируется в начале временного интервала в точке отклонения, которую она имеет в начале этого
интервала, а рычаги, снабженные электрическими, пневматическими или гидравлическими «контактами»,
перемещаются вверх относительно нее с постоянной скоростью, чтобы вернуть ее в нулевое положение или
привести в действие муфты, перемещающие потенциометр. Время, в течение которого эти «контакты»
находятся во включенном «положительном» или отрицательном направлении, таким образом, зависит от
отклонения гальванометра от его среднего положения. Таким образом, получаются движения, зависящие от
скорости изменения температуры циркулирующей жидкости. Аналогичным образом, «контакты» могут быть
установлены на временные интервалы, приблизительно пропорциональные положительным или
отрицательным «отклонениям» точки равновесия потенциометра от желаемой заданной температуры. Один
из способов сделать это — закрепить контакты на элементе, который отклоняется на величину,
пропорциональную «отклонению -».
Если теперь второй, гибко закрепленный элемент 70, несущий соответствующие контакты, перемещается
вверх в направлении, параллельном неотклоненному положению первого элемента, со скоростью,
определяемой скоростью движения центрирующих рычагов, описанных выше 75, то контакты замкнутся в
течение временного интервала, зависящего от наблюдаемого «отклонения».
Для осуществления управления теперь достаточно запустить, остановить и изменить направление вращения
двигателя, который управляет регулирующим клапаном через редуктор с достаточно низкой скоростью в
течение интервалов времени, в течение которых замыкаются описанные выше контакты. Однако, чтобы
избежать отмены уже произведенной регулировки путем изменения направления вращения двигателя, что
было бы необходимо при вышеуказанной схеме при возвращении к желаемому устойчивому состоянию после
возмущения (когда «скорость» отрицательна, а «отклонение» все еще положительно), необходимо иметь
устройство, которое позволит вычислить алгебраическую сумму этих временных интервалов, чтобы
исключить необходимость отмены фактического движения регулирующего устройства.
Одно из таких устройств состоит из непрерывно вращающегося вала, на котором установлены приводные
червячки. Червячные колеса, которые могут быть затянуты в зацепление соленоидами, 100 приспособлены
для зацепления с этими червячками и привода регулирующего клапана через дифференциальный механизм.
Если ни одно из червячных колес не зацеплено со своим червяком, регулирующий клапан останется
неподвижным. Механизм 105 устроен таким образом, что если оба червячных колеса зацеплены со своими
червячками, две стороны дифференциального механизма будут вращаться с одинаковой скоростью в
противоположных направлениях, так что промежуточный шпиндель 110, через который регулирующий клапан
соединен посредством зубчатой передачи, снова не будет двигаться. Если только одно из червячных колес
зацеплено со своим червяком, регулирующий клапан будет двигаться в соответствующем направлении. 115
Таким образом, это устройство позволяет получить движение клапана, пропорциональное алгебраической
сумме временных интервалов, соответствующих положительным и отрицательным «скоростям» или
«отклонениям», упомянутым выше, 120 как если бы червяк, перемещающий регулирующий клапан в
противоположном направлении, был затянут в зацепление, и движение, которое он бы произвел, могло бы
быть компенсировано затягиванием. Червяк, который приводит в движение регулирующий клапан в
отрицательном направлении 125° в шестерню. Другое подобное устройство состоит из двух гибких трубок, по
которым под давлением текут струи жидкости, которые обычно выходят в отверстия, соединенные с двумя
концами цилиндра, снабженного поршнем, который приводит в действие регулирующий клапан.
Если оба или ни один из этих сопел не впадают в соответствующие отверстия, поршень не будет двигаться;
если только одно, поршень будет двигаться в нужном направлении. Гибкие трубки, несущие сопла,
приводятся в действие магнитами или соленоидами и заменяют червячные колеса в описанном выше
устройстве.
Алгебраическую сумму двух временных интервалов можно также получить электрическими средствами,
например, если поляризованное реле, управляющее двигателем, перемещающим регулирующий клапан,
подключено к электрической цепи, напоминающей мост Уитстона, но в которой реле заменяет гальванометр,
а два «плеча» могут быть замкнуты контактами. Видно, что если одно плечо замкнуто, ток будет протекать
через реле в одном направлении, а если другое плечо замкнуто, ток будет протекать через реле в
противоположном направлении. Если ни одно или оба плеча не замкнуты, ток через реле протекать не будет.
Для любого такого устройства управления клапаном необходимо установить верхний и нижний пределы
допустимого движения. Например, в случае отказа регулирующего аппарата может быть желательно не
допускать открытия клапана до такой степени, чтобы произошел серьезный перегрев; Кроме того, необходимо
не допустить заклинивания клапана в закрытом положении редуктором, поэтому редуктор -g 5 должен быть
выведен из строя до того, как такое заклинивание произойдет.
Удобная конструкция потенциометрического механизма для целей регулирования температуры состоит из
цилиндрического барабана, вращающегося вокруг своей оси, вокруг которого закреплена направляющая
проволока потенциометра. Над ним, вращаясь вокруг той же оси, расположен гальванометр, стрелка которого
закреплена на крюках.
Этот барабан перемещается вверх на небольшое расстояние с частыми интервалами, при этом без усилий
поднимая стрелку с крючков подвески гальванометра и зажимая ее на пластине, которая также вращается
вокруг той же оси. Затем два центрирующих барабана перемещают зажатую стрелку в центральное
положение и при этом вращают барабан потенциометра до достижения равновесия. Чтобы предотвратить
повреждение механизма при использовании подавленного нуля, на барабане может быть установлен выступ,
который предотвратит дальнейшее отклонение стрелки и, следовательно, движение барабана к нулю после
достижения нижнего предела диапазона потенциометра.
Следует понимать, что наше изобретение не ограничивается контролем температуры или конкретными
способами его осуществления, которые мы описали.
Дата: 28 августа 1930 года.
Джон Лоуренс Ходжсон.
Александр Иванов.
Джайлз П. Э. Говард.
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Усовершенствования в автоматических устройствах для контроля физических параметров, таких как
температура циркулирующей жидкости.
Мы, Джон Айлоренс Айлоджсон, гражданин Англии, Александр Иванов, гражданин России, Гил Эс Филип
Элиот Ховард, гражданин Англии, все из компании George Kent Ltd, Biscot Road Works, Лутон, Бедфордшир,
настоящим заявляем о характере данного изобретения и о способе его осуществления, которые будут
подробно описаны и установлены в следующем заявлении:
Настоящее изобретение относится к устройствам для автоматического регулирования температуры или
давления на заданном постоянном или изменяющемся уровне, таком как температура циркулирующей
жидкости, нагреваемой газовой печью, или давление пара в коллекторе котла, независимо от наличия
значительного временного интервала между движением регулятора и наблюдаемой реакцией на
регулируемое состояние; и/или к устройствам, реакция на управление которыми, будучи запущенной, имеет
тенденцию сохраняться до тех пор, пока не будет проведена проверка.
Согласно настоящему изобретению 90, предлагаются комбинированные средства, которые реагируют в
степени, изменяющейся исключительно в зависимости от отклонения температуры или давления от
заданного значения; средства, которые реагируют с интервалами в степени, изменяющейся исключительно в
зависимости от отклонения температуры или давления от предыдущего интервала, так что реакции являются
мерой скорости изменения; устройство, которое приводится в действие в степени, зависящей от значения
реакции первого средства; устройство, которое приводится в действие независимо в степени, зависящей от
значения реакции второго средства; и средства для управления устройством управления, которые находятся
под совместным управлением этих устройств, так что степень воздействия исполнительных средств
изменяется в зависимости от относительных значений скорости и отклонения.
Степень воздействия на элементы управления (5 исполнительных средств) определяется таким образом, что
положительная «скорость» или положительное «отклонение» вызовут отрицательное движение элементов
управления, и наоборот. Если «скорость» и «отклонение» оба положительны (как это будет сразу после
возмущения в положительном направлении от заданного состояния), элементы управления должны
энергично перемещаться в отрицательном направлении; но если «скорость» отрицательна, а «отклонение»
положительно (как это будет при возвращении к заданному состоянию после возмущения в положительном
направлении), движение элементов управления должно быть незначительным или отсутствовать вовсе.
2
,0 Простейший способ осуществления необходимого управления исполнительными механизмами
заключается в том, чтобы сделать их движение зависимым от положительных или отрицательных движений,
которые, в свою очередь, зависят от наблюдаемых положительных или отрицательных «скоростей» и
«отклонений». Таким образом, если закрытие клапана соответствует отрицательному движению элементов
управления, а открытие — положительному, то регулирующий клапан, периодически регулируемый, будет
закрываться на заданную величину в течение каждого последующего временного интервала, когда «скорость»
положительна, а также когда «отклонение» положительно, то есть в течение каждого из последовательных
временных интервалов будет два последовательных движения закрытия, когда «скорость» и «отклонение»
положительны. С другой стороны, если «скорость» отрицательна, а «отклонение» все еще положительно (как
это будет в случае возврата к желаемому устойчивому состоянию после возмущения в положительном
направлении), это потребует сначала движения открытия, а затем движения закрытия, причем эти движения
будут стремиться противодействовать друг другу.
Изобретение также предусматривает средства для подходящего комбинирования этих движений, так что
вместо двух коротких закрывающих движений, рассмотренных в первом случае выше, имеется одно длинное
закрывающее движение, которое может быть удобно сделано пропорциональным сумме двух закрывающих
движений или тому из этих закрывающих движений, которое является более длинным (далее именуемое
суммарной суммой), и вместо открывающего движения с последующим закрывающим движением во втором
случае имеется небольшое суммарное открывающее или закрывающее движение, которое может быть
удобно сделано пропорциональным разнице (т. е.
к алгебраической сумме) двух движений.
Таким образом, можно получать в течение последовательных временных интервалов движения, зависящие от
положительных и отрицательных «скоростей» и «отклонений» от желаемого установившегося состояния, и
заставлять исполнительные механизмы управления в течение этих последовательных временных интервалов
перемещаться на величину, зависящую от движений, пропорциональных этим интервалам и наложенных друг
на друга в соответствии с их знаком, чтобы очень быстро восстановить желаемое установившееся состояние
после возмущения.
Путем соответствующей регулировки относительных величин «скорости» и «отклонения», а также движения
органов управления, зависящего от их алгебраической или суммарной величины, в соответствии с
физическими характеристиками (такими как задержка реакции, инерция и т.п.) управляемого аппарата, можно
обеспечить возврат к желаемому устойчивому состоянию без колебаний. Также можно организовать так,
чтобы при чрезмерном «отклонении» или «скорости» органы управления могли двигаться более интенсивно
или в течение большей части последовательных временных интервалов.
Наше изобретение также включает средства для вычисления произведения или отношения этих движений
(электрическим или иным способом), так что, когда оба движения положительны или оба отрицательны,
движение управляющего привода будет пропорционально их произведению, а когда одно положительно, а
другое отрицательно, — их отношению. Наше изобретение обеспечивает средства для регулирования
относительных величин как «скорости», так и «отклонения» движений, а также скорости движения элементов
управления в течение времени их работы. Путем манипулирования этими настройками в каждом конкретном
случае можно получить наиболее подходящее возвращение к заданному состоянию. Следующее описание
показывает, как изобретение может быть применено для управления температурой циркулирующей жидкости,
нагреваемой газовой печью, с использованием потенциометрического устройства измерения температуры, в
котором термопара погружена в циркулирующую жидкость, температуру которой в точке измерения
необходимо поддерживать на заданном постоянном или изменяющемся значении. В таком устройстве
измерения температуры обычно проверяют баланс. Потенциометром можно регулировать с частыми
интервалами времени (например, раз в секунду), и, если гальванометр в цепи термопары показывает
положительное или отрицательное отклонение, необходимо перемещать точку равновесия потенциометра на
пропорциональную величину до достижения равновесия. В таком устройстве отклонение точки равновесия от
желаемой постоянной температуры является мерой отклонения, которое необходимо скорректировать, в то
время как отклонение гальванометра в цепи термопары является приблизительной мерой скорости
изменения температуры. Таким образом, регулирующий клапан 70 может быть приведен в зацепление с
помощью соленоидов, которые предназначены для зацепления с этими червяками и привода регулирующего
клапана через дифференциальный механизм. Если ни одно червячное колесо не зацеплено со своим
червяком, регулирующий клапан 70 останется неподвижным. Механизм устроен таким образом, что если оба
червячных колеса зацеплены со своими червяками, две стороны дифференциального механизма будут
вращаться с одинаковой скоростью в противоположных направлениях, так что промежуточный шпиндель,
через который соединен регулирующий клапан, Если только одно из червячных колес находится в зацеплении
со своим червяком, регулирующий клапан 80 переместится в соответствующем направлении.
Таким образом, это устройство позволяет получить движение клапана, пропорциональное алгебраической
сумме или суперпозиционной сумме временных интервалов, соответствующих положительным и
отрицательным «скоростям» или «отклонениям», упомянутым выше, как если бы при движении клапана
червяк, перемещающий регулирующий клапан в противоположном направлении, приводился в движение, то
есть движение 90.
немедленно прекращается, в то время как более длительное из двух движений, если они имеют одинаковые
знаки, всегда позволяет достичь своего полного эффекта. Другое подобное устройство состоит из двух гибких
трубок, по которым под давлением подаются струи жидкости 95, которые обычно выходят в отверстия,
соединенные с двумя концами цилиндра, снабженного поршнем, который приводит в действие регулирующий
клапан.
Если оба или ни один из этих сопел не выпускает жидкость в соответствующие отверстия, поршень не будет
двигаться; если только один, поршень будет двигаться в нужном направлении. Гибкие трубки, несущие сопла,
приводятся в действие магнитами или соленоидами и заменяют червячные колеса в описанном выше
устройстве.
Алгебраическая или суперпозиционная сумма двух временных интервалов может быть получена также
электрическими средствами, например, с помощью поляризованного реле, которое управляет двигателем,
перемещающим регулирующий клапан. Регулировочный клапан подключен к электрической цепи,
напоминающей мост Уитстона, но в которой два «плеча отношения» могут быть замкнуты контактами. Будет
видно, что если одно плечо отношения замкнуто, ток будет протекать через реле в одном направлении, а если
другое плечо отношения замкнуто, ток будет протекать через реле в противоположном направлении. Если ни
одно из плеч не замкнуто, то ток через реле не будет протекать.
Для любого подобного устройства управления клапаном необходимо установить верхний и нижний пределы
допустимого перемещения. Например, в случае отказа управляющего устройства может быть желательно не
допускать открытия клапана до такой степени, чтобы произошел серьезный перегрев; также необходимо не
допускать перегрева редуктора. Если элементы управления перемещены слишком далеко, потенциометр в
любой момент времени может находиться в желаемой точке равновесия, но гальванометр будет колебаться
на значительное расстояние в течение следующего временного интервала, показывая, что скорость
изменения температуры все еще существенна.
В одном из способов получения движения, пропорционального этой «скорости», стрелка гальванометра
фиксируется в начале временного интервала в точке отклонения, которую она имеет в начале этого
интервала, а рычаги, снабженные электрическими, пневматическими или гидравлическими «контактами»,
перемещаются вверх относительно нее с постоянной скоростью, чтобы вернуть ее в нулевое положение и
привести в действие потенциометр. Таким образом, время, в течение которого эти «контакты» находятся
«включенными» в положительном или отрицательном направлении, зависит от отклонения гальванометра от
его среднего положения.
Таким образом, получаются движения, зависящие от скорости изменения температуры циркулирующей
жидкости. Аналогичным образом, можно устанавливать «контакты» на временные интервалы,
приблизительно пропорциональные положительным или отрицательным «отклонениям» точки равновесия
потенциометра от желаемой заданной температуры. Один из способов сделать это — закрепить контакты на
элементе, который отклоняется на величину, пропорциональную «отклонению». Если теперь второй, жестко
закрепленный элемент, несущий 385 соответствующих контактов, переместить np в направлении,
параллельном неотклоненному положению первого элемента, со скоростью, определяемой скоростью
движения центрирующих рычагов, описанных выше, то контакты будут замыкаться в течение временного
интервала, зависящего от наблюдаемого «отклонения».
Для осуществления управления теперь достаточно лишь запустить, остановить и изменить направление
вращения двигателя, который управляет регулирующим клапаном через редуктор с достаточно низкой
частотой в течение интервалов времени, в течение которых замыкаются описанные выше контакты. Однако,
чтобы избежать отмены уже произведенной регулировки путем изменения направления вращения двигателя,
как это было бы необходимо при вышеуказанной схеме при возвращении к желаемому устойчивому
состоянию после возмущения (когда «частота» отрицательна, а «отклонение» все еще положительно),
необходимо иметь устройство, которое позволит вычислять алгебраическую сумму или суперпозицию этих
временных интервалов в зависимости от их положительных и отрицательных значений, так что отмена
фактического движения регулирующего устройства становится ненужной.
Одно из таких устройств состоит из «непрерывно вращающегося вала», на котором установлены приводные
червячные колеса, которые 368,273 368,273 предназначены для блокировки клапана в «закрытом»
положении, так что редуктор должен быть выведен из строя, прежде чем произойдет такая блокировка.
Удобная конструкция механизма потенциометра для контроля температуры состоит из цилиндрического
барабана, вращающегося вокруг своей оси, вокруг которого закреплена направляющая проволока
потенциометра. Над ним, вращаясь вокруг той же оси, расположен гальванометр, стрелка которого
закреплена на крюках. Таким образом, барабан перемещается вверх на небольшое расстояние с частыми
интервалами, поднимая при этом стрелку с крюков без нагрузки на подвес гальванометра и зажимая ее на
пластине, также вращающейся вокруг той же оси. Затем два центрирующих рычага перемещают зажатую
стрелку в центральное положение и при этом вращают барабан потенциометра до достижения равновесия.
Чтобы предотвратить повреждение механизма при использовании подавленного нуля, на барабан может быть
установлен выступ, который предотвратит дальнейшее отклонение стрелки и, следовательно, движение
барабана к нулю после достижения нижнего предела диапазона потенциометра.
Автоматическое управление рулевым управлением судов, летательных аппаратов и тому подобного в
зависимости от отклонения от заданного курса и угловой скорости судна или подобного уже было предложено,
например, в спецификации № 185162; в указанной спецификации устройство включает в себя
дифференциальный механизм, одна сторона которого управляется шаговым двигателем, получающим
перемещения, пропорциональные отклонению, а другая сторона которого управляется вторым шаговым
двигателем, получающим перемещения, пропорциональные угловой скорости судна. Эти два перемещения
объединяются дифференциальным механизмом и передаются на рулевое управление судна через одну
сторону второго дифференциального механизма, другая сторона которого управляется интегралом по
времени отклонения.
Настоящее изобретение не относится к подобным навигационным устройствам.
Изобретение проиллюстрировано на прилагаемых чертежах, на которых: фигура 1 – фронтальный вид,
частично в разрезе; фигура 2 – вид под прямым углом к фигуре 1, также частично в разрезе; фигура 3 – вид
сверху; фигура 4 – вид сверху, частично в разрезе, механизма управления; фигура 5 – вид спереди, частично
в разрезе, под прямым углом к фигуре 4; фигура 6 – боковой вид, частично в разрезе, механизма управления
и регулирующего клапана; и фигура 7 – вид спереди, под прямым углом к фигуре 6.
Рисунок 8 представляет собой детальный вид в большем масштабе, рисунки 9 и 10 — диаграммы, а рисунок
11 — схема расположения элементов конструкции. Рисунки 12 и 13 — виды, расположенные под прямым
углом друг к другу, модифицированной формы конструкции, а рисунки 14-17 — виды еще более
модифицированной формы конструкции.
Сначала обратимся к расположению 70, показанному на рисунках с 1 по 11.
1 представляет собой гальванометр, входящий в цепь термопар 2, установленных в трубопроводе 8, по
которому циркулирует жидкость, нагреваемая газовой печью 75, и температура которой должна
регулироваться, причем регулирование осуществляется с помощью клапана 4.
Схема цепи показана на рисунке 9, где изображен 80-мм гальванометр 1, включенный в цепь с двумя
термопарами 2; Ползунок 11 потенциометра питается током постоянного значения от аккумулятора А
медленного разряда. Цепь регулируется реостатом B таким образом, чтобы падение напряжения на ползунке
соответствовало падению напряжения стандартного элемента G, который вместе с гальванометром D может
быть подключен к цепи для целей тестирования. R21 представляет собой шунт 90°, подключенный к ползунку,
чтобы привести его к желаемому значению после установки на барабан. Цепь также регулируется таким
образом, чтобы при температуре термопар, показанной потенциометром 95, стрелка 5 гальванометра имела
нулевое отклонение, в то время как отклонение стрелки, положительное или отрицательное, было
пропорционально увеличению или уменьшению температуры на термопарах 100°. Стрелка 5 поддерживается
на крюках 6, установленных на якоре гальванометра, и закреплена на барабане потенциометра 7 в положении
отклонения, которое (при условии, что температура (температура 105 градусов отличается от желаемого
значения) это занимает в первой части каждого короткого временного интервала, например, двадцать секунд.
Зажим осуществляется кольцом 8, которое взаимодействует с барабаном потенциометра 110,
поддерживаемым рычагом через шариковый упорный подшипник 9, один рычаг 10 которого имеет
раздвоенную форму и входит в зацепление с нижним кольцом шарикового упорного подшипника, а другой
рычаг образован ламинированной пружиной 115 12, имеющей ролик, взаимодействующий с кулачком 13 на
валу 14, приводимом в движение через редуктор электродвигателем 1,5, при этом вал совершает один оборот
за каждый интервал времени 120. После того, как зажим стрелки на барабане выполнен, вал 14 заставляет
пару рычагов 16, 17, шарнирно соединенных в точке 18 и имеющих контакты 19, 20, перемещаться к
центральному положению; контакт на 125 одного или другого рычага, в зависимости от того, является ли
отклонение положительным или отрицательным, будет зацепляться со стрелкой на период, зависящий от
величины отклонения стрелки, и стрелка будет находиться в положении 138. 368,273 возвращается в
центральное положение или положение без отклонения с помощью этого рычага, и по мере того, как
указатель зажимается на барабане потенциометра, направляющая 11 потенциометра возвращается в
положение равновесия; направляющая 22 контактирует с направляющей, и чтобы избежать ненужного трения
между направляющей и направляющей при подъеме и опускании барабана, контакт направляющей
осуществляется рычагами 23, 24, соединенными звеном 25, образующими параллелограмм (см. рисунок 8),
после чего барабан потенциометра может выйти из зажимного зацепления с указателем, который снова
занимает положение в зависимости от значения температуры, после чего операция повторяется в течение
следующего временного интервала и так далее.
Будет видно, что, продолжая эту операцию при -90° в течение ряда коротких промежутков времени, можно
получить измерение скорости изменения температуры жидкости в течение времени, пока контакты находятся
в сомкнутом состоянии, в положительном или отрицательном направлении, в зависимости от отклонения
стрелки от ее среднего положения.
Перемещение рычагов в центральное положение осуществляется рычагом 26, который входит в зацепление с
кулачком 27 на валу 14; этот рычаг 30 26 прочно закреплен на валу 28, на котором регулируемо установлены
рычаги 29, соединенные звеньями 30 с удлинителями 31, 32 на рычагах.
Для получения перемещений, пропорциональных отклонению потенциометра от точки равновесия,
соответствующей желаемому значению температуры, барабан потенциометра снабжен кулачковой пластиной
33, взаимодействующей с роликом на рычаге 34, закрепленном на пластине 35 с контактами 36, 37, так что
угловое положение пластины и, следовательно, контактов будет зависеть от отклонения. 38, 39 представляют
собой контактные штифты, которые установлены на шарнирно закрепленной пластине 40 и качаются
кулачком 41 на валу 14, так что контактные штифты перемещаются к одному или другому из контактов 36, 37
на пластине 35 и входят в контакт с ним один раз за каждый интервал времени, 50 период, в течение которого
происходит контакт, зависит от степени отклонения.
В конце операций по перенастройке цепи, в которые вставлены контакты, размыкаются ртутным
выключателем 21, приводимым в действие кулачком на валу 14.
Для того чтобы использовать периоды контакта, пропорциональные скорости изменения и отклонению, для
осуществления управления, применяется схема, показанная на рисунках 4-7.
В данной конструкции предусмотрен вал 42, который непрерывно приводится в движение с постоянной
скоростью электродвигателем или другим двигателем 43 и снабжен двумя червяками 44, 45. Каждый из этих
червяков предназначен для зацепления с червячным колесом 46, 47, установленным на шарнирно
закрепленных кронштейнах 48, 49, которые шарнирно соединены в точках 50, 51 с плунжерами 52, 53
соленоидов 54, 55, которые входят в цепи контактов, описанные ранее и показанные на схеме 11. Каждое
червячное колесо зацеплено с червяком, из которых только один показан в точке 56, в зацеплении с
червячным колесом 57. Каждое червячное колесо 75 соединено с одной стороной дифференциального
механизма, обозначенного в целом в точке 58, при этом ведомая сторона дифференциального механизма
посредством редуктора 59 соединена с валом 60, 80, имеющим рычаг 61, регулируемо соединенный звеном
62 с рычагом 63. к шпинделю 64 клапана 4. Видно, что если ни одно из червячных колес 46, 47 не приведено в
зацепление со своим червяком 85 44, 45, или если оба червячных колеса приведены в зацепление, клапан не
будет перемещаться, поскольку обе стороны дифференциала будут вращаться, когда оба червячных колеса
находятся в зацеплении со своим червяком, при том же самом направлении 90.
в противоположных направлениях, так что привод не будет передаваться на клапан 4. Однако, если только
один из червяков 44, 45 входит в зацепление со своим червячным колесом, дифференциальный механизм
передаст привод на управляющий клапан 95, который будет перемещен в соответствующем направлении.
Таким образом, устройство позволяет с высокой точностью получать движение клапана, пропорциональное
алгебраической сумме или сумме положительных или отрицательных скоростей и отклонений, и которое,
благодаря червяку и червячному колесу 56, 57, является самоблокирующимся.
Для иллюстрации работы рассмотрим два цикла 10, каждый с различными условиями: 1. «Отклонение»
положительное, и температура повышается. Будут заведены контакты 36, 38 и 20, и клапан закроется в
течение интервала времени, соответствующего наибольшему интервалу времени и величине, зависящей от
передаточного отношения между червячным валом и управляемым клапаном 115. 2. «Отклонение»
положительное, но температура падает. В этом случае будут заведены контакты 36, 38 и 19, и движение
клапана будет пропорционально интервалу времени между замыканием 120 двух контактов. Клапан будет
стремиться открыться, если контакт «скорость» 19 заведен до контакта «отклонение» 36, 38, и закрыться,
если контакт «отклонение» 36, 38 заведен до контакта «скорость» 125. 19. Движение клапана не будет
происходить вообще, если оба контакта 36, 38 и 19 заведены одновременно.
Обычно предпочтительнее настраивать инструмент таким образом, чтобы при отклонении более 13 ( O B 3
368,273) контролируемая норма доходности значительно увеличивалась за счет наклона отклоняющего
кулачка 33 с каждой стороны от центральной точки.
5. Для регистрации температуры предусмотрена диаграмма 65, по которой перемещается ручка 651,
приводимая в движение тросом 66, намотанным на шкив 67, который приводится в движение через шпиндель
68 и шестерню 69 от потенциометрического барабана 7, так что положение ручки на диаграмме будет
зависеть от степени смещения барабана из-за отклонения. Для ограничения движения клапана рычаг 63
снабжен вторым звеном 70, которое соединено с рычагом 71 на шпинделе 72, несущем фиксаторы 73,
которые, когда клапан находится в предельном положении, зацепляются с фиксатором 74 на кронштейнах 48
и, таким образом, предотвращают зацепление червячных колес с червяками даже при срабатывании
соленоидов.
Кнопки 75 и 76, накладывающие сигналы на импульсы, посылаемые контроллером, предназначены для
управления клапаном как непосредственно на приборе, так и дистанционно.
Если по какой-либо причине передаваемые сигналы окажутся неверными или недостаточными, например,
из-за заклинивания кнопок или сбоя электрического тока, клапан 4 будет отключен от аппарата управления и
управляться вручную, или, по крайней мере, установлен в полностью открытое положение, чтобы управление
могло осуществляться с помощью клапанов с ручным управлением, расположенных в том же трубопроводе.
Наиболее подходящая кривая, с помощью которой температура приводится в нормальное состояние, будет
варьироваться в зависимости от конкретных задач, для которых требуется контроллер.
Зависимость между отклонением и судьбой определяется формой кулачка 33 на барабане 7 (см. рисунок 3),
скоростью перемещения контактов 38 и 39 к контактам 36, 37 и скоростью перемещения клапана 4 при
соответствующих контактах. Для обеспечения возможности изменения этой зависимости можно изменять
форму кулачка и регулировать скорость перемещения контактов и клапана.
Скорость реакции системы управления также может изменяться за счет предоставления средств для
изменения времени электрических импульсов.
Для компенсации температуры холодного спая в схеме, показанной на рисунке 9, помимо резистора R21 и
скользящего провода 11, предусмотрены резисторы R, R1, R1', R3, R4 и R5. Резисторы R1, R1L, R1I, R2L и R3
соединены параллельно резисторам R4 и RS; сопротивление подобрано таким образом, что ток через каждый
вывод практически одинаков.
t 15 За исключением сопротивления R4, изготовленного из никеля, все остальные сопротивления изготовлены
из константина, который практически не имеет температурного коэффициента. При нормальных
температурных условиях точки Y и Z будут иметь одинаковый потенциал, когда система находится в
равновесии. Если температура атмосферы повышается, электродвижущая сила, создаваемая термопарами,
уменьшается, но значение сопротивления R4 увеличивается, вызывая дополнительное падение потенциала
на гальванометре. Это используется для компенсации падения электродвижущей силы, связанной с
холодным спаем. Компенсационные выводы LLLL, которые предпочтительно изготовлены из того же
материала, что и термопары, к которым они прикреплены, подводятся к точке, близкой к R4 в приборе, так что
холодный спай может находиться в этой точке. Для компенсации изменяющихся характеристик аналогичных
термопар стандартизированный ток через сопротивления потенциометра может изменяться путем изменения
общего сопротивления, на котором измеряется падение напряжения. 90:
При стандартизации это может быть достигнуто путем регулировки калиброванного реостата R.
Температуру, при которой необходимо поддерживать температуру жидкости, можно изменять, вращая
барабан потенциометра 7 с помощью конического колеса 71, которое зацепляется с коническим колесом,
прочно закрепленным на барабане потенциометра 7. Выступ на конце 71 предназначен для входа в отверстие
в кулачковом кольце 10'33, тем самым фиксируя кулачковое кольцо и кулачок в среднем положении. Затем
барабан 7 поворачивается до желаемой температуры, указанной ручкой, упомянутой ниже.
Соседние файлы в папке патенты