RU2773680C2

RU2773680C2 - Pressure regulator

Info

Publication number: RU2773680C2
Application number: RU2020132262A
Authority: RU
Inventors: Дарио ФЕРРАРИНИ; Андреа КАМИСАНИ
Original assignee: Цамоззи Аутоматион С.П.A.
Priority date: 2018-03-30
Filing date: 2019-03-29
Publication date: 2022-06-07

Abstract

FIELD: electrical engineering.

SUBSTANCE: pressure regulator contains output pressure sensor (16), load electromagnetic valve (18), discharge electromagnetic valve (20), and regulator control circuit (30) functionally connected to load electromagnetic valve (18) and discharge electromagnetic valve (20), and made with the possibility of control of load electromagnetic valve (18) and discharge electromagnetic valve (20) so that to eliminate an error signal set by the difference between an input signal corresponding to the required output pressure and a feedback signal coming from the output pressure sensor. The regulator additionally contains a scheme for interaction current analysis, made with the possibility of: a) detection and storage of reference characteristics of a wave-shaped interaction current signal of a solenoid of the load electromagnetic valve at stable input pressure; b) control of a shape of the wave-shaped signal of the mentioned interaction current during operation of the regulator to detect any deviations of its characteristics from corresponding reference characteristics; c) sending of a modulated control signal to load electromagnetic valve (18) and/or discharge electromagnetic valve (20), and/or a pressure change signal to control circuit (30) in case of deviation.

EFFECT: obtaining a pressure regulator.

11 cl, 6 dwg

Description

[0001] Настоящее изобретение относится к регулятору давления, который выполнен с возможностью подачи текучей среды с регулируемым давлением в устройство, работающее с текучей средой под давлением.[0001] The present invention relates to a pressure regulator that is configured to supply a pressure controlled fluid to a pressurized fluid device.

[0002] Согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения, известный регулятор давления содержит входной канал, соединяемый с источником подачи текучей среды под давлением, и выходной канал, соединяемый, например, с устройством, работающим с текучей средой под давлением. Питающий клапан помещен в седло клапана между входным каналом и выходным каналом и снабжен средством регулировки, например мембраной, выполненной с возможностью регулирования выходного давления текучей среды в выходном канале так, чтобы оно было пропорционально входному давлению.[0002] According to the restrictive part of paragraph 1 of the claims, the known pressure regulator includes an inlet channel connected to a source of supply of a pressurized fluid, and an outlet channel connected, for example, to a device working with a fluid under pressure. The supply valve is placed in the valve seat between the inlet channel and the outlet channel and is provided with an adjustment means, such as a membrane, configured to control the outlet pressure of the fluid in the outlet channel so that it is proportional to the inlet pressure.

[0003] Данный регулятор может быть снабжен датчиком выходного давления, выполненным с возможностью определения давления на выходе, электромагнитным клапаном нагрузки, имеющим входное отверстие для гидравлического сообщения с входным каналом, и выходное отверстие для гидравлического сообщения с питающим клапаном и электромагнитным клапаном разгрузки, имеющим вход для гидравлического сообщения с питающим клапаном и разгрузочным выходом.[0003] This regulator may be provided with an outlet pressure sensor capable of detecting outlet pressure, a load solenoid valve having an inlet for fluid communication with the inlet, and an outlet for fluid communication with the supply valve and the unload solenoid valve having an inlet for hydraulic communication with a supply valve and an unloading outlet.

[0004] Данный регулятор снабжен схемой управления регулятором, выполненной с возможностью управлять электромагнитным клапаном нагрузки и электромагнитным клапаном разгрузки так, чтобы устранять сигнал ошибки, заданный разницей между входным сигналом, соответствующим требуемому выходному давлению, и сигналом обратной связи, который поступает от датчика выходного давления.[0004] This regulator is provided with a regulator control circuit configured to control the load solenoid valve and the unload solenoid valve so as to eliminate the error signal given by the difference between the input signal corresponding to the desired outlet pressure and the feedback signal that comes from the outlet pressure sensor .

[0005] При запуске регулятора давления входной сигнал, представляющий требуемую величину давления на выходе, определяет активацию электромагнитного клапана нагрузки и отключение электромагнитного клапана разгрузки так, что входное давление действует на регулирующую мембрану питающего клапана, вызывая открытие седла клапана и, следовательно, прохождение текучей среды под давлением от входного канала к выходному каналу.[0005] When the pressure regulator is started, an input signal representing the desired outlet pressure determines the activation of the load solenoid valve and the deactivation of the unload solenoid valve so that the input pressure acts on the control diaphragm of the supply valve, causing the valve seat to open and, therefore, the passage of fluid under pressure from the inlet to the outlet.

[0006] Датчик выходного давления осуществляет контроль давления на выходе и передает сигнал обратной связи в схему управления, действие которой обеспечивает величину выходного давления, пропорциональную входному сигналу.[0006] The outlet pressure sensor monitors the outlet pressure and provides feedback to the control circuit, which provides an outlet pressure proportional to the input signal.

[0007] На практике входное давление может быть непостоянным, и его колебания влияют на поведение электромагнитных клапанов нагрузки и разгрузки, составляя дополнительную переменную, которую необходимо стабилизировать в схеме управления. Следует отметить, что возмущающее воздействие, определяемое изменениями входного давления, обнаруживается только в конце цепи обратной связи, то есть на выходе регулятора, с возможными задержками и/или осцилляциями в управлении.[0007] In practice, the inlet pressure may not be constant, and its fluctuations affect the behavior of the load and unload solenoid valves, constituting an additional variable that must be stabilized in the control circuit. It should be noted that the disturbing effect, determined by changes in input pressure, is detected only at the end of the feedback loop, i.e. at the output of the regulator, with possible delays and/or oscillations in the control.

[0008] Для устранения такого недостатка также известно использование датчика входного давления, выполненного с возможностью снабжения схемы управления информацией, касающейся изменений давления на входе.[0008] It is also known to overcome this disadvantage by using an inlet pressure sensor capable of providing the control circuit with information regarding changes in inlet pressure.

[0009] Очевидно, что наличие датчика входного давления в дополнение к датчику давления на выходе, влечет за собой увеличение сложности, размеров и стоимости регулятора давления.[0009] Obviously, the presence of an inlet pressure sensor in addition to the outlet pressure sensor entails an increase in complexity, size and cost of the pressure regulator.

[0010] Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить регулятор давления и способ регулирования давления, способные более эффективно и быстро реагировать на возмущающее воздействие, вызванное изменениями входного давления, однако, без использования датчика входного давления.[0010] It is an object of the present invention to provide a pressure regulator and a pressure control method capable of responding more efficiently and quickly to disturbance caused by changes in inlet pressure, however, without the use of an inlet pressure sensor.

[0011] Упомянутую задачу решают с помощью регулятора давления по п. 1 и с помощью способа регулирования по п. 7. Соответствующие пункты формулы изобретения описывают предпочтительные варианты осуществления изобретения.[0011] Said problem is solved by the pressure regulator of claim 1 and by the control method of claim 7. The respective claims describe preferred embodiments of the invention.

[0012] Признаки и преимущества данного регулятора давления и способа регулирования согласно настоящему изобретению очевидно выражены в следующем описании предпочтительных вариантов его осуществления, которое приведено исключительно в качестве неограничивающего примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, в которых:[0012] The features and advantages of this pressure regulator and control method according to the present invention are clearly expressed in the following description of preferred embodiments thereof, which is given solely as a non-limiting example with reference to the accompanying drawings, in which:

- Фиг. 1 является графическим представлением изменения сигнала тока взаимодействия соленоида электромагнитного клапана во времени;- Fig. 1 is a graphical representation of the solenoid valve solenoid interaction current signal as a function of time;

- Фиг. 1а является графическим представлением изменения сигнала тока взаимодействия, показанного на Фиг. 1, при изменении входного давления;- Fig. 1a is a graphical representation of the change in the interaction current signal shown in FIG. 1, when the inlet pressure changes;

- Фиг. 2 схематически показывает регулятор давления согласно настоящему изобретению;- Fig. 2 schematically shows a pressure regulator according to the present invention;

- Фиг. 3 представляет собой блок-схему схемы управления выходным давлением регулятора по настоящему изобретению;- Fig. 3 is a block diagram of the outlet pressure control circuit of the regulator of the present invention;

- Фиг. 4 представляет собой принципиальную схему цепи измерения пикового тока сигнала тока электромагнитной катушки; и- Fig. 4 is a circuit diagram of the peak current measurement circuit of the electromagnetic coil current signal; and

- Фиг. 5 представляет собой осевой разрез практического варианта осуществления регулятора давления согласно настоящему изобретению.- Fig. 5 is an axial sectional view of a practical embodiment of a pressure regulator according to the present invention.

[0013] Электромагнитный клапан и, в частности, электромагнитный клапан нагрузки регулятора по настоящему изобретению, описанному ниже, содержит электромагнит, образованный соленоидом, намотанным, например, на катушку, и магнитную цепь, образованную неподвижным якорем, имеющим, например, участок, который частично проходит через осевую втулку катушки, и подвижный сердечник, который также частично проходит через втулку.[0013] The solenoid valve, and in particular the regulator load solenoid valve of the present invention described below, comprises an electromagnet formed by a solenoid wound on, for example, a coil, and a magnetic circuit formed by a fixed armature having, for example, a portion that is partially passes through the axial sleeve of the coil, and the movable core, which also partially passes through the sleeve.

[0014] В электромагнитном клапане постоянного тока, на который подается постоянное напряжение питания, например 24 В, 12 В или 5 В, после подачи на соленоид питания, ток в соленоиде увеличивается, вызывая расширение магнитного поля, пока оно не станет достаточно значительным, чтобы переместить подвижный сердечник. Перемещение подвижного сердечника увеличивает концентрацию магнитного поля, так как магнитная масса сердечника все больше и больше перемещается внутри магнитного поля.[0014] In a DC solenoid valve energized with a constant voltage such as 24V, 12V, or 5V, once the solenoid is energized, the current in the solenoid increases, causing the magnetic field to expand until it is strong enough to move the moving core. Moving the moving core increases the concentration of the magnetic field as the magnetic mass of the core moves more and more within the magnetic field.

[0015] Магнитное поле, которое изменяется в том же направлении, что и ток, который его генерирует, наводит в витках соленоида напряжение противоположного знака. Поскольку магнитное поле быстро расширяется по мере того, как подвижный сердечник перемещается в конечное положение, это поле вызывает кратковременное снижение тока, протекающего в обмотке соленоида. После того, как подвижный сердечник достигнет конца своего рабочего хода, ток возобновляет свой рост до максимального уровня. Типовая форма сигнала тока соленоида IS показана на Фиг. 1.[0015] A magnetic field that changes in the same direction as the current that generates it induces a voltage of the opposite sign in the coils of the solenoid. Since the magnetic field rapidly expands as the moving core moves into its final position, this field causes a short-term reduction in the current flowing in the solenoid coil. After the moving core reaches the end of its stroke, the current resumes its growth to a maximum level. A typical IS solenoid current waveform is shown in FIG. one.

[0016] Пока на соленоид не подается напряжение питания, ток соленоида равен нулю.[0016] As long as no supply voltage is applied to the solenoid, the solenoid current is zero.

[0017] Когда на соленоид подается питание, происходит первое увеличение тока соленоида IS, пока не будет достигнуто пиковое значение I_PEAK в момент времени Т1, который, как упоминалось, соответствует взаимодействию с подвижным сердечником, или началу его хода к неподвижному якорю. Затем ток соленоида демонстрирует уменьшение до достижения в момент Т2 минимального значения I_VALLEY, которое соответствует примыканию подвижного сердечника к неподвижному якорю. В этот момент ток соленоида начинает увеличиваться, пока не достигнет максимального значения.[0017] When the solenoid is energized, there is a first increase in the solenoid current IS until the peak value I _PEAK is reached at time T1, which, as mentioned, corresponds to the interaction with the moving core, or the beginning of its travel to the fixed armature. Then the solenoid current demonstrates a decrease until reaching at the time T2 the minimum value I _VALLEY , which corresponds to the adjunction of the moving core to the fixed armature. At this point, the solenoid current begins to increase until it reaches its maximum value.

[0018] Идея, лежащая в основе настоящего изобретения, основана на том наблюдении, что в электромагнитном клапане с питанием напряжением постоянного тока, форма сигнала тока соленоида на этапе взаимодействия зависит от давления на входе.[0018] The idea behind the present invention is based on the observation that in a DC powered solenoid valve, the solenoid current waveform during the interaction step depends on the inlet pressure.

[0019] В частности, как показано на графике Фиг. 1а, по мере увеличения давления на входе имеет место сокращение времени задействования электромагнитного клапана, соответствующее «опережению» сигнала тока по сравнению с сигналом тока при более низком давлении на входе.[0019] In particular, as shown in the graph of FIG. 1a, as the inlet pressure increases, there is a shortening of the solenoid valve actuation time corresponding to the current signal being "advanced" compared to the current signal at a lower inlet pressure.

[0020] Следовательно, из обнаружения любых изменений в сигнале тока взаимодействия может быть получено соответствующее изменение давления на входе, что обеспечивает получение информации в той же точке в цепи управления, где она могла бы быть получена от датчика входного давления.[0020] Therefore, from the detection of any change in the interaction current signal, a corresponding change in inlet pressure can be obtained, which provides information at the same point in the control circuit where it could be received from the inlet pressure sensor.

[0021] Как показано на схеме на Фиг. 2, регулятор 1 давления согласно данному изобретению содержит корпус 5 регулятора, в котором сформирован входной канал 10, который может быть соединен с входным трубопроводом текучей среды, находящейся под давлением Pin, выходной канал 12 и седло 142 клапана между входным каналом 10 и выходным каналом 12.[0021] As shown in the diagram in FIG. 2, a pressure regulator 1 according to the present invention comprises a regulator body 5 in which an inlet 10 is formed which can be connected to a pressurized fluid inlet conduit Pin, an outlet 12, and a valve seat 142 between the inlet 10 and the outlet 12. .

[0022] Питающий клапан 14 расположен в седле 142 клапана с возможностью скольжения.[0022] The supply valve 14 is slidably located in the valve seat 142.

[0023] Этот питающий клапан 14 снабжен средством 144 регулировки, выполненным с возможностью регулирования выходного давления Pout текучей среды в выходном канале 12 так, чтобы оно было пропорционально входному давлению Pin.[0023] This supply valve 14 is provided with an adjustment means 144 configured to adjust the fluid outlet pressure Pout in the outlet duct 12 so that it is proportional to the inlet pressure Pin.

[0024] Регулятор 1 давления снабжен датчиком 16 выходного давления, выполненным с возможностью определения выходного давления Pout текучей среды в выходном канале 12.[0024] The pressure regulator 1 is provided with an output pressure sensor 16 configured to detect the output pressure Pout of the fluid in the output channel 12.

[0025] Регулятор 1 давления также содержит электромагнитный клапан 18 нагрузки и электромагнитный клапан 20 разгрузки.[0025] The pressure regulator 1 also includes a load solenoid valve 18 and an unload solenoid valve 20.

[0026] Электромагнитный клапан 18 нагрузки имеет вход 182 электромагнитного клапана нагрузки, который имеет гидравлическое сообщение с входным каналом 10, и выход 184 электромагнитного клапана нагрузки, который имеет гидравлическое сообщение с питающим клапаном 14.[0026] Load solenoid valve 18 has a load solenoid valve inlet 182 that is in fluid communication with inlet port 10 and a load solenoid valve outlet 184 that is in fluid communication with supply valve 14.

[0027] Электромагнитный клапан 20 разгрузки имеет вход 202 электромагнитного клапана разгрузки, который имеет гидравлическое сообщение с питающим клапаном 14, и выход 204 электромагнитного клапана разгрузки для разгрузки.[0027] The unload solenoid valve 20 has an unload solenoid valve inlet 202 that is in fluid communication with the supply valve 14, and an unload solenoid valve outlet 204 for unloading.

[0028] Регулятор 1 давления дополнительно содержит схему 30 управления регулятором, функционально соединенную с электромагнитным клапаном 18 нагрузки и электромагнитным клапаном 20 разгрузки, и выполненную с возможностью управления электромагнитным клапаном 18 нагрузки и электромагнитным клапаном 20 разгрузки так, чтобы устранить сигнал ошибки, заданный разностью между входным сигналом, соответствующим требуемому выходному давлению Pset, и сигналом обратной связи Pfb, поступающим от датчика 16 выходного давления.[0028] The pressure regulator 1 further comprises a regulator control circuit 30 operatively connected to the load solenoid valve 18 and the unload solenoid valve 20, and configured to control the load solenoid valve 18 and the unload solenoid valve 20 so as to eliminate the error signal given by the difference between an input signal corresponding to the desired outlet pressure Pset, and a feedback signal Pfb from the outlet pressure sensor 16 .

[0029] Согласно объекту настоящего изобретения, регулятор 1 давления содержит схему 40 анализа тока взаимодействия, выполненную с возможностью:[0029] According to an aspect of the present invention, the pressure regulator 1 comprises an interaction current analysis circuit 40 configured to:

a) обнаружения и сохранения опорных характеристик волнообразного сигнала тока взаимодействия Is соленоида электромагнитного клапана 18 нагрузки в условиях стабильного давления на входе;a) detecting and maintaining the reference characteristics of the interaction current waveform Is of the solenoid of the load solenoid valve 18 under conditions of stable inlet pressure;

b) контроля формы волнообразного сигнала такого тока взаимодействия Is во время работы регулятора для обнаружения любых отклонений его характеристик от соответствующих опорных характеристик;b) monitoring the waveform of such interference current Is during the operation of the regulator to detect any deviations of its characteristics from the corresponding reference characteristics;

с) подачи управляющего модулированного сигнала на электромагнитный клапан 18 нагрузки и/или электромагнитный клапан 20 разгрузки, и/или сигнала изменения давления в схему 30 управления в случае такого отклонения.c) supplying a control modulated signal to the load solenoid valve 18 and/or the unload solenoid valve 20 and/or a pressure change signal to the control circuit 30 in the event of such a deviation.

[0030] В одном варианте осуществления характеристики сигнала тока взаимодействия Is содержат первый интервал времени Т1, который проходит между моментом возбуждения электромагнитного клапана 18 нагрузки и первым пиком тока I_PEAK, генерируемым взаимодействием с подвижным сердечником электромагнитного клапана 18 нагрузки.[0030] In one embodiment, the characteristics of the interaction current signal Is comprise a first time interval T1 that passes between the moment of excitation of the load solenoid valve 18 and the first peak of the current I _PEAK generated by the interaction with the moving core of the load solenoid valve 18.

[0031] В одном варианте осуществления характеристики сигнала тока взаимодействия Is содержат второй интервал времени Т2, который проходит между моментом возбуждения электромагнитного клапана 18 нагрузки и/или электромагнитного клапана 20 разгрузки и точкой минимального значения I_VALLEY последующего тока соленоида при первом пике тока I_PEAK, создаваемого при взаимодействии с подвижным сердечником электромагнитного клапана 18 нагрузки и/или электромагнитного клапана 20 разгрузки.[0031] In one embodiment, the characteristics of the interaction current signal Is comprise a second time interval T2 that passes between the moment of excitation of the load solenoid valve 18 and/or the unload solenoid valve 20 and the point of minimum value I _VALLEY of the subsequent solenoid current at the first current peak I _PEAK , generated by interaction with the movable core of the load solenoid valve 18 and/or the unload solenoid valve 20.

[0032] В одном варианте осуществления характеристики волнообразного сигнала, которые сохраняют и сравнивают, представляют собой угловой коэффициент первого участка сигнала между моментом возбуждения электромагнитного клапана и первым пиком тока, и угловой коэффициент второго участка сигнала, расположенного между пиком тока I_PEAK и следующей точкой минимума I_VALLEY величины тока соленоида.[0032] In one embodiment, the characteristics of the waveform that are stored and compared are the slope of the first waveform section between the solenoid valve actuation moment and the first current peak, and the slope of the second waveform section between the current I _PEAK and the next minimum I _VALLEY solenoid current value.

[0033] Например, угловой коэффициент первого участка определяется путем вычисления отношения между длительностью первого интервала времени Т1 волнообразного сигнала, то есть интервала времени между моментом возбуждения соленоида и пиком тока, и разницей между текущим значением при пике тока и начальным током, который соответствует нулю.[0033] For example, the slope of the first section is determined by calculating the ratio between the duration of the first time interval T1 of the waveform, that is, the time interval between the moment of excitation of the solenoid and the current peak, and the difference between the current value at the current peak and the initial current, which corresponds to zero.

[0034] Угловой коэффициент второго участка оценивают путем вычисления отношения между длительностью второго интервала времени (Т2-Т1) сигнала, то есть интервала времени между моментом Т1, в котором ток имеет пиковое значение, и моментом Т2, в который получено текущее минимальное значение тока, и разницей между значением тока, соответствующим его минимальной величине, и значением на пике тока.[0034] The slope of the second section is estimated by calculating the ratio between the duration of the second time interval (T2-T1) of the signal, that is, the time interval between the moment T1 at which the current has a peak value and the moment T2 at which the current minimum current value is obtained, and the difference between the current value corresponding to its minimum value and the value at the current peak.

[0035] В одном варианте осуществления значения тока соленоида получают путем выборки сигнала в заданные интервалы времени с помощью схемы дискретизации тока.[0035] In one embodiment, solenoid current values are obtained by sampling the signal at predetermined time intervals using a current sampling circuit.

[0036] В варианте осуществления схема 40 анализа тока взаимодействия сравнивает каждое значение дискретизированного тока, полученное от схемы дискретизации, с предыдущим дискретизированным значением тока, и сохраняет дискретизированное значение в регистре памяти, только если результат сравнения показывает достижение пикового или минимального значения тока.[0036] In an embodiment, the interaction current analysis circuit 40 compares each sampled current value received from the sampling circuit with the previous sampled current value, and stores the sampled value in the memory register only if the result of the comparison indicates that the current peak or minimum value has been reached.

[0037] В альтернативном варианте осуществления схема 40 анализа тока взаимодействия выполнена с возможностью осуществления сравнения только с временем Т1 взаимодействия подвижного сердечника, то есть с первым интервалом времени, который продолжается между моментом возбуждения соленоида и моментом пикового тока.[0037] In an alternative embodiment, the interaction current analysis circuit 40 is configured to compare only with the interaction time T1 of the moving core, that is, with the first time interval that extends between the moment of solenoid excitation and the moment of peak current.

[0038] Для выявления этого интервала времени, в одном варианте осуществления схема 40 анализа тока взаимодействия содержит аналоговую схему 400 обнаружения пиков, такую, как показана на Фиг. 4. В этой схеме ток соленоида, измеряемый через шунтирующее сопротивление RSHUNT (инвертирующий вход), и ток соленоида, к которому применяется задержка, обеспечиваемая RC-цепью (неинвертирующий вход), подаются на входные клеммы операционного усилителя 402 с функцией компаратора. Таким образом, данная схема способна выявлять момент Т1, в который ток соленоида достигает пикового значения I_PEAK.[0038] To detect this time interval, in one embodiment, the interaction current analysis circuit 40 comprises an analog peak detection circuit 400, such as shown in FIG. 4. In this circuit, the solenoid current measured through the shunt resistance RSHUNT (inverting input) and the solenoid current, to which the delay provided by the RC circuit (non-inverting input) is applied, are applied to the input terminals of the op-amp 402 with a comparator function. Thus, this circuit is able to detect the moment T1 at which the solenoid current reaches the peak value I _PEAK .

[0039] Следовательно, в одном варианте осуществления схема 40 анализа тока взаимодействия обнаруживает и записывает при запуске регулятора 1 давления или, в любом случае, в ситуации стабильного давления на входе, один или оба момента времени Т1 и Т2, в которых имеет место пиковый ток I_PEAK и/или минимальный ток I_VALLEY; далее схема 30 управления реализует функцию, необходимую для достижения требуемого значения выходного давления, заданного входным сигналом PSET, с использованием сигнала обратной связи PFB, обеспечиваемого датчиком 16 выходного давления, для устранения ошибки между мгновенным значением выходного давления POUT и уставкой PSET.[0039] Therefore, in one embodiment, the interference current analysis circuit 40 detects and records, at startup of the pressure regulator 1, or in any case in a stable inlet pressure situation, one or both of the times T1 and T2 at which the peak current occurs I _PEAK and/or minimum current I _VALLEY ; further, the control circuit 30 implements the function necessary to achieve the desired outlet pressure value set by the input signal PSET, using the feedback signal PFB provided by the outlet pressure sensor 16, to eliminate the error between the instantaneous outlet pressure value POUT and the PSET setpoint.

[0040] Как показано на блок-схеме Фиг. 3, схема 40 анализа тока взаимодействия может взаимодействовать со схемой управления выходным давлением, осуществляя одно или оба следующих действия:[0040] As shown in the block diagram of FIG. 3, the interaction current analysis circuit 40 may interact with the downstream pressure control circuit to do one or both of the following:

• регулирование электромагнитного клапана 18 нагрузки и/или электромагнитного клапана 20 разгрузки в соответствии с изменением сигнала тока взаимодействия этих клапанов так, чтобы улучшить или стабилизировать их работу;• adjusting the load solenoid valve 18 and/or the unload solenoid valve 20 in accordance with a change in the interaction current signal of these valves so as to improve or stabilize their operation;

• подача в схему 30 управления третьей величины сравнения, в соответствии с которой регулируется использование электромагнитного клапана 18 нагрузки и/или электромагнитного клапана 20 разгрузки.• supplying the control circuit 30 with a third comparison value, according to which the use of the load solenoid valve 18 and/or the unload solenoid valve 20 is controlled.

[0041] Информация об изменении входного давления, предпочтительно передаваемая в цепь управления в точке, соответствующей той, в которой поступает информация от датчика давления на входе в систему, позволяет реализовать алгоритмы управления в зависимости от знака изменения входного давления.[0041] Information about the change in inlet pressure, preferably transmitted to the control circuit at a point corresponding to that at which information is received from the pressure sensor at the inlet to the system, allows the implementation of control algorithms depending on the sign of the change in inlet pressure.

[0042] Например, если схема анализа тока взаимодействия обнаруживает уменьшение времени взаимодействия Т1 и/или Т2, это означает, что давление на входе увеличивается, причем такое увеличение давления пропорционально уменьшению времени взаимодействия. В этом случае схема 30 управления может выполнять регулирование электромагнитного клапана 18 нагрузки и/или электромагнитного клапана 20 разгрузки, работа которых менее согласована, чем при отсутствии этой информации об изменении на входе только для того, чтобы иметь информацию от датчика 16 выходного давления в любом случае. Таким образом, управление происходит быстро и без осцилляций.[0042] For example, if the interaction current analysis circuit detects a decrease in the interaction time T1 and/or T2, this means that the inlet pressure is increasing, and such an increase in pressure is proportional to the decrease in the interaction time. In this case, the control circuit 30 may control the loading solenoid valve 18 and/or the unloading solenoid valve 20, the operation of which is less coordinated than in the absence of this input change information, only to have information from the outlet pressure sensor 16 in any case. . Thus, the control is fast and without oscillations.

[0043] И наоборот, если входное давление снижается, то можно ожидать увеличение дифференциации электромагнитного клапана 18 нагрузки, взаимообразно с электромагнитным клапаном 20 разгрузки.[0043] Conversely, if the inlet pressure is reduced, then an increase in differentiation of the load solenoid valve 18 can be expected, reciprocally with the unload solenoid valve 20.

[0044] Другими словами, когда давление на входе уменьшается, для поддержания уставки, заданной на основе предполагаемого более высокого входного давления, электромагнитный клапан 18 нагрузки и/или электромагнитный клапан 20 разгрузки будут получать питание в течение более длительного времени или с более высоким процентом заполнения цикла.[0044] In other words, when the inlet pressure decreases, in order to maintain the set point based on the assumed higher inlet pressure, the load solenoid valve 18 and/or the unload solenoid valve 20 will be energized for a longer time or with a higher fill percentage. cycle.

[0045] Следует отметить, что термин «дифференциация электромагнитного клапана» означает, что электромагнитный клапан может быть задействован в течение более длительного времени или с более высоким заполнением цикла.[0045] It should be noted that the term "differentiation of the solenoid valve" means that the solenoid valve can be operated for a longer time or with a higher cycle filling.

[0046] Следовательно, согласно варианту осуществления способа регулирования данного изобретения, если схема анализа тока взаимодействия обнаруживает увеличение входного давления по сравнению с опорным значением давления, схема управления изменяет управляющий сигнал электромагнитного клапана нагрузки и/или электромагнитного клапана разгрузки для его возбуждения в течение более короткого времени, или с более низким процентом заполнения цикла, по сравнению с управляющим сигналом при эталонном давлении.[0046] Therefore, according to an embodiment of the control method of the present invention, if the interaction current analysis circuit detects an increase in input pressure compared to the pressure reference value, the control circuit changes the control signal of the load solenoid valve and/or the unload solenoid valve to drive it for a shorter time, or with a lower percentage of cycle completion, compared to the control signal at the reference pressure.

[0047] И наоборот, если схема анализа тока взаимодействия обнаруживает снижение входного давления по сравнению с опорным значением давления, схема управления изменяет управляющий сигнал электромагнитного клапана нагрузки и/или электромагнитного клапана разгрузки для его возбуждения в течение более длительного времени, или с более высоким процентом заполнения цикла, по сравнению с управляющим сигналом при эталонном давлении.[0047] Conversely, if the interaction current analysis circuit detects a decrease in input pressure compared to the reference pressure value, the control circuit changes the control signal of the load solenoid valve and/or the unload solenoid valve to drive it for a longer time, or with a higher percentage cycle filling, compared with the control signal at the reference pressure.

[0048] Теперь со ссылкой на Фиг. 5 будет описан практический пример регулятора 1 давления согласно настоящему изобретению.[0048] Now with reference to FIG. 5, a practical example of a pressure regulator 1 according to the present invention will be described.

[0049] Регулятор 1 содержит первый корпус 5 регулятора, в котором сформирован входной канал 10, который может быть соединен с источником подачи текучей среды под давлением, и выходной канал 12, который может быть соединен с устройством, работающим с текучей средой под давлением, например, к цилиндру.[0049] The regulator 1 includes a first regulator housing 5, which is formed into an inlet 10 that can be connected to a source of pressurized fluid supply, and an outlet 12 that can be connected to a pressurized fluid device, for example , to the cylinder.

[0050] В первом корпусе 5 регулятора между входным каналом 10 и выходным каналом 12 также сформировано седло 142 клапана. В этом седле 142 клапана находится питающий клапан 14, который может перемещаться в осевом направлении между открытым положением и закрытым положением седла 142 клапана, чтобы пропустить или прервать поток текучей среды от входного канала 10 к выходному каналу 12.[0050] In the first regulator body 5, a valve seat 142 is also formed between the inlet 10 and the outlet 12. This valve seat 142 houses a supply valve 14 which is axially movable between an open position and a closed position of valve seat 142 to allow or interrupt fluid flow from inlet 10 to outlet 12.

[0051] В одном варианте осуществления входные каналы 10 и выходные каналы 12 ориентированы в направлениях, параллельных друг другу, например, являются соосными, в то время как седло 142 клапана имеет ось седла, ортогональную таким каналам.[0051] In one embodiment, the inlet channels 10 and the outlet channels 12 are oriented in directions parallel to each other, for example, are coaxial, while the valve seat 142 has a seat axis orthogonal to such channels.

[0052] Питающий клапан 14 находится под воздействием упругого средства, например спиральной пружины 22, чтобы занять закрытое положение седла 142 клапана.[0052] The supply valve 14 is acted upon by a resilient means, such as a coil spring 22, to assume the closed position of the valve seat 142.

[0053] В первом корпусе 5 регулятора сформирована мембранная камера 24, в которой расположена регулирующая мембрана 26. Внешний периферийный край мембраны 26 удерживается в кольцевой выемке 28, образованной во внутренней стенке мембранной камеры 24. Например, упомянутая кольцевая выемка 28 получена из сопряжения между верхним участком 5' и нижним участком 5'' корпуса 5 регулятора (учитывая, что регулятор 1 ориентирован вертикально, входной и выходной каналы имеют горизонтально расположенные оси). Мембрана 26 и верхний участок мембранной камеры 24 ограничивает верхнюю управляющую камеру 32. Мембрана 26 и нижний участок мембранной камеры 24 ограничивает нижнюю разгрузочную камеру 34.[0053] In the first regulator housing 5, a membrane chamber 24 is formed, in which the regulating membrane 26 is located. The outer peripheral edge of the membrane 26 is held in an annular recess 28 formed in the inner wall of the membrane chamber 24. the section 5' and the lower section 5'' of the body 5 of the regulator (considering that the regulator 1 is oriented vertically, the inlet and outlet channels have horizontal axes). The membrane 26 and the upper section of the membrane chamber 24 defines the upper control chamber 32. The membrane 26 and the lower section of the membrane chamber 24 defines the lower discharge chamber 34.

[0054] В одном варианте осуществления мембрана 26 удерживается между парой дисковых элементов 36, 38. Более подробно, как мембрана 26, так и верхний дисковый элемент 36 имеют центральное отверстие, в которое вставляют выступающий центральный участок 38' нижнего дискового элемента 38.[0054] In one embodiment, the membrane 26 is held between a pair of disk elements 36, 38. In more detail, both the membrane 26 and the upper disk element 36 have a central opening into which the protruding central portion 38' of the lower disk element 38 is inserted.

[0055] Верхняя управляющая камера 32 выполнена с возможностью приема текучей среды под давлением управления. Таким образом, эта текучая среда под давлением управления воздействует на верхнюю сторону регулирующей мембраны 26. Нижняя разгрузочная камера 34 имеет гидравлическое сообщение с выходным каналом 12.[0055] Upper control chamber 32 is configured to receive fluid under control pressure. Thus, this control pressure fluid acts on the upper side of the control diaphragm 26. The lower relief chamber 34 is in fluid communication with the outlet port 12.

[0056] Следует отметить, что в настоящем описании для простоты «мембрана» определяет весь узел, размещенный в мембранной камере 24, дисковые элементы или другие входящие в состав средства поддержки мембраны, которая перемещается вертикально вниз под действием текучей среды под давлением в управляющей камере 32, и вверх при наличии избыточного давления в разгрузочной камере 34.[0056] It should be noted that in the present description, for simplicity, "membrane" refers to the entire assembly located in the membrane chamber 24, disk elements or other members of the membrane support means, which moves vertically downward under the action of fluid under pressure in the control chamber 32 , and up in the presence of excess pressure in the unloading chamber 34.

[0057] В одном варианте осуществления нижняя разгрузочная камера 34 имеет гидравлическое сообщение с внешней средой через выпускную трубу 42. Соответственно, через указанную выпускную трубу 42 можно сбросить избыточное давление, имеющееся в выходном канале 12.[0057] In one embodiment, the lower relief chamber 34 is in fluid communication with the outside via an outlet pipe 42. Accordingly, excess pressure present in the outlet channel 12 can be relieved through said outlet pipe 42.

[0058] Согласно варианту осуществления, мембрана 26 функционально соединена с питающим клапаном 14 таким образом, что увеличение управляющего давления на мембрану вызывает открытие седла 142 клапана.[0058] In an embodiment, diaphragm 26 is operatively coupled to supply valve 14 such that an increase in actuating pressure on the diaphragm causes valve seat 142 to open.

[0059] Кроме того, разгрузочный затвор 50 функционально соединен с питающим клапаном 14 и выполнен с возможностью предотвращения прохождения текучей среды через выпускную трубу 42, когда мембрана 26 находится в состоянии равновесия или при повышении управляющего давления, и для обеспечения возможности прохождение текучей среды через упомянутую выпускную трубу 42 в присутствии избыточного давления, воздействующего на нижнюю сторону мембраны 26.[0059] In addition, the relief valve 50 is operatively connected to the supply valve 14 and is configured to prevent the passage of fluid through the outlet pipe 42 when the membrane 26 is in equilibrium or when the control pressure is increased, and to allow the passage of fluid through the mentioned outlet pipe 42 in the presence of excess pressure acting on the underside of the membrane 26.

[0060] В одном варианте осуществления через мембрану 26 проходит осевой разгрузочный канал 44, к верхнему участку которого, ведущему в управляющую камеру 32, присоединена выпускная труба 42. Например, упомянутый осевой разгрузочный канал 44 сформирован в выступающем центральном участке 38' нижнего дискового элемента 38.[0060] In one embodiment, an axial discharge channel 44 passes through the membrane 26, to the upper section of which, leading to the control chamber 32, an exhaust pipe 42 is attached. .

[0061] В одном варианте осуществления выпускная труба 42 проходит через управляющую камеру 32 и выведена в атмосферу, проходя через выпускное отверстие, выполненное в стенке первого корпуса 5 регулятора.[0061] In one embodiment, the exhaust pipe 42 passes through the control chamber 32 and is vented to the atmosphere, passing through an exhaust opening made in the wall of the first regulator housing 5.

[0062] В варианте осуществления, в котором седло 142 клапана является соосным регулирующей мембране 26, разгрузочный затвор 50 в осевом направлении ограничен питающим клапаном 14 и имеет верхний конец 52, выполненный с возможностью герметичного взаимодействия с нижним участком упомянутого осевого канала 44.[0062] In an embodiment in which the valve seat 142 is coaxial with the control diaphragm 26, the discharge gate 50 is axially limited by the supply valve 14 and has an upper end 52 configured to sealably engage with the lower portion of said axial passage 44.

[0063] Более подробно, разгрузочный затвор 50 имеет удлиненную форму, похожую на стержень, который проходит от питающего клапана 14 к мембране 26.[0063] In more detail, the relief valve 50 has an elongated rod-like shape that extends from the supply valve 14 to the membrane 26.

[0064] Давление в управляющей камере 32 регулируется пневматическим управляющим регулятором 60, содержащим электромагнитный клапан 18 нагрузки, электромагнитный клапан 20 разгрузки и электронную плату 62 управления, на которой реализована схема 30 управления. Схема 40 анализа тока взаимодействия может быть выполнена на той же электронной плате 62 управления со схемой 30 управления или на электронной плате электромагнитного клапана, установленной на электромагнитном клапане 18 нагрузки.[0064] The pressure in the control chamber 32 is controlled by a pneumatic control regulator 60 comprising a load solenoid valve 18, an unload solenoid valve 20, and an electronic control board 62 on which the control circuit 30 is implemented. The interaction current analysis circuit 40 may be implemented on the same electronic control board 62 with the control circuit 30, or on the solenoid valve electronic board installed on the load solenoid valve 18 .

[0065] В одном варианте осуществления пневматический управляющий регулятор 60 установлен на первом корпусе 5 регулятора. Более подробно, электромагнитный клапан 18 нагрузки и электромагнитный клапан 20 разгрузки размещены во втором корпусе 7, прикрепленном, например, с помощью винтов 8, к верхнему участку 5' корпуса 5 первого регулятора.[0065] In one embodiment, the pneumatic control regulator 60 is mounted on the first regulator housing 5. In more detail, the load solenoid valve 18 and the unload solenoid valve 20 are housed in a second housing 7 attached, for example, by means of screws 8, to the upper portion 5' of the first regulator housing 5.

[0066] Например, второй корпус 7, электронная плата 62 и датчик 16 давления защищены кожухом 68.[0066] For example, the second housing 7, the electronic board 62 and the pressure sensor 16 are protected by a housing 68.

[0067] Датчик 16 давления, имеющий гидравлическое сообщение с выходным каналом 12, функционально соединен с электронной платой 62 управления.[0067] The pressure sensor 16, in fluid communication with the output channel 12, is operatively connected to the electronic control board 62.

[0068] В одном варианте осуществления в первом корпусе 5 регулятора сформирован нагрузочный канал 72, который обеспечивает гидравлическое сообщение входного канала 12 с входом 182 электромагнитного клапана нагрузки и канал 74 определения давления, который обеспечивает гидравлическое сообщение выходного канала 12 с датчиком 16 давления.[0068] In one embodiment, a loading port 72 is formed in the first regulator housing 5 that provides hydraulic communication between the input port 12 and the input 182 of the load solenoid valve and a pressure detection port 74 that provides hydraulic communication between the output port 12 and the pressure sensor 16.

[0069] Таким образом, между верхом первого корпуса 5 регулятора и основанием второго корпуса 7 регулятора сформирован пневматический интерфейс 76, который позволяет обеспечить гидравлическое сообщение электромагнитного клапана 18 нагрузки и электромагнитного клапана 20 разгрузки с управляющей камерой 32, входного канала 10 с электромагнитным клапаном 18 нагрузки и выходного канала 12 с датчиком давления 16.[0069] Thus, between the top of the first regulator housing 5 and the base of the second regulator housing 7, a pneumatic interface 76 is formed, which allows hydraulic communication of the load solenoid valve 18 and the unload solenoid valve 20 with the control chamber 32, the inlet channel 10 with the load solenoid valve 18 and outlet channel 12 with pressure sensor 16.

[0070] Специалист в данной области техники может внести некоторые изменения, коррекции, адаптации и замены элементов другими функционально эквивалентными элементами в вариантах осуществления регулятора давления и способа регулирования в соответствии с данным изобретением для удовлетворения дополнительных потребностей, не отклоняясь от объема следующей формулы изобретения. Каждый из признаков, описанных как принадлежащие возможному варианту осуществления, может быть получен независимо от других описанных вариантов осуществления.[0070] Some changes, corrections, adaptations and replacements of elements with other functionally equivalent elements in the embodiments of the pressure regulator and the control method in accordance with this invention can be made by a person skilled in the art to meet additional needs without deviating from the scope of the following claims. Each of the features described as belonging to an exemplary embodiment can be obtained independently of the other described embodiments.

Claims

1. Pressure regulator, containing:

- an inlet (10) connected to an inlet pressure fluid line (Pin);

- output channel (12);

- a supply valve (14) placed in the valve seat (142) between the inlet channel (10) and the outlet channel (12) and provided with an adjustment means made with the possibility of regulating the outlet pressure (Pout) of the fluid in the outlet channel (12) so that so that it is proportional to the inlet pressure (Pin);

- sensor (16) output pressure, configured to determine the output pressure (Pout);

a load solenoid valve (18) having an inlet (182) that is in fluid communication with the inlet port (10) and an outlet (184) that is in fluid communication with the supply valve (14);

- an unloading solenoid valve (20) having an inlet (202), which is in fluid communication with the supply valve (14), and an unloading outlet (204);

- a regulator control circuit (30) operatively connected to the load solenoid valve (18) and the unload solenoid valve (20) and configured to control the load solenoid valve (18) and the unload solenoid valve (20) so as to eliminate the error signal, given by the difference between the input signal corresponding to the desired output pressure and the feedback signal coming from the output pressure sensor,

pressure regulator, characterized in that it additionally contains an interaction current analysis circuit configured to:

a) detecting and maintaining the reference characteristics of the interaction current waveform of the load solenoid valve solenoid under conditions of stable inlet pressure;

b) monitoring the waveform of said interaction current during the operation of the regulator to detect any deviations of its characteristics from the corresponding reference characteristics;

c) supplying a control modulated signal to the load solenoid valve (18) and/or unloading solenoid valve (20) and/or a pressure change signal to the control circuit (30) in case of deviation.

2. The regulator according to claim 1, in which said interaction current signal characteristics comprise a first time interval (T1) that passes between the moment of excitation of the load solenoid valve (18) and/or the unload solenoid valve (20) and the first current peak (I _PEAK ) caused by interaction with the movable core of the solenoid valve (18 loading) and/or solenoid valve (20) unloading.

3. The regulator according to claim 1 or 2, in which said interaction current signal characteristics comprise a second time interval (T2) that passes between the moment of excitation of the load solenoid valve (18) and/or the unload solenoid valve (20) and the point of minimum value (I _VALLEY ) of the subsequent solenoid current at the first current peak (I _PEAK ) generated by interaction with the moving core of the load solenoid valve (18) and/or the unload solenoid valve (20).

4. The controller according to any of the preceding claims, wherein the interaction current analysis circuit comprises a current sampling circuit configured to sample the solenoid current signal at predetermined time intervals.

5. A regulator according to any one of the preceding claims, wherein the coupling current analysis circuit comprises an analog peak detection circuit comprising an op-amp with a comparator function, the inverting input terminal of which receives the detected solenoid current through a shunt resistor (RSHUNT), and the non-inverting input terminal of which receives the current the solenoid that has the delay applied by the RC circuit.

6. A regulator according to any one of the preceding claims, comprising a first body and a second body mounted on the first body, wherein the first body has an inlet, an outlet and a valve seat, and the second body houses the loading and unloading solenoid valves and an electronic control board , on which the control circuit is formed, while in the first and second housings there is also a load channel that provides hydraulic communication of the input channel with the input of the load solenoid valve, a pressure detection channel that provides hydraulic communication of the output channel with the pressure sensor.

7. A method for controlling fluid pressure with a pressure regulator according to any one of the preceding claims, comprising the steps of:

8. The method according to the preceding paragraph, wherein said characteristics of the interaction current signal comprise a first time interval (T1) that passes between the moment of excitation of the load solenoid valve (18) and/or the unload solenoid valve (20) and the first current peak (I _PEAK ) caused by interaction with the movable core of the load solenoid valve (18) and/or the unload solenoid valve (20).

9. The method according to claim 7 or 8, wherein said characteristics of the interaction current signal comprise a second time interval (T2) that passes between the moment of excitation of the load solenoid valve (18) and/or the unload solenoid valve (20) and the point of minimum value (I _VALLEY ) of the subsequent solenoid current at the first current peak (I _PEAK ) generated by interaction with the moving core of the load solenoid valve (18) and/or the unload solenoid valve (20).

10. The method according to any one of paragraphs. 7-9, in which, if the interaction current analysis circuit detects an increase in input pressure compared to the reference pressure value, the control circuit changes the control signal of the load solenoid valve so as to energize it for a shorter time, or with a lower percentage of cycle filling, compared to the control signal at the reference pressure.

11. The method according to any one of paragraphs. 7-9, in which, if the interaction current analysis circuit detects a decrease in input pressure compared to the reference pressure value, the control circuit changes the control signal of the load solenoid valve and/or the unload solenoid valve so as to drive it for a longer time, or with higher percentage of cycle filling compared to the control signal at the reference pressure.