Contrôle de la pression du vide entre la pression négative et la pression positive - Application de la vanne de régulation de débit électronique

Contrôle continu de la pression du vide entre basse et haute pression (pression négative et positive)

Résumé : Pour certaines applications de pression sous vide, il est nécessaire d'atteindre un contrôle de précision continu unidirectionnel ou alterné entre basse pression et haute pression (ou pression négative vers pression positive). Cet article se concentre sur l'application de la vanne de régulation de débit électronique pour atteindre un contrôle alterné de pression positive et négative, différentes configurations et paramètres techniques de la vanne de régulation sont présentés en détail.

1. Introduction

Dans certaines applications de pression sous vide, la pression de l'air doit souvent changer dans une direction ou alternativement entre basse pression et haute pression (pression négative vers pression positive), et l'ensemble du processus de changement nécessite un contrôle précis. Les applications typiques à cet égard sont :

(1) Dispositif d'étalonnage du capteur de pression : Pour certains capteurs de pression dont la plage de mesure couvre la pression négative à la pression positive, leur étalonnage nécessite une chambre d'étalonnage correspondante, et la chambre d'étalonnage doit simuler l'environnement de pression sous vide correspondant, de la pression négative à la pression positive. Et dans le processus d'étalonnage, il est nécessaire de configurer plusieurs points d'étalonnage dans la plage de basse pression à haute pression, de contrôler et de mesurer en continu de haut en bas (ou de bas en haut) et d'effectuer un étalonnage.

(2) Dispositif de recherche sur la performance des organes pulmonaires humains : contrôle du processus respiratoire simulé par des changements de pression positifs et négatifs pour étudier les caractéristiques dynamiques des organes pulmonaires, guidant et améliorant ainsi les ventilateurs et les instruments associés.

(3) Dispositif de simulation d'environnement de pression atmosphérique : dans divers avions d'aviation, véhicules à moteur et instruments électriques et autres industries, il est nécessaire d'effectuer des tests d'évaluation dans un environnement de simulation de pression atmosphérique, et la chambre de simulation de pression atmosphérique correspondante a également besoin d'un positif et d'un négatif continus. plages de pression de contrôle.Il faut parfois même des changements rapides entre la pression positive et la pression négative pour simuler les caractéristiques dynamiques des changements rapides d'altitude de l'avion.

(4) Conversion de pression positive et négative des salles d'isolement dans les hôpitaux : de nombreuses salles d'opération d'hôpitaux sont pour la plupart des salles à pression positive. Avec l’émergence du covid-19, la salle à pression positive doit être transformée en salle à pression négative. Il est même nécessaire que la salle à pression positive puisse être utilisée selon les besoins pour basculer entre la pression et la pression négative.

(5) Processus d'évaporation flash : la fonction du processus d'évaporation flash fait surchauffer le liquide et se volatilise rapidement en vapeur dans un environnement de changement rapide de pression positive et négative pour produire un effet de séchage rapide, et en même temps, il peut être utilisé pour augmenter la pénétration du liquide vers le solide.

(6) Actionneurs pneumatiques souples pour manipulateurs : la plupart des actionneurs pneumatiques souples utilisés pour générer un actionnement en flexion utilisent une pression positive ou négative, et les forces de flexion des actionneurs à pression positive et négative sont combinées en une seule structure d'actionnement et génèrent une grande force de blocage et être toujours capable de produire une déformation en flexion importante, ce qui améliore les moyens techniques efficaces de la pince robotisée souple dans les applications nécessitant un toucher délicat.

Cet article proposera des solutions correspondantes pour les applications mentionnées ci-dessus qui doivent atteindre un contrôle de précision continu unidirectionnel ou alterné entre basse pression et haute pression (ou pression négative à pression positive). Pour différentes plages de pression de vide, différentes configurations de vannes de régulation et paramètres techniques sont présentés en détail

2. Solutions techniques

Le principe de base du contrôle continu des intervalles de pression positive et négative est illustré à la figure 1. Son objectif est de contrôler avec précision le changement monotone continu (ou changement alternatif) de la pression de l'air dans un récipient sous vide sous pression de basse pression à haute pression (ou de haute pression). pression à basse pression). Voici le contenu spécifique du principe de contrôle :

(1) Le principe de contrôle est basé sur la méthode d'équilibre dynamique de l'entrée et de la sortie du récipient sous vide, qui est une boucle de contrôle typique en boucle fermée.

Le contrôleur PID collecte le signal du capteur de pression et le compare à la valeur définie et ajuste l'ouverture des vannes de contrôle de débit électroniques d'admission et des vannes de contrôle de débit électroniques d'échappement, et enfin rend la valeur mesurée du capteur par rapport à la valeur définie pour atteindre un contrôle précis de la pression sous vide.

(2) Afin de couvrir toute la plage de pression sous vide, de la basse pression à la haute pression, au moins deux capteurs de pression sous vide sont configurés pour être respectivement responsables de la pression négative et de la pression positive. Le contrôleur PID est un contrôle simultané à double canal pour correspondre au contrôle des plages basse pression et haute pression, et le contrôleur PID peut commuter automatiquement les capteurs en fonction de différentes plages de pression sous vide.

(3) La boucle de contrôle est équipée d'une pompe à vide (source de pression négative) et d'une source de gaz haute pression (source de pression positive) pour fournir des capacités basse et haute pression suffisantes.

(4) Lorsque le contrôle passe de basse pression à haute pression, l'ouverture de la vanne de régulation électronique du débit d'admission (débit d'admission) au début est beaucoup plus petite que l'ouverture de la vanne de régulation électronique du débit d'échappement (débit d'extraction). Différents états d'équilibre sont utilisés pour atteindre différents contrôles de pression de vide, et finalement l'ouverture de la soupape de régulation de débit électronique d'admission est progressivement beaucoup plus grande que celle de la soupape de régulation d'échappement, atteignant ainsi un contrôle continu et précis d'une série de points de consigne dans la plage des valeurs basses. pression à haute pression. Pour le contrôle du changement de haute pression à basse pression, le processus ci-dessus est inversé.

3. La configuration spécifique du programme

La solution technique proposée dans cet article comprend deux parties pour couvrir les deux plages de pression de vide différentes suivantes.

(1) La pression absolue va jusqu'à 7 bars jusqu'à 0,01 mbar (1 Pa) le plus bas.

La structure du système de contrôle dans cette plage de pression de vide est illustrée à la figure 2.

Une vanne de régulation de débit électronique est utilisée pour un contrôle précis du vide poussé, et la pression de tenue à la pression positive de la vanne à pointeau électrique n'est que de 7 bars, il est donc déterminé que la plage de contrôle haute pression du système de contrôle de cette configuration ne dépasse pas 7 bars.

De plus, pour les applications qui nécessitent un contrôle alterné rapide des pressions positives et négatives, les vannes de régulation de débit électronique d'admission et d'échappement doivent avoir une vitesse de réponse élevée. À l’heure actuelle, une vanne de régulation de débit électronique avec une vitesse de réponse plus rapide est requise.

(2) La pression absolue va de 15 bars jusqu'aux 15 mbars les plus bas (1,5 kPa).

Afin de répondre aux besoins de pression plus élevée, il est nécessaire de résoudre le goulot d'étranglement haute pression dans la solution de la figure 2. Par conséquent, la vanne de régulation de débit électronique à haute pression et différence de pression de la figure 2 est remplacée par une vanne à air de type vide. soupape de contre-pression contrôlée, qui peut considérablement étendre la plage de haute pression, mais avec des sacrifices correspondants dans la plage de basse pression. La structure du système de contrôle de ce type haute tension est illustrée à la figure 3.

La vanne est entraînée par une vanne pilote pneumatique. Grâce à l'utilisation d'une soupape de contre-pression de type vide à commande pneumatique, la plage de contrôle haute pression peut être augmentée jusqu'à 15 bars, mais la pression négative correspondante a également été augmentée à 15 mbar. Si vous le souhaitez, la limite haute pression supérieure peut être augmentée davantage, mais la limite basse pression inférieure peut également être augmentée.

Dans cette méthode de commande de soupape de contre-pression pilotée par vanne pilote illustrée à la figure 3, en plus de déplacer toute la plage de commande vers le côté haute pression, elle présente également deux caractéristiques. Le premier est le contrôle de la pression du vide du plus grand récipient. Deuxièmement, la vitesse de réponse rapide de la soupape de contre-pression, qui peut répondre au contrôle rapide de la pression positive et négative en alternance.

4. Conclusion

Grâce à la solution technique ci-dessus, le contrôle continu et le contrôle alternatif alternatif de la pression du vide dans la plage de pression positive et négative peuvent être complètement réalisés, et une précision et une vitesse de contrôle élevées peuvent être atteintes.

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