Датчик отношения давлений

Датчик отношения давлений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

I й;can ", „ть;,;и.;нес к отека

ИСАНИНА

Союз Советских

Социалистических

Республик

О П

559143

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено04.01.76 (21) 2308356/10 (51) М. Кл (01 ). 13/02 с присоединением заявки №

Госудврственный комитет

Совете Министров СССР оо делом изобретений н открытий (23) Приоритет (43) Опубликовано 25.05 77.Бюллетень №19 (45) Дата опубликования описания 09 08 77 (53) УДК 531.787 (088.8) (72) Авторы изобретения

А. И. Глухарев, А. В. Штырков, К. В, Захаров и А, В. Заворотный (71) Заявитель (54) ДАТЧ))К ОТНОШЕНИЯ ДАВЛЕНИИ

Изобретение относится к области приборостроения, а именно, к приборам измерения давления.

Для обеспечения высокой точности измерения функциональных давлений, в частности, измерения отношения давлений. часто используют принцип компенсации сил, развеваемых чувствительными элементами прибора, Известны компенсационные датчики отношения давлений с сильфонными чувствительными эле- а ментами (11. Такой датчик содержит четыре измерительных сильфона, расположенных попарно соосно и так, что оси парных сильфонов ортогональны.усилия, развиваемые сильфонами, формируют результирующую силу на 15 рычаге, расположенном на подвижной плат» форме, поворот которой осуществляется сервопьиводом. Перемещение платформы выво»

I дит подвижную систему из равновесия, при котором она поворачивается относительно 20 оси и замыкает один из контактов цепи управления сервопривода. При этом двигатель через редуктори передаточный мехнизм приводит систему в состояние равновесия, при котором направление результирующей силы, 25 развиваемой сильфонами, совпадает с пр мой, проходящей через оси вращения обеих платформ. В состоянии равновесия угол меж ду одной из ортогональных осей сильфонов и прямой, проходящей через оси вращения подвижных платформ, пропорционален арктан» генсу отношения измеряемых давлений. Таким образом, выходная характеристика пртебора имеет нелинейный характер. Частичная линеаризация выходной характеристики в таком приборе осуществляется механической передачей, содержащей паводковый механизм кулачкового типа, червячный и цилиндрические редукторы и другие элемететы, усложняющие схему и вносящие дополнительные погрешности. Кроме того, прибор сложен в технологическом отношении.

Известен датчик отношения давлений, содержащий в качестве чувствительных элементов два сильфона (2), Подвижные концы сильфонов через гибкие передачи свя заны с балансировочным рычагом, вращающимся на оси, Изменение давлений обусловливается поворотом рычага, а уравиовешивание сил на рычаге - поворотом од559143 ного из сильфонов, установленного на подвижной платформе и изменением величины нормальной составляющей силы от этого сильфона на рычаге. Недостатком такой конструкции является большая нелинейность выходной характеристики и низкая виброустойчивость. Балансировка подвижной системы в таком. приборе осуществляется сложными механизмами и не может обеспечить достаточной виброустов фвости во всех пространс щ венных положениях и, соответственно, вьсоких динамических характеристик, предъя ляемых к авиационным приборам. Наличие гибких связей между сильфонами и рычагом также снижает динамические характеристи- 5 ки прибора.,:

Белью изобретения является повышение линейности выходной характеристики, повышение динамических характеристик датчика и расширение диапазона измерения отноше- го ния давлений.

Это достигается тем, что в предлагаемом датчике, основанном на принципе компенсации сил, развиваемых чувствительными эле-.. ментами, введен установленный на оси рав 25 новесный фигурный рычаг, содержащий рабочую поверхность, выполненную в форме дуги окружности, к которому с одной стороны от оси жестко прикреплен: один силь401 а с другой стороны на его рабочую "30 поверхность установлен ролик, связанный через жесткий кронштейн с другим сильфоном, Оба сильфона расположены так, что их оси во всех положениях проходят через центр окружности,; дугой которой является 35 рабочая поверхность рычага.

В зависимости от абсолютных значений измеряемых давлений датчик может быть выполнен в двух вариантах:

- с наружной рабочей поверхностью рычага 40 и перемещением ролика по этой поверхности;I — с внутренней рабочей поверхностью рычага и перемещением ролика по этой поверхности,, 5

На фиг. 1 дана конструктивная .схема датчика, в котором меньшее по абсолютному значению давление подается в сильфон

1, а большее давление - под крышку прибора. Такая конструкция обеспечивает высо-",0 кую чувствительность и точность при измерении малых значений давлений.

При измерении больших давлений требуется обеспечение соответствующего запаса прочности корпуса и крышки,, в соответствии с этим возрастает вес прибора, усложняется его герметизация.

На фиг. 2 дана конструктивная схема дат чика отношения давлений, в которой большее 60 из давлений подводится во внутрь сильрона

У а меньшее - под крышку. Такая конструкция позволяет расширить диапазон измерения отношения давлений.

Датчик содержит сильфон 1, прикрепленный неподвижно одним концом к корпусу, а другим концом жестко соединен с рычагом 2.

Рычаг 2 установлен на оси 3 и сбалансиро ван относительнО этой оси..

Наружная поверхность рычага (рабочая его поверхность) выполнена в виде дуги окружности. Радиус этой дуги выбран конструктивно, с учетом требований минимальных габаритов прибора и диапазона измерения отношения давлений. На одном конце рычага 2 через изолятор укреплен подвижный контакт 4, а на корпусе прибора укреплены неподвижные контакты 5 и 6, На подвижной платформе 7 укреплен сильфон-анероид 8. Платформа через зубчатую передачу связана с валом:двигателя 9. К сильфону-анероиду 8 прикреплен кронштейн

10, установленный на оси 11 и сбаланси/ рованный относительно этой оси.; На конце кронштейна 10 укреплен ролик 12, упирающийся в рычаг 2. Сильфон-анероид 8, как и сильфон 1, установлены так, что их оси пересекаются в точке, являющейся центром окружности, дугой которой является рабочая поверхность рычага. На корпусе установлен потенциометр 13, щетка которого соединена с платформой 7, Вращение платформы 7 через зубчатую передачу передается сельсингенератору 14. Корпус датчика закрывает ся крышкой.

Датчик работает следующим образом, Одно из измеряемых давлений поступает под крышку датчика и воздействует снаружи на сильфоны 1 и 8; другое измеряемое,давление через трубку 15 подается внутрь сильфона 1. Прибор настроен так, что в установившемся режиме (при неизменяющемся значении отношения давлений) контакты

4 и 5, 4 и 6 разомкнуты, Изменение одного из давлений или непавнозначное изменение обоих давлений вызывает изменение сил,действующих на рычаг и поворот рычага.

В результате поворота рычага на угол, достаточный для замыкания контактов, последние замыкаются и управляющий сигнал поступает на двигатель 9, который через зубчатую передачу перемещает платформу 7.

Поворот платформы 7 и связанного с ней кронштейна 10 вызывает перемещение ролика 12 по рычагу и изменение точки приложения силы, развиваемой сильфоном-анероидом 8 на рычаге 2. Перемещение ролика

12 по рычагу 2 продолжается до момента уравновешивания рычага, при котором контакты разомкнутся, При движении платфор559143 мы 7 перемещается щетка потенциомет(у

13 и происходит вращение ротора сельсингенератора. Сигналы, снимаемые с потенциометра и сельсин-генератора, поступают на систему измерения или контроля. 5

Отличие конструкции,.показанной на фиг. 1, от конструкции на фиг, 2 заключа» ется в форме выполнения рычага 2 и кронштейна 10. Рабочей поверхностью рычага 2 на фиг. 1 является его наружная поверхность,о по которой перемещается ролик, а рабочей поверхностью рычага 2 на фиг. 2 является его внутреняя поверхность.

Выполнение рабочей поверхности рычага 1s в форме дуги окружности и расположение г сильфонов обеспечивает получение линейной выходной характеристики в большом диапазоне угла поворота платформы, т.е. в широком диапазоне изменения. отношения давлений,О

В датчике предлагаемой конструкции плат о форма допускает поворот на угол 60, при этом нелинейность выходной характеристики составляет менее 1%.

Диапазон измерения отношения давлений датчиком предлагаемой конструкции (см. фиг. 2), составляет 1 - 30 при точности

0,7- 1%.

Введение жестких связей между сильфс, - ЗО нами и рычагом, а также введение механической контактной связи рычага с кронштейном при помощи ролика позволяет получить сбалансированную подвижную систему, обладающую высокой устойчивостью к механическим нагрузкам во всем диапазоне измерения.

Формула изобретени

1. Датчик отношения давлений, содержащий сильфонные чувствительные элементы, равновесный рычаг, двигатель с редуктором, отличающийся тем, что,сцелью повышения линейности выходной характеристики, расширения диапазона измерений, повышения динамических характеристик, в него введен установленный на оси равновесный фигурный рычаг, к которому с одной стороны от оси жестко прикреплен открытый сильфон, а с другой стороны на нем выполнена рабочая поверхность в форме дуги окружности, на которой установлен ролик, связанный через жесткий кронштейн с сильфоном=анероидом и изменяющий при своем перемещении точку приложения силы на рычаге, причем сильфоны расположены так, что их оси во всех положениях проходят через центр окружности, дугсй которой является рабочая поверхность рычага, 2. Датчик по п.1, о т л и ч а ю щ и &с я тем, что, с целью увеличения надежности при увеличении номинального значения одного из измеряемых давлений и обеопечения малых габаритов и веса, рабочей поверхностью рычага служит его внутренняя поверхность, а большее из измеряемых давленний подведено внутрь открытого сильфона, меньшее - снаружи обоих спльфонов, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент Великобритании № 111383, кл. С 1 N, опубл, 1961 r, 2. Патент США № 3266320, кл. 73407, опубл, 1966 г„(прототип).