Патент ссср 86390
Иллюстрации
Реферат
:Класс 42е, 262„.
6390
Г
) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Н. Т. Жаров
ДАТЧИК ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ
КОЛИЧЕСТВА ВОЗДУХА, ПОДАВАЕМОГО В
МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЕ ПЕЧИ
Заявлено 21 августа 1948 r. за № 384678 в Гостехнику СССР Опубликовано в «Бюллетене изобретений и товарных знаков» № 20 за 1964 г.
Наиболее распространенными приборами для определения расхода воздуха являются расходомеры колокольного типа и кольцевые весы. При автоматическом регулировании подачи воздуха в качестве датчика, дающего импульс реле серводвигателя при отклонениях от номинального режима, обычно применяют приборы колокольного типа или поплавковые, тогда как кольцевые весы применяют главным образом в качестве расходомера. Все указанные приборы недостаточно чувствительны.
Предлагаемая конструкция датчика для автоматической регулировки расхода воздуха обеспечивает: большую точность работы датчика в отсутствии промежуточных механизмов между датчиком и реле, простоту его устройства и более низкую стоимость его изготовления; повышение чувствительности прибора (теоретически до Л Р=О) в нормальных условиях режима дутья; нечувствительность прибора к резким отклонениям от положения равновесия, т. е. нечувствительность к резким скачкообразным изменениям режима дутья.
Предлагаются два варианта конструкции датчика: вариант конструкции, являющийся результатом переделки обычпых кольцевых весов-расходомера, и вариант упрощенной конструкции датчика, который может быть выполнен любой лабораторией или заводом своими силами без кольцевого сосуда.
На фиг. 1 схематично показана конструкция датчика, переделанного из кольцевых весов; на фиг. 2 — датчик упрощенной конструкции. № 86390
Как видно из фиг. 1, изготовление датчика по первому варианту предусматривает: замену груза в нижней части кольцевых весов скользящим грузом (или пружиной) Q; изготовление контактной пластинки 1 с контактами а и b, помещение в нижней части кольцевого сосуда диафрагмы 2 с отверстием о.
Отрегулируем прибор на заданный режим грузом Q так, чтобы
QL= (Р,— Ps) r F (F — площадь давления; остальные обозначения величин см. на фиг. 1). При нормальной работе контактная пластинка будет находиться в среднем положении между контактами.
Подведем быстро пластинку к контакту а (для контакта b выводы будут теми же).
При cos Ay = 1 восстанавливающий момент не меняется. Разность же уровней жидкости в левой и правой части сосуда изменится на
2r Аср. Неуравновешенным моментом AM=2r hyFy система будет стремиться возвратиться в первоначальное положение. Через некоторое время разность уровней и неуравновешенный момент исчезнут и новое положение прибора будет равновесным (не считая, конечно, незначительного уменьшения восстанавливающего момента при cos Лср/1).
Таким образом, когда прибор работает на заданном режиме, то положение равновесия прибора отвечает не только среднему положению пластинки, но и любому в пределах угла 6, в которых cos Aq близок к единице.
Можно считать, что в пределах угла +6 прибор находится в состоянии безразличного равновесия; однако, чтобы быстро перевести его из одного положения безразличного равновесия в другое, нужно приложить достаточно большой внешний момент (например, для поворота от контакта а до контакта b AM= 4r>hcpFy.
Если же опрокидывающий момент прикладывать медленно (при длительном изменении дутьевого режима), то теоретически достаточно ничтожно малого изменения дутьевого режима, чтобы пластинка начала двигаться в ту или иную сторону до сравнительно больших значений угла отклонений Ëñ . Практически на таких весах мы можем установить (при выбранном Л р) любую желаемую точность прибора по пределам регулирования, введя небольшой, обозначенный на фиг. 1 пунктиром груз Т, в нижнюю часть сосуда.
Указанная конструкция прибора, являясь в качестве датчика нечувствительной к резким скачкам дутьевого режима, при хорошем выполнении (малое трение в опорах) обеспечивает теоретически близкие к нулю пределы регулирования даже при больших расстояниях между контактами. Однако датчик указанной конструкции содержит трудноизготовляемый кольцевой сосуд. В датчике упрощенной конструкции применены два одинаковых сосуда 3 и 4, соединенных трубкой 5, имеющей диафрагму б с отверстием св. Сосуды примерно наполовину заполнены жидкостью. Система подвешена в точке С, отвечающей положению центра тяжести, или несколько ниже. Такая система находится в положении неустойчивого равновесия.
При отклонении системы из горизонтального положения на небольшой угол, как показано на фиг. 2, жидкость начнет переливаться из левого сосуда в правый. После переливания уровень жидкости в обоих сосудах окажется одинаковым, а количество жидкости в сосудах различным. При небольших углах Лср можно считать (обозначения см. фиг. 2): й=г sin Л(р.
Правый сосуд станет тяжелее левого; разница в весе составляет: д=2ЬРу=2г F sin Л р (при больших углах необходимо учесть положеМ 86396 пие точки подвеса и форму сосуда). В результате отклонения системы на угол Ау появится опрокидывающий момент:
Мо — — 2r> Fv.sin<р cos Л р.
Как видно, достаточно отклонить систему от равновесного положения хотя бы на незначительный угол, как она под действием опро. кидывающего момента сама начнет от него отклоняться еще дальше.
Укрепим теперь в системе на плече Я груз G и отклоним систему на угол Лср от нулевого положения.
Опрокидывающий момент будет выражаться формулой (1), однако теперь в системе появляется восстанавливающий момент:
М,=6Я. sin Л(p.
Подберем М, так, чтобы М,=Ma. Для этого необходимо, чтобы
RGsinArp = 2r>Fy з1пЛ.cosAq> или GR = 2r -Fycosby. Принимая при небольших углах Л р cos Л р = 1 находим, что GR=2r>yF=const. В пределах небольших отклонений, система будет практически находиться в состоянии безразличного равновесия.
Подведем теперь в правый и левый сосуды воздух от дроссельного устройства, а для установки прибора на заданный режим поместим скользящий груз Q (можно проградуированную пружину) так, чтобы при заданном режиме QL= (Рд — Р ).Fr.
Такой датчик в принципе ничем не отличается от датчика, показанного на фиг. 1. Датчик проверен на разность давлений до 9 — 10 мм вод. ст. Чувствительность прибора составляла примерно 0,1 мл вод. ст.
Выведенная из положения равновесия пластинка возвращалась к нему очень плавно. Искусственное качание пластинки не вызывало колебаний и пластинка тотчас же становилась на свое место, продоЛжая плавное движение. Сосуды заполняли водой (для больших перепадов. давлений желательно применять ртуть) .
Предмет изобретения
1. Датчик для автоматического регулирования количества воздуха,. подаваемого в металлургические печи (передающий импульсы реле серводвигателя), отличающийся тем, что, с целью повышения точности его работы и простоты изготовления, его выполняют по типу кольцевых весов, применяемых для измерения расхода воздуха.
2. Датчик по п. 1, отличающийся наличием диафрагмы и контактной пластины.
3. Датчик по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что выполнен без кольцевого сосуда. № 86390
Фиг. /
Корректор E. Г, Ласточкина
Редактор Н. Г. Копылова
Типография, пр. Сапунова, 2
Поди. в печ 11/VIII — 64 г. Формат бум. 70 Q 108 /« Объем 0.35 изд. л.
Заказ 1881/13 Тираж 200 Цена 5 коп.
ЦНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и открытий СССР
Москва, Центр, пр. Серова, д. 4