Пружинний пропорційно-диференціюючий датчик температури

Реферат: Пружинний пропорційно-диференціюючий датчик температури містить термобалон, першу манометричну пружину, капіляр з'єднуючий термобалон з манометричною пружиною, зв'язаною через систему важелів і тяг із стрілкою вимірювальної шкали в градусах Цельсія. Термобалон виконаний у вигляді перетворювача сигналів і має три паралельно розміщених циліндри, зв'язаних одними торцями спільною основою, другі торці першого, другого і співвісно розміщеного в ньому третього циліндра з'єднані з двома кришками, до яких через капіляри приєднані перша і друга манометричні пружини першого і другого циліндрів. Додатково установлені системи важелів і тяг. Вихід перетворювача через систему важелів і тяг зв'язаний з додатково установленим гідравлічним демпфером гасіння високочастотних коливань, а також із стрілкою вимірювальних шкал в градусах Цельсія і додатково установлених шкал Кельвіна і Фаренгейта. UA 105376 U (54) ПРУЖИННИЙ ПРОПОРЦІЙНО-ДИФЕРЕНЦІЮЮЧИЙ ДАТЧИК ТЕМПЕРАТУРИ UA 105376 U UA 105376 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до засобів теплової автоматики і може бути використана для неперервного вимірювання і візуального контролю за параметрами теплових режимів роботи енергетичних машин і агрегатів, а також протікання технологічних процесів різних галузей народного господарства. Відомий, найбільш близький за суттю і технічною реалізацією пружинний датчик температури, виконаний у вигляді замкненої системи, що містить термобалон, з'єднувальний капіляр і манометричну пружину, зв'язану через систему важелів із стрілкою вимірювальної шкали (див. кн. Колесов Л.В. Основы автоматики. - 2-е изд., доп. и перераб. - М.: Колос, 1984, с. 55-56, рис. 18-е). Однак, недоліками відомого датчика є його значна інерційність і підвищена чутливість до вібрацій і поштовхів, що понижує точність і викликає можливе самоспрацьовування контактів, а також певні незручності у користуванні, через відсутність вимірювальних шкал Кельвіна і Фаренгейта, з яких остання використовується в США та Англії. Таким чином, відомий пружинний датчик температури має низьку точність, надійність і незручний у користування, а також обмежену область застосування. Задача корисної моделі полягає у підвищенні точності, надійності і створення зручностей у користуванні, а також розширення області застосування датчика, пропонується його удосконалення, суттєвими ознаками, якого є те, що термобалон вимірює відхилення температури, за яким формується два сигнали, перший пропорційний відхиленню і другий, пропорційний швидкості її відхилення, підсумовує їх, і далі результативний сигнал надходить в гідравлічний демпфер, в якому гасяться можливі його високочастотні коливання, викликані вібрацією та поштовхами. Поставлена задача вирішується тим, що у запропонованому датчику температури термобалон виконаний у вигляді перетворювача сигналів і має три паралельно розміщених циліндри, зв'язаних першими торцями спільною основою, другі торці першого, другого і співвісно розміщеного і ньому третього циліндра з'єднані з двома кришками. До кришок першого і другого циліндрів через капіляри приєднані перша і додаткова друга манометричні пружини першого і другого циліндрів, з яких, через додатково установлені системи важелів і тяг, перша зв'язана із середньою точкою двоплечого підсумовуючого механізму, друга манометрична пружина - з одним його плечем, друге плече якого - з виходом перетворювача. Причому перша, замкнена між другим і третім циліндрами, порожнина заповнена середовищем, коефіцієнт теплопровідності якого менший коефіцієнта теплопровідності матеріалу стінок циліндрів, а друга порожнина першого циліндра, утворена його внутрішньою поверхнею, спільною основою і кришкою, з третьою порожниною другого циліндра, утвореною його внутрішньою поверхнею, спільною основою і кришкою, заповнені робочою рідиною, яка із другої в третю порожнину і навпаки надходить через додатково установлену гідролінію з регульованим дроселем. При цьому вихід перетворювача через систему важелів і тяг зв'язаний з додатково установленим гідравлічним демпфером гасіння високочастотних коливань, а також із стрілкою вимірювальних шкал в градусах Цельсія і додатково установлених шкал Кельвіна і Фаренгейта. При такому технічному рішенні, в якому поєднується в одній конструкції вимірювач і перетворювач температури з одержанням вихідних сигналів, що надходять на показуючу стрілку, пропорційних вхідним і першою похідною від вхідних сигналів, а також демпфіруванням їх високочастотних коливань, підвищиться точність і надійність функціонування, створяться певні зручності в користуванні датчика, а також розшириться область його застосування. На представленому кресленні схематично показано загальний вигляд запропонованого пропорційно-диференціюючого датчика температури. Пружинний датчик температури містить перетворювач 1, об'єднаний з вузлом приймання вхідних сигналів, який складається з паралельно розміщених першого 2, другого 3 і третього циліндра 4, зв'язаних першими торцями спільною основою 5. Другі торці першого 2, другого 3 і співвісно розміщеного в ньому третього циліндра 4 з'єднані з кришками 6, 7, до яких через капіляри 8, 9 приєднані дві манометричні пружини 10, 11 першого 2 і другого 3 циліндрів. Перша 10, через важіль 12 і тягу 13, пружина зв'язана із середньою точкою двоплечого важеля 14 підсумовуючого механізму, друга 11 пружина через важіль 15 і тягу 16 - із одним його плечем, друге плече якого - з вихідною тягою 17 перетворювача. Тяга 13 переміщується в напрямній 18. Перша порожнина "а", замкнена між другим 3 і третім 4 циліндрами, заповнена середовищем, коефіцієнт теплопровідності якого менший коефіцієнта теплопровідності матеріалу стінок циліндра, а друга порожнина "b" першого циліндра 2, утворена його внутрішньою поверхнею, спільною основою 5 і кришкою 6, з третьою порожниною "с" другого циліндра 3, утвореною його внутрішньою поверхнею, спільною основою 5 і кришкою 7, 1 UA 105376 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 заповнені робочою рідиною, яка із другої порожнини "b" в третю порожнину "с" і навпаки надходить через додатково установлені гідролінію 19 і регульований дросель 20. Для утримання двоплечого важеля 14 в заданому положенні використана пружина 21, один кінець якої зв'язаний з важелем 14, а другий кінець - з тягою 13. Вихід перетворювача 1 через тягу 17 і двоплечий важіль 22 з'єднаний з гідравлічним демпфером 23 гасіння високочастотних коливань. Демпфер складається з корпусу 24, притисненої до нього мембрани 25 кришкою 26, між якою і важелем 22 установлена пружина 27, а до штока 28, з протилежного боку, приєднаний поршень 29 з отворами для перепуску робочої рідини. На валу 30 важеля 22 закріплена стрілка 31 вимірювальної шкали 32 в градусах Цельсія, шкали 33 Кельвіна і шкали 34 в градусах Фаренгейта. При досягненні граничних значень температури стрілка 31 викличе спрацювання контактних систем 35, 36 забезпечуючи виникнення керуючого сигналу. Запропонований пружинний датчик температури працює наступним чином. У випадку різкого змінювання температури теплоносія в перетворювачі 1 через наявність термічного опору середовища в порожнині "а" нагрівання, а отже, тиск в порожнині "с" наростає повільніше, ніж в порожнині "b". Від дії різних температур нагрівання робочого середовища переміщення манометричної пружини 11 буде зростати повільніше, ніж пружини 10. В результаті, зв'язаний, через важіль 15 і тягу 16, з манометричною пружиною один кінець важеля 14 підсумовуючого механізму буде переміщатися повільніше, ніж його середня точка, з'єднана через тягу 13 і важіль 12 із манометричною пружиною 10, створюючи при цьому додатковий приріст переміщення вихідної тяги 17. Внаслідок чого відбувається додавання двох переміщень, тобто вихідний сигнал перетворювача складається із переміщення, викликаного змінюванням вихідної температури (безпосереднє нагрівання робочої рідини в порожнині "b" і збільшення через це переміщення тяги 13) і переміщення, викликаного швидкістю змінювання вхідної температури (зменшення переміщення тяги 16, спричинене запізнюючим нагріванням робочої рідини в порожнині "с"). Від різкого переміщення вихідної тяги 17 повернеться двоплечий важіль 22 і, долаючи зусилля жорсткості пружини 27, підніме догори шток 28 і зв'язані з ним мембрану 25 і поршень 29 демпфера, а також поверне вал 30 разом із стрілкою 31 в бік зростання температури, на що при візуальному контролі укажуть вимірювальні шкали 32, 33, 34. А вертикальне переміщення поршня 29 викличе, перетіканням через отвори в ньому робочої рідини, гідравлічне демпфірування, забезпечуючи гасіння можливих високочастотних коливань стрілки 31, спричинених вібрацією і поштовхами. При досягненні граничних значень температури стрілка 31 викличе керуючим сигналом спрацювання при підвищенні температури контактної системи 35, а при пониженні температури - системи 36. В усіх випадках змінювання теплового стану теплоносія стрілка датчика, при погашених високочастотних коливаннях, буде переміщатися за вихідними сигналами перетворювача пропорційними як змінювання його температури, так і швидкості її змінювання, забезпечуючи підвищену точність вимірювання. Використання запропонованого пружинного пропорційно-диференціюючого датчика температури, у порівнянні з уже відомим, дасть можливість: - розширити його функціональні можливості за рахунок формування сигналу, що надходить на стрілку вимірювальної шкали, пропорційного швидкості змінювання температури теплоносія; - підвищити динамічні показники перехідних процесів, а також підвищити точність, надійність і довговічність систем теплової автоматики, завдяки підвищенню швидкодії вихідних із датчика сигналів датчика, зменшення запізнення і відхилення регульованих параметрів інерційних теплових процесів; - розширити область застосування в системах автоматики, переважно оснащених динамічними ланками із значною тепловою інерційністю; - створити певні зручності в користуванні датчиком, завдяки можливості безпосереднього зчитування показів з будь-якої із відомих вимірювальних шкал. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 55 60 Пружинний пропорційно-диференціюючий датчик температури, що містить термобалон, першу манометричну пружину, капіляр з'єднуючий термобалон з манометричною пружиною, зв'язаною через систему важелів і тяг із стрілкою вимірювальної шкали в градусах Цельсія, який відрізняється тим, що термобалон виконаний у вигляді перетворювача сигналів і має три паралельно розміщених циліндри, зв'язаних одними торцями спільною основою, другі торці 2 UA 105376 U 5 10 першого, другого і співвісно розміщеного в ньому третього циліндра з'єднані з двома кришками, до яких через капіляри приєднані перша і друга манометричні пружини першого і другого циліндрів, а через додатково установлені системи важелів і тяг, вихід першої пружини зв'язаний із середньою точкою двоплечого підсумовуючого механізму, вихід другої пружини - з одним його плечем, друге плече якого - з виходом перетворювача, причому перша, замкнена між другим і третім циліндрами, порожнина заповнена середовищем, коефіцієнт теплопровідності якого менший коефіцієнта теплопровідності матеріалу стінок циліндрів, а друга порожнина першого циліндра, утворена його внутрішньою поверхнею, спільною основою і кришкою, з третьою порожниною другого циліндра, утвореною його внутрішньою поверхнею, спільною основою і кришкою, заповнені робочою рідиною, яка із другої в третю порожнину і навпаки надходить через додатково установлену гідролінію з регульованим дроселем, причому вихід перетворювача через систему важелів і тяг зв'язаний з додатково установленим гідравлічним демпфером гасіння високочастотних коливань, а також із стрілкою вимірювальних шкал в градусах Цельсія і додатково установлених шкал Кельвіна і Фаренгейта. Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3