Диференціюючий датчик тиску

Реферат: Диференціюючий датчик тиску, що містить корпус з розміщеним всередині виконавчим сильфоном, нерухомий фланець якого зв'язаний з корпусом, а рухомий через рейку із зубчастим колесом - з потенціометричним перетворювачем і джерелом тиску робочої рідини, причому в корпусі додатково встановлені перший сильфон одним торцем з'єднаний з нерухомим фланцем з дроселем, а протилежним торцем - із спільним першим рухомим фланцем, зв'язаним з торцем другого сильфона, який другим торцем з порожнистим другим нерухомим фланцем з приєднаним до нього одним торцем третім сильфоном зв'язаним протилежним торцем з другим рухомим фланцем, з'єднаним тягами із спільним першим рухомим фланцем із одним торцем виконавчого сильфона, другий торець якого зв'язаний з третім рухомим фланцем, що переміщується в напрямній з'єднаній з корпусом і взаємодіє з, установленою між ним і корпусом, пружиною, і зв'язаний через рейку і зубчасте колесо з потенціометричним перетворювачем переміщення рейки в електричний сигнал, причому із джерелом тиску робочої рідини перший сильфон сполучений через дросель, а другий, третій і виконавчий сильфони, через отвори в порожнистому фланці - безпосередньо. UA 117619 U (54) ДИФЕРЕНЦІЮЮЧИЙ ДАТЧИК ТИСКУ UA 117619 U UA 117619 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до технічних засобів гідроавтоматики і може бути використана для вимірювання тиску рідини в системах водопостачання, опалення та в інших випадках контролю параметрів стану рідини в машинах, агрегатах і технологічних процесах різних галузей народного господарства. Відомий, найбільш близький за суттю і технічною реалізацією сильфонний датчик тиску містить корпус, сильфон, нерухомий фланець якого з'єднаний з корпусом, а рухомий через зубчасту рейку із зубчастим колесом, яке зв'язано з рухомою частиною потенціометра перетворюючого тиск рідини в електричний сигнал [див. кн. Колесов Л.В. Основы автоматики. 2-е изд., доп. и перераб. - М.: Колос, 1984, с 65-66, рис. 23, в]. Недолікам відомого датчика є низькі чутливість і точність, а також значні запізнення формування вихідних сигналів, викликані інерційністю, нестабільністю опору і наявністю гістерезису матеріалу стінки сильфона, що обмежує область його застосування. Отже, відомий датчик тиску має низьку ефективність при використанні і обмежену область застосування. Тому, з метою підвищення ефективності використання і розширення області застосування пропонується удосконалення датчика, суттєвими ознаками якого є те, що за вхідним тиском рідини формується два незалежних сигнали, з яких перший сигнал пропорційний відхиленню тиску рідини, а другий пропорційний швидкості (першій похідній) його відхилення. Одержані сигнали гідравлічно підсумовуються і результативний сигнал у вигляді переміщення перетворюється потенціометричним перетворювачем в електричний сигнал. Для реалізації цього у відомому датчику додатково установлені перший сильфон одним торцем з'єднаний з нерухомим фланцем з розміщеним в ньому дроселем, а протилежним торцем - із спільним першим рухомим фланцем. Останній зв'язаний з торцем другого сильфона, який другим торцем з'єднаний з порожнистим, з радіальними отворами, другим нерухомим фланцем з приєднаними до нього одним торцем третім сильфоном зв'язаним протилежним торцем з другим рухомим фланцем. Другий фланець тягами з'єднаний із спільним першим рухомим фланцем, а також одним торцем виконавчого сильфона, другий торець якого зв'язаний з третім рухомим фланцем, який переміщується в напрямній втулці з'єднаній з корпусом і взаємодіє з, установленою між ним і корпусом, відновлювальною пружиною, і зв'язаний через рейку із зубчастим колесом з потенціометричним перетворювачем. Із джерелом тиску робочої рідини перший сильфон сполучений через дросель, а другий, третій і виконавчий сильфони безпосередньо через отвори в порожнистому фланці. Таке технічне рішення за рахунок більшої чутливості і зменшення запізнення підвищить швидкодію вихідного сигналу, а усунення пружинного гістерезису матеріалу стінок сильфонів підвищить точність функціонування датчика, при цьому жорсткий зв'язок спільного рухомого фланця і з другим рухомим фланцем більшого діаметра, в перехідних процесах буде змінювати об'єм робочої рідини на більшу величину, підвищуючи коефіцієнт підсилення підсумовуючого механізму. На представленому кресленні схематично показано загальний вигляд запропонованого диференціюючого датчика тиску рідини. Запропонований датчик містить корпус 1 з гідролінією 2 підведення рідини від джерела тиску (на схемі не показано). Усередині корпусу встановлений перший сильфон 3 одним торцем з'єднаний з нерухомим фланцем 4 з дроселем 5, а протилежним торцем - з спільним рухомим фланцем 6, до якого приєднаний другий сильфон 7 зв'язаний з нерухомим фланцем 8. З фланцем 8 одним торцем з'єднаний третій сильфон 9, який другим торцем зв'язаний з другим рухомим фланцем 10 підсумовуючого механізму. Рухомі фланці 6, 10 між собою з'єднані жорсткими тягами 11, 12, з них фланець 10 переміщається в напрямній 13 корпусу, в середині якого розміщений виконавчий сильфон 14 з третім рухомим фланцем 15, який переміщується у зв'язаній з корпусом напрямній 16 і з'єднаний через рейку 17 із зубчастим колесом 18, що приводить в рух вказівну стрілку 19 відносно вимірювальної шкали 20 з одночасним вмиканням потенціометричного перетворювача 21 переміщення рейки, під дією змінного тиску Р, в електричний сигнал - напругу Uвих. Для повернення у вихідне положення рейки 16 і зменшення впливу механічного гістерезису матеріалу стінок сильфонів використана відновлювальна пружина 22. Робоча рідина поступає з перший сильфон 3 через дросель 5, а в сильфони 7, 9, 14 безпосередньо через отвори в гідролінії 2 і спільному нерухомому фланці 8. Повітря із порожнини обмеженої корпусом, рухомим фланцем 10 і сильфоном 14, а також обмеженої напрямною 16 в атмосферу відводиться через отвори в нерухомому фланці корпусу. Працює запропонований диференціюючий датчик тиску наступним чином. 1 UA 117619 U 5 10 15 20 25 У випадку різкого підвищення вимірюваного тиску Р через наявність дроселя 5 тиск робочої рідини в сильфоні 3 наростає повільніше ніж в сильфонах 7, 9, 14. В результаті фланець 6 переміщається догори і за собою переміщує фланець 10 сильфона 9, створюючи додатковий приріст тиску сильфона 7, 9, 14. Фланець 15 сильфона 14, зв'язаний з рейкою 16 вихідного сигналу при цьому одержить додаткове переміщення. Внаслідок цього відбувається додавання двох переміщень, тобто вихідний сигнал датчика складається із переміщення, викликаного зміні вхідного сигналу (збільшення тиску в сильфонах 7, 9, 14 і переміщення, викликаного швидкістю (першою похідною) зміні вхідного сигналу (переміщення фланця 10) і додатковим збільшенням через це тиску в сильфонах 7, 9, 14). У випадку різкого пониження вхідного тиску описаний датчик працює аналогічно з тією лише різницею, що вихідні переміщення рухомих деталей будуть направлені в протилежний бік. В цих випадках запропонований датчик має підсилювально-диференціюючі функціональні властивості. При повільній зміні тиску робочої рідини в гідролінії 2 перепад тиску в сильфонах 3, 7,9, 14 практично відсутній. Рухомі фланці 6, 10, 15 переміщуються з однаковою швидкістю. В результаті вихідна рейка 17 переміщується і передає сигнал на вказівну стрілку 19 та потенціометричний перетворювач 21, реалізуючи підсилювальні функціональні властивості датчика. Використання запропонованого диференціюючого датчика тиску, у порівнянні з уже відомим, дасть можливість: розширити функціональні можливості за рахунок формування вихідного сигналу пропорційного швидкості зміни тиску рідини; покращити динамічні показники перехідних процесів і точність функціонування датчика, завдяки підвищенню швидкості вихідних сигналів і зменшення запізнення в показах стрілки на вимірювальній шкалі, а також вмиканню потенціометричного перетворювача переміщення рейки в електричний сигнал. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 40 Диференціюючий датчик тиску, що містить корпус з розміщеним всередині виконавчим сильфоном, нерухомий фланець якого зв'язаний з корпусом, а рухомий через рейку із зубчастим колесом - з потенціометричним перетворювачем і джерелом тиску робочої рідини, який відрізняється тим, що в корпусі додатково встановлені перший сильфон одним торцем з'єднаний з нерухомим фланцем з дроселем, а протилежним торцем - із спільним першим рухомим фланцем, зв'язаним з торцем другого сильфона, який другим торцем з порожнистим другим нерухомим фланцем з приєднаним до нього одним торцем третім сильфоном зв'язаним протилежним торцем з другим рухомим фланцем, з'єднаним тягами із спільним першим рухомим фланцем із одним торцем виконавчого сильфона, другий торець якого зв'язаний з третім рухомим фланцем, що переміщується в напрямній з'єднаній з корпусом і взаємодіє з, установленою між ним і корпусом, пружиною, і зв'язаний через рейку і зубчасте колесо з потенціометричним перетворювачем переміщення рейки в електричний сигнал, причому із джерелом тиску робочої рідини перший сильфон сполучений через дросель, а другий, третій і виконавчий сильфони, через отвори в порожнистому фланці - безпосередньо. 2 UA 117619 U Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3