Диференціюючий манометричний датчик температури

Реферат: Диференціюючий манометричний датчик температури, що містить термобалон, манометр, капіляр, з'єднуючий термобалон з манометром, зв'язаним через систему важелів із стрілкою вимірювальної шкали. В ньому термобалон виконаний у вигляді перетворювача сигналів і включає два сильфони, з'єднані одними торцями із спільним рухомим фланцем з регулювальним дроселем і перепускним отвором, а другими торцями - з нерухомими фланцями, підсумовуючий механізм у вигляді сильфона, один торець якого зв'язаний з фланцем, з'єднаним тягою із спільним рухомим фланцем, розміщеним усередині другого сильфона, з нерухомим фланцем якого зв'язаний другий його торець, а також установлений додатковий сильфон, усередині якого розміщений перший сильфон, причому один торець додаткового сильфона жорстко зв'язаний з нерухомим фланцем першого сильфона, а другий торець - із спільним рухомим фланцем, при цьому другий сильфон перетворювача капіляром з'єднаний із сильфоном манометра, рухомий фланець якого зв'язаний з додатково установленими гідравлічним демпфером і пружиною, а також через систему важелів із стрілкою вимірювальної шкали. UA 94331 U (54) ДИФЕРЕНЦІЮЮЧИЙ МАНОМЕТРИЧНИЙ ДАТЧИК ТЕМПЕРАТУРИ UA 94331 U UA 94331 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Датчик належить до засобів теплової автоматики і може бути використаний для неперервного вимірювання і контролю за параметрами, характеризуючими режими роботи машин і агрегатів, а також протікання технологічних процесів різних галузей народного господарства. Відомий, найбільш близький за суттю і технічною реалізацією, манометричний датчик температури виконаний у вигляді замкненої системи, що включає термоблок, з'єднувальний капіляр і манометр, зв'язаний 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. 18-3). Однак, недоліками такого датчика є значна інерційність і підвищена чутливість до вібрацій і поштовхів, що понижує точність і викликає можливе спрацювання контактів. Таким чином, відомий датчик температури має низьку точність і обмежену область застосування. Тому, в основу корисної моделі поставлено задачу підвищити точність, а також розширити область застосування датчика, яка досягається відповідно до запропонованого технічного рішення, суттєвими ознаками якого є те, що термобалон вимірює відхилення температури і формує сигнал пропорціональний швидкості її відхилення, підсумовує їх, і далі результативний сингал надходить у манометр, в якому гасяться можливі його коливання спричинені вібрацією та поштовхами. Поставлена задача вирішується тим, що у запропонованому датчику термобалон виконаний у вигляді перетворювача сигналів і включає два сильфони, з'єднані одними торцями із спільним рухомим фланцем з розміщеними в ньому регулювальним дроселем і перепускним отвором, а другими торцями - з нерухомими фланцями, підсумовуючий механізм у вигляді сильфона, один торець якого зв'язаний з фланцем, з'єднаним тягою із спільним рухомим фланцем, розміщеним усередині другого сильфона, з нерухомим фланцем якого зв'язаний другий його торець. А також установлений додатковий сильфон, усередині якого розміщений перший сильфон, причому один торець додаткового сильфона жорстко зв'язаний з нерухомим фланцем першого сильфона, а другий торець - із спільним рухомим фланцем. Другий сильфон перетворювача капіляром з'єднаний із сильфоном манометра, рухомий фланець якого зв'язаний з додатково установленими гідравлічним демпфером гасіння коливань, спричинених вібрацією та поштовхами, і пружиною для повернення рухомих деталей у вихідне положення і зменшення впливу гістерезису матеріалу стінок сильфонів, а також через систему важелів з'єднаний із стрілкою вимірювальної шкали. Таке технічне рішення, в конструкції якого поєднується перетворювач і вимірювач температури з одержанням вихідних сигналів пропорційних вхідним і першою похідною від вхідних сигналів, а також демпфуванням їх коливань, підвищить точність функціонування датчика і розширить область його застосування. На представленому кресленні схематично показано загальний вигляд диференціюючого манометричного датчика температури. Датчик містить термобалон 1, капіляр 2, манометр 3, зв'язаний через систему важелів із стрілкою 4 вимірювальної шкали 5. Термобалон 1 виконаний у вигляді перетворювача сигналів і включає сильфони 6, 7 зв'язані одними торцями із спільним рухомим фланцем 8 з регулювальним дроселем 9 і перепускним отвором. Фланець 8 тягою 10 з'єднаний з рухомим фланцем 11 сильфона 12 підсумовуючого механізму. Другі торці сильфонів 7, 12 зв'язані з нерухомим фланцем 13. Для повернення у вихідне положення рухомих фланців 8, 11 і зменшення впливу механічного гістерезису матеріалу стінок сильфонів використана пружина 14. До фланця 8 одним торцем приєднаний додатковий сильфон 15, другий торець якого зв'язаний з нерухомим фланцем 16, з яким також зв'язаний другий торець сильфона 6. Порожнина "а" заповнена середовищем, коефіцієнт теплопровідності якого значно менший коефіцієнта теплопровідності матеріалу стінок сильфонів 6, 7, 15. Робоча рідина із сильфона 6 у сильфон 7 і навпаки надходить через регулювальний дросель 9. Рухомі деталі перетворювача і підсумовуючого механізму переміщаються в напрямних 17, 18. Порожнини сильфонів 6, 7 капіляром 2 сполучені з сильфоном 19 манометра 3, з'єднаного одним торцем з нерухомим фланцем 20, а другим торцем - з рухомим фланцем 21, що переміщується в напрямній 22. Фланець 21 взаємодіє з пружиною 23 і зв'язаний через систему важелів із стрілкою 4 вимірюваної шкали 5, а також з провідником 24, і має можливість при досягненні граничних значень температури взаємодіяти з нерухомими контактами 25, 26. 1 UA 94331 U 5 10 15 20 25 30 35 Для гасіння коливань стрілки 4, спричинених вібрацією та поштовхами, у сильфоні 19 додатково установлений гідравлічний демпфер у вигляді поршня 27, з отворами для перепуску робочої рідини, зв'язаного із рухомим фланцем 21. Запропонований датчик температури працює наступним чином. При різкому змінюванні температури теплоносія в перетворювачі через наявність значного термічного опору середовища в порожнині "а" нагрівання, а отже, тиск в сильфоні 6 буде зростати повільніше, ніж в сильфоні 7. В результаті фланець 8 разом із фланцем 11 сильфона 12 будуть переміщатися вниз, створюючи додатковий приріст тиску робочої рідини в сильфоні 7. Внаслідок відбувається додавання двох тисків, тобто вихідний підсумований тиск в сильфоні 7 буде складатися із тиску, викликаного змінюванням температури теплоносія і нагрівання робочої рідини в сильфоні 7 і підвищення через це її тиску, а також тиску, викликаного швидкістю нагрівання теплоносія і змінювання його температури, обумовлюючого переміщення фланця 8 запізнюючим прогрівом робочої рідини в сильфоні 6, і додатковим ще підвищенням через це тиску в сильфоні 7. Робоча рідина, від різко збільшеного сумарного тиску, із сильфона 7 капіляром 2 надійде у сильфон 19 манометра 3, підвищуючи в ньому тиск. В результаті рухомий фланець 21 і зв'язаний з ним поршень 27, долаючи зусилля жорсткості пружини 23, піднімуться вгору і через систему важелів повернуть стрілку 4 в бік зростання температури, на що при візуальному контролі, вкаже вимірювальна шкала 5. А переміщення поршня 27 викличе, перетіканням через отвори в ньому робочої рідини, гідравлічне демпфування, забезпечуючи гасіння можливих коливань стрілки 4, спричинених вібрацією та поштовхами. При досягненні граничних значень температури стрілка 4 викличе керуючим сигналом спрацювання при підвищенні температури контактної системи 25, а при пониженні температури - системи 26. В усіх випадках змінювання теплового стану теплоносія стрілка датчика, при погашених коливаннях, буде переміщатися за вихідними сигналами пропорційними як змінюванню його температури, так і швидкості її змінювання, забезпечуючи підвищену точність вимірювання. Використання запропонованого диференціюючого манометричного датчика температури, у порівнянні з уже відомим, дасть можливість: - розширити функціональні можливості за рахунок формування складової вихідного сигналу, пропорційного швидкості відхилення вхідних сигналів; - підвищити динамічні показники, точність і надійність систем теплової автоматики, завдяки підвищенню швидкодії вихідних сигналів, зменшення запізнювання і відхилення регульованих параметрів інерційних теплових процесів; - розширити область застосування в системах автоматики особливо з динамічними ланками, що мають значну теплову інерційність. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 50 Диференціюючий манометричний датчик температури, що містить термобалон, манометр, капіляр, з'єднуючий термобалон з манометром, зв'язаним через систему важелів із стрілкою вимірювальної шкали, який відрізняється тим, що в ньому термобалон виконаний у вигляді перетворювача сигналів і включає два сильфони, з'єднані одними торцями із спільним рухомим фланцем з регулювальним дроселем і перепускним отвором, а другими торцями - з нерухомими фланцями, підсумовуючий механізм у вигляді сильфона, один торець якого зв'язаний з фланцем, з'єднаним тягою із спільним рухомим фланцем, розміщеним усередині другого сильфона, з нерухомим фланцем якого зв'язаний другий його торець, а також установлений додатковий сильфон, усередині якого розміщений перший сильфон, причому один торець додаткового сильфона жорстко зв'язаний з нерухомим фланцем першого сильфона, а другий торець - із спільним рухомим фланцем, при цьому другий сильфон перетворювача капіляром з'єднаний із сильфоном манометра, рухомий фланець якого зв'язаний з додатково установленими гідравлічним демпфером і пружиною, а також через систему важелів із стрілкою вимірювальної шкали. 2 UA 94331 U Комп’ютерна верстка М. Шамоніна Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3