PL163522B1 - Czujnik pneumatyczny, rsłaszczado pomiaru długości - Google Patents

Abstract

Czujnik pneumatyczny, zwłaszcza do pomiaru długości, składający się z komory ciśnieniowej, dyszy wejściowej i pomiarowej oraz elementu piczoczułego, połączonego elektrycznie ze wzmacniaczem ładunków i wskaźnikiem, znamienny tym, że wylotowy element piezoczuły (1), w postaci tulei, posadowiony jest w dyszy pomiarowej (5), poprzez warstwę elektroprzewodzącą (10), natomiast wewnętrzny element piezoczuły (2) posadowiony jest poprzez warstwę elektroprzewodzącą (10) w dolnej strefie komory przepływowej (3) korpusu (6), przy czym korpus (6), w strefie pomiędzy powierzchnią boczną elementu piezoczułcgo (2), przeciwległą dyszy wejściowej (7), a wewnętrzną powierzchnią boczną elementu piezoczułego (1), ma kształt stożka ściętego, o mniejszej średnicy odpowiadającej średnicy dyszy pomiarowej (5), zaś wewnętrzne powierzchnie elementów piezoczulych (1, 2) są połączone przewodami (11) ze wzmacniaczem ładunków i wskaźnikiem.

Description

Przedmiotem wynalazku jest czujnik pneumatyczny, zwłaszcza do pomiaru długości.

Znane są czujniki pneumatyczne do pomiaru długości, składające się z komory ciśnieniowej z dyszą, oraz z mieszkiem ciśnieniowym z membraną. Zmiany ciśnienia wywołane tłumieniem strumienia mediów powodują zmianę położenia membrany, która jest przekształcana mechanicznie lub elektrycznie na wielkości liczbowe. Wadą tych urządzeń jest ich duża bezwładność i mała czułość, określona doskonałością urządzeń pomiarowych. Nie można dokonywać pomiarów szybkozmiennych i o małej amplitudzie zmian.

Znane są również czujniki pneumatyczne do pomiaru długości, w których komorze ciśnieniowej mającej dyszę osadzony jest element piezoczuły połączony elektrycznie ze wzmacniaczem ładunków i wskaźnikiem. Element piezoczuły ma postać płytki lub układu kilku płytek wykonanych z materiału o własnościach piezoelektrycznych. Płytka zamocowana jest na jednej ze ścian komory ciśnieniowej. Wadą tych czujników jest, w przypadku cylindrycznej komory ciśnieniowej, takie zamocowanie płytki, aby jedna z jej powierzchni była odizolowana od strumienia gazów, zaś w przypadku komory ciśnieniowej o poprzecznym przekroju prostokątnym, w której płytka zamocowana jest na jednej ze ścian, takie zawirowania gazów wewnątrz komory, powiększające błąd pomiarów.

Wad tych nie posiada urządzenie, które jest przedmiotem wynalazku.

Istota wynalazku, którym jest czujnik pneumatyczny zwłaszcza do pomiaru długości, składający się z komory ciśnieniowej, dyszy wejściowej i pomiarowej oraz elementu piezoczułego, połączonego elektrycznie ze wzmacniaczem ładunków i wskaźnikiem, polega na tym, że wylotowy element piezoczuły, w postaci tulei, posadowiony jest w dyszy pomiarowej, poprzez warstwę elektroprzewodzącą, natomiast wewnętrzny element piezoczuły posadowiony jest na warstwie elektroprzewodzącej w dolnej strefie komory przepływowej korpusu. Korpus w strefie pomiędzy powierzchnią boczną wewnętrznego elementu piezoczułego, przeciwległą dyszy wejściowej, a wewnętrzną powierzchnią boczną elementu piezoczułego dyszy pomiarowej, ma kształt stożka

163 522 ściętego, o mniejszej średnicy odpowiadającej średnicy dyszy pomiarowej. Wewnętrzne powierzchnie elementów piezoczułych połączone są przewodami ze wzmacniaczem ładunków i wskaźnikiem.

Korzystne jest, gdy powierzchnie boczne elementów piezoczułych oddzielone są od wkładek kompensacyjnych pierścieniami izolacyjnymi. Również korzystne jest, gdy wewnętrzny element piezoczuły ma kształt pierścienia lub tulei.

Dzięki zastosowaniu czujnika uzyskuje się możliwość dynamicznych pomiarów zmian odległości pomiędzy wylotem dyszy, a badanym przedmiotem. Badany przedmiot podczas pomiarów może wirować. Uzyskuje się możliwość pomiaru odległości zmiennych w czasie. Zakres pomiarowy wynosi do 0,4 mm z czułością 0,1 kPa/pm.

Przedmiot wynalazku w przykładowym wykonaniu uwidoczniono na rysunku, który przedstawia przekrój czujnika.

Czujnik składa się z cylindrycznego korpusu 6 z dyszą wejściową 7, mającego od strony dyszy pomiarowej 5 kształt stożka ściętego, o mniejszej średnicy równej średnicy dyszy pomiarowej 5. Wewnątrz korpusu 6, w komorze przepływowej 3, w strefie przejścia korpusu 6 w stożek, posadowiono na warstwie elektroprzewodzącej 10 element piezoczuły 2, w postaci tulei lub pierścienia. W dyszy pomiarowej 5, na warstwie elektroprzewodzącej 10, posadowiono element piezoczuły 1 w postaci tulei. Warstwa elektroprzewodząca 10, w połączeniu z korpusem 6 stanowi masę elektryczną wzmacniacza. W komorze przepływowej 3, w przestrzeni pomiędzy krawędzią elementu piezoczułego, a pokrywą korpusu 6, osadzono wkładkę kompensacyjną 8, o średnicy zewnętrznej odpowiadającej średnicy wewnętrznej korpusu 6 i średnicy wewnętrznej równej średnicy wewnętrznej elementu piezoczułego 2 i oddzielono od tego elementu pierścieniem izolacyjnym 9. W części stożkowej korpusu 6, w komorze wylotowej 4 osadzono wkładkę kompensacyjną 12 o kształcie odpowiadającym kształtowi części stożkowej korpusu 6 i średnicom wewnętrznym elementów piezoczułych 1 i 2 i oddzieloną od tych elementów pierścieniami izolacyjnymi 9 i 13. Wewnętrzne powierzchnie elementów piezoczułych 1 i 2 połączono przewodami 11 ze wzmacniaczem ładunków i wskaźnikiem nie pokazanymi na rysunku.

Czujnik mocuje się korpusem 6 do stałego elementu układu pomiarowego, w odległości wylotu dyszy pomiarowej 5 od badanego przedmiotu, ustalonej jako baza pomiarowa. Do wnętrza korpusu 6 dyszą wejściową 7 podaje się medium o znanej, ustalonej wartości ciśnienia. Strumień medium wypływa przez szczelinę między wylotem dyszy pomiarowej 5, ustalając ciśnienia w komorze przepływowej 3 i wewnątrz dyszy 5. Ciśnienie to powoduje powstanie ładunków na powierzchniach elementów piezoczułych 1 i 2, które z powierzchni wewnętrznych są przewodami 11 przesyłane do wzmacniacza ładunków i wskaźnika, natomiast z powierzchni zewnętrznych przekazywane są na masę. Cyfrowy obraz ilości ładunków na powierzchniach elementów, zróżnicowany na wskaźniku, przyjmuje się jako wartość zerową pomiaru. Każda zmiana odległości między wylotem dyszy pomiarowej 5, a badanym przedmiotem, powoduje zmianę prędkości strumienia przepływającego medium, a tym samym, dzięki zmianie tłumienia przepływu, powoduje zmianę wartości ciśnień między komorą przepływową 3, a dyszą pomiarową 5. Ta zmiana ciśnienia powoduje zmianę ilości ładunków na powierzchniach elementów piezoczułych 1 i 2, które przetransformowane na wielkości liczbowe, dają obraz zmian odległości między wylotem dyszy 5, a badanym przedmiotem.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 10 000 zł

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Czujnik pneumatyczny, zwłaszcza do pomiaru długości, składający się z komory ciśnieniowej, dyszy wejściowej i pomiarowej oraz elementu piezoczułego, połączonego elektrycznie ze wzmacniaczem ładunków i wskaźnikiem, znamienny tym, że wylotowy element piezoczuły (1), w postaci tulei, posadowiony jest w dyszy pomiarowej (5), poprzez warstwę elektroprzewodzącą (10), natomiast wewnętrzny element piezoczuły (2) posadowiony jest poprzez warstwę elektroprzewodzącą (10) w dolnej strefie komory przepływowej (3) korpusu (6), przy czym korpus (6), w strefie pomiędzy powierzchnią boczną elementu piezoczułego (2), przeciwległą dyszy wejściowej (7), a wewnętrzną powierzchnią boczną elementu piezoczułego (1), ma kształt stożka ściętego, o mniejszej średnicy odpowiadającej średnicy dyszy pomiarowej (5), zaś wewnętrzne powierzchnie elementów piezoczułych (1,2) są połączone przewodami (11) ze wzmacniaczem ładunków i wskaźnikiem.
2. 2. Czujnik według zastrz. 1, znamienny tym, że powierzchnie boczne elementów piezoczułych (1, 2) od wkładek kompensacyjnych (8,12) oddzielone są pierścieniami izolacyjnymi (9,13).
3. 3. Czujnik według zastrz. 1, znamienny tym, że element piezoczuły (2) ma postać tulei lub pierścienia.