PL167360B1 - Czujnik pneumatyczny różnicowy, zwłaszcza do pomiaru długości - Google Patents

Abstract

Czujnik pneumatyczny, różnicowy zwłaszcza do pomiaru długości, składający się z komór ciśnieniowych, dyszy wejściowej i pomiarowej oraz elementu piezoczułego, połączonego elektrycznie ze wzmacniaczem ładunków i wskaźnikiem, znamienny tym, że element piezoczuły (3) w postaci tulei, osadzony koncentrycznie poprzez warstwy elektroizolacyjne (10 i 11) na ścianie dennej (16) i przegrodzie (14) cylindrycznego korpusu (13), ma wyprowadzone na zewnątrz przewody elektryczne (12), z których jeden połączony jest z zewnętrzną powierzchnią elementu piezoczułego (3), a drugi z wewnętrzną powierzchnią elementu piezoczułego (3), przy czym średnica zewnętrzna elementu piezoczułego (3) jest mniejsza od średnicy wewnętrznej korpusu (13) tak, że tworzy wewnątrz korpusu (13) komorę ciśnieniową wewnętrzną (7) i komorę ciśnieniową zewnętrzną (8), natomiast przegroda (14) ma dyszę pośrednią centralną (4) oraz dysze pośrednie boczne (5) w strefie komory ciśnieniowej bocznej (8), zaś korpus (13) ma zawór (9) z wylotem (15).

Description

Przedmiotem wynalazku jest czujnik pneumatyczny różnicowy, zwłaszcza do pomiaru długości, mający zastosowanie do ciągłych pomiarów odległości w urządzeniach obróbczych i do sterowania tymi urządzeniami.

Znane są pneumatyczne czujniki różnicowe, przeznaczone do pomiaru długości, przedstawione w Poradniku inżyniera mechanika WNT Warszawa 1970. t.III str.1443. Czujnik ma komorę ciśnieniową, dyszę wejściową i dyszę pomiarową. W układzie czujnika, jako element pomiarowy wykorzystano manometr.

Wadą tego czujnika jest zbyt duża bezwładność pomiarów, mała czułość oraz brak możliwości sterowania urządzeniami obróbczymi.

Znane są również pneumatyczne czujniki różnicowe, przedstawione w niemieckim opisie patentowym nr 3804483, w których dwie komory ciśnieniowe rozdzielone są membraną, na której umieszczone są elementy piezoczułe.

Do każdej z komór doprowadzone jest powietrze o różnym ciśnieniu. Różnica ciśnień, poprzez elementy piezoczułe i układ zliczania, przetwarzana jest na wartości liczbowe. Wadą tego rozwiązania jest brak możliwości pomiaru długości.

Czujnik pneumatyczny różnicowy składa się z komór ciśnieniowych, dyszy wejściowej i pomiarowej oraz elementu piezoczułego, połączonego elektrycznie ze wzmacniaczem ładunków i wskaźnikiem.

Istota wynalazku polega na tym, że element piezoczuły w postaci tulei, osadzony koncentrycznie poprzez warstwy elektroizolacyjne na ścianie dennej i przegrodzie cylindrycznej korpusu, ma wyprowadzone na zewnątrz przewody elektryczne, z których jeden połączony jest z zewnętrzną powierzchnią elementu piezoczułego, a drugi z jego powierzchnią wewnętrzną. Średnica zewnętrzna elementu piezoczułego jest mniejsza od średnicy wewnętrznej korpusu. Przegroda ma centralną dyszę pośrednią oraz dysze boczne w strefie komory ciśnieniowej zewnętrznej. Korpus ma zawór z wylotem.

Dzięki zastosowaniu czujnika według wynalazku uzyskuje się możliwość pomiarów zmian długości o zakresie 0 - 500 pm z czułością 0,01 - 0,1 MPa/pm. Istnieje możliwość wyzerowania przyrządu.

Czujnik jest łatwy w wykonaniu, nie wymaga ciągłej obsługi. Może być wykorzystywany do wykonywania pomiarów ciągłych. Czujnik można wykorzystywać do sterowania urządzeniami obróbczymi.

167 360

Przedmiot wynalazku, w przykładowym wykonaniu uwidoczniono na rysunku, który przedstawia przekrój czujnika w płaszczyźnie przechodzącej przez zawór.

Czujnik stanowi cylindryczny korpus 13 z dyszą wejściową 1 i dyszą pomiarową 2. Wewnątrz korpus 13 ma, osadzony koncentrycznie na elementach elektroizolacyjnych 10 i 11, w ścianie dennej 16 i przegrodzie 14, element piezoczuły 3 w postaci tulei. Element piezoczuły 3 ma wyprowadzone na zewnątrz korpusu 13 dwa przewody elektryczne 12, z których jeden połączony jest z zewnętrzną, a drugi wewnętrzną powierzchnią elementu piezoczułego 3. Przewody elektryczne 12 łączą element piezoczuły 3 ze wzmacniaczem ładunków i wskaźnikiem, nie uwidocznionymi na rysunku.

Ś rednica zewnętrzna elementu piezoczułego 3 jest mniejsza od średnicy wewnętrznej korpusu, dzięki czemu wokół elementu piezoczułego 3 tworzy się komora ciśnieniowa zewnętrzna 8, zaś wewnątrz komora ciśnieniowa wewnętrzna 7. Przegroda 14, dzieląca wnętrze korpusu 13 na komorę ciśnieniową wstępną 6 oraz komorę ciśnieniową wewnętrzną 7 i komorę ciśnieniową zewnętrzną 8, ma centralną dyszę pośrednią 4 oraz dysze pośrednie boczne 5 w strefie komory ciśnieniowej zewnętrznej 8. Korpus 13, w strefie komory ciśnieniowej zewnętrznej 8, ma zawór 9 z wylotem 15.

Czujnik pneumatyczny mocuje się korpusem 13 do elementu obrabiarki w strefie pomiaru w odległości kilkudziesięciu mikrometrów od mierzonego detalu. Dyszą wejściową 1 doprowadza się powietrze o określonym ciśnieniu. Powietrze wypełnia komorę ciśnieniową wstępną 6, komorę ciśnieniową wewnętrzną 7 i komorę ciśnieniową zewnętrzną 8 i wydostaje się dyszę pomiarową 2. Szczelina powstała między wylotem dyszy pomiarowej 2 powoduje dławienie przepływu oraz ustalenie ciśnienia w komorze ciśnieniowej wewnętrznej 7 oraz w komorze ciśnieniowej zewnętrznej 8. Na powierzchniach elementu piezoczułego 3 gromadzą się ładunki elektryczne, które przewodami elektrycznymi przepływają do wzmacniacza ładunków i wskaźnika. Zaworem 9 reguluje się wielkość przepływu powietrza, które wylotem 15 wydostaje się do atmosfery, a tym samym ustala się poziom zero na wskaźniku.

Każda zmiana odległości między detalem a wylotem dyszy pomiarowej 2 powoduje zmianę ciśnienia w komorze ciśnieniowej wewnętrznej 7 oraz w komorze ciśnieniowej zewnętrznej 8, co powoduje zmianę ilości ładunków na powierzchniach elementu piezoczułego 3, a tym samym zmianę wartości wykazanej na wskaźniku.

167 360

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 1,50 zł

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Czujnik pneumatyczny różnicowy, zwłaszcza do pomiaru długości, składający się z komór ciśnieniowych, dyszy wejściowej i pomiarowej oraz elementu piezoczułego, połączonego elektrycznie ze wzmacniaczem ładunków i wskaźnikiem, znamienny tym, że element piezoczuły /3/ w postaci tulei, osadzony koncentrycznie poprzez warstwy elektroizolacyjne /10 i 11/ na ścianie dennej /16/ i przegrodzie /14/ cylindrycznego korpusu /13/, ma wyprowadzone na zewnątrz przewody elektryczne /12/, z których jeden połączony jest z zewnętrzną powierzchnią elementu piezoczułego /3/, a drugi z wewnętrzną powierzchnią elementu piezoczułego /3/, przy czym średnica zewnętrzna elementu piezoczułego /3/ jest mniejsza od średnicy wewnętrznej korpusu /13/ tak, że tworzy wewnątrz korpusu /13/ komorę ciśnieniową wewnętrzną /7/ i komorę ciśnieniową zewnętrzną /8/, natomiast przegroda /14/ ma dyszę pośrednią centralną /4/ oraz dysze pośrednie boczne /5/ w strefie komory ciśnieniowej bocznej /8/, zaś korpus /13/ ma zawór /9/ z wylotem /15/.

   * * *