PL76941B2 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo Zgloszenie ogloszono: 15.03.1973 Opis patentowy opublikowano: 28.02.1977 76 941 Opis patentowy przedrukowano ze wzgledu na zauwazone bledy CZYTELNIA Oz** PoftMl*»*go Pelnij IwnunHPftj Ltiftowij MKP G011 7/06 Int.Cl2. G01L7/06 Twórca wynalazku: Stanislaw Prokop Uprawniony z patentu tymczasowego: Zaklady Chemiczne „Oswiecim", Oswiecim (Polska) Przetwornik pneumatyczny malych sil Przedmiotem wynalazku jest przetwornik pneu¬ matyczny malych sil, do przetwarzania ich na znor¬ malizowany, pneumatyczny, proporcjonalny sygnal o zakresie 0,2—1 atn. Przetwornik moze byc sto¬ sowany do przetwarzania malych sil, pochodzacych od takich parametrów, jak: róznica cisnien, cisnie¬ nie absolutne, nadcisnienie, podcisnienie, tempera¬ tura, poziom itp. wielkosci pomiarowe.Znane i stosowane przetworniki pneumatyczne, dzialajace na zasadzie równowagi momentów, sa tak skonstruowane, ze posiadaja uklad dwóch dzwigni — silowej i porównawczej, a zmiana i na¬ stawa zakresu pomiarowego odbywa sie przes: zmia¬ ne przelozenia ukladu dzwigniowego. Z konstrukcji tych przetworników wynika, ze moment sily jest zmienny, wiekszy przy duzych przetwarzanych za¬ kresach i bardzo maly przy zakresach minimal¬ nych. .Rozwiazanie takie powoduje to, ze uklad przetwarzajacy dziala prawidlowo przy zakresach duzych, natomiast w miare obnizania zakresu sil przetwarzanych, uklad staje sie niestabilny i pro¬ wadzi do znacznego bledu przetwarzania. Na su¬ maryczny blad pomiaru przetworników z ukladem dwóch dzwigni wplywaja takie czynniki jak: nieli^ niowósc uzyskanego sygnalu wyjsciowego, wrazli¬ wosc na wstrzasy i zmiany temperatury otoczenia, brak powtarzalnosci wynikajacej z duzej histerezy.Wady te spowodowaly, ze przetworniki tego typu nie nadaja sie do przetwarzania malych sil.Znany jest przetwornik typu DMPK-4, dzialajacy 10 13 20 równiez na zasadzie równowagi momentów, prze¬ znaczony do przetwarzania róznicy cisnien w zakre¬ sie 25—100 mm slupa wody. Przetwornik jest tak skonstruowany, ze posiada dwie dzwignie i mie¬ szek sprzezenia zwrotnego oraz wyposazony jest w przepone o bardzo duzej srednicy, co pozwala na uzyskanie wiekszej sily od elementu pomiaro¬ wego i, zwiekszenie momentu sily. Przyrzad ten posiada dosc duze wymiary gabarytowe. Duza srednica przepony pomiarowej zwieksza jego wraz¬ liwosc na wstrzasy i zmiany temperatury otocze-, nia, co powoduje, ze blad pomiaru przekracza za¬ dana dokladnosc aparatu. Koszt wytwarzania ta¬ kiego przyrzadu jest duzy, a zlozona i skompliko¬ wana budowa aparatu, utrudnia jego eksploatacje i konserwacje.Znane sa równiez urzadzenia, wyposazone w dzwignie jedno-lub dwuramienna, na której umiesz¬ czone sa dwa mieszki, polaczone równolegle z wyjsciem wzmacniacza pneumatycznego,. spelnia¬ jace role sprzezenia zwrotnego calkujacego lub rózniczkujacego, stosowane w takich aparatach, jak wzmacniacze, sumatory, ustawniki pozycyjne, re¬ gulatory, zarówno w systemach przesunieciowych jak i silowych. Urzadzenia te nie maja jednak za¬ stosowania w przetwornikach.Patent polski nr 47868 podaje konstrukcje przet¬ wornika pneumatycznego, wyposazonego w dwa, jednakowe mieszki, naciskajace pod wplywem'• czynnika' gazowego na dzwignie, w róznych od-76 3 leglosciach od osi jej obrotu, tworzac rózne, sta¬ nowiace sprzezenie zwrotne momenty sil na nia dzialajace. Przetwornik ten sluzy do utrzymywania cisnienia czynnika gazowego na wymaganej wyso¬ kosci, czyli spelnia role regulatora proporcjonalne¬ go, a nie urzadzenia z mozliwoscia nastawy róz¬ nych zakresów przetwarzanych sil.Celem wynalazku jest skonstruowanie ukladu przetwarzajacego przetwornika pneumatycznego, po¬ zwalajacego na ciagly pomiar i przetwarzanie mi¬ nimalnych sil w klasie niedokladnosci ponizej 1%.Przedmiotem wynalazku jest przetwornik pneu¬ matyczny malych sil, tak skonstruowany, ze po¬ siada jeden drazek o kwadratowym ksztalcie prze¬ kroju poprzecznego, stanowiacy równoczesnie dwu- ramienna dzwignie silowa i porównawcza, na któ¬ rym umieszczone sa róznicowo dwa rózne mieszki, dzialajace na drazek w przeciwnych kierunkach wzgledem punktu podparcia. Mieszki stanowia uk¬ lad róznicowy, spelniajacy role sprzezenia zwrot¬ nego, zapewniajacego proporcjonalna zaleznosc uzy¬ skiwanego sygnalu wyjsciowego wzgledem przetwa¬ rzanej malej sily. Na jednym koncu drazka za¬ budowana jest równiez przyslonka wspólpracuja¬ ca z dysza sterujaca i korektor zerowy. Czesc po¬ miarowa drazka oddzielona jest od czesci przetwa¬ rzania przepona z materialu sprezystego, która sta¬ nowi równoczesnie uszczelnienie i punkt podparcia drazka. Na drugim koncu drazka przylozona jest mala sila przetwarzana, F pom., pochodzaca od elementu pomiarowego. Przetwornik wyposazony jest równiez w dlawik staly, wzmacniacz mocy i linie polaczeniowa sygnalu wyjsciowego.Przetwornik wedlug wynalazku pokazany jest na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój wzdluzny aparatu, fig. 2, 3, 4, i 5 konstrukcyjne rozwiazania dyszy sterujacej, przyslonki, korektora zerowego i przekrój poprzeczny drazka.Na pojedynczym drazku 1, stanowiacym równo¬ czesnie dwuramienna dzwignie silowa i porównaw¬ cza, umieszczone sa dwa mieszki o róznej po¬ wierzchni czynnej, mieszek staly 2 i mieszek prze¬ suwny 3, sluzacy do nastawiania i zmiany zakresu przetwarzanych malych sil. Mieszki wyposazone sa wewnatrz w sprezyny srubowe. Mieszek staly 2, dzialajacy sila w punkcie „c" na stalym ramieniu drazka 1, jest zamocowany w takiej odleglosci od punktu podparcia drazka „b", ze uzyskiwany mo¬ ment sily dla okreslonej wartosci sygnalu wyjscio¬ wego w przedziale 0,2—1 atn i róznych wielkosci sil przetwarzanych, ma wartosc stala i jest wie¬ lokrotnie wiekszy i niezalezny od momentu sily przetwarzanej. Na koncu drazka 1 zabudowana jest przyslonka 4, zabezpieczona sprezynka srubo¬ wa 5. Ponizej przyslonki 4 przymocowany jest do drazka 1 korektor zerowy 6. Drazek 1 jest zamo¬ cowany i podparty w punkcie „b" membrana spre¬ zysta 7. Uklad sterujacy sklada sie z dyszy steru¬ jacej 8, dlawika stalego 9 i polaczony jest ze wzmac¬ niaczem mocy 10 oraz z linia polaczeniowa sygnalu wyjsciowego 11.Dysze sterujaca 8, przedstawiona na rysunku fig. 2, stanowi sruba wkrecona do obudowy, uszczel¬ niona przy pomocy dwóch uszczelek pierscienio¬ wych 12 i stabilizowana wewnatrz obudowy spre- 941 4 zyna srubowa 13. Sprezyna ta kasuje luzy miedzy dysza a obudowa, a równoczesnie pozwala na re¬ gulacje ruchu obrotowo-wzdluznego dyszy 8 wzgle¬ dem plaszczyzny przyslonki 4. Przyslonka 4, przed- 5 stawiona na rysunku fig. 3 ma ksztalt stopki, przy¬ mocowanej na stale do trzpienia 14, zabezpieczo¬ nego sprezynka srubowa 5 i dwoma nakretkami 15.Elementy te zabudowane sa w srubie 16 mocuja¬ cej strzemiona 17, wkreconej do drazka 1 prosto¬ to padle wzgledem osi drazka i czola dyszy steruja¬ cej 8. Konstrukcja ta pozwala na regulacje ruchu wzdluznego i/lub ruchu obrotowego przyslonki 4, czyli regulacje przylegania wzgledem plaszczyzny dyszy sterujacej 8. Korektor zerowy 6, przedsta- 18 wiony na rysunku fig. 4, stanowi zestaw dwóch sprezyn, sprezyny korygujacej 18 i dociskowej 19.Sprezyna korygujaca 18 sluzy do wlasciwego usta¬ wienia drazka 1 z przyslonka 4 wzgledem dyszy 8. Jest przymocowana jednym koncem do drazka 20 1 przy pomocy sruby 20, a drugim koncem do nakretki z prowadnica 21 przesuwna na srubie 22.Sruba 22 i nakretka 21 stabilizowane sa wzgledem obudowy druga, kilkakrotnie silniejsza sprezyna dociskowa 19, która zabezpiecza korektor zerowy 6 25 przed ruchem wzdluznym i bocznym przy wstrza¬ sach oraz kasuje luzy nakretki 21 wzgledem sruby ' 22 w czasie korekcji zera.Drazek 1, przedstawiony w przekroju poprzecz¬ nym na rysunku fig. 5, ma kwadratowy ksztalt 30 przekroju poprzecznego, z czterema symetrycznymi wycieciami wzdluznymi, dostosowanymi do stalego zamontowania mieszka 2 i latwego przesuwnego montowania mieszka 3, sluzacego posrednio do zmiany i nastawy zakresu sil przetwarzanych. 35 Przetwornik wedlug wynalazku dziala na znanej zasadzie równowagi momentów Mt=M2, przy czym momenty te maja stala wartosc dla róznych wiel¬ kosci przetwarzanych sil, ale dla tej samej okreslo¬ nej wartosci cisnienia wyjsciowego w przedziale 40 3,2—1 atn. Wstepne przygotowanie równowagi ze¬ rowej przetwornika na wartosc 0,2 atn przeprowa¬ dza sie korektorem zerowym 6. Skladowy moment, pochodzacy od wartosci pomiarowej sily F pom., przylozonej do drazka 1 w punkcie „a", dziala na 45 ramieniu drazka wzgledem punktu podparcia „b" na przeponie 7, co powoduje zblizenie stopki przy¬ slonki 4 do dyszy sterujacej 8. Pociaga to za soba przydlawienie wplywu sprezonego gazu z dyszy 8 do atmosfery, którego ilosc ogranicza staly dlawik 50 9. Nastepuje wzrost cisnienia sterujacego wzmacnia¬ cza mocy 10, a to z kolei powoduje otwarcie za- worka wzmacniacza 10, zasilanego sprezonym ga¬ zem o cisnieniu 1,4 atn. W linii polaczeniowej 11 nastepuje wzrost cisnienia wyjsciowego wzwyz od 55 nastawionej zerowej wartosci, stanowiacego sygnal wyjsciowy. Równolegle polaczenie, bez oporów, sy¬ gnalu wyjsciowego z odbiornikiem i mieszkami' 2 i 3 o róznych powierzchniach czynnych, gwarantuje wyrównywanie sie cisnienia w linii polaczeniowej 80 11. Rózne sily, pochodzace z iloczynu równych cis¬ nien i róznych powierzchni czynnych mieszków 2 i 3, dzialajace przeciwnie w punktach „c" i „d" na drazek 1 wzgledem punktu podparcia „b", stanowia uklad róznicowy jako sprzezenie zwrotne. Dzieki 65 dzialaniu tego sprzezenia zwrotnego, ustala sie syg-76 941 5 nal wyjsciowy na odpowiedniej wartosci, proporcjo¬ nalnej do wielkosci sily przetwarzanej F pom. Wa¬ runkiem równowagi jest, aby moment ML mieszka 2 byl równy skladowemu momentowi M2, pocho¬ dzacemu od sily pomiarowej F pom w punkcie „a" i sily mieszka 3 w przesuwnym punkcie „d", dzia¬ lajacych w zgodnym kierunku wzgledem punktu podparcia „b".Mom. mieszka 2 — _ Mom. pomiar. F pom. — Mom. mieszka 3=0 — Mt ~=0 czyli M1=Mt=const Przetwornik wedlug wynalazku wykazuje szereg zalet w stosunku do przetworników znanych. Dzie¬ ki duzej sile stalej, dzialajacej na stalym ramie¬ niu drazka 1 w punkcie „c" wzgledem punktu „b", kilkakrotnie wiekszej od wielkosci sily pomiaro¬ wej, dzialajacej w punkcie „a", uklad jest stabilny sam w sobie, nawet bez przylozenia sily od elemen¬ tu pomiarowego. Ta wlasciwosc ukladu umozliwia przetwarzanie malych sil pomiarowych. Przetwor¬ nik nie jest wrazliwy na wstrzasy i zmiany tempe¬ ratury i wykazuje 4-krotnie mniejszy blad w sto¬ sunku do przyjetej normy, wynoszacej nie wiecej jak ltya na 10°C. Posiada mozliwosc latwej regu¬ lacji, eliminujacej wplyw cisnienia statycznego ko¬ mory pomiarowej, odznacza sie dobra powtarzal¬ noscia i liniowoscia sygnalu wyjsciowego. Orygi¬ nalna konstrukcja dyszy i przyslony zabezpiecza ten uklad przed znieksztalceniem w wypadku prze¬ kroczenia zakresu pomiarowego i w wypadku prze¬ ciazenia jednostronnego cisnieniem statycznym ko¬ mory pomiarowej. Pozwala na regulacje wzajemne¬ go polozenia tych dwóch elementów przy sprawdza¬ niu wplywu cisnienia statycznego na sygnal wyjs¬ ciowy.Zalety przetwornika pozwalaja na wszechstronne jego zastosowanie do ciaglego przetwarzania ma¬ lych sil, pochodzacych od róznicy cisnien, nadcis¬ nienia, podcisnienia, cisnienia absolutnego, poziomu, temperatury itp., zarówno dla gazów, jak i cieczy, 6 to jest, we wszystkich punktach pomiarowych, szczególnie tam, gdzie jest wymagana duza doklad¬ nosc punktów regulacyjno-bilansowych. 8 PL PL

Claims (5)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Przetwornik pneumatyczny malych sil, do prze¬ twarzania ich na znormalizowany, pneumatyczny, proporcjonalny sygnal o zakresie 0,2—1 atn, posia¬ dajacy dzwignie dwuramienna, na której zamonto¬ wane sa róznicowo dwa mieszki, wyposazony w dlawik staly i wzmacniacz mocy, znamienny tym, ze na jednym koncu drazka (1), stanowiacego rów¬ noczesnie dzwignie silowa i porównawcza, zamonto¬ wane sa dwa mieszki o róznej powierzchni czyn¬ nej mieszek staly (2) i mieszek przesuwny (3), przyslonka (4) wspólpracujaca z dysza sterujaca (8) oraz korektor zerowy (6), a na drugim koncu drazka (1) przylozona jest mala sila przetwarzana F pom., pochodzaca od elementu pomiarowego.

2. Przetwornik wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze drazek (1) stanowiacy równoczesnie dzwignie si- . lowa i porównawcza, posiada w przekroju ksztalt kwadratu z czterema symetrycznymi wycieciami wzdluznymi, dostosowanymi do stalego zamontowa¬ nia mieszka (2) i przesuwnego montowania mieszka (3).

3. Przetwornik wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze dysza sterujaca (8), wykonana w ksztalcie sru¬ by, jest stabilizowana wewnatrz obudowy sprezyna srubowa (13), kasujaca luzy, co pozwala na regu¬ lacje ruchu obrotowo-wzdluznego dyszy (8) wzgle¬ dem plaszczyzny przyslonki (4).

4. Przetwornik wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze przyslonka (4) posiada sprezyne srubowa (5), umozliwiajaca regulacje ruchu wzdluznego i/lub ruchu obrotowego wzgledem plaszczyzny dyszy ste¬ rujacej (8).

5. Przetwornik wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze korektor zerowy (6) stanowi zestaw • dwóch sprezyn srubowych, sprezyny korygujacej (18) i sprezyny.dociskowej (19), przy czym sprezyna do¬ ciskowa (19) zabezpiecza stabilizacje nakretki z prowadnica (21) i sruby (22) wzgledem obudowy. 15 20 25 30 35 4076 041 ftf 1 F pom^76 941 f/C4 19 21 22 18 117 20 FigS PL PL