SU1143894A1 - Цифровой преобразователь давлени - Google Patents

Abstract

ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДАВЛЕНИЯ, содержащий пневмомеханический сумматор, состо щий из рычага , установленного на упругой опоре, один конец которого св зан с чувствительным манометрическим элементом, счетчик импульсов и канал питани , отличающийс  тем, что, с целью упрощени  преобразовател  и повышени  его надежности, пневмомеханический сумматор состоит, нз четырех камер , в первой из которых, сообщенной с входным каналом, размещен чувствительный манометрический элемент в виде сильфона, один торец которого жестко закреплен на перегородке между первой и второй камерами , причем на данной перегородке жестко закреплен торец второго сильфона, размещенного во второй камере, св занной с атмосферой , и  вл ющегос  упругой опорой рычага, и выполнено отверстие дл  сообщени  полостей первого и второго сильфонов , между подвижными торцами которых установлена пружина, рычаг пневмомеханического сумматора выполнен в виде трубы с дросселем, через который полости первого и второго сильфонов сообщены с внещней полостью третьего сильфона, установленного в третьей камере, причем один торец третьего сильфона жестко закреплен на перегородке между второй и третьей камерами, выполненной с отверстием дл  рычага и с отверстием дл  св зи внутренней полости третьего сильфона с второй камерой, а подвижный торец третьего сильфона соединен с рычагом, треть  и четвертые камеры пневмомеханического сумматора сообщены через золотниковый клапан, золотник которого размещен на верхнем торце рычага, нижний торец которого жестко соединен с подвижным торцом второго сильфона, четверта  камера сообщена с атмосферой, а треть  - со счетоо оо со чиком импульсов и через другой пневматический дроссель - с каналом питани . 4

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  точного измерени  преимущественно малых давлений и разр жений, а также в качестве пневматического аналого-цифрового преобразовател  в различных отрасл х промышленности , например химической.

Известны цифровые измерительные приборы со счетчиками импульсов. Дл  измерени  давлени  к этим приборам необходим преобразователь давлени - в электрический сигнал 1.

Известен также цифровой преобразователь давлени , содержащий пневмомеханический сумматор, состо щий из рычага, установленного на упругой опоре, один конец которого св зан с чувствительным манометрическим элементом, и счетчик импульсов 2.

К недостаткам известного устройства следует отнести сложность измерительной схемы преобразовател  и наличие в ней электрических элементов, усложн ющих применение этого устройства дл  измерени  давлени  пожаре- и взрывоопасных сред.

Цель изобретени  - упрощение и повышение надежности преобразовател .

Эта цель достигаетс  тем, что в цифровом преобразователе давлени , содержащем пневмомеханический сумматор, состо щий из рычага, установленного на упругой опоре , один конец которого св зан с чувствительным манометрическим элементом, счетчик импульсов и канал питани , пневмомеханический сумматор состоит из четырех камер, в первой из которых, сообщенной с входным каналом, размещен чувствительный манометрический элемент в виде сильфона, один торец которого жестко закреплен на перегородке между первой и второй камерами , причем на данной перегородке жестко закреплен торец второго сильфона, размещенного во второй камере, св занной с атмосферой , и  вл ющегос  упругой опорой рычага, и выполнено отверстие дл  сообщени  полостей первого и второго сильфонов, между подвижными торцами которых установлена пружина, рычаг пневмомеханического сумматора выполнен в виде трубы с дросселем, через который полости первого и второго сильфонов сообщены с внещней полостью третьего сильфона, установленного в третьей камере, причем один торец третьего сильфона жестко закреплен на перегородке между второй и третьей камерами, выполненной с отверстием дл  рычага и с отверстием дл  св зи внутренней полости третьего сильфона со второй камерой, а подвижный торец третьего сильфона соединен с рычагом, треть  и четверта  камеры пневмомеханического сумматора сообщены через золотниковый клапан, золотник которого размещен на верхнем торце рычага, нижний торец которого жестко соединен с подвижным торцом второго сильфона, четверта  камера сообщена с атмосферой, а треть  - со счетчиком импульсов и через другой пневматический дроссель - с каналом

питани .

На чертеже приведена принципиальна  схема преобразовател .

Устройство состоит из корпуса, разделенного на четыре камеры 1-4. Камера 1 через щтуцер 5 сообщаетс  с входным каналом Р, давление в котором измер етс . Камеры 1 и 2 отделены друг от друга перегородкой 6. На этой перегородке со стороны камер 1 и 2 закреплены торцы сильфонов 7 и 8. В перегородке 6 имеетс  отверстие, благодар  которому сильфоны 7 и 8 образуют общую внутреннюю полость 9. В этой полости находитс  пружина 19, ст гивающа  подвижные торцы сильфонов 7 и 8. Сильфон 7  вл етс  чувствительным манометрическим

элементом. В камере 3 установлен подпружиненный пружиной 10 СИЛЬФОН 11, при этом один торец этого сильфона закреплен на перегородке 12, раздел ющей камеры 2 и 3. В этой перегородке имеютс  отверсти , через которые проходит рычаг 13, и внутренн   полость сильфона 11 сообщаетс  с камерой 2 и с атмосферой. Камеры 3 и 4 отделены друг от друга золотниковым клапаном 14 с золотником 15, закрепленным на верхнем торце рычага 13. Последний выполнен в виде трубь, в которую установлен пневматический дроссель 16. Верхний торец этой трубы герметично закрыт золотником 15. Через рычаг 13 соединены между собой подвижные торцы сильфонов 8 и 11. Внутренн   полость сильфонов 7 и 8 через

пневматический дроссель 16 сообщаетс  с камерой 3. Последн   соединена со счетчиком 17 импульсов и через пневматический дроссель 18 - с каналом питани  Рщп . Камера 4 сообщаетс  с атмосферой.

Преобразователь работает следующим образом.

Камера 3 через дроссель 18 заполн етс  сжатым воздухом, который через пневматический дроссель 16 в трубе рычага 13 поступает во внутреннюю полость 9, образованную сильфонами 7 и 8. При этом давдение воздуха в камере 3 растет быстрее, чем в полости 9. Давление воздуха в камере 3 сжимает сильфон 11 и изза этого перемещает рычаг 13 вниз. Клапан 14

поэтому плотнее закрываетс  золотником 15. Давление воздуха продолжает расти в камере 3 и в полости 9. При определенном давлении воздуха в полости 9 сила, действующа  на рычаг 13 со стороны сильфонов 7 и 8, становитс  больше силы,

действующей на него со стороны сильфона 11, а также веса рычага 13 и золотника 15. Рычаг 13 начинает перемещатьс 

вверх, что приводит к открытию кольцевого отверсти  в клапане 14 золотником 15 и стравливанию воздуха из камеры 3. При этом сила, действующа  на рычаг 13 со стороны сильфона 11, уменьшаетс , что способствует еще большему открытию клапана 14 золотником 15 и уменьшению давлени  в камере 3. Воздух из внутренней полости 9 сильфонов 7 и 8 начинает стравливатьс  через пневматический дроссель 16 и клапан 14 в атмосферу. Объем полости 9 уменьшаетс , поэтому рычаг 13 начинает перемещатьс  вниз.

При определенном объеме полости 9 клапан 14 закрываетс  золотником 15 и давление в камере 3 вновь начинает расти. Таким образом, в камере 3 в установившемс  режиме наблюдаютс  циклические изменени  давлени  сжатого воздуха. При этом частота этих изменений пропорциональна давлению контролируемой среды в камере 1. При изменении давлени  контролируемой среды Р в камере 1, например, при его уменьшении, также уменьшаетс  сила, действующа  на рычаг 13 снизу вверх от сильфона 7, представл ющего собой манометрический чувствительный элемент. Сила, развиваема  сильфоном 7 и пропорциональна  измер емому давлению, передаетс  рычагу 13 через пружину 19 и подвижный торец сильфона 8. Вследствие уменьшени  этой силы увеличиваетс  врем , в течение которого в камере 3 наблюдаетс  максимальное давление из-за необходимости увеличени , по сравнению с прежним, давлени  во внутренней полости 9 сильфонов 7 и 8 до момента , когда сумма сил, действующих на рычаг 13 снизу вверх, станет равной и больше суммы сил, действуюших на этот рычаг снизу вверх. Далее, увеличиваетс  также врем , в течение которого в камере 3 наблюдаетс  минимальное давление из-за уменьшени  скорости истечени  в атмосферу через дроссель 16 и открытый клапан 14 воздуха из внутренней полости 9 сильфонов 7 и 8. В результате частота изменени  давлени  в камере 3 уменьшаетс  пропорционально уменьшению давлени  измер емой среды.

Счетчик 17 импульсов измер ет врем , в течение которого давление в камере 3 измен етс  заданное число раз, либо длительность наблюдени  максимального или минимального давлений в камере 3, либо частоту изменени  давлени  в этой камере . Этот счетчик градуируетс  в единицах давлени .

Диапазон измерени  давлени  и чувствительность определ ютс  эффективной поверхностью сильфона 7. Начало шкалы прибора выставл етс  изменением жесткости пружины 10 сильфона 11, а конец шкалы - изменением жесткости пружины 19, сильфонов 7 и 8, а также из.менением проводимости пневматического дроссел  16.

По сравнению с известным прибором уменьшаютс  аппаратурные затраты при использовании изобретени  в цифровых системах контрол  и управлени  из-за упрощени  измерительной схемы благодар  исключению из нее р да электромеханических преобразователей и обеспечению простоты измерени  давлени  пожаро- и взрывоопасных сред.

/

/////// ////////А ////////////////Л

15 /

-

Y/////.

-

Claims (1)

1. ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДАВЛЕНИЯ, содержащий пневмомеханический сумматор, состоящий из рычага, установленного на упругой опоре, один конец которого связан с чувствительным манометрическим элементом, счетчик импульсов и канал питания, отличающийся тем, что, с целью упрощения преобразователя и повышения его надежности, пневмомеханический сумматор состоит, из четырех камер, в первой из которых, сообщенной с входным каналом, размещен чувствительный манометрический элемент в виде сильфона, один торец которого жестко закреплен на перегородке между первой и второй камерами, причем на данной перегородке жестко закреплен торец второго сильфона, размещенного во второй камере, связанной с атмосферой, и являющегося упругой опорой рычага, и выполнено отверстие для сообщения полостей первого и второго сильфонов, между подвижными торцами которых установлена пружина, рычаг пневмомеханического сумматора выполнен в виде трубы с дросселем, через который полости первого и второго сильфонов сообщены с внешней полостью третьего сильфона, установленного в третьей камере, причем один торец третьего сильфона жестко закреплен на перегородке между второй и третьей камерами, выполненной с отверстием для рычага и с g отверстием для связи внутренней полости третьего сильфона с второй камерой, а подвижный торец третьего сильфона соединен с рычагом, третья и четвертые камеры пневмомеханического сумматора сообщены через золотниковый клапан, золотник которого размещен на верхнем торце рычага, нижний торец которого жестко соединен с подвижным торцом второго сильфона, четвертая камера сообщена с атмосферой, а третья — со счетчиком импульсов и через другой пневматический дроссель — с каналом питания.