SU559143A1 - Датчик отношени давлений - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области приборостроени , а именно, к приборам измерени  равлени .

Дл  обеспечени  высокой точности изм&рени  функциональных давлений, в частности измерени  отношени  давлений. часто исполь з уют принцип компенсации сил, развеваемых чувствительными элементами прибора. Известны компенсационные датчики отношени  дав лений с сильфонными чувствительными зл&ментами l. Такой датчик содержит четыре измерительных сильфона, расположенных попарно соосно и так, что оси парных сильг фонов ортогональны.Усили ,развиваемые сильфонами , формируют результирующую силу на рычаге, расположенном на подвижной плат форме, поворот которой осуществл етс  сервоприводом . Перемещение платформы выводит подвиж1гую систему из равновеси , при котором она поворачиваетс  относительно оси и замыкает один из контактов цепи управлени  сервопривода. При этом двигатель через редуктор и передаточный мехнизм npi водит систему в состошше равновеси , при котором направление результирующей силы,

развиваемой сильфонами, совпадает с , проход щей через оси вращени  обеих платформ. В состо щий равновеси  угол между одной из ортогональных осей сильфонов и пр мой, проход щей через оси вращеш1Я подвижных платформ, пропорционален аркта генсу отношени  измер емых давлений. Таким образом, выходна  характеристика прибора имеет нелинейный характер. Частична  линеаризаци  выходной характеристики в таком приборе осуществл етс  механической передачей, содержащей поводковый механизм кулачкового типа, черв чный и цилиндрические редукторы и другие злеме ты , усложн ющие схему и внос щие допот нительные погрешности. Кроме того, сложен в технологическом отноше ши.

Известен датчик отнощени  давлений, содержащий в качестве чувствитель}1ых элементов два сильфона 2, Подвижные концы сильфонов через гибкие передачи св заны с балансировочным рычагом, вращающимс  на оси. Изменение давлений обуолоБливаетс  поворотом рычага, а уравновещивание сил на рычаге - поворотом одного иа сильфонов, установленного на подвижной платформе и изменением величины нормальной составл ющей силы от этого сильфона на рычаге. Недостатком такой конструкции  вл етс  больша  нешшейность выходной характеристики и низка  виброуотойчивость . Балансировка подвижной системы в таком.приборе осуществл етс  сложными механизмами и не может обеспечить достаточной виброустойч шости во всех пространственных положени х и, соответственно, Bbtсоких динамических характеристик, предъ$1&л емых к авиационным приборам. Наличие гибких св зей между сильфонами и рычагом также снижает динамические характеристики прибора.

Целью изобрете1ш   вл етс  повышение линейности выходной характеристики, повин шение динамических характеристик датчика и расширение диапазона измерени  отношеки  давлений.

Это достигаетс  тем, что в предлагаемо датчике, основанном на прщщипе компенсации сил, развиваемых чувствительными элементами , введен установленный на оси равг. новесный фигурный рычаг, содержаший рабочую поверхность, выполненную в форме дуги окружности, к которому с одной стороны от оси жестко {прикреплен /один сильj$oHla с д|эугой стороны на его рабочую поверхность- установлен ролик, св занный через жесткий кронштейн с другим сильфоном . Оба сильфона расположены так, что их оси во всех положени х проход т через центр окружности, : дугой которой  вл етс  рабоча  поверхность рычага,

В зависимости от абсолютных значений измер емых давлений датчик может быть выполнен в двух вариантах: - с наружной рабочей поверхностью рычага и перемещением ролика по этой поверхности;|

- с внутренней рабочей поверхностью рычага и перемещением ролика по этой поверхности , I ,™

На фиг, 1 дана конструктивна  |схема датчика, в котором меньшее по абсолютному значению давлениеподаетс  в сильфон 1, а большее давление - под крышку прибора . Така  конструкци  обеспечивает выео кую чувствительность и точность при измерении малых значений давлений,

.

При измерении больших давлений требуетс  обеспечение соответствующего запа- са прочности корпуса и крышки, i в соответст ВИИ с этим возрастает вес прибора, усложн етс  его герметизаци .

На фиг. 2 дана конструктивна  схема датчика отношени  давлений, в которой большее

из давлений подводитс  во .внутрь cильфoлa а меньшее - под крышку. Така  конструкци  позвол ет расширить диапазон измерени  отношени  давлений.

Датчик содержит сильфон 1, прикрепленный неподвижно одним концом к корпусу, а другим концом жестко соединен с рычагом 2. Рычаг 2 установлен на оси 3 и сбалансиро ван относительно этой оси.

Наружна  поверхность рычага (рабоча  его поверхность) выполнена в виде дуги окружности. Радиус этой дуги выбран конструктивно , с учетом требований минимальных габаритов прибора и диапазона измерени  отношени  давлений. На одном конце 2 через изол тор укрепленподвижный контакт 4, а на корпусе прибора укреплены неподвижные контакты 5 и 6,

На подвижной платформе 7 укреплен сильфон-анероид 8. Платформа через зубчатую передачу- св зана с валом |двигател  9. К сильфону-анероиду 8 прикреплен кронштейн 10, установленный на оси 11 и сбалансированный относительно этой оси. -, На конце кронштейна 10 укреплен ролик 12, упирающийс  в рычаг 2. Сильфон-анероид 8, как и сильфон 1, установлены так, что их оси пересекаютс  точке,  вл ющейс  центром окружности,дугой которой  вл етс  рабоча  поверхность рычага. На корпусе установлен потенциометр 13, щетка которого соединена с платформой 7, Вращение платформы 7 ч&рез зубчатую передачу передаетс  сельсингенератору 14. Корпус датчика закрываетс  крышкой,

Датчик работает следующим образом.

Одно из измер емых давлений поступает под крышку датчика и воздействует снаружи на сильфоны 1 и 8; другое измер емое .давление через трубку-15 подаетс  внутрь сильфона 1. Прибор настроен так, что в установившемс  режиме {при неизмен ющемс  значении отношени  давлений) контакты 4 и 5, 4 и 6разомкнуты. Изменение одного из давлений или непавнозначное изменени обоих давлений вызьшает изменение сил,действующих на рычаг и поворот рычага,

В результате поворота рычага на угол, достаточный дл  замыкани  контактов, последние замыкаютс  и управл ющий сигнал поступает на двигатель 9, который через зубчатую передачу перемещает платформу 7 Поворот платформы 7 и св занного с ней кронштейна 10 вызывает перемещение ролика 12 по рычагу и изменение точки приложени  силы, развиваемой сильф он ом-анероидом 8 на рычаге 2. Перемещение ролика 12 по рычагу 2 продолжаетс  до момента уравновешивани  рычага, при котором контакты разомкнутс . При движении платформы 7 перемещаетс  щетка потенциометр, 13 и происходит вращение ротора сельсингенератора . Сигналы, снимаемые с потенциометра и сельсин-генератора, поступают на систему измерени  или контрол .

Отличие конструкщш,: показанной на фиг. 1, от конструкции на фиг. 2 заключаетс  в форме выполнени  рычага 2 и кронитеина 10. Рабочей поверхностью рычага 2 на фиг, 1  вл етс  его наружна  поверхнос по которой перемещаетс  ролик, а рабочей поверхностью рычага 2 на фиг. 2  вл етс  его внутрен   поверхность.

Выполнение рабочей поверхности рычага в форме дуги окружности и расположение сильфонов обеспечивает получение линейной выходной характеристики в большом диапазоне угла поворота;платформы, т.е. в широком диапазоне изменени , отношени  давлени В датчике предлагаемой конструкции платформа допускает поворот на угол 60 , при этом нелинейность выходной характеристики составл ет менее 1%.

Диапазон измерени  отношени  давлений датчиком предлагаемой конструкции (см. фиг. 2), составл ет 1 - 30 при точности 0,7-1%.

Введение жестких св зей между снльфо|- нами и рычагом, а также введение механической контактной св зи рычага с кронштейном при помощи ролика позвол ет полу1чить сбалансированную подвижную систему, обладающую высокой устойчивостью к ме- ханическим нагрузкам во всем диапазоне измерени .

Claims (2)

1. Датчик отвошени  давлений, содержащий сильфонные чувствительные элементы, равновесный рычаг, двигатель с редуктором, отличающийс  тем, что, с целы повышени  линейности выходной характернотики , расширени  диапазона измерений, повышени  динамических характеристик, в него введен установленный на оси равновеоный фигурный рычаг, к которому с одной стороны от оси жестко прикреплен открьь:тый сильфон, а с другой стороны на нем выполнена рабоча  поверхность в форме дуги окружности, на которой установлен ролик, св занный через жесткий кронштейн с сильфоном-анероидом и измен ющий при своем перемещении точку приложени  силы на рычаге, причем сильфоны расположены так, что их оси во всех положени х проход т через центр окружности, дугсй которой  вл етс  рабоча  поверхность рычага, 2. Датчик по пД, о т л и ч а ю ш и йс   тем, что, с целью увеличени  надежности при увеличении номзшального значени  одного из измер емых давлений и обеопечени  малых габаритов и веса, рабочей поверхностью рычага служит его внутренн   поверхность, а большее из измер емых давле1ший подведено внутрь открытого силь фона , меньщее - снаружи обоих сильфонов.

Источники шформащш, прин тые во внимание при экспертизе:

1.Патент Великобриташш № 111383, кл. С 1 N , опубл. 1961 г.

2.Патент США № 3266320, кл. 73407 , опубл. 1966 г., (-прототип).