Пневматическое устройство для измерения силы Советский патент 1984 года по МПК G01L1/02 

1

Изобретение относится к устройствам для изме зения усилия с помощью пневматических средств и может найти применение при разработке силоизмерителей, весов, расходомеров, испытательных машин и преобразовательных устройств во всех отраслях промышленности,, где необходимо измерять и регулировать величины технологических параметров, преобразуя их в пневматический сигнал.

Известен преобразователь силового воздействия в Пневматический сигнал, содержащий корпус, блок мембран ;С разными зффективными площадями, сопло с заслонкой, управляемой мембранным блоком, на который воздействует силовоспринимающий элемент, жидкостный демпфер и дроссельный делитель в канале обратной связи С11.

Недостатком этого устройства являются неудовлетворительные динамические характеристики.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, содержащее корпус, силовоспринимающий элемент, воздействующий на блок мембран с различной эффективной площадью, разделяющих полость корпуса на глухие и проточную камеры, дроссель типа сопло - заслонка, управляемый мембранным блоком, при1чем проточная камера соединена через регулятор расхода или дроссель с источником питания и выходным каналом 2j

Общими недостатками данных устройств являются неудовлетворительные динамические характеристики (склонность к самовозбуждению колебательного процесса при нагрузке более 50% от максимальной)и невозможность измерять малое изменение величины усилий во всем диапазоне измерения.

Цель изобретения - улучшение динамических характеристик устройства, расширение диапазона измерения и повьщение точности.

Для достижения поставленной цели в пневматическое устройство для измерения силы, содержащее пневматический датчик силы, в котором глухие и проточная.камеры разделены мембранами различной эффективной площади, соединенными силовоспринимающим штоком-сумматором приложенного усилия и компенсационных сил в единый блок, установленный в проточной камере датчик перемещений, выполненный в виде пары сопло-заслонка, и

136872

манометр, причем проточная камера и соединенный с ней манометр подключены через дроссель к источнику давления, введены два пневматических реJ ле с различными фиксированными уровнями срабатьтания и второй манометр, глухая камера отрицательной обратной связи пневматического датчика силы ограничена мембраной большей эффек0 тивной площади и сообщена с вторым . манометром, через нормально закрытый пневмоконтакт реле с высоким уровнем срабатывания - с источником давления питания, и через нормально от5 крытый пневмоконтакт второго реле с низким уровнем срабатывания - с атмосферой, а проточная камера датчика ограничена мембраной меньшей эффективной площади и сообщена с вхоQ дами обоих реле.

На чертеже представлено пневматическое устройство для измерения силы.

Устройство содержит пневматический датчик силы 1, корпус которого

5 разделен мембранами 2 с различной эффективной площадью 3;, и S на глухие 3, 4 и проточную 5 камеры. Мембраны соединены между собой силовоспринимающим штоком 6 в единый блок,

д управляющий датчиком перемещения, выполненньпу в виде пары сопло 7 заслонка 8. Последняя соединена с торцом мембранного блока. Датчик перемещения типа сопло - заслонка установлен в проточной камере 5, которая соединена с манометром 9 и через дроссель. 10 с источником давления 11. Устройство содержит реле 12 с высоким уровнем срабатывания (например, одна из глухих командных кймер соединена с источником давления высокого уровня - Pg ) и реле 13 с низким уровнем срабатывания (одна их глухих камер соединена с источником давления низкого уровня - Р,; ) . Уровни срабатывания могут быть реализованы путем соединения глухих командных камер реле с источниками опорных давлений разных уровней или различной настройки пружин, входящих в реле. Проточная камера 5 пневматического датчика силы 1 соединена с входами обоих реле, а глухая каме ра 3 - с вторым манометром 14 и через нормально закрытый пневмоконтакт

15 реле 12 с высоким уровнем срабатывания - с источником давления питания, а через нормально открытый пневмоконтакт 16 реле 13 с низким 31 уровнем срабатывания - с атмосферой. Соотношения эффективных площадей 5 и &2 мембран пневматического датчика силы 1 и уровни срабатывания реле выбирают таким образом, чтобы весь диапазон измерения силы по манометру 9 был кратен цене наименьшего деления шкалы по манометру 14. Пневматическое устройство для измерения силы работает следующим образом. При приложении измеряемого усилия F к силовоспринимающему штоку 6 пневматического датчика силы 1 заслонка 8 перекрывает сопло 7 и в проточной камере 5 датчика 1 и на входах обоих реле 12 и 13 растет давление Р . Перекрьгеающая проточную камеру 5 мембрана преобразует это давление в компенсирующее воздействи Когда это давление превысит величину опорного давления низкого уровня, нормально открытый пневмоконтакт 16 реле 13 перекрьшает сообщение глухой камеры 3 датчика 1 с атмосферой Максимальное значение компенсирую щего воздействия мембраны проточной камеры определено произведением ее эффективной площади на величину опорного давления верхнего уровня Pgj реле 12. 7.4 Если приложенное усилие превысит величину максимального значения компенсирующего воздействия мембраны проточной камеры 5, нормально закрытый пневмоконтакт реле 12 открывается и сообщает глухую камеру 3 с источником питания, В глухой камере 3 растет давление , а перекрывающая ее мембрана преобразует это давление в компенсирующее воздействие. Величину приложенного усилия отсчитывают по манометрам 14 и 9, причем по манометру 9 отсчитывают значения, раскрывающие минимальную цену деления шкалы манометра 14. Если измеряемое усилие уменьшается, давление в камере 5 падает ниже величины Р„ , пневмоконтакт .16 реле 13 открьгоается и давление в глухой камере 3 датчика 1 падает до нового значения равновесия. Если измеряемое усилие увеличивается, давление в проточной камере 5 превысит опорное давление Р , пневмоконтакт 15 реле 12 открывается и в глухой камере 3 датчика 1 растет давление до нового положения равновесия. Устройство позволяет измерять силу в широком диапазоне без снижения точности и ухудшения динамических характеристик. ШШ/.,,

ПНЕВМАТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СИЛЫ, содержащее пневматический датчик силы, в котором глухие и проточная камеры разделены мембранами различной эффективной площади, соединенными силовоспринимающим штоком-сумматором приложенного усилия и компенсационных сил в единый блок, установленный в проточной камере датчик перемещения, выполнен.ный в виде пары сопло-заслонка,и мано-. метр, причем проточная камера и соединенный с ней манометр подключены через дроссель к источнику давления, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона измерения и улучшения динамических характеристик, в него вв.едены два пневматических реле с различными фиксированными уровнями срабатывания; и второй манометр, глухая камера отрицательной обратной связи пневматического датчика силы ограничена мембраной большей эффективной площади и сообще- на с вторым манометром, через нормально закрытый пневмоконтакт реле с (Л высоким уровнем срабатывания источником давления питания, а через нормально открытый пневмоконтакт второго реле с низким уровнем срабатывания - с атмосферой, а проточная камера датчика ограничена мембраной меньшей эффективной площади и сообщена с входами обоих реле. со О) 00