Аналоговый преобразователь сигнала давления,усилия,перемещения в пневматический сигнал Советский патент 1985 года по МПК G06G5/00 

Изобретение относится к.устройству контроля и регулирования и может быть использовано для преобразования сил, давлений, перемещений, уровня и т.д. в давление газа.

Цель изобретения - расширение рабочего диапазона изменения входного сигнала.

На чертеже приведена схема преобразователя.

Преобразователь состоит из корпуса 1 с поршнем 2, чувствительного элемента в виде размещенного в полости корпуса 1 между его дном 3 и поршнем 2 упругого тепа 4 из открытопористого материала с центральным каналом 5 бочкообразной формы, вьшолненным собсно с отверстием 6 в дне 3 корпуса 1 и сообщенным через поры в упругом теле 4 и каналы 7 в боковой стенке 8 корпуса 1 с атмосферой.

Канал 5 через отверстие 6 соединен через дроссель с каналом 10 питания и непосредственно с выходным каналом 11, к которому подключен контролирующий прибор 12. Упругое тело 4 и поршень 2 установлены относительно боковой стенки 8 корпуса 1 с зазором 13. Между поршнем 2 и упругим телом 4 размещена защемленная по периферии в корпусе 1 эластичная мембрана 14.

В центральном канале 5 размещена сменная пружина 15 сжатия. В предлагаемом преобразователе сопло отсутствует, а выход дросселя 9 подсоединен к штуцеру 16, ввернутому в отверстие 6 с возможностью взаимодействия с пружиной 15.

Возможность перемещения штуцера 16 в отверстии 6 позволяет вести подрегулировку жесткости сменной пружины 15, а тем самым и чуэствитель-.ности преобразователя.

Преобразователь работает следующим образом.

При отсутствии воздействия на поршень 2 и, соответственно, через мембрану 14 на упругое тело 4 из открытопористого материала воздух, входящий через штуцер 16 в центральный канал 5, через поры упругого тела 4, зазор 13 и каналы 7 выходит свободно в атмосферу. При этом воздух проходит преимущественно через поры меньшей по сечению центральной части упругого тела 4.

Поры упругого тела 4 и каналы 7 выполняют функции дросселя, а полости штуцера 16 и центрального канала 5 выполняют в преобразователе функции междроссельной камеры, к которой подсоединен прибор 12. Учитывая, что проводимость пор упругого тела 4 и каналов 7 выбирается не меньше проводимости внутреннего канала штуцера

16, то при отсутствии воздействия на . поршень 2 в полости центрального канала 5 устанавливается минимальное

давление. I

При воздействии преобразуемого параметра на поршень 2 мембрана 14 и упругое тело 4 деформируются, часть его пор в наиболее узкой центральной части начинает перекрываться а давление в центральном канале 5 увеличиваться. По мере увеличения воздействия со стороны преобразуемого параметра все большая часть пор в упругом теле 4 перекрывается, но в поперечном размере оно остается неизменньм до тех пор, пока не перекрыта большая часть пор или пока не выбраны пустоты пор упругого тела 4. Лишь после этого последнее начинает увеличиваться и в поперечном размере уменьшается зазор 13, что также способствует увеличению сопротивления истечению воздуха из центрального канала 5 и давления, регистрируемого прибором 12. Но-еще до зтого

или примерно в это время зазор 13 уменьшается и за счет деформации упругого тела 4 в поперечном направлении и, прежде всего, в средней части из-за увеличения давления воздуха в

полости центрального канала 5 и увеличения на стенки упругого тела 4 со стороны центрального канала 5. По мере перемещения поршня 2 мембраной 14 постепенно перекрываются верхние каналы 7 в боковой стенке 8 корпуса 1, что также уменьшает общую проводимость каналов 7 и приводит к увеличению давления в канале 5. По мере увеличения давления в центральном

канале 5 увеличивается усилие на открытую в канале 5 часть мембраны 14 и поршень 21, а направленное встречное усилие со стороны преобразуемого параметра увеличивает верхний

предел преобразуемого параметра. В предлагаемом устройстве это очень важно, так как упругие свойства тела 4 из открытопористого материала 3 меньше, чем, например, из сплошныхрезины, каучука или тефлона. Поэтому по мере перемещения поршня 2 создается нарастающее противодавление, восполняющее недостаточно широкие пределы упругих свойств чувствительного упругого тела 4 из открытопорис того материала. Заменой сменной пружины 15 представляется возможность использовать предлагаемый преобразователь в одних и тех же габаритах для преобразования параметров, изменяющихся по вели чине в широких пределах. Устройство позволяет расширить диапазон изменения величин преобразуемых параметров за счет использования упругого тела из открытопористого материала, деформируемого малыми усилиями со стороны преобразуемого параметра;отсутствия сопла и в связи с этим рассеивания воздуха, а также малой величиной каналов, образуемых порами, в силу чего измене ние размера пор и смещение их относительно отверстий в боковой стенке корпуса приводят к увеличению чувст вительности изменения усилия со сто роны преобразуемого параметра, и, что особенно важно, общая проводимость их начинает изменяться с само го начала воздействия преобразуемог параметра при незначительных измене ниях воздействия и по линейному закону. Этому способствует и выполне02ние центрального канала бочкообразной формы, в этом случае сначала в большей степени деформируется упругое тело в средней части, а затем ближе д торцам. Кроме того, устройство позволяет расширить диапазон изменения величин преобразуемых параметров за счет влияния на общую проводимость изменения зазора между упругим телом и боковой стенкой корпуса, а также перекрытием части каналов мембраной по мере перемещения поршня; наличия зазора между упругим телом и боковыми стенками и соответственно исключения сил трения по мере перемещения поршня, которые вносят нелинейность в характеристику преобразователя; :создания противодавления на поршень по ме.ре увеличения давления в полости центрального канала. Мембрана, размещенная между поршнем и упругим телом, исключает протечки воздуха в зазоре между боковой стенкой стакана и поршнем и позволяет использовать его для преобразования параметров (например, уровня, давления и т.д.) в герметичных объемах или в объемах с агрессивными средами. Кроме того, мембрана наряду с упругим телом составляет единый чувствительный элемент и, обладая линейной характеристикой, способствует расширению диапазона изменения величин преобразуемых параметров..

1 . АНАЛОГОВЕЛЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СИГНАЛА ДАВЛЕНИЯ, УСИЛИЯ, ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ СИГНАЛ, содержащий установленный в корпусе поршень, чувствительный элемент в виде расположенного в полости корпуса между его дном и поршнем упругого тепа с центральшФ каналом, выполненным соосно с отверстием в дне корпуса и сообщенным через каналы в упругом теле и в боковой стенке корпуса с атмосферой, и дроссель, вход которого соединен с каналом питания, а выходс выходным каналом, отличающийся тем, что, с целью расширения рабочего диапазона изменения входного сигнала, упругое тело выполнено из открытопористого материала и установлено вместе с поршнем с зазором относительно боковой стенки корпуса, выход дросселя соединен с отверстием в дне корпуса, а между поршнем и упругим телом размещена защемленная по периферии в корпусе эластичная мембрана. 2.Преобразователь по п. 1, о тличающийся тем, что центральный канал чувствительного элемен(Л та выполнен бочкообразной формы. с 3.Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что в центральном канале чувствительного элемен-S та установлена пружина сжатия.