Пневмопереключающее устройство Советский патент 1992 года по МПК G01L27/00 G01L19/00 

IS

С

Изобретение относится к технике измерения полей давления при исследованиях на аэродинамических моделях и позволяет уменьшить габариты пневмопереключаю- щего устройства и повысить его быстродействие.Устройствосодержит цилиндрический статор 1 с датчиком 7 давления и приемными отверстиями 2 на его поверхности и притертый к нему цилиндрический ротор 3, имеющий осевой дренажный канал 6, соединенный радиальным отверстием 5 со спиральным пазом 4 на поверхности ротора. При повороте ротора 3 приводом 15 происходит последовательный опрос приемных отверстий 2, пневматический сигнал с которых поступает на датчик 7 давления. 1 ил.

8

7 9 1

15

Ь

О vl

СлЗ 00

Изобретение относится к приборостроению и предназначено для использования при игследопании полей давления на малогабаритных аэродинамических моделях

Известен пневмокоммутатор, содержа щий цилиндрический статор с равномерно расположенными на его поверхности отверстиями опроса, соединенными дренажными трубками с точками отбора давления В ста торе расположен ротор в виде профилированного кулачка с радиальным каналом, В корпусе устройства размещен шаговый привод и датчик давления. На валу привода установлено водило с осью, на которой расположен ротор, жестко прикрепленный к первому сателлиту, а датчик давления жестко связан с вторым сателлитом который выполнен за одно целое с осью На валу привода расположено центральное колесо, связанное с вторым сателлитом, а первый сателлит контактирует с другим центральным колесом расположенным на корпусе В оси выполнены левый канал и проточка, сообщающие радиальный канал с датчиком давления Отверстия опроса закрыты каналами, взаимодействующими с магнитной вставкой, впрессованной п ротор

Наличие водила шестерен, кулачка, клапанов, электромагнитов и асимметрично закрепленного вращающегося датчика давления усложняет конструкцию устройства и его Систему управления, увеличивает габариты устройства, повышает инертность его за счет увеличения объема подводящих каналов, что дедает его непригодным для ис- пользоаонил при исследовании малогабаритных аэродинамических моделей .

Известно пневмопереклЮ1.ающее устройство, содержащее цилиндрический статор и притертый к нему рогор На статоре по кольцевой образующей в несколько рядов расположены штуцеры для подсоединения коммутируемых пневмотрасс Изготовленный с большой точностью ротор имеет кольцевые каналы и пазы, расположенные против соответствующего ряда отверстий на статоре, которые трубками соединены с пневмопреобразователями Количество пневмопреобразоеателей строго соответствует количеству рядов отверстий на статоре. Ротор с помощью редуктора соединен с электроприводом непрерывного действия, который в свою очередь соединен с датчиком номера точки, который содержит кодовый колокол, осветитель и фотоэлементы, В корпусе устройства установлен также датчик синхроимпульсов, состоящий из щелевого колокола, осветителя и фотоэлементов.

й

Данное устройство проще по конструкции другого известного устройства, имеет меньшие габариты и более высокое быстродействие Однако наличие большого количе5 ства датчиков, выступающих штуцеров и трубок, соединяющих каналы отбора давления с датчиками, не позволяет применить и это устройство в малогабаритных из-за больших габаритов. Наличие дренажных

10 грубок и кольцевых проточек увеличивает длину измерительного канала, время опроса измеряемых давлений и уменьшает точность измерений. При этом из-за наличия бол ьшого количество датчиков это устройст15 во имеет сложную систему расшифровки и регистрации результатов измерения, увеличивает трудоемкость изготовления.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является пневмопе- 20 реключающее устройство, содержащее корпус, внутри которого установлен неподвижный диск с датчиком давления В неподвижном диске по двум и более концентрическим окружностям расположе25 ны отверстия опроса Неподвижный диск сопряжен с фторопластовым вкладышем подвижного диска, в котором выполнены глухие, радиально направленные каналы, сдвинутые по фазе один относительно дру30 того и численно равные числу концентрических окружностей неподвижного диска, по которым расположены отверстия опроса. На расходящихся концах глухие каналы имеют отверстия, сопряженные с соответст35 вующими отверстиями опроса н5 неподвиж ном диске, а другие концы этих каналов объединены одним общим отверстием, сопряженным с центральным отверстием, которое соединено с измерительной полостью

40 датчика давления. Противоположная полость датчика давления с помощью трубопроводов соединена с источником опорного давления. Подвижный диск, установленный в корпусе, своим валом соединен с приво45 дом Для уравновешивания сил. действующих на подвижной диск со стороны опрашиваемых давлений и для повышения точности измерений камера наддува, расположенная в корпусе за подвижным диском,

50 с помощью трубопровода соединена с источником внешнего давления.

Данное устройство имеет большие габариты, не позволяющие применять его в малогабаритных моделях. Статор и ротор,

55 изготовленные в виде дисков и с подводом с торца опрашиваемого давления, также препятствует применению устройства в целом а малогабаритных моделях. При этом объем подводящих каналов до датчика дав- лениз значительно увеличивают время опроса измеряемых давлений, что отрицательно сказывается ria быстродействии устройства,.

Цель изобретения - уменьшение габаритов устройства и повышение быстродействия за счет уменьшения объема каналов в теле ротора.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве статор и ротор выполнен цилиндрической формы, а на поверхности ротора выполнен спиральный па з, соединенный в средней части радиальным отверстием в роторе с осевым дренажным каналом, который сопряжен с измерительной полостью датчика давления, опорная полость которого соединена каналом с источником статического давления.

На чертеже схематически показано предлагаемое устройство, разрез.

Пневмопереключающее устройство состоит из корпуса 1, на поверхности которого в несколько рядов равномерно располо же- ны дренажные отверстия 2. Внутри корпуса

1установлен ротор 3, на цилиндрической поверхности которого выполнен спиральный паз 4, соединяющий одно из отверстий

2с помощью радиального канала 5 и центрального канала 6 с измерительной полостью датчика 7 давления, расположенного в головке 8 корпуса и зафиксированного в ней с помощью крышки 9. Для уменьшения коммутационных линий канал 5 начинается со средней части паза 4.

При этом угол наклона спирального паза 4 определяется по формуле

где а- угол наклона спирального паза, град;

D - диаметр ротора, м;

m - число рядов дренажных отверстий по образующей корпуса;

п - число дренажных отверстий в ряду;

L - расстояние между крайними дренажными отверстиями в ряду, м.

Опорная полость 7 датчика давления через канал 10 в головке 8 корпуса и через внутрикорпусное отверстие 11 соединена с источником 12 опорного давления.

Ротор 3 с помощью вала 13 через редуктор 14 соединен с приводом 15, причем вал 13, редуктор 14 и привод 15 установлены в державке 16, соединенной жестко с корпусом 1. В одном из положений ротора 3 и паза 4 внутрикорпусное отверстие 11 через отверстие 17, канал 5 и центральный канал 6 соединено с измерительной полостью датчика 7 давления (не показано).

Пневмопереключающее устройство работает следующим образом:

При вращении привода. 15 с помощью редуктора 14 и вала 13 приводится во враще- 5 ние ротор 3, который с помощью спирального паза 4 поочередно соединяет отверстия 2 через канал 5 и канал 6 с измерительной полостью датчика 7 давления. Угол наклона спирального паза 4, рассчитанный по ука- 10 занной формуле, позволяет опрашивать только одно отверстие 2 из ряда, начиная с первого и кончая последним.

Одновременно, во время работы устройства от источника 1.2 опорного давления

5 воздух по внутрикорпусному отверстию 11 и каналу 10 поступает в опорную полость датчика 7 давления, электрический сигнал которого, соответствующий перепаду давлений между измеряемым и опорным, по0 ступает в систему измерений, контроля и регистрации данных (не показано). В одном из положений ротора 3 и паза 4 опорное давление воздуха от источника поступает одновременно в обе полости датчика 7 дав5 ления через внутрикорпусное отверстие 11, канал 10, отверстия 11 и 17, канал 5 и канал 6. В результате этой операции происходит контроль и регистрация нуля датчика 7 Давления во время работы устройства, явля0 ясь началом для расшифровки измеренных данных. Каждый цикл измерений давления в дренажных отверстиях 2 происходит за один оборот ротора 3. Выполнение статора и ротора цилиндрической формы и выполне5 ние на поверхности ротора спирального паза, соединенного в средней части радиальным отверстием в роторе с осевым дренажным каналом датчика давления, позволяет уменьшить габариты устройства,

0 что позволяет использовать их внутри малогабаритных моделей, а следовательно, уменьшить в совокупности с подводящими каналами объем присоединенных емкостей Так, при одном и том же количестве оп5 рашиваемых точек, например 64, предлагаемое устройство по диаметру будет иметь размер в пределах 20-25 мм, а известное устройство 40-50 мм.

Учитывая, что в известном устройстве

0 имеется камера наддува, боковые штуцера для подвода давления, то его габариты возрастают вдвое и такие устройства становятся непригодными для использования их внутри малогабаритных моделей, которые

5 используются для исследования моделей в трансзвуковых, гиперзвуковых и в импульсных аэродинамических трубах.

В предлагаемом устройстве минимальные размеры по диаметру лимитируются лишь габаритами датчика давления, а диаметраЛьные габариты известного устройства лимитируются не только датчиком давления, но и расположенными вокруг него по концентрическим окружностям отверстий опроса, хотя по длине оба эти устройства могут быть равными. ,

Кроме этого, в предлагаемом устройстве по сравнению с известным объем присоединительных емкостей уменьшен за счет уменьшения длин внутренних измеритель- ных каналов и за счет уменьшения полостей, присоединенных к центральному измерительному каналу при опросе.

Так, для устройства на 64 точки опроса в известном устройстве этот объем состаля- ет 45 мм3, а в предлагаемом он не превышает 30-35 мм3.

Если учесть, что известное устройство не может быть установлено внутри модели, то объем присоединительных емкостей уве- личивается в десятки раз,

Увеличенный объем присоединительных измерительных каналов увеличивает время выравнивания давления, т е. сказывается отрицательно на быстродействии ус- тройстоа и на точности ивмерения. Кроме

того, спиральный паз на роторе предлагаемого устройства позволяет поочередной опрос точек отбора давлений, от первой до последней, вместо смешанного опроса в известном, что позволяет упростить схему расшифровки измеренных давлений,

Формула изобретения Пневмопереключающее устройство, содержащее статор с датчиком давления и приемными отверстиями На наружной поверхности и связанный с приводом ротор, имеющий осевой дренажный канал, соединенный с измерительной полостью датчика давления, опорная полость которого соединена каналом сги сточником статического давления, отличающееся тем, что. с целью уменьшения габаритов и повышения быстродействия за счет уменьшения объема каналов в теле ротора,, в нем статор и ротор выполнены цилиндрической формы, ротор расположен внутри статора, а на поверхности ротора выполнен спиральный паз, соединенный в средней части радиальным отверстием в роторе с осевым дренажным каналом