Пневматический преобразователь перемещений Советский патент 1992 года по МПК G01B13/00 

(21)4853420/28 (22) 17.07.90 (46)30.1092. Бюл. N40

(71)Институт механики АН УССР

(72)А.Н.Гузь, М.Ш.Дышель и О.Н.Чекин

(56)Малашенко С,В. и др. Исследование материалов и элементов конструкций пневматическими измерителями. Киев: Науковэ думка, 1983, с.20.

Измерительные приборы в машиностроении. / Под ред. Бурдуна Т.Д., М.: Машиностроение, 1964, с.237-238. (54) ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

(57)Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения перемещений. Целью изобретения является повышение чувствительности и точности измерений путем осуществления автоматического регулирования величины проходного сечения входного сопла в режиме обратной связи. Поставленная цель достигается за счет того, что пневматический преобразователь перемещений, содержащи и источник сжатого воздуха стабилизированного давления, измерительное сопло, входное сопло с иглой переменного сечения, связанной с микрометрическим винтом, и манометр, снабжен сильфоном, на неподвижном торце которого закреплено входное сопло, а на подвижном - игла переменного сечения, расположенная внутри сильфона, двумя штуцерами, один из которых соединен с полостью сильфона непосредственно, а второй-через входное сопло, воздушным распределительным устройством, имеющим первый, второй, третий и чет- вертый штуцеры, первый штуцер распределительного устройства соединен с источником сжатого воздуха стабилизированного давления, второй штуцер соединен с первым штуцером сильфона, входное сопло соединено с третьим штуцером распре- делите льного устройства, четвертый штуцер которого соединен с измерительным соплом, а микрометрический винт связан с иглой через подвижный торец сильфона. 1 ил.

со

С

XI XI Ю О ГО

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерениям линейных перемещений пневматическими преобразователями, и может найти применение при механических испытаниях материалов и конструкций.

Известны входные сопла с постоянными проходными сечениями, представляющими собой трубку, в которой цилиндрический канал переходит в калибровочное отверстие Недостаток данного устройства состоит в том, что изменение чувствительности при измерениях производится путем смены входных сопел.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является регулируемое входное сопло, выбранное в качестве прототипа заявляемого устройства. Оно представляет собой трубку с калиб- рованным отверстием, величина проходного сечения которого регулируется

микровинтом с конической иглой, входящей в калиброванное отверстие, вручную.

Недостаток данного устройства заключается в том, что повышая, например, чувствительность измерений путем ручной регулировки величины проходного сечения входного сопла, одновременно уменьшаем диапазон измерений. При этом динамический диапазон преобразователя остается примерно постоянным как при изменении чувствительности измерений, так и в пределах отдельных поддиапазонов всего диапазона измерений при данной выбранной чувствительности.

Цель изобретения заключается в изменении динамического диапазона преобразователя в различных поддиапазонах диапазона измерений путем осуществления автоматического регулирования величины проходного сечения входного сопла.

Поставленная цель достигается тем, чго входное сопло с калиброванным отверстием расположено на одном торце сильфона; игла переменного сечения расположела на другом торце сильфона внутри него и входит в калиброванное отверстие; сильфон имеет два штуцера, один из которых соединен с полостью сильфона непосредственно, а второй - через входное сопло; воздух в полость сильфона подается через распределительное устройство либо через входное сопло, либо непосредственно.

Среднее заявляемого решения с друж- ми техническими решениями в данной области техники показывает, что известно использование сильфона в пневматическом преобразователе перемещений. В данном преобразователе сильфон перемещает измерительное сопло, при этом динамический диапазон преобразователя остается постоянным в различных поддиапазонах всего диапазона измерений в данном режиме. В заявляемом устройстве в различных поддиапазонах измерений динамический диапазон изменяется, причем он увеличивается по мере увеличения измеряемого перемещения (тем самым расширяет диапазон измерений по сравнению со случаем входного сопла с постоянным сечением). Это обстоятельство имеет существенное значение в ряде задач экспериментальной механики, когда требуется наиболее точно измерить исследуемый параметр в конце изучаемого процесса, например при определении разрушаемой нагрузки; предела пропорциональностиилидеформаций, соответствующих этому пределу и т.п.

Предлагаемое устройство представлено на чертеже, вид сбоку.

Входное сопло 1 встроено в торец 2 сильфона 3. К второму торцу 4 присоединена игла 5 переменного сечения (например, коническая), входящая в отверстие входного

сопла 1. Торец 2 присоединен к корпусу О, в котором расположен микровинт 7. Полость сильфона через штуцеры 8 и 9, резиновые трубки 10 соединена с воздушным распределительным устройством 11. Распредели0 тельное устройство имеет четыре штуцера. Первый из них 12 соединен с источником сжатого воздуха стабилизированного давления, второй штуцер 13 соединен с штуцером 9 сильфона, входное сопло 1 соединено

5 с третьим штуцером 14, а четвертый штуцер

15 соединен с измерительным соплом 16 -л

манометром 17. Заслонка 18 связана с обьекгом, перемещение которого измеряется.

Устройство работает следующим оСра0 зом. В зависимости от направления подачи воздуха в полость сильфонз осуществляются два режима измерения.

I режим. Воздух давления Рстгб через шгуцер 12 поступает в распределительное

5 устройство 11, выходит из него через штуцер 13 и по резиновому шлангу- 10 через штуцер 9 поступает в полость сильфонз 3. Отсюда воздух через входное сопло 1, штуцер 8, шланг 10 поступает в распредели0 тельное устройство 11, откуда через штуцер 15 поступает в измерительное сопло 16 и манометр 17. При этом, регулируя микрометрический винт 7, изменчем проходное сечение входного сопла 1 вследствие де5 формации сильфона 3, в результате чего ус- танавливаетсянеобходимая

чувствительность измерений. В дальнейшем, при изменении зазора между измерительным соплом 16 и заслонкой 18,

0 давление п полости сильфона не изменяется; оно остается равным РСтаб, так как полость сильфона находится вне измерительной камеры, образованной входным соплом 1 и выходным соплом 16.

5 Рабочее давление РСтаб фиксируется отсчет- ным устройством 17. Поскольку в процессе измерения величина проходного сечения входного сопла не изменяется, динамический диапазон преобразования на разных

0 поддиапазонах всего диапазона измерения остается постоянным.

I режим. Воздух давлением Рстаб через штуцер 12 поступает в распределительное устройство 11, выходит из него через шту5 цер 14 и по шлангу 10 через штуцер 8, входное сопло 1 поступает о полость сильфонз 3. Отсюда воздух через штуцер 9. шланг 10, штуцер 13 поступает в распоеделительное устройство 11, откуда через штуцер 15 поступает в измерительное сопло 16 и манометр 17. В данном режиме полость сильфо- на находится между входным соплом 1 и измерительным соплом 16, т.е. входит составной частью в измерительную камеру, поэтому при изменении зазора между измерительным соплом 16 и заслонкой Удавление в полости сильфона будет изменяться. Если винт 7 отпустить, изменение давления в полости сильфона 3 приведет к изменению его рабочей высоты и, как следствие, к перемещению иглы переменного сечения 5. При этом будет реализовано аатоматическое регулирование величины проходного сечения входного сопла 1 и, следовательно, изменение чувствительности преобразователя. Это изменение будет не дискретным, а плавным, в результате чего тарировочнзя характеристика преобразователя по мере измерения перемещения становится (при определенной форме иглы 5, например, конус) более крутой. При этом динамический диапазон преобразователя в разных поддиапазонах всего диапазона измерений будет переменным, увеличиваясь к концу допустимого предела измерений.

Формула изобретения Пневматический преобразователь перемещений, содержащий источник сжатого

/L

6

L

ZJL

ЙТ

Z) A cz

Г7nJL.I

воздуха стабилизированного давления, измерительное сопло, входное сопло с иглой переменного сечения.связанной с микрометрическим винтом, манометр, отличающ и и с я тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерений путем осуществления автоматического регулирования величины проходного сечения входного сопла в режиме обратной связи,

он снабжен сильфоном, на неподвижном торце которого закреплено входное сопло, а на подвижном - игла переменного сечения, расположенная внутри сильфона, с двумя штуцерами, один из которых соединен с

полостью сильфона непосредственно, а другой - через входное сопло, воздушным распределительным устройством, имеющим первый, второй, третий и четвертый штуцеры, первый штуцер распределительного устройства соединен с источником сжатого воздуха стабилизированного давления, второй штуцер соединен с первым штуцером сильфона, входное сопло соединено с третьим штуцером распределительного устройства, четвертый штуцер которого соединен с измерительным соплом, а микрометрический винт связан с иглой через подвижный торец сильфона.

2

;;

2

18