Датчик разности давлений Советский патент 1993 года по МПК G01L13/00 F15C3/04 

Изобретение относится к приборам и средствам автоматики и может быть использовано в различных областях техники, особенно в следящих гидроприводах.

Целью изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик путем обеспечения непрерывной регулировки коэффициента усиления датчика.

На фиг. 1 приведен пример конкретного выполнения датчика разности давлений, разрез по оси торсионной трубки; на фиг. 2

- то же, разрез по А-А (по оси поршня); на фиг. 3 - то же, разрез по Б-Б (по оси золотника); на фиг. 4 - расчетная схема для датчика по п.2 формулы изобретения; на фиг. 5

- пример конкретного выполнения заслонки датчика по формулы изобретения.

Датчик разности давлений содержит корпус 1, в котором размещен чувствительный элемент - 2. В корпусе 1 установлена торсионыая трубка 3. к которой приварен вал А, оба конца которого установлены в корпусе 1 и на подшипниках 5. На валу 4 установлен при помощи шлицевого

соединения рычаг 6, входящий в паз 7, выполненный в поршне 2. На наружной поверхности торсионной трубки 3 установлена заслонка 8 индикатора посредством разъемного фрикционного соединения, которое осуществляется путем установки на трубки планки 9 и соединения их между собой винтами. В корпусе 1 может быть установлена гильза 10, в которой размещен золотник 11. Давление на торцы поршня 2 подается через подводящие каналы 12 и 13. Золотник 11 снабжен соплами 14 индикатора, установленными на лыске золотника, при этом заслонка 8 размещена между соплами 14. В случае необходимости заслонка 8 может быть установлена на любом участке торсионной трубки 3, что осуществляется путем ослабления винтов 15, соединяющих планку - 9с заслонкой 8, перестановкой заслонки с установленной на ней планкой 9 и разрезным кольцом 16, размещенным между заслонкой 8 и планкой 9 на другой участок торсионной трубки 3 и затяжки винтов 15. Разрезное кольцо 16 необходимо для обесел

с

XI 00 О Ы

XI

о

печения установки заслонки 8 между соплами 14 (в случае непосредственного базирования заслонки 8 на наружной поверхности торсионной трубки 3 сборка приведенной конструкции датчика невозможна). На фиг. 5 показана заслонка датчика по п.З формулы изобретения, которая, помимо основной поверхности 17 для закрепления на торсионной трубке, снабжена дополнительной поверхностью 18, размещенной со стороны другого торца заслонки.

Датчик разности давления работает следующим образом. При подаче в каналы 12 и 13 корпуса 1 измеряемых давлений Р1 и Р2 (предположим для определенности Р1 Р2) на поршень 2 будет воздействовать равнодействующая сила давления на торцы Г (Р1-Р2). Эта сила, воздействуя на конец рычага 6 со стороны левого торца паза 7, закручивает через вал 4 приваренную к нему торсионную трубку 3 моментом М Г- р, где D - расстояние между осями плунжера и торсионной трубки. Так как левый (на фиг. 1) конец торсионной трубки неподвижно присоединен к корпусу 1, то под воздействием со стороны вала 4 вращающего момента М правым конец торсионной трубки 3 повернется против часовой стрелки (на фиг. 2 и 3) на угол Ф М : Ст, где Ст - жесткость торсионной трубки на кручение. При этом заслонка 8, установленная на торсионной трубке 3, также повернется на некий угол Фз Ф I: А, где А - длина торсионной трубки, а I - расстояние от места заделки торсионной трубки в корпус до места крепления заслонки на ней. Полученное выражение выведено из известных формул сопротивления материалов при допущениях, что поперечное сечение торсионной трубки неизменно по всей ее длине, а также что жесткость на кручение вала 4 значительно превосходит жесткость торсионной трубки 3. Заслонка 8, переместившись на угол Фз против часовой стрелки, вызовет перемещение вправо золотника 11 за счет взаимодействия сопел 14 с заслонкой 8 и изменения вследстве этого давлений на правом и левом торцах золотника, который установится в новом положении равновесия, когда выравниваются зазоры между заслонкой и соплами. При этом смещение золотника 11 будет равно перемещению конца заслонк 8, находящегося между соплами 14/В результате смещения золотника откроются щели между буртиками золотника 11 и лльзой 10, и произойдет перераспределение течения рабочей жидкости в каналах, ведущих в полости исполнительного механизма (на иллюстрациях не

показан), управляемого датчиком, Величина смещения золотника, определяющая уровень гидравлического сигнала для исполнительного механизма, таким образом, будет

прямо пропорциональна перепаду измеряемых давления (Р1-Р2). При этом коэффициент усиления К, равный отношению смещения золотника к перепаду давления (Р1-Р2), может быть изменен путем пере0 установки заслонки 8 вдоль торсионной трубки 3 за счет изменения вследствие этого угла отклонения заслонок Ф з, при той же величине парапада давлений. Такая регули: ровка возможна только при такой установке

5 заслонки, когда ее нижний край находится в промежутке между соплами 14, что обеспечивает соответствующим подбором размеров заслонки. Коэффициент усиления датчика минимален, когда заслонка уста0 новлена на торце торсионной трубки со стороны заделки в корпус и максимален, когда заслонка установлена на торце торсионной трубки, приваренном к валу 4 (при этом заслонка установлена в полржении, разверну5 том на 180 градусов относительно положения, показанного на фиг. 1, т.е. место крепления находится у правого торца заслонки, а конец ее нижней части выдается влево. Из расчетной схемы, приведенной на

0 фиг. 4, видно, что для обеспечения максимального диапазона регулирования размеры рабочей части торсионной трубки, ширины заслонки и ширины фрикционного соединения должны подчиняться вышёпри5 веденному соотношению В (А+С) : 2 при этом необходимо, чтобы заслонка была закреплена на трубке одним своим торцем, а золотник размещен в плоскости, перпендикулярной оси торсионной трубки и проходя0 щей посредине последней. Выполнение этих условий обеспечивает максимальный диапазон регулирования коэффициента усиления датчика, но при необходимости переустановить заслонку на 180 градусов

5 (как указывалось выше) приходится производить удаление заслонки из корпуса, ее разворот и последующую установку. Чтобы обеспечить повышение технологичности регулировки, заслонка снабжена дополни0 тельной поверхностью для закрепления на торсионной трубке, выполненной на другом . торце заслонки (что показано на фиг.5). При такой конструкции заслонки в процессе работы датчика используется только одно из

5 двух мест крепления заслонки, при этом в случае надобности изменить коэффициент усиления датчика на значительную величину следует закрепить заслонку посредством установки планки 9 на свободную поверх-. нрсть для закрепления на торсионной трубке (например, поверхность 18) и снять планку 9 с поверхности 17, где она была ранее установлена. При этом отпадает необходимость в перестановке заслонки на 180 градусов.

В результате использования изобретения обеспечивается непрерывная регулировка коэффициента усиления датчика разности давлений, а также повышается технологичность регулировки за счет устранения необходимости подбора элементов конструкции с заданными жесткостями, необходимости иметь набор пружин с разными параметрами. Особенно ценной является возможность производить регулировку коэффициента усиления датчика на любом этапе жизненного цикла изделия - как в процессе производства, так и в процессе эксплуатации. Более того, возможность непрерывной регулировки коэффициента усиления обеспечивает применение датчика в системах автоматического регулирования в качестве корректирующего устройства (помимо исполнения им функций устройства управления), так как за счет регулировки величины коэффициента усиления датчика можно обеспечивать заданные запасы устойчивости системы автоматического регулирования. Широкий диапазон регулирования датчика обеспечивает возможность применения одного типоразмера датчика в ряде систем автоматического регулирования, работающих в разных диапазонах давлений. Все вышеперечисленные преимущества позволяют рекомендовать датчик к внедрению в системах автоматического управления и регулирования.

Формула изобретения

1. Датчик разности давлений, содержащий корпус с подводящими каналами и установленным в нем чувствительным

5 элементом, через рычаг связанным с валом геометричной торсионной трубки, один конец которой неподвижно соединен с корпусом, а другой - с указанным валом, причем направление перемещения выходного зве0 на чувствительного элемента перпендикулярно оси торсионной трубки, перпендикулярно которой установлен также индикатор типа сопло-заслонка, отличающийся тем,что, с целью улучшения эксплуатационных ха5 рактеристик путем обеспечения непрерывной регулировки коэффициента усиления датчика, оба конца вала установлены в подшипниках, размещенных в корпусе, заслонка индикатора установлена на торсионной

0 трубке посредством фрикционного соединения с возможностью перемещения вдоль оси торсионной трубки.

2. Датчик по п.1, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона

5 регулирования коэффициента усиления, ширина заслонки В выполнена равной В (А+С):2, где А - длина торсионной трубки; С - ширина фрикционного соединения заслонки с торсионной трубкой,

0 через середину, которой проходит перпендикулярная ей плоскость осей сопла индикатора сопло-заслонка.

3. Датчик по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что, с целью улучшения эксплуата- 5 ционных характеристик, заслонка выполнена с возможностью двустороннего закрепления по ее ширине на торсионной трубке.

17

fB

Датчик разности давлений может быть использован в следящих приводах систем автоматического регулирования и управления. Цель - улучшение эксплуатационных характеристик путем обеспечения непрерывной регулировки коэффициента усиления датчика. Датчик содержит корпус 1 с установленным в нем чувствительным элементом, через рычаг соединенным с торсионной трубкой. На торсионной трубке установлена заслонка индикатора с возможностью установки ее на любом участке торсионной трубки. Заслонка взаимодействует с соплами индикатора. Величина коэффициента усиления определяется сечением, на котором установлена1 заслбнка. 5 ил.

Фиг4

Редактор

Составитель В.Муханов Техред М.Моргентал

Фи г: 5

Корректор А.Мотыль