Пневмосъемное устройство для координатного измерителя параметров за рабочим колесом турбины Советский патент 1980 года по МПК G01L9/00 

Изобретение относится к измерению давления в упругих средах и может быть использовано при исследованиях турбомашинах обтекания рабочих лопаток в относительном движении (во вращении), а также лопаток направляю щих решеток в абсолютном движении и при исследовании аэродинамики в различных устройствах. Пневмосъемным устройством измеряются давление полного торможения и статическое давление. Известны пневмосъемные устройства, содержащие распределительные короба, соединенные к соответствующим измерителям давления. Каждая коробка состоит из двух основных частей, вращающейся вместе с валом исследуемого объекта и внешней - неподвижной. Давление через вращающуюся част коробки передается в кольцевую камеру и далее на манометр. Уплотнение кольцевой камеры осуществляется с помощью масляных затворов, сальнико или ртутных лабиринтовых уплотнений 1 . Недостатками этих устройств явля ются: сложность конструкции; сущест венный нагрев элементов уплотнений, .требующих их принудительного гидрав лического охлаждения; возможность утечки измеряемого давления и ограниченный диапазон величины передаваемого давления. Все это ограничивает диапазон рабочих оборотов вращения пневмосъемного устройства и снижает точность измерений. Бесконтактную передачу информации (постоянной составляющей давления) с вращающегося объекта возможно осуществить и с помощью использования линейного дифференциального трансформатора (ЛТД). В ЛТД используется эффект изменения магнитной связи. Давление, измеренное преобразователем, расположенным на вращающемся объекте, преобразуется в изменение положения ферромагнитного сердечника (прикрепленного к торцу гибкого элемента-сильфона) относительно левраадающейся приемной дифференциальной магнитной системы, расположенной коаксиально с радиальным зазором по отношению к сердечнику. Известно также пневмосъемное устройство для координатного измерителя параметров за рабочим колесом турбины, содержащее дифференциальный трансформатор с гильзой и стержневым сердечником и мембрану, опирающуюся с обеих сторон на винтовые пружины 2 .

Однако в подшипниках скольжения, поддерживающих стержень с сердечнико в коаксиальном положении с постоянным радиальньам зазором относительно обмоток ЛДТ при осевых перемещениях последнего (при измерениях в абсолютном и относительном движениях), создается некоторое трение переменное по величине и во времени. Это явлени вносит погрешность особенно при измерениях относительно малых величин давления. Применение сильфона в виде чувствительного гибкого и разделителного по полостям элемента, воспринимакнцего давление, приводит к несколько увеличенному порогу чувствительноти (уровню нечувствительности). А цилиндрические пружины, опирающие подвмжный торец сильфона (к которому прикреплен сердечник), имеют жесткость , равную и большую чем жесткость сильфона,чтобы обеспечить линеность характеристики в диапазоне измеряемого уровня давлений. Применение определенных типов сильфонов с соответствующими геометрическими размерами иногда приводит к усложнению конструкции устройства и увеличению его размеров.

Целью изобретения являются повышение точности измерения и упрощение .конструкции.

Поставленная цель достигается тем, что с обеих сторон мембраны дополнительно установлены упругие элементы, причем в устройство дополнительно введена упругая опора, на которой закреплен один из концов стержня сердечника, другой конец которого имеет контакт с одним из упругих элементов.

На фиг. 1 представлено пневмосъемное устройство; на фиг. 2 упругий элемент.

В корпусе 1 устройства (фиг. 1) расположены ходовой и измерительный узлы. Ходовой узел устройства составляют обойма 2, полый валик 3, по оси в котором размещена подводящая пневмотрубка 4 г припаянная к его торцу, подшипники 5 качения, крышки в, втулка 7 распорная, наконечник 8, и цилиндрическая винтовая пружина 9, отжимающая ротор устройства в крайнее правое положение (согласно чертежу) и ликвидирукяцая осевьае лЦфты в подшипниках качения. Измерительный узел составляют гильза 10 фланцевая, резиновая мембрана 11, стержневой сердечник 12, упругие элементы 13 и 14, упругая опора 15 стержня, цилиндрические винтовые пружины 16 и 17, переходное кольцо 18, втулка 19, золотник 20 и дифференциальный трансформатор (ДТ) 21, состоящий из экрана 22, кольца 23, экрана 24 гайки, гайки 25 стопорной

и винта 26. Между упругими элементами 13 и 14 установлены прокладки 27. Упругие элементы 13 и 14 (фиг. 2) представляют собой фланец 28, упругую подвижную часть 29, на которых расположены выступы 30. Мембрана 11 и охватывающие ее упругие элементы 13 к 14 с помощью двух прокладок 27 зажимаются герметично фланцами валика 3 и гильзы 10. Стержень с расположеннЕЛМ на нем сердечником 12 опирается на выступ упругого элемента 13 и упругую опору 15. Пружиной 16 обеспечивается постоянный прижим сердечника 12 к упругому элементу 13 и соответственно к мембране 11.Аналогичное действие обеспечивается и пружиной 17. С помощью золотника 20 создаеся необходимое давление в герметично полости золотник-мембрана для разгрузки мембраны по давлению при измерениях. С помощью гайки 24 имеется возможность перемещать вдоль оси экран 22 относительно стержневого сердечника 12. С помощью гайки 25 фиксируется положение (вдоль оси) экрана 22 в сборе с обмотками ДТ. Винт 26 обеспечивает возможность линейного перемещения экрана 22 с транформатором 21 вдоль оси устройства (без проворачивания). Упругие элементы 13 и 14 представляют собой цельную металлическую конструкций, имеющую фланец 28, упругую подвижную часть 29 с гибкими элементами, на которых расположены выступы. На выетупы одного из упругих элементов (фиг. 2) опирается стержневой сердечник 12, а на выступы второго упругого элемента монтируется переходное кольцо 18, служащее опорой пружины 17. Упругая опора 15 конструктивно аналогична упругим элементам 13 и 14.в опоре 15 выполняется два подвижных гибких элемента, расположенных диаметрально, а по оси - отверстие под монтаж и пайку сердечника 12. Упругая опора 15 и упругий элемент 13, на которые опирается стержневой сердечник 12 представляют собой конструкции с максимальной жесткостью в радиальном и минимальной жесткостью в осевом направлениях.

Измеряемое давление подается через пневмотрубку 4, расположенную в валике 3, в полость, образованную мембраной 11. В результа-ге приложенного давления, мембрана 11, охваченная упругими элементами 13 и 14, прогибается вдоль оси, перемещая закрепленный на своем торце стержневой сердечник 12, а дифференциальный трансформатор 21 преобразует перемещение стержневого сердечника 12 в электрический сигнал. Преобразование давления (перемещение стержневого сердечника 12 вдоль оси) в электрический сигнал и его повторяемость во времени с высокой точностью обеспечи