Пневматический датчик температуры Советский патент 1980 года по МПК G01K5/50 F15C4/00 

1

Изобретение относится к приборостроению, а именно к устройствам пневмоавтоматики, и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства в качестве датчика температу- 5 ры жидкостей в системах автоматического регулирования их температуры.

Известны пневматические дилатометрические датчики температуры, где для получения выходного сигнала, пропор- О ционального к измеряемой температуре, используется разница в линейном температурном расширении различных материалов. Такие пневматические дилатометрические датчики температуры сое- 15 тоят из термочувствительного элемента и выходного механопневматического преобразователя. В качестве термочувствительного элемента служит трубка из материала, имеющего возможно боль-20 ший коэффициент линейного температурного расширения (например латунь) и расположенный концентрично в трубке стержень из материала с наименьшим коэффициентом линейного температур- 25 ного расширения (например инвар).Один конец трубки герметично соединен со стержнем, другой с корпусом датчика температуры. Суммарное от изменения температуры трубки и стержня перемещение свободного конца стержня преобразуется в механопневматическом преобразователе в выходной пневматический сигнал датчика температуры. В качестве механопневматических преобразователей в известных пневматических дилатометрических датчиках температу.ры используются пневматические клапаны, сопротивление которых зависит от перемещения свободного конца стержня термочувствительного элемента датчика температуры 1.

Недостатком этих пневматических датчиков является узкая область применения за счет того, что при использовании их в системах релейного регулирования температуры, из-за наличия на их выходе аналогового сигнала, требуется еще дополнительный элементдискретизатор сигнала, вносящий дополнительную погрешность регулирования.

Известен такх:е датчик температуры, имеющий термочувствительный элемент. Состоящий из цилиндрической трубки и расположенного концентрично в ней стержня. Один конец трубки жестко соединен со стержнем, а другой конец с крепежным фланцем, который, в свою очередь, через направляющую втулку соединен с корпусом датчика. Свободный конец стержня, проходя через нап равляющую втулку, передает изменения длины трубки от температуры к механо гидравлическому преобразователю. Механогидравлический преобразователь состоит из соосных сопел, запрессованных в корпус датчика, и конца стержня термочувствительного элемент оформленного конструктивно в виде но жа-заслонки. Жидкость под постоянным давлением подводится к одному из сопел и поступает в другое сопло, давл ние в котором определяется поломсением ножа-заслонки относительно оси сопел. При повышении температуры, из за разности линейных температурных расширений трубки и стержня, конец стержня перемещается вниз, открывая приемное сопло механогидравлического преобразователя, и выходное давление увеличивается. При понижении темпера туры происходит обратное явление. Таким образом, датчик температуры выдае гидpaвличeckий сигнал пропорциональный температуре 2. Однако этот датчик характеризуетс узкой областью применения. Цель изобретения - расширение области применения путем получения наст раиваемой релейной характеристики. Поставленная цэль достигается за счет того, что в пневматическом датчике температуры, содержащем корпус, термочувствительный- элемент, состоящий из трубки и стержня, размещенного концентрично в трубке, причем термочувствительный элемент связан с механопневматическим преобразователем, выполненным в виде двух соосных сопел и заслонки, заслонка механопневматического преобразователя закреплена в пазу поворотной цапфы,ось поворО та которой совпадает с гранью заслонки, причем цапфа через подшипник и консольно прикрепленную плоскую пружину свободный конец которой связан с узлом настройки, соединена с корпусом датчика. Такой пневматический датчик температуры выдает дискретный выходной сиг нал с регулируемой зоной стабилизации что позволяет использовать его для прямого управления клапанами, либо другими исполнительными устройствами системы регулирования температуры жидкости. На фиг. 1 схематически, изображен пневматический датчик температуры, продольный разрез; на Фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид В на узел регулировки датчика. .Датчик имеет корпус 1 закрытый крышкой 2. При помощи резьбы к корпусу 1 датчика прикреплен держатель 3 термочувствительного элемента, имеющий резьбу для крепления датчика в стенку емкости с.жидкостью. Для уплот нения соединения и обеспечения желаемого положения датчика подбирается уплотняющая шайба . Термочувствительный элемент датчика состоит из латунной трубки 5 и стержня б из инвара, свальцованных герметично в одном конце. На другой конец стержня б запрессован блок 7 соосных сопел. Заслонка 8закреплена в пазу поворотной цапфы 9так, чтобы ось поворота цапфы проходила бы через верхнюю грань заслонки 8. Цапфа 9 зафиксирована в подшипнике 10 в осевом направлении кольцом . 11, при этом необходимый натяг достигнут при помощи пружинной шайбы 12.Для задания угла наклона заслонки 8 на торце подшипника 10 выполнена шкала (см. фиг. 3). Регулировочное окно в корпусе 1 закрыто защитной пробкой 13. Подшипник 10 прикреплен к плоской пружине 14. Плоская пружина консольно 14 соединена с корпусом датчика 1 при помощи двух прижимных колодок 15 и 16. Винт 17 и шкала 18 составляют узел настройки и предназначены для задания среднего уровня регулируемой температуры.Блок 7 соосных сопел и заслонка 8 образуют механопневматический преобразователь. Пневматический датчик- температуры работает следующим образом. В нижнее сопло блока 7 сопел (см. фиг. 2) подается давление питания. При выведенной из струи заслонке 8 в верхнем сопле возникает давление - выходной сигнал. Изменение температуры вызывает удлинение либо сокращение трубки 5 термочувствительного элемента и вместе с тем смещение сгержня б с блоком 7 сопел относительно заслонки 8. Если заслонка 8 внедряется в струю, то примерно в середине струи струя открывается от торца заслонки 8 и в верхнем (выходном): сопле давление релейно падает близко к атмосферному. При выводе заслонки наблюдается обратный процесс - прилипание струи. При этом гистерезис переключения можно регулировать в пределах О ... 9 мкм, изменяя угол наклона заслонки 8 при помощи поворота цапфы 9 в подшипнике Ю, используя для настройки датчика шкалу на подшипнике 10 (см. фиг.З). Поскольку ось поворота заслонки технологически не удается совместить с гранью заслонки с микронной точностью, требуется после задания точности регулирования температуры корригировать положенйе шкалы 17 по средней температуре в диапазоне работы датчика, Применение в датчике температуры механопневматического преобразователя , выдеиощето на выходе релейный сигнал с регулируемой зоной стабилизации по температуре, позволяет использовать датчик температуры в качестве релейного регулятора температуры жидкостей. Точность переключения механопневматического преобразователя датчика.