Преобразователь давления Советский патент 1981 года по МПК G01L11/00 G01L7/18 

Изобретение относится к измеритель но-преобразующим устройствам, используемым в пневмогидроавтоматике, например в авиадвигательной. По основному авт.св. № 518661 известен преобразователь давления с рычагом, на конце входного плеча которого установлены противоположно расположенные основной и компенсационный преобразователь давления в силу. В ка честве основного преобразователя установлена заслонка переменного, симмет ричного дросселя, к соплу которого подведен канал от источника измеряемо го давления, а в качестве компенсационного преобразователя установлена заслонка переменного амплитудного дросселя, к соплу которого подведен от того же источника давления задросселированный канал, входное и выходно плечи рычага, передающего силу, противоположны, имеют общую геометрическую ось и опорную ось в плоскости разделителя полости тела входного давления и полости рабочего тела D. Недостатком известного преобразователя является его ошибка нечувствительности ,которая имеет существенное значение; особенно она велика в случае использования в опоре оси подшипников скольжения и при мальгх значениях входного давления (до t 5% при давлениях менее 1-1,5 кгс/см). Это объясняется тем, что при принятой для него схеме передающего рычага подщипники опорной оси нагружены суммой вводной и выходной сил, что при использовании подшипников скольжения вызывает существенный момент трения . Замена подшипников скольжения подигипниками качения также не . обеспечивает требуемо о качества работы, так как кольца подшипников качения, работающие под большой нагрузкой и практически без вращения, быстро изнашиваются в месте упора нагруженных шарисон. г.-хе образуется лунka, нарушающая точность работы. Кроме того, в обоих случаях при известных разделителях сред заметную ошибку вносит жесткость уплотнительного элемента разделителя ( резинового кол ца) . Цель изобретения - повьшение точности преобразователя давления, так как по требованиям, предъявляемым к электродвигательной автоматике, преобразователь должен работать с суммарной ошибкой не более 0,5%, Поставленная- цель достигается тем что входное и выходное плечи рычага расположены параллельно и однонаправ лено в плоскости действия силы, выполнены равной длины и прикреплены к оси с двумя опорами, причем входное плечо рычага прикреплено к середине оси, а выходное плечо рычага с помощью жестких соединительных элементов к концам оси, опоры оси связаны с корпусом- подшипниками скольжения, являющимися разделителями полостей входного и рабочего тел. На фиг, 1 изображен преобразователь давления, продольный разрез; на фиг, 2 - разрез А-А на фиг,1; на фиг, 3 - сечение Б-В на фиг, 2; на фиг, 4 - принципиальная схема нагружения рьиага. Преобразователь содержит рычаг 1, входное плечо 2 которого, расположен ное -в эжектируемой сливной полости 3 входного - давления, прикреплено в середине к оси 4, а выходное плечо 5, расположенное в полости 6 слива рабо чего тела регулиру1Ьщего агрегата, пр реплено жесткими соединительньши эле ментами 7 к концам оси 4 так, что он лежит в плоскости вращения плеча 2 параллельно и однонаправленно, При- чем плечи 2 и 5 рычага 1 равны. Ось имеет две опоры, которые представляют собой подшипники Скольжения, выполненные в виде втулок 8. Последние одновременно выполняют роль разделителей полостей 3 и б и снабжены поэтому дренажными канавками 9, которые каналами 10 и 11 соединены с дре нажной емкостью регулируемого объекта. На конце входного плеча 2 рычага 1 в специальном отверстии jncpenлена выполненная двухсторонней заслонке 12, которая благодаря такой ко струкции служит заслонкой двум симматричным дросселям- основному 13 и компенсационному 14, расположенным в плоскости вращения рычага соосно. но противоположно, к основному симметричному дросселю 13 входное давление по каналу 15 подведено прямо от источника, к компенсационному 14 через регулируемый иглой 16 дроссель 17 типа шайба-игла, который реализован с помощью выполненной в виде шайбы перегородки 18, разделяющей стороны заслонки 12, На конце выходного плеча 5 рычага 1 выполнен чувствительный элемент сигнала обратной связи .вьфабатываемого дополнительным преобразователем. На фиг, 1 в качестве примера приведено решение этой части преобразователя, имеющего ходовой выходной сигнал (этот случай использования преобразователя более распространен в авиадвигательной автоматике} . Устройство содержит устам новленную на рычаге 1 .тарельчатую опору 19 пружины 20, являющейся выходным ходо- силовым преобразовательным звеном дополнительного преобразователя, и гидравлический поршневой усилитель 21, Управляющим элементом усилителя является маятниковый дроссельный командный элемент, состоящий из маятника 22, жестко соединенного с рынагом 1 так, что плоскость его рабочих отсечных кромок 23 проходит через ось вращения рычага и двух сопел 24, установленных по обе стороны маятника перпендикулярно к плоскости его вращения, и так, что в равновесном состоянии маятник перекрывает отверстия сопел до образова- , кия узких (порядка 0,1-0,2 мм) прямых щелей 25, Давление в каналах и полостях преобразователя обозначены: РР.Т.СЛ давление слива рабочего тела регулирующего агрегата; Рут.пиТ давление рабочего тела питающее , Преобразователь работает следующим образом. Входное рабочее тело - воздух, газ под давлением Р (входным подводится по каналу 15 к основному симметричному дросселю 13. Поскольку площадь дроссельного отверстия дросселя 13 вр много раз меньще проходной площади канала 15 и тем более проходной площади отверстия сопла дросселя 13, а наличие острых кромок на рабочей части дросселя обеспечивает равномерное распределение давления по всей торцовой площади, входное давление практически без изменений действует на торец заслонки, который лмеет постоянную эффективнук площадтbg. Аналогично на торец заслонки ком пенсационного дросселя 14 действует давление Р полученное из входного путем промежуточного дросселирова ния дроселем 7. Между этими давлениями имеет место пропорциональная з висимость cLP при . обеспечении н дросселях 17 и Н, сверхкритических режимов истечения; подкритического н дросселе 17 и сверхкритического на дросселе 13. В этих случаях, используя известные зависимости газодинами связывающие расходы через дроссели давления на них, для сверхкритических режимов истечения , имеют S -,aS 17Р Рт;71Гй(-ктг) 44 1 U+ де Q - весовой расход тела рабочего давления через дроссели; Л- - коэффициент расхода; S. - рабочая площадь (площадь.дро селирующего отверстия) ; g - ускорение силы тяжести; R - газовая постоянная; Т - температура тела рабочего да ления; К - показатель адиабаты. Учитывая, что на практике а РКОР ||РП) и сила, образованная давлением Р на заслонке, o-g-) F(P)PS9 v,-g т.е. пропорциональна Р. Для подкритического режима истече ния на дросселе 17 и сверхкритическо го - на дросселе 14,имеют . ; п 5п /Й Р-Ркор)РкоР ; I ijg / 1 и/ -ЛорУдт:; -i jr 11Гй) учитывая, что с-1СОЭФФИ ,--птЦг-.-и- циент (А пропор КТГ/ П ционал ности и F((1-d). Случай свехкритических режимов ис течения на дросселях 17 и 14 возможе тогда, когда Рс Ч р- Ь э ) а случай истечения подкритического н дросселе 17 и сверхкритического на дросселе 13, когда -i где fi - критический перепад давлений; POJ- давление в полости слива входного рабочего тела. Для обеспечения широкого диапазона работы преобразователя на практике требуется эжектировать полость слива 3, причем предпочтительно глубокое эжектирование, Образовавшаяся на конце BXOAHqro плеча 7 сила давлений передается на выходное плечо и уравновешивается на нем силой выходного звена дополнительного преобразователя - силой пружины. Поскольку плечи рычага 1 однонаправленны, параллельны и равны, его опора полностью разгружена от действия входной силы и уравновешивающей ее силы пружины (фиг. 4}. Если рычаг выполнен достаточно жестким, он представляет собой как бы одно плгчо, нагруженное на конце силами, полностью компенсирующими друг друга. Вся конструкция преобразователя рещена так, чтобы опора рычага бьта полностью разгружена не только от основных сил, но и от боковых и осевых сил, создаваемых разностью сливных давлений и РТДСД. Единственная нагрузка на опору, которую устранить невозможно - вес самого рычага с осью. По приблизительной прикидке этот вес Ь 0,07 кгс. Максимальная относительная ощибка, вызывая им, может быть определена по фррмуле: -|,.g d--100 t l-r-Sg.. где f -коэффициент трения; d -диаметр оси, г -плечо рычага; S - эффективная площадь заслонки симметричного дросселя. Если приня.ть ,l, dL 0,.5 см, ,5 см, $э 2, см, 0,; кгс/см ° Р.а.о,оа.о,..о,а5%. Поскольку других ошибок преобраователь не имеет, он обладает очень ысокой точностью. Формула изобретения Преобразователь давления по авт. в. № 518661,отличающийя тем, что, с целью повышения точости преобразователя, входное и выодное плечи рычага расположены пааллельно и однонаправленно в плоскоси действия силы, выполнены равной

длины и прикреплены к оси с двумя опорами, причем входное плечо рычага прикреплено к середине оси, а выходиое плечо рычага с помощью жестких соединительных элементов к концам оси, опоры оси связаны с корпусом преобразователя подшипники сколь/ д /

жения, являющиеся разделителями полостей входного и рабочего тел.

Источники информации, принятьш во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 518661, кл. G 01 О 11/00, 1974 (прототип) . /6 Vuff. / /С м-е/г/п Рр.щ /9ит.