Биметаллический термометр с регулирующим механизмом Советский патент 1982 года по МПК G01K5/38 G05D23/08 

(5) БИМЕТАЛЛИЧЕСКИЙ ТЕРМОМЕТР С РЕГУЛИРУЮЩИМ МЕХАНИЗМОМ

I

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для Измерения, индикации и автоматическо;го регулирования температуры нагреваемых узлов машин, например, для изготовления обуви. Прибор может быть также использован в швейной, кожгалантерейной и меховой промышленностях, а также в других отраслях народного хозяйства, где требуется автома тическое поддержание температуры нагреваемого оборудования.

По основному авт. св. № 268695 известен биметаллический термометр с регулирующим механизмом, который содержит чувствительный элемент -биметаллическую пружину, указатель и регулирующее устройство, состоящее из кулачка, расположенного на указателе, одноплечего рычага (толкателя) с роликовым наконечником и упором, и микро- , переключатель. Этот термометр с регулирующим устройством обеспечивает измерение, индикацию и регулирование

температуры нагреваемых рабочих органов обувных машин, например, прессов для горячей вулканизации резинового низа на обуви Clj.

Однако, с появлением в эксплуатации вновь разработанных машин, например , для затяжки обуви с расплавлением и нанесением в процессе операции термопластичного клея известный термометр не удовлетворяет возросшие требования производства. При значительном ускорении процесса нагревания контролируемого объекта (в 4 раза, до 8с в минуту рычаг с роликом выскакивает за пределы рабочей зоны и западает, т.е. регулирующее устройство выходит из стрюя. Известный термометр не обеспечивает также контроля температуры объекта при нагревании до более высоких пределов fl50-300 c| , так как температура объекта оказывается выше температуры установки термометра. Цель изобретения - создание прибора, обеспечивающего надежный контроль и автоматическое поддержание заданной температуры в объектах с различной тепловой инерцией и скоростью повышения температуры при нагревании и повышение надежности. Эта цель достигнута с сохранением точ ности термометра с регулирущим устройством и при тех же градуированных характеристиках. Поставленная цель достигается тем чго в биметаллическом термометре с регулирующим механизмом кулачок выполнен из двух элементов, первый из которых закреплен на оси, связанной с чувствительным элементом, а второй элемент установлен с возможностью поворота на ступице первого элемента и соединен с ним пружиной. Рабочая поверхность кулачка предназначена для взаимодействия с ролико вым наконечником одноплечего рычага и состоит из двух зон:зоны переменТюго и зоны постоянного радиуса.Зона перемен ного радиуса предназначена для обеспече ния выключения микропереключателя упог ром одноплечего рычага при взаимодейстВии ролика с конечным участком данной зоны.Зона постоянного радиуса предназначена для выдержки системы в выключен ном состоянии при взаимодействии с роЛи ком по всей длине зоны.Длина зоны переменного радиуса диктует длину шкалы и градуировочную характеристику термометра, от длины зоны постоянного радиуса зависят предельные возможности использования прибора по параметру тепловой инерционности нагреваемого объекта или скорости увеличения темпера туры. Обеспечение большей длины шкалы (большей разрешающей способности и точности прибора) требует, чтобы зона переменного радиуса занимала часть кулачка. Обеспечение возможности использо вания прибора в системах с большой тепловой инерцией требует максимально увеличить зону постоянного радиуса на том же кулачке. Это противоречие разрешено выполнением конструкции разрезного кулачка, состоящего из двух элементов, когда рабочая зона одного элемента как бы составляет пр должение рабочей зоны другого. Такое решение позволяет при максимальном размере переменного радиуса автоматически менять дЛину зоны постоянног радиуса в зависимости от тепловой инерции нагреваемого объекта. Первый элемент кулачка включает всю область рабочей зоны переменного радиуса и начало рабочего участка зоны постоянного радиуса. Второй элемент включает область кулачка с зоной постоянного радиуса. Термометр с регулирующим устройством является двухканальным прибором. Один канал выполняет функцию регистрации температуры объекта, другой автоматического поддержания заданной температуры. Оба эти канала имеют общий чувствительный элемент - биметаллическую пружину. На фиг. 1 изображен предлагаемый прибор, общий ВИД , на фиг. 2 - то же, вид в плане (без циферблата; ; на. фиг. 3 - 7 - регулирующее устройство в последовательных стадиях срабатывания. Термометр с регулирукхцим устройством состоит из корпуса 1 (-фиг.) и трубки 2. Корпус 1 установлен с возможностью поворота на неподвижной втулке 3 и снабжен стопорным винтом для фиксации положения. Корпус 1 вмещает все детали прибора, jKpoMe чувствительного элемента биметаллической спирали(спираль 5. Спираль 5 размещена в трубке 2, предохраняющей ее от деформаций. Один конец спирали 5 закреплен на концевике 6 трубки 2, а другой, посредством элемента крепления 7. зафиксирован на оси 8, проходящей через втулку 3 и циферблат 9 со шкалой делений и несущей стрелку 10. Циферблат 9 установлен на втулке 3 посредством лапки 11,Жестко связывающей его с диском 12,закрепленным на втулке. Трубка 2, втулка 3 и циферблат 9 составляет неподвижное основание прибора. Подвижный корпус 1 снабжен указателем 13,который закреплен на нем непосредственно над циферблатом 9 под стеклом 1. Регулирующий механизм : термометра предназначен для автоматического поддержания заданной температуры нагреваемого объекта и состоит из разрезного кулачка, выполненного из двух элементов 15 и 16 (фиг.1-7), связанных пружиной 17 (фиг.2-7), размещенной в заглубленных проточках контактных ( между собой) поверхностях элементов. Первый элемент 15 кулачка жестко установлен на оси 8 (фиг.1-7), а второй элемент 16 - на ступице 18 первого с возможностью поворота относительно 592 нее. Рабочая поверхность первого элемента 1.5 включает зону переменного радиуса а-Ъ и начальный участок зоны постоянного радиуса - Ь-с- .Рабочая поверхность второго элемента 16 включает зону постоянного радиуса СсЗи заканчивается упорной площадкой 19- Регулирующий механизм включает также одноплечий рычаг 20 (фиг.27, установленный с возможностью поворота оси 21, закрепленной на бобышке 22 (фиг. 1) подвижного корпуса 1 (фиг. 1-2. На свободном конце рычага 20 (фиг.2-7) установлен ролик 23, преднозначенный для взаимодействия с рабочими поверхностями элементов 15 и 16 кулачка. Вблизи другого конца рычага 20 на нем жестко закреплен упор 2, предназначенный для взаимодействия с кнопкой 25 выключения микррпереключателя 26, установленного на корпусе 1 и связанного с нагревательной системой объекта. Биметаллический термометр с регулирующим механизмом работает следующим образом. Предварительно, термометр устанавли вается на машину путем погружения трубки 2 в область контроля температуры, например, в отверстие корпуса нагреваемого клеевого бака затяжной машины или в камеру с разогретым воздухом для влажно-тепловой обработки обуви. Выводы от микропереключателя 26 подсоединяются к электрической системе нагревателей, установленных в машине. Поворотом корпуса 1 на втул ке 3 указатель 13 приводится в положе ние, соответствующее делению на цифер блате 9, означающему заданную температуру. Корпус фиксируется в этом положении с помощью стопорного винта k. Под действием тепла биметаллическая спираль 5 начинает закручиваться, поворачивая ось 8. В результате стрел iKa 10, закрепленная на оси, перемещается относительно делений циферблата. Таким образом, выполняются функции из мерения и индикации температуры объек та. Ось 8,поворачиваясь поворачивает и элемент 15 кулачка,жестко закрепленный на ней.Элемент 15,в свою очередь ,приводит во вращение элемент 16, с которым он связан пружиной 17. Вращение эле ментов разрезного кулачка при повышении температуры в процессе нагревания объекта происходит в направлении, ука занном стрелкой на фиг. 2-6. Ролик 23 рычага 20 обкатывает рабочую поверхность элементов кулачка в направлении возрастания ее радиуса, от точки о к точке Ъ (фиг, 3) При этом происходит поворот рычага 20 относительно оси 21. По мере приближения точки b к ролику 23 упор 2k рычага 20 утапливает кнопку 25 до полного включения микропереключателя 26, т.е. выключения электрической системы нагревания машины. Позиция регулирующего устройства, в которой происходит выключение, представлена на фиг.4. При обкатывании роликом 23 зоны постоянного радиуса Ь-с положение рычага 20 относительно кнопки 25 микропереключателя 26 остается неизменным, а нагреватели машины выключенными. После отключения нагревателей температура объекта (нагреваемого узла машины продолжает повышаться по инерции. Спираль 5 при этом закручивается и поворачивает разрезной кулачок (фиг.5) до соприкосновения упорной площадки 19 элемента 16 г. роликом 23 При дальнейшем повышении температуры объекта спираль 5 закручивает,ся пропорционально возрастанию температуры, поворачивая ось 8 со стрелкой 5 (фиг.1} и элемент 15- Пружина 17 при этом растягивается. Элемент 16 разрезного кулачка останавливается, ,а сила прижима упорной- площадки 19 к ролику 23 не допускает отхода однопле чего рычага 20. В результате упор 2Ц надежно держит кнопку 25 в выключенном положении, до какой бы температуры ни разогревался объект (фиг.6). Это равнозначно автоматическому удлинению зоны постоянного радиуса, пропорционально тепловой инерции контролируемого объекта. При снижении температуры спираль 5 начинает раскручиваться, первый элемент 15 поворачивается в обратном направлении, указанном стрелкой на фиг. 7. После закрытия зазора по линии разреза кулачка, т.е. при сжатии пружины 17, происходнт совместное движение элементов 15 и и 1б. Ролик обкатывает рабочую поверхность кулачка сначала в зоне постоянного радиуса от точки с к точке Ь. В точке о упор 2 освобождает кнопку 25 и происходит включение нагревателей . бъекта, а кулачок некоторое время родолжает поворачиваться в направении, указанном на фиг. 7. При дальейшем повышении температуры работа егулирующего устройства происхоит в той же последовательности. Необходимость увеличения зоны постоянного радиуса с растяжением пру жины возникает при использовании прибора в обувных машинах, главным обра:зом, в период подготовки их к работе, т.е. в период интенсивного разогрева до заданной технологической температуры. Для сокращения этого непроизводительного периода подключаются допол нительные нагреватели ббльшой мощности, вызывающие значительные ско- рости нарастания температуры. После выхода на заданный режим часть нагревателей отключается и в стационарном режиме терморегулятор работает так,,что ролик 23 практически не выходит из зоны постоянного радиуса с-. Необходимость во втором элементе 16 кулачка возникает также в аварийных ситуациях. По сравнению с известными системами терморегулирования предлагаемый биометаллический термометр с регу лирующим механизмом отличается значительной простотой и более низкой стоимостью в изготовлении и абсолютной надежностью в эксплуатации. По сравнению с приборами, применяемыми для обувных машин, он является единсТ венно пригодным для новых машин с воз 92 8 росшими скоростями нагревания (что не исключает его применения и для всех других). По сравнению с известным предлагаемый прибор обеспечивает регулирог. вание температуры при возросших скоростях нагрева «1я в системах с повышенной инерционностью, работает в автоматическом режиме с высокой надежностью. Формула изобретения Биметаллический термометр с регулирующим механизмом по авт.св. К° 268695, о тличающийся тем, что, с целью повышения надежности биметаллического термометра, в нем кулачок выполнен из двух элементов, первый из которых закреплен на оси, связанной с чувствительным элементом, а второй элемент установлен с возможностью поворота на ступице первого элемента и соединен с ним пружиной. Источники информации, .принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 268695, кл. G 01 К 5/38, 1969 прототип).

tS 26 tit n &

928176

9 IS № 18 fif / / / / V

IS IS

t1 22

8

n

IS 2t го ф,,2