Пневматическое устройство для измерения силы

 

ПНЕВМАТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СИЛЫ, содержащее пневматический датчик силы, в котором глухие и проточная камеры разделены мембранами различной эффективной площади , соединенными силовоспринимающим штоком-сумматором приложенного усилия и компенсационных сил в единый блок, установленный в проточной камере датчик перемещения, выполнен .ный в виде пары сопло-заслонка,и мано-. метр, причем проточная камера и соединенный с ней манометр подключены через дроссель к источнику давления, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона измерения и улучшения динамических характеристик , в него вв.едены два пневматических реле с различными фиксированными уровнями срабатывания; и второй манометр, глухая камера отрицательной обратной связи пневматического датчика силы ограничена мембраной большей эффективной площади и сообщена с вторым манометром, через нормально закрытый пневмоконтакт реле с (Л высоким уровнем срабатывания источником давления питания, а через нормально открытый пневмоконтакт второго реле с низким уровнем срабатывания - с атмосферой, а проточная камера датчика ограничена мембраной меньшей эффективной площади и сообщена с входами обоих реле. со О) 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН...Я0„, 1113687 з ц С 01 L 1/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И (ЛНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ йети)ц1; р ., (21) 3613783/18-10 (22) 29. 06. 83 (46) 15.09.84. Бюл. ¹ 34 (72) В.Б. Медведовский и В.Л. Деменко (71) Харьковский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института литейного машиностроения, литейной технологии и автоматизации литейного производства. (53) 531.781(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 699362, кл. (: 01 L 1/02, 1976.

2. Карпин Е.Б. Расчет и конструирование весоизмерительных механизмов и дозаторов ° M., Машгиз, 1963, с. 226 (прототип). (54)(57) ПНЕВМАТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СИЛЫ содержащее пневматический датчик силы, в котором глухие и проточная камеры разделены мембранами различноч эффективной площади, соединенными силовоспринимающим штоком-сумматором приложенного усилия и компенсационных сил в единый блок, установленный в проточной камере датчик перемещения, выполнен,ный в виде пары сопло-заслонка,и мано-. метр, причем проточная камера и соединенный с ней манометр подключены через дроссель к источнику давления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона измерения и улучшения динамических характеристик, в него введены два пневматических реле с различными фиксированными уровнями срабатывания.- и второй манометр, глухая камера отрицательной обратной связи пневматического датчика силы ограничена мембраной большей эффективной площади и сообще-" на с вторым манометром, через нор- . мально закрытый пневмоконтакт реле с высоким уровнем срабатывания - -1 : источником давления питания, а через .нормально открытый пневмоконтакт второго реле с низким уровнем срабатывания — с атмосферой, а проточная камера датчика ограничена мембраной меньшей эффективной площади и сообщена с входами обоих реле. манометр, причем проточная камера и соединенный с ней манометр подключены через дроссель к источнику давления, введены два пневматических реле с различными фиксированными уровнями срабатывания и второй манометр, глухая камера отрицательной обратной связи пневматического датчика силы ограничена мембраной большей эффективной площади и сообщена с вторым манометром, через нормально закрытый пневмоконтакт реле с высоким уровнем срабатывания — с источником давления питания, и через нормально открытый пневмоконтакт второго реле с

I мосферой, а проточная камера датчика ограничена мембраной меньшей эф20

На чертеже представлено пневматическое устройство для измерения силы.

Устройство содержит пневматический датчик силы 1, корпус которого разделен мембранами 2 с различной эффективной площадью 3„ и S на глухие 3, 4 и проточную 5 камеры. Мембраны соединены между собой силовоспринимающим штоком 6 в единый блок, управляющий датчиком перемещения, выполненным в виде пары сопло 7— заслонка 8. Последняя соединена с торцом мембранного блока. Датчик перемещения типа сопло — заслонка установлен в проточной камере 5, которая соединена с манометром 9 и через дроссель. 10 с источником давления 11. Устройство содержит реле 12 с высоким уровнем срабатывания (например, одна из глухих командных камер соединена с источником давления высокого уровня — Р „ ) и реле 13 с низким уровнем срабатывания (одна их глухих камер соединена с источником давления низкого уровня — Р„ ). ческого датчика силы 1 соединена с входами обоих реле, а глухая камера 3 — с вторым манометром 14 и через нормально закрытый пневмоконтакт

15 реле 12 с высоким уровнем срабатывания — с источником давления питания, а через нормально открытый пневмоконтакт 16 реле 13 с низким

1 1113687 2

Изобретение относится к устройствам для измерения усилия с помощью пневматических средств и может найти применение при разработке силоизмерителей, весов, расходомеров, испытательных машин и преобразовательных устройств во всех отраслях промьппленности, где необходимо измерять и регулировать величины технологических параметров, преобразуя их в пневматический сигнал.

Известен преобразователь силового воздействия в пневматический сигнал, содержащий корпус, .блок мембран

:с разными эффективными площадями, сопло с заслонкой, управляемой мем- низким уровнем срабатывания — с атбранным блоком, на который воздействует силовоспринимающий элемент, жидкостный демпфер и дроссельный дели- фективной площади и сообщена с вхотель в канале обратной связи (1). дами обоих реле.

Недостатком этого устройства являются неудовлетворительные динамические характеристики.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является уст- 2 ройство, содержащее корпус, силовоспринимающий элемент, воздействующий на блок мембран с различной эффективной площадью, разделяющих полость корпуса на глухие и проточную каме30 ры, дроссель типа сопло — заслонка, управляемый мембранным блоком, причем проточная камера соединена через регулятор расхода или дроссель с источником питания и выходным каналом (2) .

Общими недостатками данных устройств являются неудовлетворительные динамические характеристики (склонность к самовозбуждению колебательного процесса при нагрузке более 507 от максимальной)и невозможность из40 мерять малое изменение величины усилий во всем диапазоне измерения.

Цель изобретения — улучшение динамических характеристик устройства, расширение диапазона измерения и по- Уровни срабатывания могут быть ре45 выщение точности.

Для достижения поставленной цели в пневматическое устройство для измерения силы, содержащее пневматический датчик силы, в котором глу- 50 в реле. Проточная камера 5 пневматихие и проточная камеры разделены мембранами различной эффективной площади, соединенными силовоспринимающим штоком-сумматором приложенного усилия и компенсационных сил в единый блок, установленный в проточной камере датчик перемещений, выполненный в виде пары сопло-заслонка, и

1113687

3 уровнем срабатывания — с атмосферой.

Соотношения эффективных площадей 9 и S> мембран пневматического датчика сильг 1 и уровни срабатывания реле выбирают таким образом, чтобы весь диапазон измерения силы по манометру

9 был кратен цене наименьшего деления шкалы по манометру 14.

Пневматическое устройство для измерения силы работает следующим об- 10 разом.

При приложении измеряемого усилия F к силовоспринимающему штоку 6 пневматического датчика силы 1 заслонка 8 перекрывает сопло 7 и в 15 проточной камере 5 датчика 1 и на входах обоих реле 12 и 13 растет давление Р„ . Перекрывающая проточную камеру 5 мембрана преобразует это давление в компенсирующее воздействие 20

Когда это давление превысит величину опорного давления низкого уровня, нормально открытый пневмоконтакт 16 реле 13 перекрывает сообщение глухой камеры 3 датчика 1 с атмосферой. 2s

Максимальное значение компенсирующего воздействия мембраны проточной камеры определено произведением ее эффективной площади на величину опорного давления верхнего уровня

Р реле 12.,4 Если приложенное усилие превысит величину максимального значения компенсирующего воздействия мембраны проточной камеры 5, нормально закрытый пневмоконтакт реле 12 открывается и сообщает глухую камеру

3 с источником питания. В глухой камере 3 растет давление В,, а перекрывающая ее мембрана преобразует это давление в компенсирующее воздействие.

Величину приложенного усилия отсчитывают по манометрам 14 и 9, причем по манометру 9 отечитывают значения, раскрывающие минимальную цену деления шкалы манометра 14. Если измеряемое усилие уменьшается, давление в камере 5 падает ниже величины Р„„, пневмоконтакт .16 реле 13 открывается и давление в глухой камере 3 датчика 1 падает до нового значения равновесия. Если измеряемое усилие увеличивается, давление в проточной камере 5 превысит опорное давление Р ч, пневмоконтакт 15 реле 12 открывается и в глухой камере

3 датчика 1 растет давление до нового положения равновесия.

Устройство позволяет измерять силу в широком диапазоне беэ .снижения точности и ухудшения динамических характеристик.

1113687

Составитель В. Годзиковский

Техред Ж.Кастелевич Корректор Е, Сирохман

Редактор О. Колесникова

Заказ 6609/35

Тираж 822 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4