Цифровой преобразователь давления

 

ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДАВЛЕНИЯ, содержащий пневмомеханический сумматор, состоящий из рычага , установленного на упругой опоре, один конец которого связан с чувствительным манометрическим элементом, счетчик импульсов и канал питания, отличающийся тем, что, с целью упрощения преобразователя и повышения его надежности, пневмомеханический сумматор состоит, нз четырех камер , в первой из которых, сообщенной с входным каналом, размещен чувствительный манометрический элемент в виде сильфона, один торец которого жестко закреплен на перегородке между первой и второй камерами , причем на данной перегородке жестко закреплен торец второго сильфона, размещенного во второй камере, связанной с атмосферой , и являющегося упругой опорой рычага, и выполнено отверстие для сообщения полостей первого и второго сильфонов , между подвижными торцами которых установлена пружина, рычаг пневмомеханического сумматора выполнен в виде трубы с дросселем, через который полости первого и второго сильфонов сообщены с внещней полостью третьего сильфона, установленного в третьей камере, причем один торец третьего сильфона жестко закреплен на перегородке между второй и третьей камерами, выполненной с отверстием для рычага и с отверстием для связи внутренней полости третьего сильфона с второй камерой, а подвижный торец третьего сильфона соединен с рычагом, третья и четвертые камеры пневмомеханического сумматора сообщены через золотниковый клапан, золотник которого размещен на верхнем торце рычага, нижний торец которого жестко соединен с подвижным торцом второго сильфона, четвертая камера сообщена с атмосферой, а третья - со счетоо оо со чиком импульсов и через другой пневматический дроссель - с каналом питания. 4

СОКИ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4(Я) F 15 С 3/04; G 01 1. 7/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

- Н АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3662173/24-24 (22) 09.11.83 (46) 07.03.85. Бюл. № 9 (72) В. С. Прохоров (71) Новомосковский филиал Московского ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени химико-технологического института им. Д. И. Менделеева (53) 621-525 (088.8) (56) 1. Цифровые электроизмерительные приборы. Под ред. В. М. Шляндина, M., «Энергия», 1972, с. 286, рис. 7 — 5.

2. Авторское свидетельство СССР № 561883, кл. G 01 L 7/00, 1973 (прототип). (54) (57) ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДАВЛЕНИЯ, содержащий пневмомеханический сумматор, состоящий из рычага, установленного на упругой опоре, один конец которого связан с чувствительным манометрическим элементом, счетчик импульсов и канал питания, отличающийся тем, что, с целью упрощения преобразователя и повышения его надежности, пневмомеханический сумматор состоит из четырех камер, в первой из которых, сообщенной с входным каналом, размещен чувствительный манометрический элемент в виде сильфона, один торец которого жестко закреплен на

„.SU 1143894 A перегородке между первой и второй камерами, причем на данной перегородке жестко закреплен торец второго сильфона, размещенного во второй камере, связанной с атмосферой, и являющегося упругой опорой рычага, и выполнено отверстие для сообщения полостей первого и второго сильфонов, между подвижными торцами которых установлена пружина, рычаг пневмомеханического сумматора выполнен в виде трубы с дросселем, через который полости первого и второго сильфонов сообщены с внешней полостью третьего сильфона, установленного в третьей камере, причем один торец третьего сильфона жестко закреплен на перегородке между второй и третьей камерами, выполненной с отверстием для рычага и с Q отверстием для связи внутренней полости третьего сильфона с второй камерой, а подвижный торец третьего сильфона соединен с рычагом, третья и четвертые камеры пневмомеханического сумматора сообщены через золотниковый клапан, золотник которого размещен на верхнем торце рычага, нижний торец которого жестко соединен с подвижным торцом второго сильфона, четвертая камера сообщена с атмосферой, а третья — со счет- оР чиком импульсов и через другой пневматический дроссель — с каналом питания. 00

1143894

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для точного измерения преимущественно малых давлений и разряжений, а также в качестве пневматического аналого-цифрового преобразователя в различных отраслях промышленности, например химической.

Известны цифровые измерительные приборы со счетчиками импульсов. Для измерения давления к этим приборам необходим преобразователь давления в электрический сигнал 11).

Известен также цифровой преобразователь давления, содержащий пневмомеханический сумматор, состоящий из рычага, установленного на упругой опоре, один конец которого связан с чувствительным манометрическим элементом, и счетчик импульсов (2).

К недостаткам известного устройства следует отнести сложность измерительной схемы преобразователя и наличие в ней электрических элементов, усложняющих применение этого устройства для измерения давления пожаро- и взрывоопасных сред.

Цель изобретения — упрощение и повышение надежности преобразователя.

Эта цель достигается тем, что в цифровом преобразователе давления, содержащем пневмомеханический сумматор, состоящий из рычага, установленного на упругой опоре, один конец которого связан с чувствительным манометрическим элементом, счетчик импульсов и канал питания, пневмомеханический сумматор состоит из четырех камер, в первой из которых, сообщенной с входным каналом, размещен чувствительный манометрический элемент в виде сильфона, один торец которого жестко закреплен на перегородке между первой и второй камерами, причем на данной перегородке жестко закреплен торец второго сильфона, размещенного во второй камере, связанной с атмосферой, и являющегося упругой опорой рычага, и выполнено отверстие для сообщения полостей первого и второго сильфонов, между подвижными торцами которых установлена пружина, рычаг пневмомеханического сумматора выполнен в виде трубы с дросселем, через который полости первого и второго сильфонов сообщены с внешней полостью третьего сильфона, установленного в третьей камере, причем один торец третьего сильфона жестко закреплен на перегородке между второй и третьей камерами, выполненной с отверстием для рычага и с отверстием для связи внутренней полости третьего сильфона со второй камерой, а подвижный торец третьего сильфона соединен с рычагом, третья и четвертая камеры пневмомеханического сумматора сообщены через золотниковый клапан, золотник которого размещен на верхнем торце рычага, нижжиненный пружиной 10 сильфон 11, при этом один торец этого сильфона закреплен на перегородке 12, разделяющей камеры 2 и 3. В этой перегородке имеются отверстия, через которые проходит рычаг 13, и внутренняя полость сильфона 11 сообщается с камерой 2 и с атмосферой. Камеры 3 и 4 отделены друг от друга золотниковым клапаном 14 с золотником 15, закрепленным на верхнем торце рычага 13. Последний выпол0 нен в виде трубы, в которую установлен пневматический дроссель 16. Верхний торец этой трубы герметично закрыт золотником 15. Через рычаг 13 соединены между собой подвижные торцы сильфонов 8 и 11.

Внутренняя полость сильфонов 7 и 8 через

35 пневматический дроссель 16 сообщается с камерой 3. Последняя соединена со счетчиком 17 импульсов и через пневматический дроссель 18 — с каналом питания Р .

Камера 4 сообщается с атмосферой.

40 Преобразователь работает следующим образом.

Камера 3 через дроссель 18 заполняется сжатым воздухом, который через пневматический дроссель 16 в трубе рычага 13 поступает во внутреннюю полость 9, образо45 ванную сильфонамн 7 и 8. При этом дав ление воздуха в камере 3 растет быстрее, чем в полости 9. Давление воздуха в камере 3 сжимает сильфон 11 и из-за этого перемещает рычаг 13 вниз. Клапан 4

5

2 ний торец которого жестко соединен с подвижным торцом второго сильфона, четвертая камера сообщена с атмосферой, а третья — со счетчиком импульсов и через другой пневматический дроссель — с каналом питания.

На чертеже приведена принципиальная схема преобразователя.

Устройство состоит из корпуса, разделенного на четыре камеры 1 — 4. Камера 1 через штуцер 5 сообщается с входным каналом Р, давление в котором измеряется. Камеры 1 и 2 отделены друг от друга перегородкой 6. На этой перегородке со стороны камер 1 и 2 закреплены торцы сильфонов 7 и 8.

В перегородке 6 имеется отверстие, благодаря которому сильфоны 7 и 8 образуют общую внутреннюю полость 9. В этой полости находится пружина 19, стягивающая подвижные торцы сильфонов 7 и 8. Сильфон 7 является чувствительным манометрическим элементом. В камере 3 установлен подпрупоэтому плотнее закрывается золотником 15. Давление воздуха продолжает расти в камере 3 и в полости 9. При определенном давлении воздуха в полости 9 сила, действующая на рычаг 13 со стороны сильфонов 7 и 8, становится больше силы, действующей на него со стороны сильфона 11, а также веса рычага 13 и золотника 15. Рычаг 13 начинает перемещаться

1143894 вверх, что приводит к открытию кольцевого отверстия в клапане 14 золотником 15 и стравливанию воздуха из камеры 3. При этом сила, действующая на рычаг 13 со стороны сильфона 11, уменьшается, что способствует еще большему открытию клапана 14 золотником 15 и уменьшению давления в камере 3. Воздух из внутренней полости 9 сильфонов 7 и 8 начинает стравливаться через пневматический дроссель 16 и клапан 14 в атмосферу. Объем полости 9 уменьшается, поэтому рычаг 13 начинает перемещаться вниз.

При определенном объеме полости 9 клапан 14 закрывается золотником 15 и давление в камере 3 вновь начинает расти.

Таким образом, в камере 3 в установившемся режиме наблюдаются циклические изменения давления сжатого воздуха. При этом частота этих изменений пропорциональна давлению контролируемой среды в камере 1. При изменении давления контролируемой среды P в камере 1, например, при его уменьшении, также умеыьшается сила, действующая на рычаг 13 снизу вверх от сильфона 7, представляющего собой манометрический чувствительный элемент. Сила, развиваемая сильфоном 7 и пропорциональная измеряемому давлению, передается рычагу 13 через пружину 19 и подвижный торец сильфона 8. Вследствие уменьшения этой силы увеличивается время, в течение которого в камере 3 наблюдается максимальное давление из-за необходимости увеличения, по сравнению с прежним, давления во внутренней полости 9 сильфонов 7 и 8 до момента, когда сумма сил, действующих на рычаг 13 снизу вверх, станет равной и больше суммы сил, действующих на этот рычаг снизу вверх. Далее, увеличивается также время, в течение которого в камере 3 наблюдается минимальное давление -из-за уменьшения скорости истечения в атмосферу через дроссель 16 и открытый клапан 14 воздуха из внутренней полости 9 сильфонов 7 и 8. В результате частота измейения давления в камере 3 уменьшается пропорци10 онально уменьшению давления измеряемой среды.

Счетчик 17 импульсов измеряет время, в течение которого давление в камере 3 изменяется заданное число раз, либо длительность наблюдения максимального или минимального давлений в камере 3, либо частоту изменения давления в этой камере. Этот счетчик градуируется в единицах давления.

Диапазон измерения давления и чувствиgp тельность определяются эффективной поверхностью сильфона 7. Начало шкалы прибора выставляется изменением жесткости пружины 10 сильфона 11, а конец шкалы— изменением жесткости пружины 19, сильфонов 7 и 8, а также изменением проводимости пневматического дросселя 16.

По сравнению с известным прибором уменьшаются аппаратурные затраты при использовании изобретения в цифровых системах контроля и управления из-за упрощения измерительной схемы благодаря исключению из нее ряда электромеханических преобразователей и обеспечению простоты измерения давления пожаро- и взрывоопасн ых сред.

1143894

Редактор-Н. Коссей

Заказ 876/29

Составитель 0. Гудкова

Техред И. Верес Корректор Н. Король

Тираж 648 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная. 4