Преобразователь аналогового электрического сигнала в давление жидкости или газа

 

Изобретение относится к преобразователям рода энергии сигналов и может быть использовано для связи электрических систем с гидравлическими и пневматическими устройствами. Цель изобретения - повышение быстродействия и улучшение метрологических характеристик преобразователя. Преобразователь содержит установленный в корпусе 1 блок 2 преобразования выходного электрического сигнала в усилие и узел формирования выходного сигнала, выполненный в виде двух мембран 10,11 с разными эффективными площадями, жесткие центры которых соединены между собой штоком 12, связанным с якорем 18 блока 2 преобразования электрического сигнала в усилие, и двух консольно расположенных седел 3,4 с общей заслонкой 5. Внутреннее седло 3 неподвижно соединено с корпусом 1, а внешнее седло 4 выполнено в жестком центре мембраны 11. Внутреннее седло сообщено с каналом 8 питания, внешнее седло 4 - с полостью 9 отрицательной обратной связи, расположенной между мембранами 10 и 11, и с выходным каналом 25, а камера 22 сброса, в которой размещена заслонка 5, подключена к атмосфере. В корпусе 1 преобразователя установлен первый дополнительный мембранный блок из двух мембран 13 и 14, жесткие центры которых соединены между собой и контактируют с заслонкой 5, причем камера между мембранами 13, 14 первого дополнительного мембранного блока соединена с выходным каналом 25. Второй дополнительный мембранный блок состоит из мембран 16,17, установленных между якорем 18 преобразователя 2 электрического сигнала в усилие и жестким центром мембраны 10 большей эффективной площади узла формирования выходного сигнала. При этом разность эффективных площадей мембран 16 и 17 равна эффективной площади мембраны 11 меньшей эффективной площади узла формирования выходного сигнала, причем камера между мембранами 16,17 соединена с камерой 22 сброса, а камера между мембранами 17 и 10 соединена с атмосферой, при этом пружина 6 взаимодействует с заслонкой 5 через жесткий центр первого дополнительного мембранного блока и снабжена регулировочным устройством 15. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

„„Я0„„1525354

Ш4 F 15C 304

ВСЕСОЮЗНАЯ

ПАТЕНТНО- ТС".ьЧ1СНАЯ

Е . .БЛь(О i;iA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4342403/24-24 (22) 14.12.87 (46) 30.11.89. Бюл. № 44 (71) Донецкий филиал Института «Гипроуглеавтоматизация» (72) Ю. М. Барац, А. А. Белоцерковский, М. В. Гутман, A. А. Еременко, Ю. П. Жуков, Л. М. Салтанова, I I. И. Котечко, М. Л. Немировский, Е. А. Геллер и Г. Е. Иткина (53) 621-525(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ !!01600, кл. F 15 С 3/04, 1983.

Авторское свидетельство СССР

Х 1186842, кл. F 15 С 3/04, 1984. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ АНАЛОГОВОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СИГНАЛА В ДАВЛЕНИЕ ЖИДКОСТИ ИЛИ ГАЗА (57) Изобретение относится к преобразователям рода энергии сигналов и может быть использовано для связи электрических систем с гидравлическими и пневматическими устройствами. Цель изобретения повыше2 ние быстродействия и улучшение метрологических характеристик преобразователя. Преобразователь содержит установленный в корпусе 1 блок 2 преобразования выходного электрического сигнала в усилие и узел формирования выходного сигнала, выполненный в виде двух мембран 10, 11 с разными эффективными плошадями, жесткие центры которых соединены между собой штоком 12, связанным с якорем 18 блока 2 преобразования электрического сигнала в усилие, и двух консольно расположенных седел 3, 4 с обшей заслонкой 5. Внутреннее седло 3 неподвижно соединено с корпусом 1, а внешнее седло 4 выполнено в жестком центре мембраны 11. Внутреннее седло сообшено с каналом 8 питания, внешнее седло 4 — с полостью 9 отрицатепьной обратной связи, расположенной между мембранами 10 и 1, и с выходным каналом 25, а камера 22 сброса, в которой размещена заслонка 5, подключена к атмосфере. В корпусе 1 преобразователя установлен первый дополнительный мембранный блок из двух мембран 13 и 14, 1525354 жесткие центры которых соединены между собой и контактируют с заслонкой 5, причем камера между мембранами 13, 14 первого дополнительного мембранного блока соединена с выходным каналом 25. Второй дополнительный мембранный блок состоит из мембран 16, 17, установленных между якорем 18 преобразователя 2 электрического сигнала в усилие и жестким центром мембраны 10 большей эффективной площади узла формирования выходного сигнала. При этом 10

Изобретение относится к преобразователям рода энергии сигналов и может быть применено для связи электрических и гидравлических (пневматических) устройств.

Цель изобретения — повышение быстродействия и улучшение метрологических xàрактеристик.

На чертеже представлена схема преобразователя.

Преобразователь содержит установленный в корпусе 1 блок 2 преобразования входного электрического сигнала н усилие, выполненный, например, н виде катушки с магнитопроводом, постоянного магнита и якоря. Узел формирования выходного сигнала состоит из двух коаксиальных седел 3 и 4, заслонки 5, контактирующей с пружиной 6, через жесткий центр первого дополнительного мембранного блока 7.

Внутреннее седло 3, неподвижно соединенное с корпусом 1, связано с каналом питания 8, а внешнее седло 4 соединено с полостью 9 отрицательной обратной связи, расположенной между мембранами 10 и 11, жесткие центры которых соединены между собой штоком 12. В торце жесткого центра мембраны 11 выполнено седло 4. Эффек- 40 тинная площадь мембраны 10 больше эффективной площади мембраны 11. Первый дополнительный мембранный блок 7 содержит мембрану 13 ближнюю к заслонке 5 и крайнюю мембрану 14. При этом жесткий центр крайней мембраны 14 выполнен в ниде дис- 45 ков разных диаметров: диаметр диска, расположенного н камере между мембранами 13 и !4 равен, а диаметр другого диска меньше диаметра жесткого центра мембраны 13.

Жесткие центры мембран 13 и 14 соединены между собой и образуют единый жесткий центр, в котором помещена пружина 6, контактирующая с одной стороны с заслонкой 5 через жесткий центр первого дополнительного мембранного блока 7, а с другой с регулировочным устройством 15, выполнен- 55 ным, например, в виде полого винта с уплотнением, установленным в корпусе 1.

Второй допонительный мембранный блок содержит мембрану с меньшей эффекивной разность эффективных площадей мембран 16 и 17 равна эффективной площади мембраны

11 меньшей эффективной площади узла формирования выходного сигнала, причем камера между мембранами 16, 17 соединена с камерой 22 сброса, а камера между мембранами 17 и 10 соединена с атмосферой, при этом пружина 6 взаимодействует с заслонкой 5 через жесткий центр первого дополнительного мембранного блока и снабжена регулировочным устройством 15. 1 ил. площадью 16 и мембрану с большей эффективной площадью 17. Жесткие центры этих мембра н соединены между собой. Жесткий центр мембраны с меньшей эффективной площадью 16 соединен с якорем 18 блока 2.

Жесткий центр мембраны с большей эффективной площадью 17 контактирует с жестким центром мембраны 10. Камера 19, образованная корпусом l и мембранами 17 и 10, соединена с атмосферой. Камера 20 образована мембраной 16 меньшей эффективной площади и мембраной 17 большей эффективной площади. Разность эффективных площадей мембран 17 и 16 равна эффективной площади большей мембраны 10, контактирующей своим жестким центром с мембраной 17. Камера 21 образована корпусом 1 и мембраной 14 первого дополнительного мембранного блока. Камера сброса 22, располокснная между мембранами 11 и 13, соединена с камерами 20 и 21 и с каналом слива 23.

K.àìåðà 9 соединена с камерой 24, образованной мембраной 13 и мембраной 14, и с выходным каналом 25.

Устройство работает следующим образом.

В исходном положении пружина 6 компенсирует силу, возникающую при действии давления питания на площадь круга, образованного касанием заслонки 5 и неподвижного сопла 3. Подвижное сопли 4 также контактирует с заслонкой 5. В результате взаимодействия магнитного поля, возбуждаемого преобразуемым входным сигналом, возникает усилие, передаваемое через шток

12 на внешнее седло 4, в результате чего заслонка 5 преодолевает действие пружины 6 и отходит от неподвижного седла 3. Давление питания поступает в полость 9, одновременно воздействуя на мембраны 10 и 11. При уравновешивании этих сил заслонка 5 закрывает неподвижное сопло 3, разрывая связь полости 9 преобразователя с каналом питания 8. Разгрузка заслонки от действия выходного давления в процессе регулирования осуществляется элементами, включающими мембранный блок из мембран 13 и 14.

Г!ри увеличении выходного давления, действующего на рабочую площадь заслонки 5

1525354

Формула изобретения

СосTr)íèT(((ü (I,г((ггин(Редактор Л. Тодинич Тех ред И В(и(с Корректор Л. Весh)(Q

Заказ 7(99(27 Тираж 605 П од пг(с и ос

ВНИИПИ Гас дарственного ком иге(а по изобре) еьиям и открсатиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Рву(нская наб., д. 4(5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, (д. Гагарина, IOI (под рабочей площадью понимается площадь кольца, образованного касанием заслонки 5 и подвижного 4 и неподвижного

3 седел), изменяется момент «открытия» заслоки. Для компенсации этого полость 9 соединена с камерой 24 первого дополнительного мембранного блока. Результирующее силовое воздействие со стороны мембран

l 3 и 14 будет противодействовать дополнительному уси.(ию, возникающему на рабочей плошади заслонки, так как диаметр заделки у мембран 13 и 14 одинаков, а диаметр жесткого центра мембраны 13 больше диаметра жесткого центра мембраны 14.

При уменьшении вели (ины преобразуемого электрического сигнала мембраны 10 и 11 приподнимают наружное седло 4 и сбрасывают часть давления в камеру сброса 22.

Давление сброса действует на мембрану ll u может вызвать неуправляемый полный сброс преобразователя. Для компенсации действия давления сброса на мембрану 1! камера 20 20 соединена каналом с камерой сброса 22. Разность эффективных плошадей мембран 17 и

16 равна эффективной площади мембраны 11, в результате чего общее воздействие давления сброса на мембранную сборку из мемб- 2« ран 10 и 11 равно нулю.

Действие давления сброса на мембрану 13 может привести к «короткому замыканию» т. е. к сообщению канала питания 8 с камерой сброса 22. Для компенсации действия давления сброса на мембрану 13 каме- 30 ра 21 соединена каналом с камерой сброса 22.

Давление сброса в камере 21 действует на мембрану 14. Результирующее силовое воздействие на мембранный блок из мембран

13 и 14 равно «О».

Применение в предлагаемом устройстве 35 элементов компенсации давления сброса позволяет существенно повысить быстродействие и улучшить метрологические характеристики преобразователя.

Преобразователь аналогового электрического сигнала в давление жидкости или газа, содержащий установленные в корпусе блок преобразования входного электрического сигнала в усилие, узел формирования выходного сигнала, выполненный в виде двух мембран с разными эффективными площадями, жесткие центры которых соединены между собой ш током, и двух коаксиально расположенных седел с обшей заслонкой, внутреннее седло неподвижно соединено с корпусом, а внешнее выполнено в жестком центре мембраны меньшей эффективной площади, причем внутреннее седло сообщено с каналом питания, внешнее седло — с полостью отрицательной обратной связи, расположенной между мембранами и сообщенной с выходным каналом, а камера с(5роса, в которой размещена заслонка, подключена к каналу слива, первый дополн ительн ы и мембранный блок из двух мембран, жесткие пентры которых соединены между собой и контактируют с заслонкой, камера между мембранами первого дополнительного мембранного блока соединена с выходным каналом, причем жесткиЙ центр крайней мембраны выполнен в виде дисков разных диаметров, при этом диаметр диска, расположенного в камере между мембранами первого дополнительного мембранного блока, равен, а диаметр другого диска меньше диаметра жесткого центра мембраны, данного блока ближней к заслонке, причем камера, образованная корпусом и крайней мембраной первого дополнительного мембранного блока, соединена с камерой сброса, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и улучшения метрологических характеристик, в нем установлен второй дополнительный мембранный блок из двух мембран с разной эффективной площадью, жесткие центры которых соединены между

c oáîé и связаны с якорем преобразователя электрического сигнала в усилие и жестким центром мембраны большей эффективной плон(ади узла формирования выходного сигнала, при этом разность эффективных площадей мембран второго дополнительного мембранного бока равна эффективной площади мембраны меньшей эффективной плошади узла формирования выходного сигнала, камера между мембранами второго дополнительного мембранного блока соединена с камерой сброса, а камера, образованная корпусом, вторым дополнительным мембранным блоком и мембраной большей эффективной плошади узла формирования выходного сигнала, соединена с атмосферой, причем в камере, расположенной между корпусом и крайней мембраной первого дополнительного мембранного блока, установлена пружина, связанная с жестким центром этого мембранного блока и с настроечцым винтом.