Устройство для измерения давления

 

О Л И С А Н И Е >427257

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Рес1ту блик (б1) Завпсимое от авт, свидетельства— (22) Заявлено 30.04.72 (21) 1779484/18-10 с присоединением заявки ¹â€” (32) Приоритет—

Опубликовано 05.05.74. Бюллетень № 17

Дата опубликования описания 17.01.75 (51) М. Кл. G 011 11, 00

Государствеииый камитет

Совета Министрав СССР пе делам изебретеиий и открытий (53) УДК 531.787 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. Н. Дроздович, А. Д, Кузнецов и В. И. Ющенко

Ленинградский институт точной механики и оптики (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области контро IbHo-измерительной аппаратуры и предназначе1ю для измерения давлений в системах пневмо- и гидроавтоматики, в частности судовой автоматики, в приборах для измерения уровня жидкости в различных судовых резервуарах, в навигационных приборах для измерения скорости и осадками судна — лагах и осадкомерах.

Известные устройства аналогичного IIaз.IH÷åíèÿ обладают недостаточной точностью — результаты измерений с их помощью зависят от ориентации прибора в пространстве.

Предлагаемое устройство отличается тем, что герметичная камера разделена на две полости, заполненные нейтральной жидкостью, перегородкой, снабженной отверстием, в котором помещен цилиндрический стержень с нарезанной на нем винтовой поверхностью, являющийся ротором двигателя органа управления, причем измеряемое давление подведено к полостям герметичной камеры через упругие элементы (например, сильфон), с размещенным на одном из:них индикатором перемещения, электрически связанным с блоком управления, выход которого электрически соединен с блоком индикации H Oб. IQTкой статора двигателя.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема первого варианта предлагаемого устройства; на фиг. 2 — принципиальная схема второго варианта; на 1рнг. 3 — элементы винтовой поверхности (профиль винтовых канавок и развертка винтовых поверхностей).

Устройство состоит из герметичного корпуса 1, разделенного внутри на две полости 2 и 8, заполненные какой-либо нейтраль .1ой

10 жидкостью (например, трансформаторным маслом). Полости 2 и 8 соединены между собой отверстием со вставленным в него цилиндрическим стержнем 4, на котором нарезана винтовая поверхность 5.

Для предотвращения осевых перемещений стержня служат упоры 6. Стержень является ротором электродвигателя 7. Упругие элементы 8 н 9 (например, сильфоны) предназначены для передачи внутрь полостей давле1шй, поступающих через входн1>1е штуцера 10 н 11.

Перемещения одного из упругих элементов (например, 8) фиксируются нуль-индикатором 12, в качестве которого используется, например, индукционный следящий трансфор.матор. Сигналы, снимаемые со следящего трансформатора, поступают в блок управления 18, где преобразуются и используются для управления работой электродвигателя 7.

Блок индикации 14 предназначен для визу427257 р.d l

ЬР=а —,, — .Ч, 40

60 альной индикации измеряемых давлений и их дистанционной передачи.

На фиг. 2 представлен второй вариант предлагаемого устройства, которое отличается от первого только тем, что на стержне 4 нарезана не одна винтовая поверхность, а две поверхности 5 и 15, соответственно правого и левого шага, для разгрузки упоров б от осевых нагрузок, например, при измерении бол ьш их да влений. П р и нцип действия устройства основан на использовании насосного эффекта, возникающего в радиальном зазоре h (см. фнг. 2 и 3) между винтовой поверхностью 5, образуемой канавками, нарезанными на стержне 4 и стенками отверстия.

Прн этом величина противодавления, возникающего при вращении стержня, связана с угловой скоростью этого вращения зависимостью где в — угловая скорость вращения стерж1 ня — ротора двигателя -- —; сек д — диаметр цилиндрического стержня (ся);

1 — активная длина стержня, часть его длины с нарезанными на ней канавками, входящая в отверстие с зазором h (см);

AP Є— Pp — перепад давлений (кгlся ); р — коэффициент динамической вязкости (кг . сек/сл );

К вЂ” коэффициент пропорциональности, зависящий от

P — угла подъема винтовой линии канавок; и — числа заходов винтовых линий и соотношения Ь вЂ” зазора и

Л вЂ” глубины канавок (см. фнг. 3)

Устройство работает следующим образом.

При равенстве давлений Р„=Р,, поступающих через входные штуцера 10 и 11, давления в полостях 2 и 8 будут также равны, При этом перетекания жидкости в радиальном зазоре между стержнем 4 и стенками отверстия в корпусе 1 происходить не будет, нуль-индикатор 12 будет находиться в согласованном положении, а напряжение, поступающее с него в блок управления, будет равно нулю.

При появлении разности давлений сильфон 8 переместится (растянется или сожмется) из своего начального .положения, заставляя жидкость перетекать через радиальный зазор из полости 2 в полость 8 (или наоборот). Перемещение сильфона 8 приводит к появлению на нуль-индикаторе 12 сигнала рассогласования, который поступает в блок управления

18. Блок управления .преобразует этот сигнал в частоту или напряжение питания исполни5

l0

З0

35 тельного двигателя 7. При этом стержень 4, играющий роль ротора двигателя 7, начнет вращаться с угловой скоростью, пропорциональной частоте, питающего напряжения (в случае применения синхронного электродвигателя), или пропорциональной напряжению управления (в случае применения асинхронного двигателя или двигателя постоянного тока), создавая с помощью винтовых канавок, нарезанных на его поверхности, противодавление, величина которого определяется в соответствии с формулой (1). Под действием этого противодавления жидкость начнет перетекать в обратном паправленни, возвращая упругие элементы 8 и 9 в исходное состояние и уменьшая сигнал р "ññîãëàñîâàíèÿ»а нуль-индикаторе 12. При равенстве измеряемого и компенсирующего давлений перетекание жидкости прекратится и пуль-индикатор

12 вернется снова в согласованное положе1гие. Прн этом частота или напряжение питания, характеризующее скорость вращения двигателя, и соответственно создаваемое стержнем компенсирующее противодавление будут фиксироваться на шкалах блока индикации 14.

Действие устройства в варианте, предстаг.— ленном на фиг. 2, будет аналогичным, за исключением того, что в связи с противоположным направлением осевых усилий, создаваемых частями стержня с канавками правого и левого шага, суммарное осевое усилие, действующее на стержень и прижимающее его к торцовым опорам, будет практически равно нулю, благодаря чему будут сняты вредные моменты трения ца упорах б.

Предмет изобретения

1. Устройство для измерения давления, содержащее герметичную камеру с упругими элементами, органы управления и индикации, отличающееся тем, что, с целью увеличения точности и исключения влияния ориентации прибора в пространстве, в нем герметичная камера разделена на две полости, заполненные нейтральной жидкостью, перегородкой, снабженной отверстием, в котором помещен цилиндрический стержень с нарезанной на нем винтовой поверхностью, являющийся ротором двигателя органа управления, причем измеряемое давление подведено к полостям герметичной камеры через упругие элементы (например, сильфон) с размещенным на одном из них индикатором перемещения, электрически связанным с блоком управления,:выход кото рого электрически соединен с блоком индикации,и обмоткой статора,двигателя.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что на цилиндрический стержень нанесены две винтовые поверхности с канавками левого и правого шага.

427257 иг.

Составитель О, Полев

Техред П. Рыбакова

Редактор О. Филиппова

Корректор В Гутман

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

Заказ 1721/474 Изд. № 806 Тираж 760 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва 5К-35, Раушская наб., д. 4/5