Устройство для измерения температуры среды

 

О П И С А Н И Е «>474704

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Зависимое от авт. свидетельства— (22) Заявлено 08.12.72 (21) 1855320, 18-1 0 с присоединением заявки №вЂ” (32) Приоритет—

Опубликовано 25.06.75. Бюллетень ¹ 23

Дата опубликования описания 20.10.75 (51) М. Кл. 6 0!k 1! 04 государственный комитет

Совета Министров СССР 53) УДК 56.514 (088.8) ао делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения П. M. Бирюков, A. И. Гибалов, В. А. Мороз и H. В. Прохоров

Ворошиловградский филиал Всесоюзного научноисследозательского тепловозного института

171) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ТЕМПЕРАТУРЫ СРЕДЫ

Изобретение касается измерения температуры и преобразования ее в пневматический сигнал в виде давления воздуха и может быть использовано на подвижных объектах с установленными на них пневматическими регуляторами температуры.

Измерительным преобразователем температуры в таких устройствах обычно служит баллон, частично заполненный низкокипящей жидкостью, например, ацетоном. Давление паров низкокипящей жидкости при помощи сильфона или упругой металлической мембраны преобразуется в усилие, которое, в свою очередь, преобразуется в давление воздуха.

Двойное преобразование применяется для того, чтобы рабочее тело (низкокипящая жидкость) герметично заключить в баллон для полного исключения утечки.

Известны устройства для измерения температуры, состоящие из баллона, заполненного низкокипящей жидкостью, для преобразования температуры в давление паров этой жидкости, упругой металлической мембраны для преобразования давления паров в усилие и преобразователя силы в давление воздуха, содержащего дроссель, сопло с плоской рабочей поверхностью, камеру силовой обратной связи и заслонку. Камера силовой обратной связи образована полостью между соплом и заслонкой, выполненной в виде тела вращенпя с дисковым углублением и заостренной, до режущей, кромкой, контактирующей с плоской рабочей поверхностью сопла вокруг его отверстия.

Однако при работе известного устройства на подвижных объектах силы инерции, возникающие при вибрациях и ускорениях, действуют на заслонку так, что появляются моменты сил инерции, нарушающие симметричность в ее работе. Это приводит к срывам и пуль=ацням воздуха на,выходе устройства, т. е. к снижению точности измерения температуры.

Цель изобретения — повышение точности измерения температуры и надежности работы в условиях вибрации.

Для этого в предлагаемом устройстве заслонка выполнена в виде тела вращения, точка опоры которого, т. е. вершина внутреннего конуса, помещена в его центр тяжести и в плоскость круга, ограниченного окружностью заостренной кромки.

Это исключает моменты спл инерции относительно точки опоры и моменты сил трения заслочки о,рабочую поверхность- сопла относительно любой поперечной оси, проходящей через точку опоры, так как направления всех спл трения лежат в плоскости круга, огранпченного окружностью заостренной кромки. Моменты сил трения вокруг продольной

474704

50 оси заслонки не нарушают симметричности в ее работе.

На чертеже схематически изображено предлагаемое устройство для измерения температуры.

Устройство содержит измерительный преобразователь температуры в усилие и компенсаш:онный преобразователь силы в давление воздуха типа «сопло — заслонка».

Измерительный преобразователь температуры в усилие состоит из баллона 1, частично заполненного низкокипящей жидкостью, упругой металлической мембраны 2 и упора 3 и виде конуса с заостренной вершиной.

Компенсационный преобразователь силы в давление воздуха состоит из заслонки 4, сопла 5, камеры б силовой обратной связи, постоянного дросселя 7, трубопровода 8 питания сжатым воздухом и выходного трубопровода 9.

Заслонка 4 выполнена в виде тела вращения, снабжена дисковым углублением и заостренной, до режущей, кромкой, контактирующей с плоской рабочей поверхностью сопла 5 вокруг его отверстия. Заслонка 5 подвешена на упоре 8 внутренним конусом, вершина которого для исключения моментов сил инерции, действующих на заслонку, помещена в ее центре тяжести, а центр тяжести для исключения моментов сил трения вокруг любой из поперечных осей проходящей через точку опоры заслонки помещен на плоскость круга, ограниченного окружностью заостренной кромки.

Угол конусности внутреннего конуса заслонки 4 больше угла конуоности упора 8 для обеспечения ее свободного качения относительно вершины внутреннего конуса. Камера б силовой обратной с вязи образо вана полостью между заслонкой 4 и соплом 5. Эффективная площадь силовой обратной связи численно равна площади круга, ограниченного окружностью заостренной кром ки. Через отверстие сопла 5 камера обратной связи б соединена с дросселем 7 и выходным трубопроводом 9. Другая сторона дросселя соединена с трубопроводом 8 питания сжатым воздухом.

Д а вление паров н изкоки пя щей жидкости, заключенной в баллон 1, функционально связанное с ее температурой, преобразуется при помощи металлической упругой мембраны 2

35 в силу, которая через упор 3 приложена кзаслонке 4 в ее центре тяжести. В противоположном направлении на заслонку действует сила давления воздуха в камере б. В равновесном режиме эти две силы взаимно компенсируются, а расход воздуха через сопло 5 в атмосферу, регулируемый заслонкой, равен расходу воздуха через дроссель 7.,Во всех случаях выходной трубопровод 9 вне устройст ва соединяется с тупиковой (безрасходной) камерой..При изменении силы, приложенной к заслонке 4 со стороны упора 3, что имеет место при изменении измеряемой температуры, условия компенсации не выполняются. Заслонка 8 под действием нескомпенсировапной силы перемещается, изменяя расход воздуха из камеры б в атмосферу. При этом изменяется давление воздуха в камере б, та к как расход воздуха из трубопровода 8 ограничен дросселем 7. Изменение давления воздуха в камере б всегда с таким знаком, что новое значение силы давления воздуха на заслонку 4 компенсирует новое значение силы, действующей на нее со стороны упора 3.

Таким образом, температура среды, в которую помещен баллон 1, последовательно преобразуется в давление паров низкокипящей жидкости, в силу через упор 8, приложенную к заслонке 4, в давление воздуха в камере 6 и, наконец, в равное ему давление воздуха в выходном трубопроводе 9. Масштаб преобразования температуры в давление воздуха зависит от соотношения площади круга, ограниченного окружностью заостренной кромки заслонки 4 и эффективной площади упругой металлической мембраны 2.

Предмет изобретения

Устройство для измерения температуры среды, ".îäåðæàùåå баллон с легкокипящей жидкостью, свободно сообщающийся с мембраной, на которой жестко укреплено острие, входящее в углубление заслонки, выполненной в виде тела вращения, снабженного ободом, причем заслонка взаимодействует с соплом 1преобразователя усилия на острие в давление воздуха в пневмосистеме, отличающееся тем, что с целью повышения точности измерения температуры и надежности работы в условиях вибрации, центр тяжести заслонки совмещен с концом острия.

474704

Составитель В. Афонькин

Техред Л. Казачкова

Редактор Т. Иванова

Корректор В. Гутман

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

Заказ 930/1363 Изд. № 846 Тираж 740 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5