Пневматический датчик температуры

 

О П И С А H И Е 1111 5!239!

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 04.01.74 (21) 1984473/18-10 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.04.76. Бюллетень № 16

Дата опубликования описания 11.10.76 (51) М. Кл. - G 01К 5/62

Государственный комитет

Совета Министров СССР оо делам изобретений и открытий (53) УДК 536.516.2 (088.8) (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

В. Г. Шкварченко, Н. А. Шматков и В. И. Песок

Институт горной механики и технической кибернетики им. М. М. Федорова

С11," (54) ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ТЕМП ЕРАТУРЪ ".": ф

Устройство предназначено для выдачи пневматического сигнала, пропорционального измеряемой температуре, относится к области тепловых приборов для работы в системах пневмоатоматики.

Известны устройства аналогичного назначения,на пример устройство для измерения температуры, содержащее равновесный рычаг, связа нный с,указателем температуры, на одно из плеч которого воздействует термочувствительный элемент, а на другое — пневматический компенсатор усилия (1).

Однако такое устройство имеет относительно сложную конструкцию и сравнительно невысокое быстродействие. Наличие рычагов понижает виброустойчивость устройства.

Известны устройства, использующие термобиметаллические чувствительные элементы, выполненные в виде полуколец или скоб, например компенсатор температуры (2). Такое выполнение чувствительного элемента не обеспечивает поступательного перемещения его концов, необходимого для уменьшения погрешности преобразования.

Наиболее близким прототипом является датчик температуры, содержащий термочувствительный элемент, один конец которого соединен с корпусом, другой с двухмембранным преобразователем (3).

Этот датчик имеет сравнительно большую инерционность, довольно жесткие конструктивные требования к пневмопреобразователю и небольшой диапазон работы преобразовате5 ля по давлению.

Цель изобретения — уменьшение инерционности и упрощение конструкции.

Это достигается тем, что в предлагаемом датчике термочувствительный элемент выпол10 нен из двух У-образных биметаллических пластин, соединенных в S-образную форму.

Для обеспечения регулировки диапазона измеряемых температур между корпусом и термочувствительным элементом введена регулиру15 емая пружина.

На чертеже показана конструкция датчика темпер атуры.

Датчик содержит корпус 1, разделенный двумя мембранами на секции 2, 3, 4, термо20 чувствительный биметаллический элемент 5 с односторонним расположением слоя с большим линейным удлинением (А), соединенный с мембранным бло ком 6 и регулируемой пружиной 7, усилие которой устанавливается, винтом

25 8, подвижное сопло 9 и дроссель 10.

В исходном состоянии давление питания через дроссель 10 заведено в ка меру у правления повторителя, сопловую камеру и выходной канал Р„,, С помощью пружины 8 устанавли30 вается давление Р„, =0,2 кгс/смс при миниP,„, ($„— $,) = С(ЛН+ ЬН,), (1) где Р„„. — выходное давление датчика;

SH, $, — эффективные площади, соответственно, нижней и верхней мембран;

С1С, С1 — Св жесткость термочувствительного блока; с1 — жесткость цилиндрической пружины;

c2 — жесткость термобиметаллпческого элемента;

ЛО, — величина предварительного жатия термочувствительного ка.

Учитывая, что

ЛН, = К,К,/, (2) где К1 — коэффициент, учитывающий линейное расширение металлов;

К вЂ” коэффициент, учитывающий геометрические размеры термочувствитсльного элемента;

1 — температура контролируемой среды.

Уравнение (1) с учетом выра>кения (2) мо>кно записать в виде вых — Po + E где

СЛК

S S„ — — — (3)

СК1 К2 в в

Из уравнения (3) видно, что изменяя величину S„— $„можно изменять диапазон измерения контролируемых температур в широк: !; мальпом значении контролируемой температуры. Это необходимо для получения стандартного унифицированного сигнала Рвы;=

=0,2 — 1,0 кгс/см

Работает устройство следующим образом.

При увеличении температурь1 окру>кающей среды термочувствительный элемент удлиняегся, благодая S-образной форме обеспечивается поступательное перемещение концов элемента.

При этом создается усилие на мембранном блоке, которое компенсируется соответствующим увеличением давления на выходе силового преобразователя.

Приращение давления на выходе пропорционально приращению усилия на термочувствительном элементе. При понижении температуры контролируемой среды происходит соответствующее понижение выходного давления.

Из условия равновесия сил на мембранном блоке, прснебрегая перемещением заслонки в силу его малости, можно написать уравнение пределах без изменения геометрических параметров термочувствительного элемента, Изменение величины S„ — S, достигается изменением исходного положения сопла относительно линии заделки мембран. Перемещение сопла приводит к изменению эффективных площадей $„и S„„, а следовательно, и их разности.

При правильно выбранных параметрах сопла рабочее перемещение мембранного блока составляет тысячные доли миллиметра. Пренебрежимо малые перемещения мембранного блока, небольшая масса термочувствительного элемента и введение сжатого воздуха в полость термочувствительного элемента обеспечива|от уменьшение инерционности по сравнению с известным. При относительно простой конструкции можно изменять пределы измеряемых температур, так как за счет изменения положения сопла можно изменять диапазон контролируемых усилий (на термочувствительйом элементе) от нескольких десятков граммов до 1,5 кг (данные приведены для диаметров заделки мембран 25,5 мм при диаметрах жестких центров 12 мм и толщине мембранного полотна 0,15 мм).

Датчик можно применять для контроля абсолютной температуры, при этом достаточно с помощью,регулируемой пружины установить величину Р,=К 273, где К вЂ” коэффициент пропорциональности. Поэтому такая конструкция удобна для использования в расходомерах в качестве устройства температурной компенсации.

Формула изобретения

1. Пневматический датчик температуры, содержащий термочувствительный элемент, один конец которого соединен с корпусом, другой с двухмембранным пневмопреобразователем, отличающийся тем, что, с целью уменьшения инерционности и у прощения конспрукции, в нем термочувствительный элемент выполнен из двух U-образных биметаллических

:>0 пластин, соединенных в S-образную форму.

2. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что, с целью обеспечения регулировки диапазона измеряемых температур, в нем между корпусом и термочувствительным элементом

5:> введена регулируемая пружина.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авт. св. ¹ 134471, G 01К 5/42, 30.09.1958.

2. Патент ¹ 747068, кл. 106/2/h, 1966, Англия.

0С 3. Авт. св. № 359536, G 01К 5/42, 17.10.1968.

Составитель Н. Горшкова

Редактор Т. Рыбалова Техред 3. Тараненко Корректор М. Лейзерман

Заказ 2018/1 Изд. М 1522 Тираж 814

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 5К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Подписное