Гидравлическое устройство для измерения линейных перемещений

 

Союз Советскик

Социалистическин

Ресниублик

ОП HCAHHE

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

<>789683 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (51)М. Кл. (22) Заявлено 290976 (2I) 2407477/25-28 с присоединением заявки H9— (23) Приоритет а 01 В 13/00

Государственный комитет.СССР по делам изобретений н открытий

Опубликовано 2112.80.бюллетень ФВ 47

Дата опубликованмяописания 231280

{53) УДК 531. 717. .1(088.8) (72) Авторы изобретения

A.Á. Розенберг, Ю.П. Божко, Л.A. Чарихов и A.Ä. Елишевич

Г

Всесоюзный научно-исследовательский инсти уд,::автоматизации черной металлургии

/ (71) Заявитель (54) ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных перемещений в металлургии, приборостроении, машиностроении и строительстве.

Известны устройства для измерения линейных перемещений, например, зазора между валками прокатной клети, изменяющегося в процессе прокатки, содержащие преобразователь перемещения, установленный непосредственно на подвижных элементах системы гидроуравновешивания рабочих валков,например, на штоке поршня гидродомкрата или в плунжере. При изменении рас- 45 стояния между подушками валков происходит соответствующее ему перемещение поршня гидродомкрата, которое преобразуется связанным с ним преоб-, разователем в электрический сигнал 29 1 .

Недостатком известного устройства является большая погрешность измерения, связанная с утечками и нотерями на трение, возникающими между, 25 гидроцилиндром и поршнем =« дродомкрата, и низкая эксплуатационная надежность, связанная с необходимостью расположения чувствительности элемента преобразователя в непосредст- 30 венной близости от подушек и валков прокатной клети.

Наиболее близким к предЛагаемОмУ по технической сущности и достигаемому эффекту является гидравлическое устройство для измерения линейных перемещений, содержащее сообщенные между собой, выполненные, например, по идентичнйм гидравлическим схемам преобразователь:перемещений и узел установки нуля, каждый в виде соосных корпуса и подпружиненного относительно корпуса и соединенного с ним через сильфон поршня,с измерительным наконечником в преобразователе и винтОм настройки в узле установки нуля . и гидроэлектрический датчик йеремещения 2) .

НедОстаток иэввстного устройстванкэкая точность измерения, обусловленная упругими деформациями сильфонов.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

Указанная цель достигается тем, что преобразователь перемещений и узел установки нуля снабжены каждый двумя дополнительными соосными основному сильфонами одинакового диаметра, меньшего, чем у основного сильфона, 789683 соединяющими поршень с противоположными стенками корпуса и образующими дне внутренние, сообщенные с атмосферой полости, в которых размещены пружины, наконечник и винт, и две внешние, заполненные жидкостью полости, а гидроэлектрический датчик выполнен в виде полого цилиндра со свободно перемещающимся поршнем, делящим полость цилиндра на две части, каждая из которых сообщена с идентичными внешними полостями преобразователя перемещений и узла. установки нуля, и электрического преобразователя перемещения поршня цилиндра.

На чертеже схематически изображено гидравлическое устройстно для измерения линейных перемещений.

Гидравлическое устройство для измерений линейных перемещений содержит оснонной сильфон 1, расположенный внутри корпуса 2, механическое звено, включающее измерительный наконечник 3, упирающийся и фигурный поршень 4 основного сильфона 1, рас-. порную пружину 5, дополнительные сильфоны 6 и 7, трубопроводы 8 и 9, соединяющие две рабочие полости корпуса 2 с полостями цилиндра 10,внутри которого расположен свободно перемещающийся поршень 11, преобразователь 12 перемещения в электрический сигнал, вентили 13 и 14, гидравлический узел 15 установки нуля, соеди.ненный трубопроводами 16 и 17 с полостями цилиндра 10. В состав гидравлического узла установки нуля входят корпус 18, внутри которого установлены сильфон 19 с фигурным поршнем

20, дополнительные сильфоны 21 и 22, распорная пружина 23 и микрометрический винт 24. Корпус 2 и наконечник

3 опираются на противолежащие поверхности элементов конструкции 25 и 26, взаимные перемещения которых требуется измерять.

Внутри корпуса 2 с помощью сильфонов 1, б и 7 образованы четыре отделенные друг от друга полости: полости A и Ь, предстанляющие собой дифференциальный объемный элемент, и дне полости, заключенные внутри сильфонов б и 7, сообщающиеся с атмосферой через отверстия в корпусе 2.

Внутри корпуса 18 с помощью компенсационного сильфонов 19, 21 и 22 также образованы четыре отделенные друг от друга полости: полости% и Г, представляющие собой дифференциальный объемный элемент, и две полости, заключенные внутри сйльфонов 21 и

22, сообщающиеся с атмосферой через отверстия в корпусе 18.

Объем, заключенный внутри цилиндра 10, с помощью поршня 11 также разделен на две полости Д и E, сообщающиеся трубопроводами 8 и 9 с полостями A и 5, соответственно, а трубопроводами 16 и 17 — с полостями

Ъ и Г, соответственно.

Замкнутые объемы, образованные сообщающимися полостями А,Ъ и Д с трубопроводами 8 и 16, сообщающимися полостями Б, Г и Е с трубопроводами

9 и 17, заполнены рабочим телом,на= пример, спиртоглицериновой смесью.

Поршень 11 всегда устанавливается в таком положении, при котором давление рабочего тела во всех обозначенных полостях практически одинаково.

Вентили 13 и 14 служат для заполнения полостей А, Б, Ь, Г, Д и Е рабочим телом, а распорные пружины 5 и

23 необходимы для обеспечения требуе15 мого усилия прижима фигурных поршней

4 и 20 к элементам, передающим перемещение наконечнику 3 и микрометрическому винту 24. що Устройство работает следующим образом.

Когда расстояние между поверхностями 25 и 26 соответствует начальному положению, поршень 11 находится в нулевом положении, например, расположен в центре цилиндра, а преобразователь перемещения в электрический сигнал 12 вырабатывает сигнал, соответствующий этому положению поршня (например, нулевой). При этом

З0 давление рабочего тела н полостях

А,S,Ь,Г,Д и Е одинаково.

При изменении расстояния между поверхностямн 25 и 26, например, З5 уменьшении расстояния относительно исходного, наконечник 3 давит на поршень 4, сжимая основной сильфон 1.

Сжатие сильфона 1 приводит к уменьшению объема полости А и такому же увеличению объема полости 5, что вызывает увеличение давления рабочего тела и полостях A,Á и Д и уменьшение давления рабочего тела в. полостях Б,Г и E . Под действием разности давлений поршень 11 перемес45 тится внутри цилиндра 10 вниз и займет новое положение, при котором восстановятся прежние суммарные объемы полостей A,Û), и Е,1,E,а давление но всех обозначенных полостях примет

59 первоначальное значение..В случае увеличения расстояния между поверхностями 25, 26 наконечник 3 под действием пружины 5 переместится вверх сильфон 1 растяйется, что приведет

55 к увеличению объема полости А и такому же уменьшению объема полости Б .

Давление рабочего тела в полостях

А,Ъ, Д уменьшится, а в полостях Б, Г,E — увеличится. Под действием возникшей разности давлений поршень 11 переместится внутри цилиндра 10 и займет положение, при котором вновь восстанонятся прежние суммарные объемы полостей А,Ь,А и Б,Г,<, а давление во всех полостях займет первоначальное значение.

789683

Величина перемещения поршня 11 определяется соотношением

cl -ck ьИ= ьъ - — -, dg где 4h — изменение расстояния между поверхностями 25 и 26;

d - действующий диаметр сильфо-. на 1;

d — действующий диаметр вспомо1 гательных сильфонов б и 7;

4 H — величина перемещения порш-. ня 11;

d — диаметр поршня 11. здесь и далее погрешностью, вносимой за счет конечной -массы поршня, пренебрегаем.

Преобразователь 12 преобразует перемещение поршня 11 в соответствующей электрический сигнал.

Отсутствие разности давлений в полостях цилиндра в состоянии покоя, обусловленное малой величиной трения поршня 11 о стенки цилиндра 10,смоченные рабочим телом (жидкость), практически исключает переток жидкости между полостями цилиндра 10 в статическом состоянии, а незначительный переток, возникающий во время пе.ремещения, пропорционален величине пробега поршня 11 и не может накап- ливаться более величины, соответствующей одному полному ходу Поршня

11 в цилиндре 10. Для снижения величины перетока рабочего тела цилиндр

10 и поршень 11 выполняются с высокой точностью обработки соприкасающихся поверхностей.

Изменение положения поршня 11, например при необходимости перейти на новую точку отсчета, осуществляется путем вращения микрометрического винта 24.

В связи с воэможностью получить значительное усиление перемещения поршня 11 по сравнению с измеряемым перемещением к преобразователю перемещения в электрический сигнал., предъявляются невысокие требования в части разрешающей способности и он. может быть выполнен, например, по принципу электромагйитного считыва-, ния.

Устройство позволяет создать средства для измерения перемещений механизмов, зксплуатирующихся в тяжелых условиях (большие перепады температур, загрязненность, наличие воды и чара) .

Формула изобретения

Гидравлическое устройство для измерения линейных перемещений, содер». жащее сообщенные между собой, выпол", ненные, например, по идентичным гидравлическим схемам, преобразователь. перемещений и узел установки нуля, каждый в виде соосных корпуса и подпружиненного относительно корпуса и соединенного с ним через сильфон поршня с измерительным наконечником в преобразователе и винтом настройки в узле установки нуля и гидроэле" ктрический датчик перемещения, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности. измерения, преобразователь перемещений и узел установки нуля снабжены каждый двумя дополнительными соосными основному аильфонами одинакового диаметра, меньшего, чем у основного сильфона, соединяющими поршень с противоположными стенками корпуса и образую-. щими две внутренние, сообщенные с атмосферой полости, в которых размещены пружины, наконечник и винт, и две внешние, заполненные жидкостью полости, а гидроэлек=рический датчик выполнен в виде полого цилиндра со свободно перемещающимся поршнем,делящим полость цилиндра на две части, каждая из которых сообщена с идентичными внешними полостями преобразователя перемещений и узла установки нуля, и электрического преобразова« теля перемещения поршня цилиндра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Австралии М 442545, кл. В 21, 6; 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

9 435451, кл. G 01 B 13/16, 1975 прототип).

789683

Составитель В. Гордеев

Редактор Ю. Ковач Техред М.Кузьма Корректор О- Ковинская

Заказ 9019/34 Тираж 801 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. ужгород, ул. Проектная, 4