Пневматическое устройство для измерения линейных размеров

 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в машиностроении для контроля линейных размеров. Пневматическое устройство для измерения линейных размеров содержит входное и измерительное сопло, измерительную камеру и камеру противодавления, источник сжатого воздуха, дифференциальный чувствительный элемент. Камера противодавления и измерительная камера соединены каналом перетока с регулируемым проходным сечением. Технический результат - увеличение диапазона измерения и повышение точности измерения. 3 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в машиностроении для контроля линейных размеров.

Известен прибор с дифференциальным сильфонным датчиком, описанный в книге автора О. Б. Балакшина "Автоматизация пневматического контроля размеров в машиностроении", изд. "Машиностроение", М. , 1964 г. , с. 40, фиг. 22, содержащий распределительную камеру с двумя соплами. Одно сопло соединено с вентилем и с сильфоном, другое сопло соединено с измерительным соплом и вторым сильфоном. Стрелка датчика перемещается под действием разности давлений воздуха в сильфонах.

Известен прибор, работающий по принципу компенсаций усилий, описанный в книге автора О. Б. Балакшина "Автоматизация пневматического контроля размеров в машиностроении", изд. "Машиностроение", М. , 1964 г. , с. 132, фиг. 63, взятый в качестве прототипа, содержит измерительную камеру с мембраной, где последняя соединена с индикатором и с иглой клапана, измерительное сопло и два входных сопла. По величине перемещения мембраны, после уравнения давлений в двух полостях измерительной камеры судят о величине размера.

Недостатком выше перечисленных устройств является сравнительно малый диапазон измерения. Устройства измеряют детали с маленьким допуском.

Создание приборов с большим диапазоном измерения позволяет сделать прибор более универсальным, с широким спектром измерений.

Указанная проблема решена при помощи пневматического устройства для измерения линейных размеров, содержащего источник сжатого воздуха, соединенного с измерительной камерой и с камерой противодавления, при этом последние соединены между собой дифференциальным чувствительным элементом, где камера противодавления и измерительная камера соединены каналом перетока с регулируемым проходным сечением.

При определенном соотношении передаточных отношений, реализованных в измерительной камере (соотношением диаметров сопел) и в камере противодавления и канале перетока (соотношение проходных сечений каналов), происходит компенсация нелинейности манометрической характеристики измерительной камеры, что повышает точность измерения и расширяет его диапазон.

На фиг. 1 показана принципиальная схема устройства; на фиг. 2 - графики давлений в измерительной камере и камере противодавления в зависимости от размера между измерительным соплом и измеряемой деталью; на фиг. 3 - разность давлений в указанных камерах в зависимости от размера между измерительным соплом и измеряемой деталью.

Пневматический прибор для измерения линейных размеров содержит источник давления 1, стабилизатор 2, входные сопла 3 и 4, измерительную камеру 5 с измерительным соплом 6, камеру противодавления 7 с дросселем 8. Измерительная камера 5 соединена с камерой противодавления 7 каналом перетока 9, конструкция которого предусматривает изменять проходное сечение, например, может быть установлен дроссель 10 или на его месте заменяемые разного проходного сечения сопла. Параллельно каналу перетока 9 установлен дифференциальный чувствительный элемент 11, например МПХ-22000Р (Моторолла), определяющий разность давлений в камерах 5 и 7.

Пневматический прибор для измерения линейных размеров работает следующим образом.

До начала работы прибор настраивается с помощью контрольных деталей-эталонов, разность размеров которых соответствует контролируемому допуску.

Из источника давления 1 воздух попадает в стабилизатор давления 2, откуда подается через входные сопла 3 и 4 соответственно в измерительную камеру 5 и в камеру противодавления 7. Из измерительной камеры 5 через измерительное сопло 6 воздух поступает в измерительный зазор "S", образованный между срезом сопла 6 и поверхностью контролируемой детали, и вытекает в атмосферу. При изменении измерительного зазора "S" расход воздуха через измерительное сопло 6 изменяется, что приводит к изменению давления в измерительной камере 5. Одновременно через канал перетока 9 часть воздуха из измерительной камеры 5 отбирается в камеру противодавления 7, что приводит к изменению давления в камере 7. Таким образом давление одновременно плавно изменяется в камерах 5 и 7. По разности давления чувствительный элемент 11 определяет размер детали. Воздух из камеры противодавления выходит в атмосферу через дроссель 10.

Если рассматривать на графике процесс изменения давления в измерительной камере 5 и камере противодавления 7 в зависимости от размера зазора "S", то графики будут следующие (см. фиг. 2). Верхняя кривая 12 показывает давление в измерительной камере, на которой выделен более прямолинейный рабочий участок 13. Нижняя кривая 14 показывает давление в камере противодавления. В результате давление в камере противодавления становится зависимым от измерительного давления, при этом чувствительный элемент определяет дифференциальную разность давлений измерительной камеры и камеры противодавления: P_изм - P_пр.д. = P_диф где P_изм - давление в измерительной камере; P_пр.д. - давление в камере противодавления; P_диф - дифференциальная разность на чувствительном элементе.

Сравнивая указанные графики, видно, что результирующая манометрическая характеристика устройства на фиг. 3 более прямолинейна и рабочий участок 15 более протяженный. Таким образом происходит увеличение диапазона измерения при повышении его точности.

Формула изобретения

Пневматическое устройство для измерения линейных размеров, содержащее измерительное сопло, источник сжатого воздуха, соединенного через входное сопло с измерительной камерой и камерой противодавления, при этом последние соединены между собой дифференциальным чувствительным элементом, отличающееся тем, что камера противодавления и измерительная камера соединены каналом перетока, с регулируемым проходным сечением.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3