Пневматический датчик температуры

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

С оциалистическ и х

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 27. 09. 78 (21) 2668138/18-24 (5 ) М Кл. с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

G 01 К 5/50

Р 15 С 4/00

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий

Опубликовано 15.09,80. Бюллетень № 34

Дата опубликования описания 1 5. 09. 8 0 (53) УДК 621 525 (088. 8) (72) Авторы изобретения

В. И. Реэдик, С. И. Свинцов и О. Э. Удрас (71) Заявитель

Таллинский политехнический институт (54) ПНЕВе1АТИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ТЕе1ПЕРАТУРЫ

Изобретение относится к приборостроению, а именно к устройствам пневмоавтоматики, и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства в качестве датчика температу- 5 ры жидкостей в системах автоматического регулирования их температуры.

Известны пневматические дилатометрические датчики температуры, где для получения выходного сигнала, пропорционального к измеряемой температуре, используется разница в линейном температурном расширении различных материалов. Такие пневматические дилатометрические датчики температуры сос- 15 тоят из термочувствительного элемента и выходного механопневматического преобразователя. В качестве термочувствительного элемента служит трубка из материала, имеющего возможно боль- 20 ший коэффициент линейного температурного расширения (например латунь) и расположенный концентрично в трубке стержень из материала с наименьшим коэффициентом линейного температур- 25 ного расширения (например инвар).Один конец трубки герметично соединен со стер>хнем, другой с корпусом датчика температуры. Суммарное от изменения температуры трубки и стержня переме2 щение свободного конца стержня преобразуется в механопневматическом преобразователе в выходной пневматический сигнал датчика температуры. В качестве механопневматических преобразователей в известных пневматических дилатометрических датчиках температуры используются пневматические клапаны, сопротивление которых зависит от перемещения свободного конца стержня термочувствительного элемента датчика температуры (1) .

Недостатком этих пневматических датчиков является узкая область применения за счет того, что при использовании их в системах релейного регулирования температуры, из-за наличия на их выходе аналогового сигнала, требуется еще дополнительный элементдискретизатор сигнала, вносящий дополнительную погрешность регулирования.

Известен такх:е датчик температуры, имеющий термочувствительный элемент, Состоящий из цилиндрической трубки и располо>венного концентрично в ней стержня. Один конец трубки жестко соединен со стержнем, а другой конец— с крепежным фланцем, который, в свою очередь, через направляющую втулку

763701 соединен с корпусом датчика. Свободный конец стержня, проходя через направляющую втулку, передает изменения длины трубки от температуры к механогидравлическому преобразователю. Ne.ханогидравлический преобразователь

° состоит из соосных сопел, запрессованных в корпус датчика, и конца стержня термочувствительногo элемента, оформленного конструктивно в виде ножа-заслонки. Жидкость под постоянным давлением подводится к одному из со- t() пел и поступает в другое сопло, давление в котором определяется положением ножа-заслонки относительно оси сопел. При повышении температуры, изза разности линейных температурных расширений трубки и стержня, конец стержня перемещается вниз, открывая приемное сопло механогидравлического преобразователя, и выходное давление увеличивается. При понижении температуры происходит. обратное явление. Таким образом, датчик температуры выдает гидравлический сигнал пропорциональный температуре (21.

Однако этот датчик характеризуется узкой областью применения.

Цель изобретения — расширение области применения путем получения настраиваемой релейной характеристики.

Поставленная цель достигается за счет того, что в пневматическом дат- Зо чике температуры, содержащем корпус, термочувствительный элемент, состоящий из трубки и стержня, размещенного концентрично в трубке, причем термочувствительный элемент связан с меха- 35 нопневматическим преобразователем, выполненным в виде двух соосных со пел и заслонки, заслонка механопневматического преобразователя закреплена в пазу поворотной цапфы,ocb поворО- О та которой совпадает с гранью заслонки, причем цапфа через подшипник и консольно прикрепленную глоскую пружину,. свободный конец которой связан с узлом настройки, соединена с корпусом датчика.

Такой пневматический датчик температуры выдает дискретный выходной сигнал с регулируемой зоной стабилизации, что позволяет использовать его для прямого управления клапанами, либо 50 другими исполнительными устройствами системы регулирования температуры жидкости.

На фиг. 1 схематически изображен пневматический датчик температуры, 55 продольный разрез; на фиг. 2 — разрез

A A на фиг. 1; на фиг. 3 — вид В на узел регулировки датчика.

Датчик имеет корпус 1 закрытый крышкой 2. При помощи. резьбы к корпусу 1 датчика прикреплен держатель 3 термочувствительного элемента, имеющий резьбу для крепления датчика в стенку емкости с жидкостью. Для уплотнения соединения и обеспечения:;жлаемого положения датчка подбирается уплотняющая шайба . Термочувствительный элемент датчика состоит из латунной трубки 5 и стержня 6 из инвара, свальцованных герметично в одном конце. На другой конец стержня 6 запрессован блок 7 соосных сопел. Заслонка

8 закреплена в пазу поворотной цапфы

9 так, чтобы ось поворота цапфы проходила бы через верхнюю грань заслонки 8. Цапфа 9 зафиксирована в подшипнике 10 в осевом направлении кольцом

11, при этом необходимый натяг достигнут при помощи пружинной шайбы 12.Для задания угла наклона заслонки 8 на торце подшипника 10 выполнена шкала (см. фиг. 3). Регулировочное окно в корпусе 1 закрыто защитной пробкой

13. Подшипник 10 прикреплен к плоской пружине 14. Плоская пружина консольно 14 соединена с корпусом датчика 1 при помощи двух прижимных колодок 15 и 16. Винт 17 и шкала 18 составляют узел настройки и предназначены для задания среднего уровня регулируемой температуры. Блок 7 соосных сопел и заслонка 8 образуют механопневматический преобразователь.

Пневматический датчик. температуры работает следующим образом.

В нижнее сопло блока 7 сопел (см. фиг. 2) подается давление питания. При выведенной из струи заслонке 8 в верхнем сопле возникает давление — выходной сигнал. Изменение температуры вызывает удлинение либо сокращение трубки 5 термочувствительного элемента и вместе с тем смещение стержня б с.блоком 7 сопел относительно заслонки 8. Если заслонка 8 внедряется в струю, то примерно в середине струи струя открывается от торца заслонки 8 и в верхнем (выходном): сопле давление релейно падает близко к атмосферному. При выводе заслонки наблюдается обратный процесс — прилипание струи. При этом гистерезис переключения можно регулировать в пределах 0 . . . 9 мкм, изменяя угол наклона заслонки 8 при помощи поворота цапфы 9 в подшипнике 10, используя для настройки датчика шкалу на подшипнике 10 (см. фиг.3). Поскольку ось поворота заслонки технологически не удается совместить с гранью заслонки с микронной точностью, требуется после задания точности регулирования температуры корригировать положенйе шкалы 17 по средней температуре .в диапазоне работы датчика.

Применение в датчике температуры механопневматического преобразователя, выдающего на выходе релейный сигнал с регулируемой зоной стабилизации по температуре, позволяет использовать датчик температуры в качестве релейного регулятора температуры жидкостей. Точность переключения механопневматического преобразователя датчика, 763701

Формула изобретения

Составитель О. Гудкова

Редактор C- Патрушева Техрел. Р.Олиян рр

Ко ектор И, Муска

3аказ 6594/13 тираж 713 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, выраженная через перемещение стержня те,:>мочувствительного элемента, не хуже е. устойчивая зона стабилизации датчика не более 2,5 мкм

Пневматический датчик температуры, содержащий корпус, термочувствительный элемент, состоящий из трубки и стержня, размещенного концентрично в трубке, причем термочувствительный элемент связан с механопневматическим преобразователем, выполненным в виде двух соосных сопел и заслонки, размещенной между ними, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью расширения области применения датчика, в нем заслонка механопневматического преобразователя закреплена в пазу поворотной цапфы, ось поворота которой совпадает с гранью заслонки, причем цапфа через подшипник и консольно прикрепленную плоскую пружину, свободный конец которой связан с узлом настройки, соединена с корпусом датчика.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Р 3384303, кл. 236-67, опублик. 1966.

2. Авторское свидетельство СССР

9 247657, кл. F 15 С 3/10, 1968 (про- тотип).