Механотронный преобразователь

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Соеоз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву(51)М. Кл з

G 01 L 1/14

G 01 B 7/00 (22) Заявлено 220679 (21} 2783291/18-10 с присоединением заявки Йо— (23) Приоритет

Государетвенннй комитет

СССР по девам изобретений н открытий

Опубликовано 150481„бюллетень Ж 14 (З) УАК 531 ° 781: ,:531.71(088.8) Дата опубликования описания 15,0431 (72) Авторы изобретения

Г.С. Берлин, И.И. Барсуков, A.Ñ. Жаро

А.И. Киселев и A.Ì. Ростовцев (71) Заявитель (54) NEXAHOTPOHHfN ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, Иэобретение относится к силоиэмерительной технике, а именно к преобразователям механических величин в электрические.

Известен механотронный.преобразователь, содержащий неподвижные электроды, жестко соединенные с вакуумированным баллоном и подвижные электроды, укрепленные на внутренней час-. ти управляющего стержня, который сое- 1О динен с упругим элементом, являющимся частью баллона (1).

Недостатком такого преобразователя, является то, что он не позволяет по-. высить точность измерений быстроизме- 15 няющихся процессов.

Известен также механотронный преобразователь перемещений, содержащий неподвижный электрод, жестко соединенный с- вакуумированным баллоном, 20 подвижный электрод укрепленный на внутренней части управляющего стержня, который средней частью жестко соединен с мембраной, герметично соединенной с вакуумированным баллоном (21.

На фиг. 1 изображен механотронный преобразователь, выполненный с коаксиальным расположением трубки относительно стержня механотрона, на фиг. 2 и 3 -. схемы, поясняющие принцип действия преобразователя; на фиг. 4 механотронный преобразователь с осью трубки, смещенной относительно продольной оси стержня; на фиг.- 5 — механотронный преобразователь с трубкой выполненной в виде двух частей, coe"

Недостатком этого механотронного преобразователя является ограниченность диапазона измеряемых усилий.

Цель изобретения — расширение диапазона измеряемых усилий.

Цель достигается тем, что в механотронном преобразователе часть управляющего стержня, размещенная вне баллона, помещена внутрь введенной в преобразователь жесткой цилиндрической трубки, торец которой схреплен с lIoBepxHocTblo мембраны.

Причем трубка расположена или коаксиально стержню, или ocb трубки смещена относительно продольной оси стержня в радиальном направлении.

Трубка выполнена в виде двух частей, соединенных между собой с возможностью .измерения общей длины.

На чертеже представлен механотронный преобразователь.

821967 диненных между собой с возможностью изменения общей длины.

Механотронный преобразователь (фиг. 1) осодержит неподвижный подогревный. катод 1, подогреватель 2, два подвижных анода 3 укрепленных при 5 помощи керамических изоляторов 4, пистона 5 и держатель 6 на внутреннем конце стержня 7, который впаян в центр мембраны 8. Последняя посредством фланца 9 гарметично соединяется с вакуумированным баллоном 10.

Узел катод-подогреватель в баллоне укреплен при помощи слюдяных изоляторов 11. Все электроды механотрона электрически соединены с выводами цициколя 12, причем соединение подвиж- 15 ных анодов с выводами цоколя осуществляется эластичными контактными пружинками 13. Механотрон снабжен стандартным распыляемым газопоглотителем 14. Кинематическая система ме- 2О ханотронного преобразователя, образованная круглой, закрепленной по краю мембраной 8 и. стержнем 7, снабжена жесткой трубкой 15, расположенной коаксиально относительно внешней части стержня, причем один из.концов трубки 15 припаян к поверхности мембраны.

Измеряемая сила F прикладывается к концу внешней части стержня механотрона. Под действием силы F мембрана механотрона подвергается так называемому асимметричному изгибу (фиг. 2). При этом чувствительность кинематической системы типа мембранастержень определяется по формуле !

: где *- перемещение конца штыря механотрона, возникающее под действием силы F;

<. расстояние от точки приложения силы F до мембраны, обыч- 45 но равное длине стержня механотрона, постоянный коэффициент, учитывающий действие атмосферно го давления на мембрану Е; ,й — модуль упругости и коэффициент Пуассона материала мембраны;

0 „- диаметр мембраны, d — диаметр стержня.

Основание стержня, соединенное с мембраной, выполняет роль жесткого центра. При этом из анализа формулы (1) следует, что величина чувствительности Gi сильно зависит от диаметра стержня (т.е. от диаметра жесткого центра).

Зависимость Вр от диаметра жесткого центра используется в предлагаемом механотронном преобразователе усилий следующим образом. Пока углы отклонения стержня от нейтрали (фиг. 2) меньше предельного значения угла З пред соответствующего положению й, то величина чувствительности данной кинематической системы GF определяется диаметром жесткого центра, равного диаметру d стержня и имеет максимальный уровень. В положении и наступает контакт стержня механотрона .с трубкой 15 (фиг. 2) в точке N, лежащей на линии хх (Линии хх и уу на фиг. 2 соответствуют образующим внутренней цилиндрической поверхности трубки 15). При дальнейшем отклонении стержня (H>8» ) уровень чувствительности ар резко снижается, так как роль жесткого центра мембраны начинает выполнять основание трубки 15, соединенное с поверхностью мембраны и имеющее диаметр 0 (фиг. 3) больший диаметр стержня d. Через cd (на фиг. 2) обозначен изгиб поверхности мембраны при отклонении стержня в положение Й, а на фиг. 3 в положение й.

Область углов отклонения стержня в пределах + Опред,в которой чувстви тельность б имеет максимальный уровень, зависит от величины зазора

b (фиг. 1) между стержнем механотрона и трубкой 15, а также от длины трубки. Очевидно, чем больше величи на зазора Ь и чем короче, трубка 15, тем больше Впред.

На фиг. 4 изображен конструктивный вариант механотронного преобразователя, в котором трубка 15 смещена относительно стержня механотрона таким образом, что зазор межДу ними в одном из направлений отклонения стержня в 2 раза больше, чем в дру- . гом. При этом очевидно при перемещении стержня по стрелке F> предельный угол Опред будет вдвое превышать значение Цпррд, соответствующее перемещению стержня rio стрелке F

На фиг. 5 представлена конструкция механотронного преобразователя, трубка которого состоит из двух частей, одна из которых (15) припаяна к поверхности мембраны, а вторая (16) крепится на первой части .посредством резьбового соединения. При иавинчивании верхней части 16 трубки на ее нижнюю часть 15 общая длина трубки уменьшается, а область предельных углов отклонения (Опрело ) расширяется.

Механотронный преобразователь по предлагаемому изобретению обладает компактностью, универсальностью, простотой конструкции и удобством в эксплуатации.

Формула изобретения

1. Механотронный преобразователь, содержащий неподвижный электрод, жестко соединенный с вакуумирован821967 ным баллоном, подвижный электрод, укренленный на внутренней части управляющего стержня, который средней частью жестко соединен с мембраной, герметично соединенной с вакуумированным баллоном, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью расширения диапазона измеряемых усилий, часть управляющего стержня, размещенная вне баллона, помещена внутрь введенной в преобразователь жесткой цилиндрической трубки, торец которой скреплен с поверхностью мембраны.

2. Преобразователь по.п. 1, о т— л и ч а ю шийся тем, что трубка расположена коаксиально стержню. 15

3. Преобразователь по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что ось трубки смещена относительно продольной оси стержня в радиальном направлении.

4. Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что трубка выполнена в виде двух частей, соединенных между собой с возможностью изменения общей длины.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 235433, кл. Н 01 0 21/08, 11.07 ° 66.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 620803, кл. G 01 В 7/00, 25 ° 06 ° 76.

821967

12

Ри2.,1

Редактор М. Погориляк

Заказ 1800/64 Тираж 907 Под пис ное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

5 г

Составитель Л. Кожевникова

Техред М.Коштура Корректор Л. Иван.

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4