Устройство для преобразования электрического сигнала в линейное перемещение

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 801191962Ш 4 Н 01 б 9/22 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ т:ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Московский автомеханический институт(56) Касимзаде М. С. и др. Электрокинетические преобразователи информации. М,: Энергия, 1973, с. 124.Авторское свидетельство СССР по заявке3598868/18-10, кл. Н О 6 9/22, 1983. (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СИГНАЛА В ЛИНЕЙНОЕ ПЕРЕМЕЩЕНИЕ, содержащее установленный в корпусе капиллярный элемент, выполненный в виде набора конических капиллярных отверстий и образующий в корпусе два объема, выходной шток и электроды, установленные в обоих объемах, причем первый объем, расположенный со стороны расширенной части капилляров, заполнен ртутью, а второй - электролитом, отличающееся тем, что, с целью повышения линейности преобразования и надежности в эксплуатации, в него введены упругий элемент и диафрагма, при этом упругий элемент жестко соединен с наружной частью корпуса и с выходным штоком, а диафрагма установлена между первым и вторым объемами, герметично перекрывая их, и своей центральной частью жестко соединена с вь 1 ходным штоком.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что капиллярный элемент выполнен в виде кольца, в котором конические капилляры расположень 1 радиально расширенной час- аЮ тью со сторонывнутреннего диаметра кольца при этом один торец кольца закреплен на /д корпусе, а на втором установлена диафраг- Ъф ф ма. С:Изобретение относится к элементам систем автоматического регулирования, в частности к электромеханическим преобразователям, и может быть использовано в различ.ных областях науки и техники в качествепреобразователя электрического сигнала вмеханическое перемещение.Известен электрокапиллярный модулятор, содержащий капиллярную трубку, вкоторой размещены объемы, заполненныертутью, электролитом и система электродов.В модуляторе при подключении электродовк источнику переменного напряжения происходит изменение поверхностного натяжения ртути и, как следствие, возникновениегидродинамических потоков в ртути и электролите 11.Недостатком капиллярного модулятораявляется невозможность использования перемещения столбиков ртути для передачи механического усилия.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату являетсяпреобразователь электрического сигнала влинейное перемещение, содержащий электроизоляционный корпус, разделенный капиллярным элементом на два объема, один изкоторых заполнен ртутью, а другой - электролитом. В каждом объеме размещены электроды. В торцах обоих объемов установленыподпружиненные поршни, один из которыхснабжен выходным штоком 12.Недостатком преобразователя являетсянизкая надежность в эксплуатации и наличие нелинейности выходной характеристики,обусловленные трением в поршнях, возможностью их заклинивания, а также за счетутечки электролита через зазоры поршней.Целью изобретения является повышениелинейности и надежности при эксплуатации.Указанная цель достигается тем, что вустройстве для преобразования электрического сигнала в механическое перемещение,содержащем установленный в корпусе капиллярный элемент, выполненный в виденабора конических капиллярных отверстийи образующий в корпусе два объема, выходной шток и электроды, установленные вобоих объемах, причем первый объем, расположенный со стороны расширенной части капилляров, заполнен ртутью, а второй -электролитом, введены упругий элемент идиафрагма, при этом упругий элемент жестко соединен с наружной частью корпуса ис выходным штоком, а диафрагма установлена между первым и вторым объемами, герметично перекрывая их, и своей центральной частью жестко соединена с выходнымштоком,При этом капиллярный элемент выполнен в виде кольца, в котором коническиекапилляры расположены радиально расширенной частью со стороны внутреннего диа 45 5055 5 10 15 20 25 30 35 40 метра кольца, при этом один торец кольца закреплен на корпусе, а на втором установлена диафрагма.На фиг. 1 схематично изображено устройство для преобразования электрического сигнала в механическое перемещение с плоским капиллярным элементом; на фиг. 2 - вариант устройства с кольцевым капиллярным элементом.Устройство для преобразования электрического сигнала в линейное перемещение содержит корпус 1, два объема 2 и 3, разделенных капиллярным элементом 4, выполненным в виде набора конических капиллярных отверстий, при этом объем 2 расположен со стороны расширенной части капиллярных отверстий и заполнен ртутью, второй объем 3 заполнен электролитом, и два электрода 5 и 6, причем в одном из объемов установлена диафрагма 7, по периметру жестко соединенная с корпусом 1, средняя часть которой соединена со штоком 8, уплотненным упругим элементом 9, при этом объем со стороны штока соединен каналом 10 с вторым объемом. В варианте выполнения устройства (фиг. 2) капиллярный элемент 4 выполнен в виде кольца, один торец которого герметично соединен с корпусом, а второй герметично закрыт диафрагмой 7. Таким образом, внутренняя полость кольца образует объем 2, заполненный ртутью.Отдельная секция 11 с кольцевым преобразователем содержит все части преобразователя, представленного на фиг. 1. Кроме того, для улучшения выходной характеристики и согласования с внешними устройствами в каждой отдельной секции 11 с кольцевым элементом установлены электроды вибросмазки 12 и 13. В варианте устройства возможно совмещение ряда отдельных секций 11 на один выходной шток, как показано на фиг. 2. Устройство для преобразования электрического сигнала в линейное перемещение работает следующим образом. При изменении потенциала ртутного электрода относительно некоторого нулевого уровня Бр, находящегося на середине спадающего участка электрокапиллярной кривой, поверхностное натяжение ртути также синхронно изменяется, ртутные мениски перемещаются в капиллярах в новое устойчивое состояние, обусловленное компенсацией всех действующих сил, при этом изменения в объемах гомогенных фаз за пределами капилляров преобразуются в соответствующие изменения давления в объемах 2 и 3 и перемещения штока.Преобразователь работает при нулевом уровне потенциала 1.)р = - 1,2 В относительно насыщенного каломельного электро1191962 Возможность создания конструкции споследовательным соединением ряда секций З 5 расширяет функциональные возможностиДанное изобретение может быть использовано в различных областях народного хозяйства как эффективный преобразователь электрических сигналов в механическое пе ремеще НИИПИ Заказ 7 62/48 илиал ППП Патент, .г. аж 67 ород,ПодписноеПроектная, 4 больше, 1,281 кгс. С увеличением внутреннего диаметра кольца усилие на общем поршне пропорционально возрастает. Для указанной разности площадей, перемещение общего вала составляет 1,5 мм. Оно становится больше с ростом диаметра кольца за счет увеличения количества капилляров.Так как выход общего вала преобразователя в автоматических системах связан с усилительными устройствами, в частности с золотником гидроусилителя, то для уменьшения трения на золотнике при отсутствии управляющих сигналов, электроды вибросмазки 12 и 13 подключаются к источнику электрического тока, частота которого на порядок больше частоты основного управляющего сигнала, подключаемого на электроды 5 и 6. Амплитуда источника вибросмазки выбирается меньшей амплитуды основного сигнала. Поэтому виброколебания выходного штока не вносят существенных 20 погрешностей в режим управления при использовании данного изобретения. В случае отсутствия электродов 12 и 13, источник вибросмазки может быть подключен к электродам 5 и 6 параллельно источнику основного сигнала.Применение в изобретении диафрагмыи упругих элементов в виде сильфонов с учетом влияния вибросмазки снижает силы трения, обеспечивает надежную герметизацию объемов, заполненных электролитом и ЗО ртутью, что значительно увеличивает надежность работы устройства и его долговечность.