Аналоговый преобразователь сигнала давления, усилия, перемещения в пневматический сигнал

СО 1 ОЭ СОВЕТСКИХшилатаеп 4 ИПРЕСПУБЛИК 9) С 04 С ГОСУДАРСТВЕННЫЙ К ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕН ИТЕТ СССР И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ АВТОРСН ТЕПЬСТ а(21) 3699018/24-24(56) Авторское свидетельство СССР У 705413, кл, С 05 В 1/11, 1978Авторское свидетельство СССР В 705414, кл. С 05 В 1/11, 1978. (54)(57) 1. АНАЛОГОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СИГНАЛА ДАВЛЕНИЯ, УСИЛИЯ, ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ СИГНАЛ, содержащий установленный в корпусе пор вень, чувствительный элемент в виде расположенного в полости корпуса меж ду его дном и поршнем упругого тела с центральным каналом, выполненным соосно с отверстием в дне корпуса и сообщенным через каналы в упругом теле и в боковой стенке корпуса с ат мосферой, и дроссель, вход которого соединен с каналом питания, а вс выходным каналом, о т л и ч ащ и й с я тем, что, с целью рарения рабочего диапазона изменевходного сигнала, упругое телополнено из открытопористого мати установлено вместе с поршнемзором относительно боковой стенкорпуса, выход дросселя соединеотверстием в дне корпуса, а междпоршнем и упругим телом размещезащемленная по периферии в корпэластичная мембрана,2. Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что центральный канал чувствительного элемента выполнен бочкообразной формы.3, Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что в центральном канале чувствительного элемен- Я та установлена пружина сжатия.96902 5 10 45 55 1 11Изобретение относится к.устройству контроля и регулирования и может быть использовано для преобразования сил, давлений, перемещений, уровня и. т.д. в давление газа.Цель изобретения - расширение рабочего диапазона изменения входного сигнала.На чертеже приведена схема преобразователя.Преобразователь состоит из корпуса 1 с поршнем 2, чувствительного элемента в виде размещенного в полости.корпуса 1 между его дном 3 и поршнем 2 упругого тела 4 из открытопорис того материала с центральным каналом 5 бочкообразной формы, выполненным соосно с отверстием 6 в дне 3 корпуса 1 и сообщенным через поры в упругом теле 4 и каналы 7 в боковой стенке 8 корпуса 1 с атмосферой.Канал 5 через отверстие 6 соединен через дроссель с каналом 10 питания и непосредственно с выходным каналом 11, к которому подключен контролирующий прибор 12. Упругое тело 4 и поршень 2 установлены относительно боковой стенки 8 корпуса 1 с зазором 13. Между поршнем 2 и упругим телом 4 размещена защемленная по периферии в корпусе 1 эластичная мембрана 14. В центральном канале 5 размещенасменная пружина 15 сжатия. В предлагаемом преобразователе сопло отсутствует, а выход дросселя 9 подсоеди"нен к штуцеру 16, ввернутому в отверстие 6 с возможностью взаимодействия с пружиной 15.Возможность перемещения штуцера16 в отверстии 6 позволяет вестиподрегулировку жесткости сменной пружины 15, а тем самым и чувствитель-,ности преобразователя.Преобразователь работает следующим образом.При отсутствии воздействия напоршень 2 и, соответственно, черезмембрану 14 на упругое тело 4 изоткрытопористого материала воздух,входящий через штуцер 16 в центральный канал 5, через поры упругого тела 4, зазор 13 и каналы 7 выходитсвободно в атмосферу. При этом воздухпроходит преимущественно через порыменьшей по сечению центральной час. ти упругого тела 4,Поры упругого тела 4 и каналы 7 выполняют функции дросселя, а полости штуцера 16 и центрального канала 5 выполняют в преобразователе функ. ции междроссельной камеры, к которой подсоединен прибор 12, Учитывая, что проводимость пор упругого тела 4 и каналов 7 выбирается не меньше проводимости внутреннего канала штуцера 16, то при отсутствии воздействия на . поршень 2 в полости центрального канала 5 устанавливается минимальное давление.Ф При воздействии преобразуемогопараметра на поршень 2 мембрана 14и упругое тело 4 деформируются,часть его пор в наиболее узкой центральной части начинает перекрываться,20а давление в центральном канале 5увеличиваться. По мере увеличениявоздействия со стороны преобразуемого параметра все большая часть порв упругом теле 4 перекрывается, нов поперечном размере оно остается25неизменным до тех пор, пока не перекрыта большая часть пор или пока невыбраны пустоты пор упругого тела 4.Лишь после этого последнее начинаетувеличиваться и в поперечном разме 30,ре уменьшается зазор 13, что такжеспособствует увеличению сопротивления истечению воздуха иэ центрального канала 5 и давления, регистрируе"мого прибором 12. Но еще до этогоЗ 5 или примерно в это время зазор 13уменьшается и за счет деформации упругого тела 4 в поперечном направлении и, прежде всего, в средней частииэ-эа увеличения давления воздуха в полости центрального канала 5 и увеличения на стенки упругого тела 4 со стороны центрального канала 5. По мере перемещения поршня 2 мембраной 14 постепенно перекрываются верхние каналы 7 в боковой стенке 8 корпуса 1,что также уменьшает общую проводимость каналов 7 и приводит к увеличению давления в канале 5. По мереувеличения давления в центральном канале 5 увеличивается усилие наоткрытую в канале 5 часть мембраны14 и поршень 21, а направленное встречное усилие со стороны преобразуемого параметра увеличивает верхний предел преобразуемого параметра. Впредлагаемом устройстве это оченьважно, так как упругие свойства тела 4 из открытопористого материала1196902 Составитель Н. ЛаниТехред Л,Мартяшова КорректорС. Черни Редактор Н. Бобкова Заказ 7566/49 Тираж 709 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий11303 Ъ, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 меньше, чем, например, из сплошных- резины, каучука или тефлона. Поэтому по мере перемещения поршня 2 создается нарастающее противодавление, восполняющее недостаточно широкие пределы упругих свойств чувствительного упругого тела 4 иэ открытопористого материала.Заменой сменной пружины 15 представляется возможность использовать предлагаемый преобразователь в одних и тех же габаритах для преобразования параметров, изменяющихся по величине в широких пределах.Устройство позволяет расширить диапазон изменения величин преобразуемых параметров за счет использования упругого тела из открытопористого материала, деформируемого малыми усилиями со стороны преобразуемого параметра;отсутствия сопла и в связи с этим рассеивания воздуха, а также малой величиной каналов, образуемых порами, в силу чего изменение размера пор и смещение их относительно отверстий в боковой стенке корпуса приводят к увеличению чувствительности изменения усилия со стороны преобразуемого параметра, и, что особенно важно, общая провоцимость их начинает изменяться с самого начала воздействия преобразуемого параметра при незначительных изменениях воздействия и по линейному закону. Этому способствует и выполнение центрального канала бочкообраз-.ной формы, в этом случае сначала вбольшей степени деформируется упругоетело в средней части, а затем ближек торцам.Кроме того, устройство позволяетрасширить диапазон изменения величинпреобразуемых параметров за счетвлияния на общую проводимость изме О нения зазора между упругим телом ибоковой стенкой корпуса, а также перекрытием части каналов мембранойпо мере перемещения поршня; наличиязазора между упругим телом и боковыми стенками и соответственно исключения сил трения по мере перемещения поршня, которые вносят нелинейность в характеристику преобразователя создания противодавления на о поршень по мере увеличения давленияв полости центрального канала. Мембрана, размещенная между поршнем иупругим телом, исключает протечкивоздуха в зазоре между боковой стен кой стакана и поршнем и позволяетиспользовать его для преобразованияпараметров (например, уровня, давления и т,д.) в герметичных объемахили в объемах с агрессивными средами.Кроме того, мембрана наряду с упругим телом составляет единый чувствительный элемент и, обладая линейнойхарактеристикой, способствует расширению диапазона изменения величинпреобразуемых параметров35