Пневматический датчик температуры

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 27. 09. 78 (21) 2668138/18-24 (51) М. Кл. с присоединением заявки Мо(23) Приоритет 6 01 К 5/50 Р 15 С 4/00 Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытийОпубликовано 15,09,80. Бюллетень й 9 З 4 Дата опубликования описания 1 5. 09. 8 0(71) Заявитель Таллинский политехнический институт( 54) ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ТЕе 1 ПЕРАТУРЫ Изобретение относится к приборостроению, а именно к устройствам пневмоавтоматики, и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства в качестве датчика температу ры жидкостей в системах автоматического регулирования их температуры.Известны пневматические дилатометрические датчики температуры, где для получения выходного сигнала, пропор ционального к измеряемой температуре, используется разница в линейном температурном расширении различных материалов. Такие пневматические дилатометрические датчики температуры сос тоят из термочувствительного элемента и выходного механопневматического преобразователя. В качестве термочувствительного элемента служит трубка из материала, имеющего возможно боль ший коэффициент линейного температурного расширения (например латунь) и расположенный концентрично в трубке стержень из материала с наименьшим коэффициентом линейного температур ного расширения (например инвар).Один конец трубки герметично соединен со стерхнем, другой с корпусом датчика температуры. Суммарное от изменения температуры трубки и стержня переме 2щение свободного конца стержня преобразуется в механопневматическом преобразователе в выходной пневматический сигнал датчика температуры. В качестве механопневматических преобразователей в известных пневматическихдилатометрических датчиках температу.ры используются пневматические клапаны, сопротивление которых зависит отперемещения свободного конца стержнятермочувствительного элемента датчика температуры 1 .Недостатком этих пневматическихдатчиков является узкая область применения за счет того, что при использовании их в системах релейного регулирования температуры, из-за наличияна 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 ирасположенного концентрично в нейстержня. Один конец трубки жестко соединен со стержнем, а другой конец -с крепежным фланцем, который, в своюочередь, через направляющую втулкусоединен с корпусом датчика. Свободный конец стержня, проходя через направляющую втулку, передает изменениядлины трубки от температуры к механогидравлическому преобразователю, Механогидравлический преобразовательсостоит из соосных сопел, запрессованных в корпус датчика, и концастержня термочувствительного элемента,оформленного конструктивно в виде ножа-заслонки, Жидкость под постояннымдавлением подводится к одному из сопел и поступает в другое сопло, давление в котором определяется положением ножа-заслонки относительно осисопел. При повышении температуры, изза разности линейных температурныхрасширений трубки и стержня, конецстержня перемещается вниз, открываяприемное сопло механогидравлическогопреобразователя, и выходное давлениеувеличивается, При понижении температуры происходит обратное явление. Таким образом, датчик температуры выдаетгидравличесКий сигнал пропорциональный температуре 21.Однако этот датчик характеризуетсяузкой областью применения.Цель изобретения - расширение области применения путем получения настраиваемой релейной характеристики,Поставленная цель достигается засчет того, что в пневматическом дат- ЗОчике температуры, содержащем корпус,термочувствительный элемент, состоящий из трубки и стержня, размещенногоконцентрично в трубке, причем термочувствительный элемент связан с механопневматическим преобразователем,выполненным в виде двух соосных со пел и заслонки, заслонка механопневматического преобразователя закреплена в пазу поворотной цапфы,ось поворО та которой совпадает с гранью заслонки, причем цапфа через подшипник иконсольно прикрепленную глоскую пружину,. свободный конец которой связанс узлом настройки, соединена с корпусом датчика.45Такой пневматический датчик температуры выдает дискретный выходной сигнал с регулируемой зоной стабилизации,что позволяет использовать его дляпрямого управления клапанами, либо 50другими исполнительными устройствамисистемы регулирования температурыжидкости,На фиг. 1 схематически изображенпневматический датчик температуры, 55продольный разрез; на фиг. 2 - разрезА-А на фиг, 1; на фиг. 3 - вид В наузел регулировки датчика,Датчик имеет корпус 1 закрытыйкрышкой 2. При помощи. резьбы к корпусу 1 датчика прикреплен держатель 3термочувствительного элемента, имеющий резьбу для крепления датчика встенку емкости с жидкостью. Для уплотнения соединения и обеспечения:;жлаемого положения датчика 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 тавител рел Р.О Патрушев актор Подписнета СССРрытийаб., д. 4/5 ираж енно етенРа 94/13 Т НИИПИ Государств по делам изобр 35, Москва, Жаказ 6 комии откая лиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная выраженная через перемещение стержнятермочувствительного элемента, не хуже0,6 мкм, т.е. устойчивая зонастабилизации 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 -щ и й с я тем, что, с целью расширения области применения датчика, внем заслонка механопневматическогопреобразователя закреплена в пазу поворотной цапфы, ось поворота которойсовпадает с гранью заслонки, причемцапфа через подшипник и консольноприкрепленную плоскую пружину, свободный конец которой связан с узлом настройки, соединена с корпусом датчика.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США Р 3384303,кл. 236-67, опублик. 1966.2. Авторское свидетельство СССРР 247657, кл. Р 15 С 3/10, 1968 (про-тотип),Гудковаян Корректор И. Муска