Гидравлический преобразователь силы

ОПИСАИие ЙЗОБРЕТЕНИ Я Р 1777488 Союз Соеетскик Социалистических Республик) Опубликовано 07.11,80. БюллетеньСССР по делам изобретали и открытий(71) Заявител РАВЛИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СИЛЫ(54 Изобретение тельной технике но для измерени областях техник где в процессе обеспечить комп ющей среды. относится к силоизм и может быть использ я силы, веса в разли и, преимущественно измерения силы требу енсацию давления окр ери- овачных там, ется 5 ужая повышение исключения й среды, Известен преобразователь силы, включающий корпус и силовоспринимающий эле мент, подвижно связанные между собой посредством герметизирующей диафрагмы 1.Недостатком этого преобразователя является то, что приеизменении давления ок ружающей среды происходит изменение величины выходного сигнала преобразователя, что вносит погрешность в результаты измерения.Известен также преобразователь силы, 20 включающий корпус и силовоспринимающий элемент, подвижно связанные между собой посредством диафрагмы, а также компенсатор давления окружающей среды, выполненный в виде кинематически свя занных с корпусом и силовоспринимающим элементом герметичных сильфонов, эффективная площадь которых в сумме равна эффективной площади диафрагмы 2.В этом преобразователе также не обес печена полная компенсация давления окружающей среды.Известен преобразователь силы, включающий корпус и силовоспринимающий элемент, соединенные между собой подвижно посредством герметизирующих диафрагм, образующих компенсационное устройство 31.Недостаток этого преобразователя заключается в том, что его компенсационное устройство не может быть применено с преобразователями других типов, например с гидравлическим компенсационным преобразователем силы.Наиболее близким по технической сущности является преобразователь силы, содержащий корпус и силовоспринимающий шток с поршнем, связанные между собой посредством трех диафрагм, образующих последовательно расположенные рабочую камеру, соединенную с системами подпитки и слива, и две компенсационные камеры 41.Недостатком этого устройства является малая точность измерения, что обусловлено влиянием давления окружающей среды на его выходной сигнал.Целью изобретения являетсточности измерения за счетвлияния давления окружающе(3) Рэф, Рэф, + Рэф, - О,25 Поставленная цель достигается тем, что в нем средняя компенсационная камера соединена с окружающей средой, крайняя компенсационная камера - с системой слива, а эффективная площадь средней диафрагмы равна сумме эффективных площадей двух других.На фиг. 1 представлена схема устройства гидравлического преобразователя силы; на фиг.,2 - пример его конструктивного выполнения. Преобразователь силы работает следующим образом.При величине измеряемой силы Л, равной нулю, поршень 2 находится в нейтральном положении, а клапаны подпитки и слива закрыты. При этом на подвижный сил овоспринимающий элемент действуют взаимно уравновешивающие друг друга силы, а уравнение динамического равновесия силовоспринимающего элемента имеет вид 30 35 40 45 50 55 60 65 4 Р + Рб+Рэф Рс Рэф +Рс Рэф РбРэф ++ б Рэф, - Ризб Рэф Рс Рэф, - О, (1) ИЛИ Л РизбРэф+( б " с)(Рэф Рэф+Рб - давление окружающей среды; Р, - давление в системе слива;хизб - ИЗбЫтОЧНОЕ даВЛЕНИЕ В рабОЧЕй камере 6, которое совместно с начальным давлением, равным давлению в системе слива Р образует рабочее давление, уравновешивающее измеряемую силу; при величине измеряемой силы, равной нулю, даВЛЕНИЕ Ризб раВНО НУЛЮ;Р,ф, - эффективная площадь диафрагмы 4;Р,ф, - эффективная площадь диафрагмы 3;Р,ф, - эффективная площадь среднейдиафрагмы 5. ПолучимЛ: избРэф, Или Ризб: р . (4)ЯэфСледовательно, если эффективная площадь средней диафрагмы равна сумме эффективных площадей двух других диаф- раГМ, тО ИЗбЫтОЧНОЕ даВЛЕНИЕ Ризб В ПОЛО- сти камеры б изменяется пропорционально изменению величины измеряемой силы.Под воздействием измеряемой силы силовоспринимающий элемент 2 через седло 18, клапан 17 и шток 23 переместит клапан 20, открыв при этом доступ для жидкости из гидросистемы подпитки в полость рабочей камеры 6, Давление жидкости в полости камеры 6 начнет возрастать. Когда произведение избыточного давления Ризб В КаМЕрЕ 6 На ЭффЕКтИВНуЮ ПЛОщадЬ диафрагмы 3 (Р,ф,) будет равно величине измеряемой силы Р, силовоспринимающий элемент вернется в нейтральное положение, а клапан подпитки под воздействием пруяины 21 прижмется к седлу 22, прекратив доступ жидкости из оистемы подпитки в камеру 6. В этот момент фиксируют показания измерителя давления в камере б, величина которого будет пропорциональна величине измеряемой силы.ЕСЛИ ПрОИЗВЕдЕНИЕ даВЛЕНИя Ризб На эффективную площадь Р,ф, будет больше величины измеряемой силы, то силовоспринимающий элемент 2 переместится в противоположную направлению измеряемой силы сторону. При этом клапан слива 17 отоямется пружиной 19 от седла 18 и произойдет сброс давления из камеры б в систему слива, В момент равенства указанного произведения величине измеряемой силы элемент 2 опять вернется в нейтральноеположение, а клапан слива 17 будет прижат к седлу 18,Таким образом, в рабочей полости камеры 6 автоматически поддерживается давление, величина которого пропорциональна 5величине измеряемого усилия, а соблюдение условия (3) позволяет полностью исключить влияние давления окружающей среды на выходной сигнал преобразователя,что повышает точность измерения. 10 Формула изобретенияГидравлический преобразователь силы, содержащий корпус и силовоспринимаю щий шток с поршнем, связанные между собой посредством трех диафрагм, образующих последовательно расположенные рабочую камеру, соединенную с системой подпитки и слива, и две компенсационные 20 камеры, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения за счет исключения влияния давления окружающей среды, средняя компенсационная камера соединена с окружающей средой, крайняя компенсационная камера соединена с системой слива, а эффективная площадь средней диафрагмы равна сумме эффективных площадей двух других,Источник информации,принятый во внимание при экспертизе 1. Агейкин Д. И. и др. Датчики контроля и регулирования, М., Машиностроение, 1965, с. 59, фиг. 1.37.2, Авторское свидетельство СССР503432, кл. 6 011. 1/02, 1974.3. Патент США3168826, кл. 73 - 141, опубл. 1965,4. Патент ФРГ1218184, кл. 42 К 7/05, опубл. 1966 - прототип) .