Датчик отношения давлений

Всес котена = ИСАНИНА Союз Советскин Социалистицескин РеспубликО П 559143 ИЗОБРЕТЕНИЯ ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1) ополнител е к авт. свил-ву 122) Заявлено 04.01.76 121) 2308356 1) М. Кл 13/О ки Х рисоединен нем осудврственныи комитетСовете Министров СССРоо делом изобретенийн открытий 23) Приоритет(45) Дата опубли вання Описания 09 08 7 2) Авторы изобретения А, И. Глухарев тырков 1) Заявител54) ДАТЧИК ОТНОШЕНИЯ ДАВЛЕНИЙ развиваемой сильфонами, совпадает с пр мой, проходящей через оси вращения обеих платформ. В состоянии равновесия угол ме ду одной из ортогональных осей сильфонов и прямой, проходящей через оси вращения подвижных платформ,пропорционален арктан генсу отношения измеряемых давлений. Таобразом, выходная характеристика пртеа имеет нелинейный характер, Частичная линеаризация выходной характеристики в таком приборе осуществляется механической передачей, содержащей паводковый механизм кулачкового типа, червячный и цилиндрические редукторы и другие элементы, усложняющие схему и вносящие дополнительные погрешности, Кроме того, прибор сложен в технологическом отношении.Известен датчик отношения давлений, содержащий в качестве чувствительных элементов два сильфона21, Подвижные концы сильфонов через гибкие передачи свя заны с балансировочным рычагом, вращающимся на оси. Изменение давлений обусловливается поворотом рычага, а уравновешивание сил на рычаге - поворотом одким бор носится к области прибнно, к приборам измерен Изобретение отростроения, а имедавления.Для обеспечения высокой точности измерения функциональных давлений, в частности измерения отношения давлений. часто используют принцип компенсации сил, развеваемых чувствительными элементами прибора, Известны компенсационные датчики отношения давлений с сильфонными чувствительными эле- р ментами 111. Такой датчик содержит четыре измерительных сильфона, расположенных попарно соосно и так, что оси парных силь- фонов ортогональны.усилия, развиваемые силь- фонами, формируют результирующую силу на 15 рычаге, расположенном на подвижной плат- форме, поворот которой осуществляется сервоприводом. Перемещение платформы выво дит подвижную систему из равновесия, при котором она поворачивается относительно 20 оси и замыкает один из контактов цепи управления сервопривода, При этом двигатель через редуктори передаточный мехнизм приводит систему в состояние равновесия, прикотором направление результирующей силы, 25 Захаров и А, В. Заворотныйного из сильфонов, установленного на подвижной платформе и изменением величины нормальной составляющей силы от этого сильфона на рычаге. Недостатком такой конструкции является большая нелинейность выходной характеристики и низкая виброустойчивость. Балансировка подвижной системы в таком. приборе осуществляется сложными механизмами и не может обеспечить достаточной виброустойчщости во всех пространств О венных положениях и, соответственно, вьвсоких динамических характеристик, предъяляемых к авиационным приборам. Наличие гибких связей между сильфонами и рычагом также снижает динамические характеристи ки прибораБелью изобретения является повышение линейности выходной характеристики повышение динамических характеристик датчика и расширение диапазона измерения отноше ния давлений.Это достигается тем, что в предлагаемом датчике, основанном на принципе компенсации сил, развиваемых чувствительными эле-. ментами, введен установленный на оси рав 25 новесный фигурный рычаг, содержащий рабочую поверхность, выполненную в форме дуги окружности, к которому с одной стороны от оси жесткоприкреплен: один сильноа с другой стороны на его рабочую "30 поверхность установлен ролик, связанный через жесткий кронштейн с другим сильфоном, Оба сильфона расположены так, что их оси во всех положениях проходят через центр окружности дугой которой является 35 рабочая поверхность рычага.В зависимости от абсолютных значений измеряемых давлений датчик может быть выполнен в двух вариантах:- с наружной рабочей поверхностью рычага 40 и перемещением ролика по этой поверхности;- с внутренней рабочей поверхностью рычага и перемещением ролика по этой поверх 5На фиг. 1 дана конструктивнаясхема датчика, в котором меньшее по абсолютному значению давлениеподается в сильфон1, а большее давление - под крышку прибора, Такая конструкция обеспечивает высо-",0 кую чувствительность и точность при измерении малых значений давлений. При измерении больших давлений требуется обеспечение соответствующего запаса прочности корпуса и крышки в соответствии с этим возрастает вес прибора, усложняется его герметизация.На фиг, 2 дана конструктивная схема дат чика отношения давлений, в которой большее 60 из давлений подводится во внутрь сильронаа меньшее - под крышку. Такая конструкцияпозволяет расширить диапазон измеренияотношения давлений,Датчик содержит сильфон 1, прикрепленный неподвижно одним концом к корпусу,а другим концом жестко соединен с рычагом 2,Рычаг 2 установлен на оси Зи сбалансирован относительнО этой оси,Наружная поверхность рычага (рабочаяего поверхность) выполнена в виде дугиокружности. Радиус этой дуги выбран конструктивно, с учетом требований минимальных габаритов прибора и диапазона измерения отношения давлений, На одном конце рычага 2 через изолятор укрепленподвижныйконтакт 4, а на корпусе прибора укрепленынеподвижные контакты 5 и 6,На подвижной платформе 7 укреплен сильфон-анероид 8. Платформа через зубчатуюпередачу связана с валомдвигателя 9, Ксильфону-анероиду 8 прикреплен кронштейн10, установленный на оси 1 1 и сбаланси/рованный относительно этой оси.; На концекронштейна 10 укреплен ролик 12, упирающийся в рычаг 2. Сильфон-анероид 8, каки сильфон 1, установлены так, что их осипересекаются в точке, являющейся центромокружности, дугой которой является рабочая поверхность рычага. На корпусе установлен потенциометр 13, щетка которого соединенас платформой 7. Вращение платформы 7 через зубчатую передачу передается сельсингенератору 14. Корпус датчика закрывается крышкой.Датчик работает следующим образом,Одно из измеряемых давлений поступаетпод крышку датчика и воздействует снаружина сильфоны 1 и 8; другое измеряемое,давление через трубку 15 подается внутрьсильфона 1. Прибор настроен так, что в установившемсярежиме (при неизменяющемся значении отношения давлений) контакты4 и 5, 4 и 6 разомкнуты, Изменение одного из давлений или непавнозначное изменениеобоих давлений вызывает изменение сил,действующих на рычаг и поворот рычага.В результате поворота рычага на угол,достаточный для замыкания контактов, последние замыкаются и управляющий сигналпоступает на двигатель 9, который череззубчатую передачу перемещает платформу 7.Поворот платформы 7 и связанного с нейкронштейна 10 вызывает перемещение ролика 12 по рычагу и изменение точки приложения силы, развиваемой сильфоном-анероидом 8 на рычаге 2. Перемещение ролика12 по рычагу 2 продолжается до моментауравновешивания рычага при котором контакты разомкнутся, При движении платфор 559143мы 7 перемещается щетка потенциометру 13 и происходит вращение ротора сельсингенератора. Сигналы, снимаемые с потенциометра и сельсин-генератора, поступают на систему измерения или контроля. 5Отличие конструкции, показанной на фиг. 1, от конструкции на фиг, 2 заключа ется в форме выполнения рычага 2 и кронштейна 10. Рабочей поверхностью рычага 2 на фиг. 1 является его наружная поверхность,о по которой перемещается ролик, а рабочей поверхностью рычага 2 на фиг. 2 является его внутреняя поверхность. Выполнение рабочей поверхности рычага 15 в форме дуги окружности и расположениегсильфонов обеспечивает получение линейной выходной характеристики в большом диапазоне угла поворотаплатформы, т,е. в широком диапазоне изменения. отношения давлений.О В датчике предлагаемой конструкции платоформа допускает поворот на угол 60, при этом нелинейность выходной характеристики составляет менее 1%,25Диапазон измерения отношения давленийдатчиком предлагаемой конструкции (см.фиг, 2), составляет 1 - 30 при точности0,7- 1%,Введение жестких связей между сильфс- ЗОнами и рычагом, а также введение механической контактной связи рычага с кронштейном при помощи ролика позволяет получить сбалансированную подвижную систему,обладающую высокой устойчивостью к механическим нагрузкам во всем диапазонеизмерения. формула изобретени.,1. Датчик отношения давлений, содержащий сильфонные чувствительные элементы,равновесный рычаг, двигатель с редуктором,отличающийся тем, что,сцельюповышения линейности выходной характеристики, расширения диапазона измерений, повышения динамических характеристик, в него введен установленный на оси равновесный фигурный рычаг, к которому с однойстороны от оси жестко прикреплен открытый сильфон, а с другой стороны на немвыполнена рабочая поверхность в формедуги окружности, на которой установленролик, связанный через жесткий кронштейнс сильфоном.-анероидом и изменяющий присвоем перемещении точку приложения силына рычаге, причем сильфоны расположенытак, что их оси во всех положениях проходят через центр окружности, дугсй которой является рабочая поверхность рычага,2. Датчик по п.1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью увеличения надежности при увеличении номинального значения одного иэ измеряемых давлений и обеопечения малых габаритов и веса, рабочейповерхностью рычага служит его внутренняя поверхность, а большее из измеряемыхдавленний подведено внутрь открытого сильфона, меньшее - снаружи обоих спльфонов,Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Патент Великобритании111383,кл. С 1 М, опубл, 1961 г,2. Патент США3266320, кл, 73407, опубл, 1966 гпрототип).