Гидравлическое устройство для измерения линейных перемещений

Союз Советскик Социалистическин РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ(23 Приоритет О 01 В 13/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий(54) ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных перемещений в металлургии, приборостроении, машиностроении и строительстве.5Известны устройства для измерения линейных перемещений, например, зазора между валками прокатной клети, изменяющегося в процессе прокатки, содержащие преобразователь перемещения, установленный непосредственно на подвижных элементах системы гидроуравновешивания рабочих валков,например, на штоке поршня гидродомкрата или в плунжере. При изменении рас стояния между подушками валков происходит соответствующее ему перемещение поршня гидродомкрата, которое преобразуется связанным с ним преоб-, разователем в электрический сигнал 33 1 .Недостатком известного устройства является большая погрешность из" мерения, связанная с утечками и поте" рями на трение, возникающими между, 25 гидроцилиндром и поршнем =адродомкрата, и низкая эксплуатационная надежность, связанная с необходимостью расположения чувствительности элемента преобразователя в непосредст венной близости от подушек и валков прокатной клети.Наиболее блнзвим к предЛагаемОмУ по технической сущности и достигаемому эффекту является гидравлическое устройство для измерения линейных перемещений, содержащее сообщенные между собой, выполненные, например, по идентичным гидравлическим схемам преобразователь:перемещений и.узел установки нуля, каждый в виде соосных корпуса и подпружиненного относительно корпуса и соединенного с ним через сильфон поршня,с измерительным наконечником в преобразователе и винтОм настройки в узле установки нуля . и гидроэлектрический датчик йеремещения 2.НедОстаток иэввстного устройстванкэкая точность измерения, обусловленная упругими деформациями сильфонов.Цель изобретения - повышение точности измерения.Указанная цель достигается тем, что преобразователь перемещений и узел установки нуля снабжены каждый двумя дополнительными соосными основному сильфонами одинакового диаметра, меньшего, чем у основного сильфона,соединяющими поршень с противоположными стенками корпуса и образующимидве внутренние, сообщенные с атмосферой полости, в которых размещеныпружины, наконечник и винт, и двевнешние, заполненные жидкостью полости, а гидроэлектрический датчик выполнен в виде полого цилиндра со свободно перемещающимся поршнем, деля.щим полость цилиндра на две части,каждая из которых сообщена с идентичными внешними полостями преобразователя перемещений и узла. установкинуля, и электрического преобразователя перемещения поршня цилиндра.На чертеже схематически изображено гидравлическое устройстно для измерения линейных перемещений,Гидравлическое устройство для измерений линейных перемещений содержит оснонной сильфон 1, расположенный внутри корпуса 2, механическое звено, включающее измерительный наконечник 3, упирающийся и фигурный поршень 4 основного сильфона 1, рас-. порную пружину 5, дополнительные сильфоны 6 и 7, трубопроводы 8 и 9, соединяющие две рабочие полости корпуса 2 с полостями цилиндра 10,внутри которого расположен свободно перемещающийся поршень 11, преобразователь 12 перемещения в электрическийсигнал, вентили 13 и 14, гидравлический узел 15 установки нуля, соеди.ненный трубопроводами 16 и 17 с полостями цилиндра 10. В состав гидравлического узла установки нуля входят корпус 18, внутри которого установлены сильфон 19 с фигурным поршнем 20, дополнительные сильфоны 21 и 22,распорная пружина 23 и микрометрический винт 24. Корпус 2 и наконечник3 опираются на противолежащие поверхности элементов конструкции 25 и 26, взаимные перемещения которых требуется измерять.Внутри корпуса 2 с помощью сильфонов 1, б и 7 образованы четыре отделенные друг от друга полости: полости А и Ь , предстанляющие собой дифференциальный объемный элемент, идне полости, заключенные внутри сильфонов б и 7, сообщающиеся с атмосферой через отверстия в корпусе 2.Внутри корпуса 18 с помощью компенсационного сильфонов 19, 21 и 22 также образованы четыре отделенные друг от друга полости: полостиЪ и Г, представляющие собой дифференциальный объемный элемент, и две полости, заключенные внутри сйльфонов 21 и 22, сообщающиеся с атмосферой через отверстия в корпусе 18.Объем, заключенный внутри цилиндра 10, с помощью поршня 11 такжеразделен на две полости Д и Е , сообщающиеся трубопроводами 8 и 9 с полостями Д и 5, соответственно, а трубопроводами 16 и 17 - с полостямиЪ и Г, соответственно,Замкнутые объемы, образованныесообщающимися полостями А,Ъ и Д струбопроводами 8 и 16, сообщающимисяполостями Б, Г и 6 с трубопроводами9 и 17, заполнены рабочим телом,например, спиртоглицериновой смесью.Поршень 11 всегда устанавливается втаком положении, при котором давление рабочего тела во всех обозначен- О ных полостях практически одинаково.Вентили 13 и 14 служат для заполнения полостей А, Б,Ь, Г, Д и Е рабочим телом, а распорные пружины 5 и23 необходимы для обеспечения требуе мого усилия прижима фигурных поршней4 и 20 к элементам, передающим перемещение наконечнику 3 и микрометрическому винту 24.що Устройство работает следующим образом.Когда расстояние между поверхностями 25 и 26 соответствует начальному положению, поршень 11 находитсяв нулевом положении, например, расположен в центре цилиндра, а преобразователь перемещения в электрический сигнал 12 вырабатывает сигнал,соответствующий этому положениюпоршня (например, нулевой). При этом 30 давление рабочего тела н полостяхА,Ь,Ь,Г,Д и Е одинаково.При изменении расстояния междуповерхностями 25 и 26, например, д уменьшении расстояния относительноисходного, наконечник 3 давит напоршень 4, сжимая основной сильфон 1.Сжатие сильфона 1 приводит к уменьшению объема полости А и такому жеувеличению объема полости Б, чтовызывает увеличение давления рабочего тела и полостях А,Б и Д и уменьшение давления рабочего тела в. полостях Б,Г и Е . Под действием разности давлений поршень 11 перемес тится внутри цилиндра 10 вниз и займет. новое положение, при котором восстановятся прежние суммарные объемыполостей А,Ь,Д, и Ь,Г,Е,а давлениено всех обозначенных полостях примет 50 первоначальное значение,.В случаеувеличения расстояния между поверхностями 25, 26 наконечник 3 под действием пружины 5 переместится вверхсильфон 1 растяйется, что приведет у к увеличению объема полости А и такому же уменьшению объема полости Б .Давление рабочего тела в полостяхА,Ъ , Д уменьшится, а в полостях Б,Г,б - увеличится. Под действием возникшей разности давлений поршень 11 фО переместится внутри цилиндра 10 изаймет положение, при котором вновьвосстанонятся прежние суммарныеобъемы полостей А,Ь ,д и Б,Г,Е , адавление во всех полостях займет 5 первоначальное значение.Величина перемещения поршня 11определяется соотношениемд ай= й - - .бгде ЬЬ - изменение расстояния междуповерхностями 25 и 26;д - действующий диаметр сильфо-.на 1;д - действующий диаметр вспомо 1гательных сильфонов б и 7;Ь Н - величина перемещения порш-.ня 11;д - диаметр поршня 11.Здесь и далее погрешностью, вносимой за счет конечной массы поршня,пренебрегаем,Преобразователь 12 преобразуетперемещение поршня 11 в соответствующей электрический сигнал.Отсутствие разности давлений вполостях цилиндра в состоянии покоя,обусловленное малой величиной тренияпоршня 11 о стенки цилиндра 10,смоченные рабочим телом жидкость),практически исключает переток жидкости между полостями цилиндра 10 встатическом состоянии, а незначительный переток, возникающий во время перемещения, пропорционален величинепробега поршня 11 и не может накап-ливаться более величины, соответствующей одному полному ходу Поршня11 в цилиндре 10. Для снижения величины перетока рабочего тела цилиндр10 и поршень 11 выполняются с высокой точностью обработки соприкасающихся поверхностей.Изменение положения поршня 11,например при необходимости перейтина новую точку отсчета, осуществляется путем вращения микрометрического винта 24.В связи с воэможностью получитьзначительное усиление перемещенияпоршня 11 по сравнению с измеряемымперемещением к преобразователю перемещения в электрический сигнал.,предъявляются невысокие требоваНияв части разрешающей способности и он.может быть выполнен, например, попринципу злектромагйитного считыва-,ния. 10 15 20 25 30 35 40 Устройство позволяет создать средства для измерения перемещений механизмов, зксплуатирующихся в тяжелых условиях (большие перепады температур, загрязненность, наличие воды и чара) . Формула изобретения Гидравлическое устройство для измерения линейных перемещений, содер,ф. жащее сообщенные между собой, выпол", ненные, например, по идентичным гидравлическим схемам, преобразователь. перемещений и узел установки нуля, каждый в виде соосных корпуса и подпружиненного относительно корпуса и соединенного с ним через сильфон поршня с измерительным наконечником в преобразователе и винтом настройки в узле установки нуля и гидроэле" ктрический датчик перемещения, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности. измерения, преобразователь перемещений и узел установки нуля снабжены каждый двумя дополнительными соосными основному еильфонами одинакового диаметра, меньшего, чем у основного сильфона, соединяющими поршень с противоположными стенками корпуса и образующими две внутренние, сообщенные с атмосферой полости, в которых размещены пружины, наконечник и винт, и две внешние, заполненные жидкостью полости, а гидрозлек:рический датчик выполнен в виде полого цилиндра со свободно перемещающимся поршнем,делящим полость цилиндра на две части, каждая из которых сообщена с идентичными внешними полостями преобразователя перемещений и узла установки нуля, и электрического преобразователя перемещения поршня цилиндра. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент Австралии М 442545,кл. В 21, 6; 1973.2. Авторское свидетельство СССРУ 435451, кл. 6 01 В 13/16, 1975прототип)./5 филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул ектная,Заказ 9019/34 ВНИИПИ по де 113035