Устройство для измерения перемещений(его варианты)

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихреспублик и 983457(22) Заявлено 13. 07. 81 (23314941/25.-28 РЦМ К з с присоединением заявки Йо(23) Приоритет -0 01 В 13/02 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(088, 8) Опубликовано 231282. Бюллетень 1 е. 47 Дата опубликования описания 2312.82(ЕГО ИЗМЕ ИАНЩ Я ПЕРЕИЕЩЕНИ и Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь" зовано при индикации положения элементов гидротехнических сооружений, частей химических и атомных реакторов механизмов и устройств подводного . строительства и промысла, которые периодически устанавливаются иэ некоторого центрального положения в периферийные и обратно.Известно устройство для измерения перемещений, содержащее неподвижные датчики сопло-сопло 1 и расположенный между ними подвижный нормально осям датчиков экран с передней торцовой "гранью для взаимодействия со струями датчиков, а задней частью жестко закрепленный на объекте, перемещение которого контролируется, Центральный датчик и два датчика расположены на оси устройства на расстрянии с. друг от друга, равном величине перемещения в одну сторону от центрального датчика в направлении оси устройства. Оси этих трех датчиков проходят через контролируемые :положения, расположенные на оси устройства, 4 п датчика для измерения перемещений в 4 п контролируемых положениях плоскости расположены группами по четыре по обе стороны от осустройства и симметрично перпендикуляру к оси устройства, проходящемучерез ось центрального датчика. Передняя.торцовая грань экрана расположена перпендикулярно оси устройства, проходящей через центральный дат-,чик, и пару датчиков на окружности.1 т) Устройство содержит 4 п датчиков равноотстоящих друг от друга п,рядамисимметрично относительно оси устрой-.ства, расстояния между датчиками вкаждом ряду равны между собой и расстояниям расположенных на окружности 1. и соответствующих этому ряду датчи-ков от оси устройства, а экран выполнен в виде сиькетричной ступенчато расширяющейся от торцовой гранипластины с и ступенями, у которойторцовая грань выполнена перпендикулярной оси устройства, а боковыеграни - параллельными этой оси, ши"рина ступени выполнена равной расстоянию между датчиками ряда, соответствующего данной ступени, адлинаступени - расстоянию вдоль оси устройства между датчиками на окружности, соответствующими данным ступе-ни и ряду датчиков. Устройство может ЗО быть снабжено двумя датчиками на ди 983457аметре, нормальном оси устройства, и соответствующими этим двум датчикам дополнительным рядом и дополнительной ступенью экрана 1).Во время работы устройства в одни (напорные) сопла датчиков подается 5 под давлением, жидкость, например вода. Сформированная напорным соплом струя передает свою энергию в другие (приемные) соосные напорным сопла датчиков, создавая в них давление, 10 являющееся выходным сигналом. Извест- ное устройство предназначено для измерения перемещения в 4 п + 3 + 2 контролируемых положениях плоскости, в нем используются 4 п датчиков, распо. 15 ложенных рядами перпендикулярно оси устройства, и 4 п+3+2 датчиков, оси которых проходят черезконтролируе мые положения плоскости.Недостатком известного устройства является большой расход рабочей сре= ды на питание датчиков 1 сопло-соплоф, пропорциональный числу контролируемых положений плоскости, поэтому устройство неэкономично.Цель изобретения - снижение расхода рабочей среды.Эта цель достигается тем, что в устройстве для измерения перемещений, предназначенном для контроля 4 п+3 рабочих положений на плоскости, три из которых лежат на оси устройства одно в центре и два равноудалены от центрального на расстояние С, а остальные 4 п контролируемых положений расположены и группами по четыре на 35 расстоянии 3 от оси устройства, где 1 - номер группы, и симметрично относительно оси устройства и перпендикуляру к оси устройства, проходящему через центральное контролируе 40 мое положений, содержащем датчики сопло-соплоф, располагаеьые. в контролируемых положениях в .4 п датчиков, расположенных и рядами по четыре симметрично относительно оси уст ройства, каждый иэ которых соответствует 1-ой группе контролируемых положений, расположенный между датчиками подвижный экран, выполненный в виде симметричной относительно оси устройства. пластины с расположенной перпендикулярно к оси устройства передней торцовой гранью и параллельными оси устройства боковыми гранями, каждая из которых, соответствующая двум контролируемым положениям в 1-ой группе, отстоит. от оси устройства на расстоянии/2, расстояния между датчиками в каждом ряду равны между собой и расстоянию 6, три дат. чика 1 сопло-сопло установлены в 60 контролируемых положениях на оси устройства, в экране выполнено прямо угольное окно, расположенное симметрично относительно оси устройства и образующее в пластине заднюю торцо вую грань, отстоящую от ее передней грани на расстояние 1, и экран выполнен с 4 п дополнительными торцовыми гранями, попарно задними и передними, соответствующими контролируемым положениям, расстояние от середины дополнительной торцовой грани до оси устройства равно расстоянию 0 дополнительные передние торцовые грани относительно передней торцовойграни пластины смещены вперед, а дополнительные задние торцовые грани - назад на величину 6-в,;, где в; - расстояние между центральным контролируемым положением и контролируемым положением, соответствующим данной ,торцовой грани, измеренное вдоль осиустройства.По второму варианту в устройстве для измерения перемещений на оси устройства в контролируемых положениях установлены два датчика, один иэ которых - в центральном контролируемом положении, в экране выполненопрямоугольное окно, расположенное симметрично относительно оси устройства и образующее в пластине заднюю торцовую грайь, отстоящую от ее передней грани на расстояние Р, и экран выполнен с 4 п дополнительными торцовыми гранями попарно задними и передними и соответствующими контролируемым положениям, расстояние от середины дополнительной торцовойграни до оси устройства равно расстоянию, дополнительные передние изадние торцовые грани относительнопередней торцовой грани пластинысмещены назад, дополнительные передние торцовые грани - на величину Р -в, а дополнительные задние торцовые грани - на величину в, где в- расстояние между центральным контролируемымположением и контролируемым положением, соответствующим данной торцовой грани, измеренное вдоль оси устройства. Основной особенностью предлагаемых устройств является то, что для числа контролируемых положений используется в первом случае три датчика сопло-соплоф, расположенных в контролируемых положениях на оси устройства, а во втором случае, два датчика сопло-соплоф на.осиустройства, один из них - в центральном контролируемом положении.Вариант устройства с тремя датчиками на оси является предпочтительным в случаях, когда требуется большая достоверность измерения положения,достигаемая за счет дублирования показаний третьим датчиком на оси устройства,когда существенным показателем является металлоемкость экрана, когда из условий компоновки устройства экран должен быть симметричным относительно перпендикуляра к оси устройства, Вариант устройства с двумя датчиками на оси по сравнению с рассмотренным имеет меньше на один датчик и, таким образом, более. экономичен.Кроме того, для обоих вариантов устройства указанная цель при измерении перемещения в 4 п+3+2 контролируемых .положениях достигается тем, что экран выполнен с двумя дополни- тельными торцовыми гранями, соответствующими контролируеьым положениям на перпендикуляре к осн устройства, проходящем через центральное контролируемое положение, и соответствующими этим контролируемым положениям двумя боковыми гранями, и устройствоснабжено дополнительным рядом четырехдатчиков 1 сопло-сопло.В устройстве снижение расхода рабочей среды достигается вследствие . уменьшения числа датчиков, располагаемых в контролируемых положениях. Во всех вариантах предложенного устройства каждое контролируемое положение определяется по совокупностисигналов в паре датчиковсопло-сопло , расположенных в соответствующем ряду, и в трех или двух: датчиках, расположенных на оси устройства.При достижении контролируемого положения на оси устройства передней торцовой гранью устройства в датчиках, расположенных на оси, появляет ся совокупность сигналов, соответствующих данному контролируемому поло" жению. При достижении любого контролируемого положения из и групп той же передней торцовой гранью соответствующая дополнительная передняя или задняя торцовая грань достигает соответствующего датчика на оси устройства, и совместно с парой сигналов ,от датчиков соответствующего ряда получается совокупность сигналов, достаточная для однозначной характерис, тики данного контролируемого положения.На фиг, 1 показаны экран и нижняяплита устройства с тремя датчикамисопло-сопло на оси, вид в плане)на фиг. 2 - экран .и нижняя плитаустройства с двумя датчиками на оси,один из которых в центральном контролируемом положении, а другой - сза-. ди на расстоянии, равном максималь. - ному перемещению, вид в плане;.на фиг, 3 - устройство с двумя датчиками на оси - один в центре, другой впереди на расстоянии, равном максимальному перемещению, вид в плане,Устройство для измерения перемещения, предназначенное для контроля положений 1-13 (фиг. 1), содержит датчики сопло-соплоф 14-28, причем датчики 17-28 .расположены рядами 29-31; экран 32 в виде пластины с передней торцовой гранью 33 и с окном 34, в котором рабочей являетсязадняя торцовая грань 35. Кроме того,экран, 32 имеет боковые грани 36-38,дополнительные передние торцовыеграни 39-42, дополнительные задние торцовые грани 43-46, дополнительные торцовые грани 47 и 48, Напорные сопла датчиков 14-28 установлены в плите 49 устройства для измерения перемещений. На оси 50 устройстга на рас.стоянии 8 друг от друга находяся три контролируеьых положения 1,2,8, (О через которые проходят (перпендикулярно плоскости чертежа) оси датчиков 14-16. Через центральное контролируемое положение 1 проходит перпендикуляр 51 к оси 50, на котором на ходятся контролируемые положения 5и 11. Остальные контролируемые положения 3,7,9,13 с коордиНатами 8, и п, 1 и 4,6,10,12 с координатами Е и врасположены группами по четыре симметрично оси 50 и перпендикуляру 51.Ряды 29-31 перпендикулярныоси 50, расстояния между датчиками 11 соплосопло в рядах равны между собой и равны расстоянию 8 от оси до контролируемых положений, которым соответствуют ряды датчиков. Контролируемым положениям 1,2,8 соответствуют средняя пара датчиков ффсопло-сопло в каждом из рядов 29-31. Контролируемым положениям 3,7,9,13 соответству.ет ряд 29 датчиков 17-20 и боковые грани 36 экрана 32. Контролируеьнм положениям 4,6,10,12 соответствует ряд 30 датчиков 21-24 и боковые гра 35 ни 37 экраа 32Рруеложениям 5 и 11.соответствует ряд 33,датчиков 25-28 и боковые грани 38экрана 32. Боковые грани 36-38 параллельны 40 оси 50, длины боковых граней не менее расстояний между соответствуквцими контролируемыми положениями наосн нли в группах по одну сторону отоси, длины боковых граней Зб - не 45 менее 2 Г и тем. более 2 Ь 11 длины боковых граней 37 - не мейее 2 щз, длины боковых граней 38 - не менее диаметра сопла в датчиках 25-28. Экран 32 своей задней частью жестко 50 закреплен на объекте 52, перемещениекоторого измеряется устройством. Торцовые грани экрана перпендикулярныоси устройства. Дополнительные передние торцовые грани 39-42 смещены 55 вперед относительно передней торцовой грани 33 вдоль оси 50 устройствана величину 6-в (грани 39 и 41 - йа"в, а грани 40 и 42 - на величину 8-в). Дополнительные задние тор-цовые грани 43-46 смещены назад относительно передней торцовой грани33 на ту же величину, грани 43 и 45на Г-в грани 44,46 - на 8-в. До"полнительные торцовые грани 47 и 48,соответствующие контролируеьвям положениям 11 и 5, находящиеся на перпен.983457 8, дикуляре 51 к осн 50, и имея в=О, ьюгут быть смещены назад. на величину 1-аз=, т,е, для работы с датчиком 16, или выполнены (фнг. 1) для работы с датчиком 14, находящемся в центральном положении 1, Расстояние между серединами торцовых граней каждой группы контролируемых положений до оси 50 равны между собой и равны рас-.стояниям ц от соответствующих котролируемых положений до оси. 10При перемещении контролируемого объекта 52 м экрана 32, рабочие грани последнего взаимодействуют со струями датчиков сопла-сопло.Если рабочая грань экрана не достига ет какого-либо датчика и не касается струи, то в приемном сопле этого датчика возникает максимальное значение выходного сигнала, которое обозначим 1,0. При перекрытии проходного сечения сопел наполовину выходной сигнал равен приблизительно 0,5, При полном перекрытии проходного сечения датчи, ка выходной сигнал в приемном сопле датчика равен О. Например при центральном контролируемом положении объекта 52 и экрана 32 (фиг. 1) в датчиках 14 и 16 на оси и в средних датчиках 18 19, 22, 23, 26, 27 выходные сигналы равны по 0,5, в датчике 15 на оси и в остальных датчиках рядов значения выходных сигналов равны по 1. При смещении объекта 52, например, в контролируемое положение 13, середина передней. торцовой грани 33 достигает этого положения, дополнительная передняя грань 42 наполовину перекрывает проходнре сечение датчика 15, где появляется сигнал Ъ;5, а боковые грани 36 перекрывают сечения датчиков 17 и 18 соответствующего этой группе контролируемых положений ряда. 29, и в датчиках 17 и 18 выходные сигналы также равны по 0,5. В датчиках 14 и 16 выходные сигналы равны по 1. При перемещении объекта 52, например,. в контролируемое положение 6 середина передней торцовой грани 33 достигает этого положения, дополнительная передняя грань 39 наполовину перекрывает сопла датчика 14, дополнительная задняя торцовая грань 44 перекрывает сечение датчика 16, а боковые грани 37 перекрывают сопла датчиков 23 и 24, В датчике 15 выходной сигнал равен 1, При перемещении тела в положение 4 сигналы, равные 0,5, в датчиках 23 и 24, сохраняются, а при совмещении середины передней торцовой грани 33 с контролируемым положением 4 дополнительная задняя торцовая грань 44 перекрывает сечение датчика 14, дополнительная передняя торцовая грань перекрывает. сечение датчика 15,.а в датчике 16 выходной сигнал достигает максимального значения, равного 1. ПрИ перемещении объекта 52 в контролируемое положение на перпендикуляре к оси 50 устройства, проходящем через центр, например в положение 11, боковые грани 38 экрана перекрывают сопла датчиков 25 и 26, а дополнительная торцовая г 1 ань 48 перекрывает сопла датчика 14.Значения сигналов в датчиках варианта устройства (фиг. 1), соответствующие контролируемым положениям 1-13, представлены в таблице.Все контролируемые положения (см,таблицу однозначно определяются соответствующей совокупностью сигналовв датчиках на оси и в датчиках в рядах устройстэа, что обеспечиваетсяблагодаря наличию в экране окна с 5задней торцовой гранью и дополнительных передних и задних торцовых гра"ней,Экран 32 варианта устройства сдвумя датчиками на оси, один из которых в центральном контролируемом положении, а другой сзади на расстоянии, равном максимальному перемещению (фиг. 2) отличается от экранаварианта устРойства с тремя датчиками на оси тем, что и задние 43-46 ипередние 39-42 дополнительные торцовые грани смещены вдоль оси устройства назад относительно передней торцовой грани 33. Величина смещениядополнительных передних торцовыхграней равна -в", величина смещениядополнительных задних торцовых граней - ш. Дополнительные торцовыеграни 47 и 48, соответствующие контролируемым положениям 11 и 5, могутиметь нулевое смещение относительнограни 33 и тогда воздействовать наструю датчика 1 или (фиг. 2) иметьсмещение, равное 6 и воздействоватьна струю датчика 16. Датчик 15 (оськоторого проходит через положение 2)в варианте устройства (фиг, 2) не является необходимым для обеспеченияоднозначной совокупности сигналов,соответствующих каждому контролируемому положению.Следствием отличий в выполненииэкрана и количестве датчиков ф соплосоплоф на оси устройства являетсяотличие в совокупности сигналов, поступаюцих от датчиков при нахожденииобъекта 52 в контролируемых положениях. Например, при перемещении объекта в контролируемое положение 13середина грани 33 достигает этого положения, дополнительная задняя торцо вая грань 45 перекрывает наполовинудатчик 14, вызывая сигнал, равный0,5; в датчике 16 сигнал равен 1; вдатчиках 17 и 18 ряда 29 выходные сигОналы равны 0,5, в датчиках 19 и 20того же ряда сигналы равны по 1. Экран 32 варианта устройства с двумядатчиками на оси, один из которых вцентральном контролируемом положении 55а другой впереди на расстоянии, равном максимальному перемецению (фиг.3)также имеет дополнительные передниеи задние торцовые грани, смещенныеназад относительно передней торцовойГрани 33. Общая длина экрана для этого случая больше примерно на величину 3 по сравнению с длиной экрана для.варианта устройства (см. фиг, 2).Для одного практического случая,когда число групп контролируемых положений равно и = 1 и на оси устройства находятся три контролируемых положения, уменьшение числа датчиков в двух одновременно работающих устройствах делает возможным уменьшение расхода. питания на 36,4 в варианте устройства с тремя датчиками на оси :.и на 45 в вариайте устройства с двумя датчиками на оси.Формула изобретения1. Устройство для измерения перемещений, предназначенное для контроля4 п+3 рабочих положений на плоскости, три из которых лежат на оси устройства - одно в центре и два равноудалены от центрального на расстояниеГ а остальные 4 п контролируемых положений расположены п группами по четыре на расстоянии 0 от оси устройства, где 1 - номер группы, и симметрично относительно оси устройства и перпендикуляру к оси устройства, проходящему через центральное контролируемоеположение, содержацее датчики фсопло-соплоф, располагаемые в контролируемых положениях, и 4 п датчиков, расположенных и рядами по четыресимметрично относительно оси устройства, каждый из которых соответству-. ет Х-ой группе контролируемых положе ний, расположенный между датчиками подвижный экран, выполненный в видесимметричной относительно оси устройства пластины с Расположенной перпендикулярно к оси устройства передней торцовой гранью и параллельными оси устройства боковыми гранями, каждая из которых, соответствующая двум контролируемым положениям в 1-ойгруппе, отстоит от оси устройства нарасстоянии 0 /2, расстояния междудатчиками в каждом ряду равны междусобой и расстоянию 8; ,о т л и ч аю ц е е с я тем, что, с целью снижения расхода рабочей среды, три датчика сопла-сопло установлены вконтролируемых положениях на оси устройства, в экране выполнено прямоугольное окно, расположенное симметрично относительно оси устройства и образующее в пластине заднюю торцовую грань, отстояцую Уг ее передней грани на расстояние 6, и экран выполнен с 4 дополнительными торцовыми гранями, попарно задними и передними, соответствующими контролируемым положениям расстояние от середины до. полнительной торцовой грани. до оси устройства равно расстоянию Е, доу полнительные передние торцовые грани относительно передней торцовой гра;ни пластины смещены вперед, а дополнительные задние торцовые грани - назад на величину -в, где в - расстояние между центральным контролируемым положением и контролируемым положе-. нием, соответствующим данной торцовой грани, измеренное вдоль оси устройства.2Устройство для измерения перемещений, предназначенное для контроля 4 +3 рабочих положений на плосИкости, три из которых лежат на оси устройства - одно в центре и два равноудалены от центрального на расстояние 3, а остальные 4 контролируеьаюх положений расположенй и группами по четыре на расстоянииот оси устройства, где 1-номер группы, и симметрично относительно оси устройства и перпендикуляру к оси устройства, проходящему через центральное контролируемое положение, содержащее датчики фсопло-сопло, располагаеьие в контролируемых положениях, и 4 датчиков,. расположенных и рядами по четыре симметрично относительно оси устройства, каждый из которых соответствует 1-ой группе контролируемых положений, расположенный между датчиками подвижный экран, выполненный в виде симметричной относительно оси устройства пластины с расположенной перпендикулярно к оси устройства передней торцовой гранью и параллельными осИ устройства боковыми гранями, каждая из которых, соответствующая двум контролируемым положениям в 1-ой группе отстоит от оси устройства на расстоянии 3/2, расстояния между датчиками в каждом ряду равны между собой и расстоянию , о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью снижения расхода рабочей среды, на оси устройства в контролируемых положениях установлены два датчика, один из которых " в центральном контролируемом положении, в экране выполненопрямоугольное окно, расположенноесимметрично относительно оси устройства и образующее в пластине заднююторцовую грань, отстоящую от ее передней грани на. расстояние С и экранвыполнен с 4 дополнительными торцовыми гранями попарно задними и передними и соответствующими контролируемым положениям, расстояние от середи- О ны дополнительной торцовой грани дооси устройства равно расстоянию В,дополнительные передние и задние,тор"цовые грани относительно переднейторцовой грани пластины смещены на" 15 зад, дополнительные передние торцовые грани - на величину, 1 -в , а до-полнительные задние торцовые гранина величину а", где в- расстояниемежду центральным контролируемым по ложением и контролируемым положением,соответствующим-данной торцовой грани, измеренное вдоль оси устройства.3. Устройство для измерения перемещений по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что экран выполнен с двумядополнительными торцовыми гранями,соответствующими контролируеьым положениям на перпендикуляре к оси устройства, проходящем через центральноеконтролируемое положение, и соответ- .ствующими этим контролируемым поло.жениям двумя боковыми гранями, и устройство снабжено дополнительным рядом четырех датчиков сопло-соплоф,35Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРВ 734503, кл. 6 01 В 13/02, 1978983457 22 5 57 эг илиал ППП "Пате