Пневмокалибр вихревой

Полезная модель относится к области технологии изготовления деталей различной формы в машиностроительной промышленности и может быть использована для измерения в широком диапазоне наружных и внутренних размеров деталей и узлов.
Известно пневматическое устройство для измерения линейных размеров // Датчики и системы №12-2005. Недостатком известного устройства являются крупные габариты до 0.5 м и массу до 5 кг, точность измерения не лучше 0,5…2,5%, ограниченный набор изменения диапазонов измерения 10…400 мк и др.
При изготовлении более грубых деталей, особенно при заготовительных операциях: литье, штамповке, медницко-слесарных работах и т.д., при этом для деталей размеров 1000…10000 мм регламентируются допуски, например, плоскостности и прямолинейности в пределах 200 мк…8 мм (применяют степени точности 10…16 по ГОСТ 24643-81), допуски цилиндричности, круглости, профиля продольного сечения 160 мк…4 мм.
Известно пневматическое устройство для измерения линейных размеров (RU 2112920 С1, 25.06.1998), которое содержит эжекторное измерительное сопло, ротаметр с отсчетной шкалой, соединенный с источником питания через свой эжектор и измерительную оснастку со специальными настроечными кранами. Многоэлементная система настроечных специальных кранов снижает диапазон измерения.
Наиболее близким, принятым за прототип, является техническое решение - устройство измерения размера детали (RU 2397441 С1, 20.08.2010). Это известное устройство выполнено на основе струйного генератора, измеряющего допуски размеров в величинах частоты. Недостатком известного устройства является узкий диапазон установки размера из-за недостаточного (не более 40) динамического диапазона работы, выполняющего роль преобразователя расхода в частоту, расходомера на базе струйного генератора.
Техническим результатом является расширение диапазона контролируемой величины отклонения размера деталей пневмокалибром вихревым, использующим в качестве измерителя вихревой преобразователь расхода в частоту.
Технический результат достигается тем, что пневмокалибр вихревой содержит вихревой преобразователь расхода в частоту, эжектор и измерительное сопло, при этом вихревой преобразователь и эжектор соединены через свои регулируемые дроссели со стабилизатором давления, а выход вихревого преобразователя соединен с камерой всасывания эжектора, выход которого связан с измерительным соплом.
На фиг. 1 представлена схема вихревого пневмокалибра.
Фиг. 2 иллюстрирует увеличение величины допуска при замене преобразователя на базе струйного генератора на вихревой преобразователь.
Известные вихревые расходомеры, например фирмы ИРВИС тип ВРСГ-1 имеют больший диапазон (порядка 80-85).
Пневмокалибр вихревой по модели выполнен в одном корпусе и содержит стабилизатор давления 1, вихревой преобразователь 2, эжектор 3 и измерительное сопло 4. Стабилизатор давления 1 соединен через регулируемые дроссель 5 и 6 с вихревым преобразователем 2 и эжектором 3, соединенным камерой всасывания 7 с выходом 8 вихревого преобразователя 2, выход эжектора 3 связан с измерительным соплом 4. Расширение диапазона настройки пневмокалибра вихревого достигается за счет большего диапазона измерения расхода вихревого преобразователя.
Измерение основано на изменении расхода воздуха, проходящего через измерительный зазор δ между торцом 9 измерительного сопла 3 и поверхностью 10 измеряемой детали. При изменении контролируемого размера детали изменяется величина измерительного зазора δ и расход воздуха через него, а также показания частоты ƒ на индикаторе 11. В процессе работы рабочее давление по всему тракту измерительной системы остается неизменным, а частота ƒ выходного сигнала с увеличением измерительного зазора δ увеличивается.
Работа пневмокалибра вихревого заключается в следующем.
Воздух от источника пневматического давления в виде стабилизатора 1 поступает в вихревой преобразователь 2 с плохообтекаемым телом 12, частотные вихри 13 которого воздействуют на консоль 14, отклоняя ее от первоначального положения с частотой ƒ, фиксируемой на индикаторе 11. Выход 8 вихревого преобразователя 2 соединен с камерой всасывания 7 эжектора 3, в которой существует пониженное давление, настраиваемое дросселем 6, расположенным в линии питания эжектора от стабилизатора 1. Равновесное истечение воздуха через зазор δ нарушается при его изменении, что вызывает изменение величины пониженного давления в камере 5 и соответственно гидравлического сопротивления тракта прохождения воздуха через вихревой преобразователь. При этом линейно изменяется частота срыва вихрей 13 при обтекании тела 12 в зависимости от расхода через вихревой преобразователь 2. При отклонении величины зазора δ от заданной величины, например в большую сторону, увеличиваются расходы через эжектор 3 и вихревой преобразователь 2. Через эжектор 3 - за счет увеличения перепада давления при понижении значения давления в камере 7, а в вихревом преобразователе 2 - за счет снижения давления также в камере всасывания 7. Обоюдное изменение расхода приводит к изменению выходной частоты на индикаторе 10, причем более широкий динамический диапазон расхода (порядка 85) вихревого преобразователя позволяет задавать узкие и расширенные величины допусков.
Настройка величины допуска контролируемого измеряемой детали осуществляется установкой величины давления питания пневмокалибра стабилизатором давления 1 и подстройки величины питания и разрежения в камере 7 эжектора 3 осуществляется регулируемыми дросселями 5 и 6.
1
2
max
На рис. 2 показано, что при невысокой максимальной частоте ƒ преобразователя на базе струйного генератора ограничена (точка m) зона возможного задания величины (зона А). В тоже время как при большей величине динамического диапазона частоты ƒ струйного вихревого преобразователя зона возможного задания величины допуска (зона Б) значительно шире и ограничивается способностью переменного дросселя «сопло-заслонка», когда достигается (точка n) предел его работоспособности (при достижении размера его зазора величины δ равной одной четверти диаметра d его сопла).
Технический результат выполняется при измерении отклонения размеров деталей в широком диапазоне одним типоразмером калибра.