ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ ДАТЧИК ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ

Заявленный датчик относится к области машиностроения и может быть использован в системах автоматического регулирования, например, авиационных газотурбинных двигателей.
Известен центробежный датчик скорости, содержащий ротор с напорными и сливными каналами, подпружиненные грузы-золотники, установленные в полости ротора, причем один из золотников соединен с напорным каналом, а второй золотник установлен на линии слива. (см. А.С. СССР №430237, 30.08.1974 г.)
Недостатками указанного датчика являются его недостаточная надежность из-за возможности заклинивания грузов-золотников, связанного с присутствием малых золотниковых зазоров, особенно при использовании топлива с низким классом чистоты. Снижению уровня надежности способствует наличие двух грузов-золотников и двух пружин.
Кроме того, центробежный датчик скорости сложен конструктивно и имеет значительные для авиационной техники массу и габариты из-за наличия нескольких отдельных полостей, дозирующих кромок и отверстий.
кпд
ком
Наиболее близким техническим решением является датчик частоты вращения, содержащий ротор с осевым отверстием, полости постоянного давления Р и командной Р. В командной полости расположен грузик с подпружиненным управляющим элементом. Управляющий элемент разделяет командную и сливную полости и выполнен в виде конуса, установленного в неподвижной втулке, имеющей дозирующую кромку (см. патент РФ на полезную модель №101218, 2010 г.)
Недостатком указанного технического решения является недостаточная точность работы датчика при большом числе оборотов ротора, т.к. между конусом и дозирующей кромкой образуется практически очень малое проходное дозирующее сечение и нет стабильности в зазоре по периметру указанного проходного сечения.
Кроме того, в торцевом уплотнении в зоне подвода командного давления между торцами вращающегося ротора и неподвижного корпуса датчика имеется трение, что снижает надежность работы датчика.
Техническим результатом, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, является повышение точности и надежности работы датчика, а также повышение технологичности его изготовления.
Технический результат достигается тем, что в центробежном датчике частоты вращения, содержащем ротор с осевым отверстием, полости постоянного и командного давлений, подпружиненный управляющий элемент с грузиком, установленный во втулке, неподвижно закрепленной на роторе, управляющий элемент выполнен в виде золотника, расположен в командной полости, разделяет командную полость и полость постоянного давления и установлен с возможностью перемещения во втулке, на золотнике выполнена дозирующая кромка, а на втулке - дозирующий паз, причем осевое отверстие ротора соединено с полостью постоянного давления и дозирующим пазом втулки.
Отличительные признаки, а именно, выполнение управляющего элемента в виде золотника, расположение его в командной полости во втулке с возможностью перемещения, разделение золотником командной полости и полости постоянного давления, выполнение на золотнике дозирующей кромки, а на втулке - дозирующего паза, и соединение осевого отверстия с полостью постоянного давления и дозирующим пазом втулки, позволяют повысить точность работы датчика, т.к. образованное кромкой золотника и пазом во втулке дозирующее сечение является регулируемым и не имеет погрешностей по точности работы на больших числах оборотов. А за счет устранения торцевого уплотнения и трения в зоне подвода командного давления повышается надежность работы датчика.
Предложенный датчик представлен на чертеже и описан ниже.
кпд
ком
кпд
ком
Центробежный датчик частоты вращения содержит ротор 1, в котором выполнено осевое отверстие 2, соединенное с полостью постоянного давления Р. На роторе 1 неподвижно закреплена втулка 3, в которой с возможностью перемещения установлен управляющий элемент в виде поджатого пружиной 4 золотника 5 с грузиком. Золотник 5 установлен в командной полости 6 Р и разделяет полости Р (отверстие 2) и Р (6).
На золотнике 5 выполнена дозирующая кромка 7, а во втулке 3 -дозирующий паз 8, образующие дозирующее сечение датчика. Дозирующий паз 8 соединен с осевым отверстием 2.
Работает датчик следующим образом.
кпд
ком
ком
Р через осевое отверстие 2 ротора 1 подводится к дозирующему пазу 8 во втулке 3. Когда число оборотов ротора 1 равно нулю, дозирующий паз 8 полностью открыт, и Р соответствует максимальному значению. При увеличении числа оборотов за счет эксцентриситета L (расстояние от оси вращения до центра тяжести золотника 5) центробежная сила золотника 5 растет, и он начинает перемещаться, преодолевая усилие пружины 4. Дозирующая кромка 7 золотника 5 начинает прикрывать паз 8, и командное давление начинает уменьшаться по закону Р=f(n), где
ком
Р - командное давление датчика;
n - частота вращения ротора.
ком
Если кромка 7 полностью закроет паз 8, то давление Р становится минимальным и не меняется при дальнейшем увеличении оборотов. Т.е. при различной частоте вращения ротора 1:
ц
2
F=M·ω·L, где
ц
F- центробежная сила золотника;
М - масса золотника;
ω - угловая скорость вращения ротора;
L - расстояние от оси вращения до центра тяжести золотника.
Таким образом, обеспечивается точная и надежная работа датчика частоты вращения при отсутствии сил трения, ранее создаваемых при подаче командного давления.