ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛОВОЙ СКОРОСТИ

Полезная модель относится к измерительной технике и предназначена для измерения и контроля угловой скорости объектов в системах автоматического регулирования приводов промышленного оборудования.
Известен датчик угловой скорости, содержащий центробежные грузы, выполненные в виде двуплечих рычагов, установленных в кронштейне на осях качания, и формирователь выходного сигнала типа сопло-заслонка, подпружиненные разгрузочные поршни, оси которых перпендикулярны осям качания двуплечих рычагов, а противоположные рычагам торцы поршней подключены к выходу формирователя выходного сигнала, разгрузочные поршни установлены в расточках, выполненных в кронштейне [1].
Недостатками датчика являются: низкая точность измерения, сложность конструкции и ограниченные технические возможности, обусловленные, в первую очередь, отсутствием регулировки.
Известен также струйный датчик скорости вращения объекта, содержащий связанный с объектом корпус с измерительной газовой камерой, вход которой через постоянное пневмосопротивление связан с источником газа постоянного давления, а выход через Г-образный канал в корпусе - с проходным соплом, манометрический измеритель давления в измерительной камере и расходный конус, через державку скрепленный с корпусом датчика [2].
Недостатками датчика являются: низкая точность измерения, сложность конструкции и ограниченные технические возможности.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому устройству является струйный датчик угловой скорости вращения объекта, содержащий связанный с объектом корпус с измерительной газовой камерой, вход которой через постоянное пневмосопротивление связан с источником газа постоянного давления, а выход через Г-образный канал в корпусе - с радиальным соплом, манометрический измеритель давления в измерительной камере и расходный конус, через державку скрепленный с корпусом датчика, в корпусе симметрично Г-образному каналу выполнен дополнительный Г-образный канал с расходным соплом и расходным конусом, причем расходные конусы через державки подвешены на пружинных растяжках, одни из которых скреплены с корпусом, а другие - с регулировочными винтами, установленными в уплотнительных кольцах на корпусе стабилизационной камеры, сообщающейся через дренажный клапан с внешней средой [3].
Недостатками датчика являются: низкая точность измерения, сложность конструкции и ограниченные технические возможности, обусловленные трудностями подвода рабочей среды к вращающемуся датчику и подключения к нему манометрического измерителя давления. При повороте державок нарушается соосность сопл и конусов, что приводит к искажению выходного сигнала.
Технической задачей полезной модели является повышение точности измерения, упрощение конструкции и расширение технических возможностей преобразователя.
Решение указанной задачи достигается тем, что корпус выполнен неподвижным, Г-образные каналы с соплами выполнены в роторе преобразователя, который соединен с контролируемым объектом, конусы закреплены на центробежных грузах, установленных на цилиндрических направляющих ротора, перпендикулярных оси его вращения, для регулирования деформации пружин на концах направляющих имеются гайки, а для сбора и отвода рабочей среды в корпусе имеется сливная камера.
Сравнение заявленного устройства с прототипом показывает, что имеет место наличие новых деталей и функциональных связей между ними.
Новыми деталями являются: неподвижный корпус преобразователя; ротор преобразователя, который соединен с контролируемым объектом; центробежные грузы с закрепленными на них конусами; цилиндрические направляющие ротора, перпендикулярные оси его вращения; гайки на концах направляющих; сливная камера.
Новые функциональные связи.
Неподвижный корпус преобразователя с измерительной и сливной камерами позволяет упростить подвод и отвод рабочей среды, герметизацию камер, а также подключение измерителя давления.
Ротор преобразователя получает вращение от соединенного с ним контролируемого объекта, что позволяет устанавливать преобразователь в любом удобном месте контролируемого объекта, вне рабочей зоны, и расширяет технические возможности преобразователя.
Центробежные грузы с закрепленными на них конусами обеспечивают требуемую чувствительность преобразователя.
Цилиндрические направляющие ротора, перпендикулярные оси его вращения, обеспечивают соосность сопл и конусов при любых режимах работы преобразователя.
Гайки на концах направляющих служат для настройки преобразователя на заданный диапазон измерения угловой скорости за счет регулирования деформации пружин.
Сливная камера служит для сбора и отвода рабочей среды при работе преобразователя на жидкости.
Использование новых деталей и функциональных связей между ними обеспечивает повышение точности измерения угловой скорости, а также упрощение конструкции и расширение технических возможностей преобразователя.
Конструктивная схема измерительного преобразователя угловой скорости показана на фиг.1.
Измерительный преобразователь угловой скорости содержит корпус 1 с измерительной камерой 2, вход которой через постоянное сопротивление 3 связан с источником постоянного давления рабочей среды, а выход через симметрично расположенные Г-образные каналы 4 и 5 с радиальными соплами 6 и 7, частично перекрытыми подпружиненными конусами 8 и 9.
Деформацию пружин 10, 11, 12 и 13 можно регулировать. Измеритель 14 давления подключен к измерительной камере.
Корпус выполнен неподвижным, Г-образные каналы с соплами выполнены в роторе 15 преобразователя, который соединен с контролируемым объектом.
Конусы закреплены на центробежных грузах 16 и 17, установленных на цилиндрических направляющих 18 и 19 ротора, перпендикулярных оси его вращения.
Для регулирования деформации пружин на концах направляющих имеются гайки 20 и 21, а для сбора и отвода рабочей среды в корпусе имеется сливная камера 22.
Настройка преобразователя зависит от заданного диапазона измерения угловой скорости, производится при не вращающемся роторе и предусматривает предварительную деформацию пружин регулировочными гайками, что определяет положение конусов центробежных грузов относительно сопл. При этом в измерительной камере устанавливается максимальное рабочее давление жидкости.
Измерительный преобразователь угловой скорости работает следующим образом.
При вращении ротора преобразователя, соединенного с контролируемым объектом, возникают центробежные силы инерции, которые воздействуют на грузы, установленные на цилиндрических направляющих, и заставляют их перемещаться радиально от оси вращения.
Конусы смещаются относительно сопл, уменьшая сопротивление течению жидкости в сливную камеру. Давление в измерительной камере уменьшается на величину, пропорциональную угловой скорости вращения объекта и контролируется по показаниям измерителя давления.
При использовании измерительного преобразователя в системах автоматического регулирования приводов промышленного оборудования измеритель давления может быть выполнен в виде дросселирующего золотникового распределителя с пружинным центрированием.
При изменении давления под одним из торцов золотника, последний смещается в своем корпусе, изменяя проходные сечения соответствующих щелей и, тем самым, формируя результирующий сигнал, который используется для регистрации угловой скорости объекта или автоматического управления приводом промышленного оборудования.
Благодаря сравнительно небольшим габаритным размерам и массе измерительный преобразователь угловой скорости можно устанавливать в любом удобном месте контролируемого объекта, вне рабочей зоны.
Источники информации, принятые во внимание
1. Авторское свидетельство СССР №591765, М. Кл. G05P 3/20, приор. 02.06.1976, опубл. 05.02.1978, Бюл. №5.
2. Ибрагимов И.А. Элементы и системы пневмоавтоматики / И.А. Ибрагимов, Н.Г. Фарзане, Л.В. Илясов. - М.: Высшая школа, 1975. - С. 279.
3. Авторское свидетельство СССР №615418, М. Кл. G05P 3/22, приор. 19.05.1976, опубл. 15.07.1978, Бюл. №26 (прототип).