пневматическое устройство для измерения линейных размеров

Формула изобретения

Пневматическое устройство для измерения линейных размеров, содержащее измерительное сопло, источник сжатого воздуха, соединенного через входное сопло с измерительной камерой и камерой противодавления, при этом последние соединены между собой дифференциальным чувствительным элементом, отличающееся тем, что камера противодавления и измерительная камера соединены каналом перетока, с регулируемым проходным сечением.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в машиностроении для контроля линейных размеров.

Известен прибор с дифференциальным сильфонным датчиком, описанный в книге автора О. Б. Балакшина "Автоматизация пневматического контроля размеров в машиностроении", изд. "Машиностроение", М. , 1964 г. , с. 40, фиг. 22, содержащий распределительную камеру с двумя соплами. Одно сопло соединено с вентилем и с сильфоном, другое сопло соединено с измерительным соплом и вторым сильфоном. Стрелка датчика перемещается под действием разности давлений воздуха в сильфонах.

Известен прибор, работающий по принципу компенсаций усилий, описанный в книге автора О. Б. Балакшина "Автоматизация пневматического контроля размеров в машиностроении", изд. "Машиностроение", М. , 1964 г. , с. 132, фиг. 63, взятый в качестве прототипа, содержит измерительную камеру с мембраной, где последняя соединена с индикатором и с иглой клапана, измерительное сопло и два входных сопла. По величине перемещения мембраны, после уравнения давлений в двух полостях измерительной камеры судят о величине размера.

Недостатком выше перечисленных устройств является сравнительно малый диапазон измерения. Устройства измеряют детали с маленьким допуском.

Создание приборов с большим диапазоном измерения позволяет сделать прибор более универсальным, с широким спектром измерений.

Указанная проблема решена при помощи пневматического устройства для измерения линейных размеров, содержащего источник сжатого воздуха, соединенного с измерительной камерой и с камерой противодавления, при этом последние соединены между собой дифференциальным чувствительным элементом, где камера противодавления и измерительная камера соединены каналом перетока с регулируемым проходным сечением.

При определенном соотношении передаточных отношений, реализованных в измерительной камере (соотношением диаметров сопел) и в камере противодавления и канале перетока (соотношение проходных сечений каналов), происходит компенсация нелинейности манометрической характеристики измерительной камеры, что повышает точность измерения и расширяет его диапазон.

На фиг. 1 показана принципиальная схема устройства; на фиг. 2 - графики давлений в измерительной камере и камере противодавления в зависимости от размера между измерительным соплом и измеряемой деталью; на фиг. 3 - разность давлений в указанных камерах в зависимости от размера между измерительным соплом и измеряемой деталью.

Пневматический прибор для измерения линейных размеров содержит источник давления 1, стабилизатор 2, входные сопла 3 и 4, измерительную камеру 5 с измерительным соплом 6, камеру противодавления 7 с дросселем 8. Измерительная камера 5 соединена с камерой противодавления 7 каналом перетока 9, конструкция которого предусматривает изменять проходное сечение, например, может быть установлен дроссель 10 или на его месте заменяемые разного проходного сечения сопла. Параллельно каналу перетока 9 установлен дифференциальный чувствительный элемент 11, например МПХ-22000Р (Моторолла), определяющий разность давлений в камерах 5 и 7.

Пневматический прибор для измерения линейных размеров работает следующим образом.

До начала работы прибор настраивается с помощью контрольных деталей-эталонов, разность размеров которых соответствует контролируемому допуску.

Из источника давления 1 воздух попадает в стабилизатор давления 2, откуда подается через входные сопла 3 и 4 соответственно в измерительную камеру 5 и в камеру противодавления 7. Из измерительной камеры 5 через измерительное сопло 6 воздух поступает в измерительный зазор "S", образованный между срезом сопла 6 и поверхностью контролируемой детали, и вытекает в атмосферу. При изменении измерительного зазора "S" расход воздуха через измерительное сопло 6 изменяется, что приводит к изменению давления в измерительной камере 5. Одновременно через канал перетока 9 часть воздуха из измерительной камеры 5 отбирается в камеру противодавления 7, что приводит к изменению давления в камере 7. Таким образом давление одновременно плавно изменяется в камерах 5 и 7. По разности давления чувствительный элемент 11 определяет размер детали. Воздух из камеры противодавления выходит в атмосферу через дроссель 10.

Если рассматривать на графике процесс изменения давления в измерительной камере 5 и камере противодавления 7 в зависимости от размера зазора "S", то графики будут следующие (см. фиг. 2). Верхняя кривая 12 показывает давление в измерительной камере, на которой выделен более прямолинейный рабочий участок 13. Нижняя кривая 14 показывает давление в камере противодавления. В результате давление в камере противодавления становится зависимым от измерительного давления, при этом чувствительный элемент определяет дифференциальную разность давлений измерительной камеры и камеры противодавления:

P_изм - P_пр.д. = P_диф

где P_изм - давление в измерительной камере;

P_пр.д. - давление в камере противодавления;

P_диф - дифференциальная разность на чувствительном элементе.

Сравнивая указанные графики, видно, что результирующая манометрическая характеристика устройства на фиг. 3 более прямолинейна и рабочий участок 15 более протяженный. Таким образом происходит увеличение диапазона измерения при повышении его точности.