Komparator pneumatyczny: konstrukcja, działanie, typy i zastosowania

The komparator w metrologii jest precyzyjnym przyrządem służącym do pomiaru dokładności danego elementu poprzez porównanie wymiaru danego elementu z rzeczywistym wzorcem roboczym. Jest to pośredni rodzaj pomiaru dokładności, ponieważ nie mierzy wymiaru, ale określa różnicę w pomiarze między określonym komponentem a normą roboczą. Ogólnie rzecz biorąc, komparatory są dostępne w różnych typach, które są używane w zależności od wymagań w różnych dziedzinach, takich jak elektryka i elektronika, optyka, elektromechaniczna, mechaniczno-optyczna, pneumatyczna, multi-check, wypieranie płynów, projekcja, automatyczne pomiary i komparator mechaniczny . W tym artykule omówiono więc jeden z typów komparatorów, a mianowicie – komparator pneumatyczny , działanie, rodzaje i zastosowania.

Co to jest komparator pneumatyczny?

Precyzyjne urządzenie, które jest obsługiwane za pomocą sprężonego powietrza lub system pneumatyczny jest znany jako komparator pneumatyczny. W komparatorze pneumatycznym termin „pneumatyczne” oznacza powietrze, które jest używane do powiększenia mierzonego odczytu. Czynnikiem roboczym w tym komparatorze jest więc sprężone powietrze. Podobnie jak inne komparatory, te komparatory są również używane głównie do analizy odchyleń wymiarowych między standardowym przedmiotem obrabianym a przedmiotem mierzonym. Zatem ten komparator ma wiele zalet w porównaniu z innymi typami komparatorów, dlatego w większości przypadków jest wyjątkowo wybierany spośród innych typów komparatorów.

Zasada działania

Komparator pneumatyczny działa na podstawowej zasadzie zmiany ciśnienia generowanego w przepływie powietrza. Powietrze przepływa pod stałym ciśnieniem przez obrabiany przedmiot, a następnie wytwarza przeciwciśnienie. Tak więc zmiana tego przeciwciśnienia pomoże odkryć wymiar przedmiotu obrabianego.

Projekt komparatora pneumatycznego

Komparator pneumatyczny składa się z kilku ważnych części, takich jak sprężarka, zbiornik wody, filtr powietrza, regulator ciśnienia, rurka zanurzeniowa, rurka manometru, otwór kontrolny, rurka elastyczna, głowica pomiarowa i skala, które zostały wyjaśnione poniżej.

Kompresor

Sprężarka w tym komparatorze jest najważniejszym elementem. Główną funkcją tej sprężarki jest wytwarzanie i ciągłe dostarczanie sprężonego powietrza do komparatora pneumatycznego.

Filtr powietrza

Filtr powietrza w tym komparatorze jest podłączony do agregatu sprężarkowego. Filtr powietrza jest bardzo przydatny w filtrowaniu cząsteczek zanieczyszczeń pochodzących z powietrza. Tutaj powietrze jest sprężane przez sprężarkę.

Jednostka regulatora ciśnienia

To urządzenie jest wyposażone w filtr powietrza. Główną funkcją tego urządzenia jest kontrola ciśnienia sprężonego powietrza, które pochodzi z filtra powietrza.

Rurka

Rurka zanurzeniowa jest umieszczona w przewodzie powietrznym obok regulatora ciśnienia. Ta rurka jest zanurzona bezpośrednio w metalowym cylindrze lub zbiorniku na wodę. Połączenie tej rurki oraz przewodu powietrznego jest znane jako komora górna.

Zbiornik wodny

Zbiornik na wodę to metalowy cylinder, który jest umieszczony u podstawy górnej komory w tym komparatorze tak, że utrzymuje w sobie rurkę zanurzeniową.

Rurka manometru

Rurka manometru w tym komparatorze jest zamocowana pionowo równolegle do podstawy zbiornika na wodę. Kontrola

Otwór

Kryza kontrolna znajduje się w linii lotniczej pomiędzy dwoma skrzyżowaniami rurki zanurzeniowej i rurki manometru. Ten otwór umożliwia dostarczanie powietrza pod stałym ciśnieniem.

Elastyczna rurka

Elastyczna rurka jest używana w linii lotniczej do utrzymywania głowicy pomiarowej. Punkt początkowy wężyka łączony jest z kolejną komorą, czyli złączem manometru z przewodem powietrznym, natomiast punkt końcowy łączony jest poprzez głowicę pomiarową lub pomiarową.

Głowica pomiarowa

Głowicę pomiarową podłącza się w prosty sposób do przewodu pneumatycznego lub elastycznej rurki. Główną funkcją tego jest obliczanie nieprawidłowości w przedmiocie obrabianym.

Skala

Skala pomiarowa w tym komparatorze jest skalibrowana i umieszczona równolegle do rurki manometru. Główną funkcją wagi jest pomiar przemieszczenia płynu, który zachodzi w rurce manometru.

Praca komparatora pneumatycznego

Pneumatyczny komparator działa; komparator pneumatyczny zawiera zbiornik na wodę lub metalowy cylinder, który jest wypełniony wodą do określonego poziomu. Skalibrowany manometr jest podłączony pionowo równolegle do tego zbiornika na wodę. Poziom wody w zbiorniku i manometrze musi być podobny i jest regulowany za pomocą przedmiotu obrabianego. Przy maksymalnym ciśnieniu powietrze jest sprężane za pomocą sprężarki, filtrowane i regulowane ciśnieniem przez filtr powietrza oraz regulator ciśnienia.

Przefiltrowane powietrze przepływa przez rurkę zanurzoną w zbiorniku wody. Jednocześnie sprężone powietrze o równym ciśnieniu przepływa przez szczelinę otworu kontrolnego. Gdy powietrze przepłynie przez otwór kontrolny, prędkość zostanie zwiększona, a ciśnienie ustabilizuje się. Powietrze z dużą prędkością przepływa przez przewód pneumatyczny lub elastyczną rurkę i dociera do głowicy pomiarowej.

Dzięki rozszerzaniu się powietrza w rurze zanurzeniowej wysokość słupa wody jest stabilna. Nadmiar powietrza ucieknie w postaci pęcherzyków powietrza w zbiorniku na wodę. Przy stałym ciśnieniu powietrze ucieka z dyszy pomiarowej w głowicy pomiarowej lub mierniku.

Jeśli obrabiany przedmiot jest normalny lub nie ma ograniczeń w obrabianym przedmiocie, powietrze stale uchodzi przez dyszę pomiarową. Jednocześnie poziom wody w rurce manometru i zbiorniku wody będzie się zgadzał. Jeżeli w przedmiocie obrabianym występuje jakiekolwiek ograniczenie lub nierówność rzeczywistego przepływu w strumieniu pomiarowym, powstanie pewna siła wsteczna.

Poziom wody w manometrze spadnie z powodu przeciwciśnienia wywołanego przez ograniczenia w obrabianym przedmiocie. Zmiana poziomu wody w manometrze jest oznaczana jako zmiana wymiarów lub wszelkie nieprawidłowości w mierzonym przedmiocie w porównaniu ze standardowym przedmiotem.

Rodzaje komparatorów pneumatycznych

Komparatory pneumatyczne występują w trzech typach, które omówiono poniżej.

• Typ przepływu/prędkości Komparator pneumatyczny.
• Komparator pneumatyczny typu Back Pressure.
• Różnicowy komparator pneumatyczny.

Typ przepływu/prędkości Komparator pneumatyczny

Komparator pneumatyczny typu przepływu lub prędkości jest zaprojektowany z różnymi częściami, takimi jak sprężarka, filtr powietrza, regulator ciśnienia, zawór odcinający, szklana kolumna, pływak, śruba regulacji zera, odpowietrznik, skala, elastyczna rurka, głowica pomiarowa i przedmiot obrabiany.

Najpierw należy skalibrować szklaną kolumnę do wymaganego wymiaru za pomocą śruby do regulacji zera i odpowietrzenia. Podobnie jak komparator pneumatyczny, powietrze jest sprężane, filtrowane i regulowane. Następnie powietrze przechodzi przez zawór odcinający i przemieszcza się w kierunku szklanej kolumny zawierającej metalowy pływak. Zawór odcinający służy głównie do odcięcia dopływu powietrza, gdy nie jest używany. Powietrze przepływa przez kolumnę powietrza i ostatecznie oddala się od głowicy pomiarowej.

W tym przypadku głowica pomiarowa w tym komparatorze jest umieszczana w obrabianym przedmiocie, który ma być analizowany. Jeśli na obrabianym przedmiocie występują jakiekolwiek ograniczenia lub nieprawidłowości, przepływ powietrza będzie kontrolowany. Powoduje to niewielkie przemieszczenie metalowego pływaka w szklanej kolumnie.

Ruch metalowego pływaka można łatwo kontrolować poprzez prędkość przepływu powietrza w szklanej kolumnie, o której decyduje prześwit między głowicą pomiarową a przedmiotem obrabianym. Zatem prędkość przepływu powietrza jest wprost proporcjonalna do prześwitu. Dokładność komparatora sięga 1 µm, a jego powiększenie to 1 000 000:1.

Komparator pneumatyczny typu Back Pressure

Komparator pneumatyczny typu przeciwciśnienia jest zaprojektowany z różnymi częściami, takimi jak sprężarka, regulator ciśnienia, filtr, skala, regulowany ogranicznik i głowica pomiarowa. Ten typ komparatora zawiera dwa otwory, takie jak biuro kontrolne „O1” i otwór pomiarowy „O2”.

Podobnie jak w powyższym komparatorze, sprężone powietrze w tym komparatorze jest filtrowane przez filtr powietrza, a następnie przechodzi przez regulator ciśnienia. Tutaj ciśnienie spada do 2 barów i przechodzi przez otwór kontrolny. Na koniec powietrze odsuwa się od otworu pomiarowego w głowicy pomiarowej.

Średnica dwóch otworów w głowicy pomiarowej jest oznaczona jako D1 i D2, a ciśnienia otworów są oznaczone przez P1 i P2. Powietrze o stałym ciśnieniu „P1” przepływa przez otwór O1 do komory środkowej. W końcu odsuwa się od głowicy pomiarowej przez otwór O2. Odległość między otworem O2 a obrabianym przedmiotem jest oznaczona literą „d”.

Na początku otwór pomiarowy O2 będzie całkowicie zamknięty. Po zamknięciu oba ciśnienia, takie jak P1 i P2, będą równe. Podobnie, gdy otwór pomiarowy jest całkowicie otwarty, wówczas ciśnienia P1 i P2 wynoszą zero na otworach O1 i O2.

Ilekroć zmienia się odległość między otworem pomiarowym a przedmiotem obrabianym, zmienia się ciśnienie P1 i P2 w otworach O1 i O2. Różnica ciśnień jest mierzona przez urządzenie wskazujące ciśnienie. W tym komparatorze można uzyskać powiększenie do 7500:1.

Różnicowy komparator pneumatyczny

Różnicowy komparator pneumatyczny jest zaprojektowany z różnymi częściami, takimi jak regulator ciśnienia, sprężarka, filtr powietrza, kryza kontrolna, zawór ustawiania zera lub strumień odniesienia, urządzenie wskazujące ciśnienie i głowica pomiarowa.

Po pierwsze, powietrze w tego typu komparatorze jest sprężane i przepuszczane przez filtr powietrza i regulator ciśnienia. W końcu ciśnienie powietrza jest generowane i ustabilizowane. Przy stabilnym ciśnieniu powietrze przepływa przez podzielony kanał.

Powietrze przepływa z jednej strony przez otwór OC1 i dociera do głowicy pomiarowej przez kanał „P”. Podobnie powietrze przepływa przez otwór OC2 i dociera do zaworu regulacji zera przez kanał.
Urządzenie wskazujące ciśnienie znajduje się w przewodzie powietrza i łączy oba kanały P i Q. Po pierwsze, jest kalibrowany przez standardowy przedmiot obrabiany. Gdy głowica pomiarowa przesunie się w kierunku przedmiotu obrabianego, wskaźnik w urządzeniu pomiarowym zacznie się obracać. Jeśli pomiędzy głowicą pomiarową a przedmiotem obrabianym istnieje jakiekolwiek zezwolenie lub ograniczenie, wówczas ciśnienie w układzie zostanie zwiększone. Wreszcie następuje odchylenie.

Aby przeliczyć odczyty ciśnienia na wymiary liniowe z urządzenia wskazującego, stosuje się następujący wzór.

P = ρgh

Gdzie P = ciśnienie wskazywane przez urządzenie, ρ = gęstość powietrza, g = ciężar właściwy, a h = wymiary przedmiotu obrabianego do analizy. Zakres powiększeń tego komparatora wynosi od 1250x do 20000x.

Różnica między komparatorem mechanicznym a komparatorem pneumatycznym

Różnica między komparatorem mechanicznym a komparatorem pneumatycznym została omówiona poniżej.

Zalety

The zalety komparatora pneumatycznego zawierać następujące.

• Te komparatory są bardzo proste w obsłudze.
• Ten komparator nie ma żadnego kontaktu między przedmiotem obrabianym a głowicą pomiarową.
• Posiada duże powiększenie do 30000:1.
• Nie ma ingerencji, gdy zarówno urządzenie wskazujące, jak i głowica pomiarowa są rozmieszczone w różnych miejscach.
• Strumień powietrza w tym komparatorze pomaga oczyścić obrabiany przedmiot.
• Podczas pracy tego komparatora nie występują żadne wibracje.
• Są bardzo dokładne ze względu na wyjątkowo małą liczbę ruchomych części, dzięki czemu występuje wyjątkowo mniejsze tarcie i niska bezwładność.
• Ten komparator najlepiej nadaje się do określania zbieżności i owalności okrągłych otworów.
• Pomiar jest bardzo mały i nie powoduje żadnych uszkodzeń przedmiotu obrabianego. Pomaga jednak w czyszczeniu kurzu z mierzonej części strumienia powietrza.

Niedogodności

The wady komparatorów pneumatycznych zawierać następujące.

• Te nie są poręczne.
• Ten komparator wymaga kompresora.
• Nie jest odpowiedni dla wszystkich warunków ekologicznych.
• Zmiana temperatury i wilgotności może wpłynąć na ich precyzję.
• Te komparatory reagują wolno w porównaniu z innymi komparatorami.
• Ten komparator wymaga skomplikowanych urządzeń pomocniczych, takich jak precyzyjny regulator ciśnienia.
• Jest nieekonomiczny w porównaniu z komparatorami mechanicznymi.
• Skala w tym komparatorze nie jest spójna.
• W tym komparatorze wymagane są różne głowice pomiarowe lub różne wymiary.
• Błąd menisku występuje, gdy szklane rurki są używane jako urządzenie wskazujące.
• Wymaga różnych głowic pomiarowych do sprawdzania różnych typów przedmiotów obrabianych.
• Elementy pomocnicze są dodatkowo wymagane, takie jak regulator ciśnienia, filtr powietrza itp

Aplikacje

Zastosowania lub zastosowania komparatorów pneumatycznych obejmują następujące.

• Komparator pneumatyczny wykrywa wewnętrzną średnicę obrabianych elementów cylindra.
• Ten komparator jest używany, gdy trzeba przetestować dużą liczbę przedmiotów obrabianych lub cylindrów.
• Są one szeroko stosowane w automatycznym kontrolowaniu rozmiaru komponentów, takich jak sprawdziany wtykowe.
• Komparatory te służą głównie do szybkiego sprawdzania ogromnej liczby jednakowych wymiarów.
• Służy do odkrywania, jak bardzo długość zmienia się w stosunku do pierwotnych wymiarów.
• Za pomocą tego komparatora można wykryć średnicę wewnętrzną i zewnętrzną przedmiotu obrabianego.
• Można wykryć prostoliniowość i płaskość przedmiotu obrabianego.
• Ten komparator służy do analizy gwintowników i owalności przedmiotu obrabianego.
• Przydaje się również do sprawdzania prostopadłości i okrągłości przedmiotu obrabianego.
• Zastosowania komparatorów pneumatycznych zmieniają się w zależności od typów głowic pomiarowych i liczby otworów.
• Komparatory te można stosować do pomiarów średnicy wewnętrznej i zewnętrznej oraz pomiarów grubości.
• Komparatory te są bardzo przydatne do sprawdzania koncentryczności części kątowych, głębokości otworu nieprzelotowego, odległości środka otworu, płaskości równoległości itp.

Tak więc jest to krótka informacja na temat pneumatyki komparator – typy , zalety, wady i zastosowania. Najczęściej używanym komparatorem pneumatycznym jest komparator pneumatyczny Solex, który został zaprojektowany i wprowadzony na rynek przez firmę Solex Air Gauges Ltd w USA. Jest to więc jeden z najpopularniejszych komparatorów pneumatycznych. Oto pytanie do ciebie, co to jest komparator w elektronice?