ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ РАЗНОСТИ ДАВЛЕНИЙ Российский патент 1997 года по МПК G01L13/02 

Изобретение относится к средствам измерения давления газообразных и жидких веществ, а именно к устройствам для измерения разности давлений с помощью упруго деформируемых элементов в качестве чувствительных элементов и может использоваться в металлургической, нефтеперерабатывающей, газодобывающей, химической промышленности и т.п.

Известен измерительный преобразователь разности давлений, содержащий чувствительный элемент, состоящий из двух мембранных коробок, внутренние полости которых, соединенные между собой, заполнены разделительной жидкостью, расположенных друг над другом в полостях для подачи давления и через средство передачи движения чувствительного элемента соединены с преобразователем перемещения в давление [1]
Недостаток известного измерительного преобразователя заключается в том, что он имеет большие размеры, неудобен в эксплуатации и чувствителен к изменению температуры измеряемой среды.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является датчик давления, содержащий основание, фланец, две измерительные мембраны, жестко прикрепленные концами к противоположным сторонам основания и образующие с ним общую герметичную полость, заполненную разделительной жидкостью, окружающей внутреннюю и наружную поверхность тензомодуля с тензорезисторами, средство для передачи перемещения мембран под действием разности давлений в перемещение рычага тензомодуля, в результате которого происходит разбаланс тензомоста, находящегося на внешнем контуре тензомодуля, гермопроходник и устройство преобразования этого разбаланса в электрический сигнал, пропорциональный разности давлений [2]
Недостатком известного измерительного преобразователя разности давлений является наличие дополнительных погрешностей от изменения температуры и статического давления рабочей среды. Эти факторы изменяют начальный объем разделительной жидкости, заполняющей общую герметичную полость, образованную двумя измерительными мембранами и основанием. При этом из-за неидентичности мембран, проявляющейся, например, в различии эффективных площадей, геометрических размеров и жесткостей оболочек, происходит их нежелательное перемещение, которое преобразуется в изменение выходного сигнала и вносит погрешность в измерение давления.

Техническим результатом использования изобретения является уменьшение погрешностей измерения от изменения температуры и статического давления контролируемой среды.

Данный результат достигается за счет того, что в измерительном преобразователе разности давлений, содержащем основание, в котором выполнена герметичная полость с разделительной жидкостью, и установлен тензомодуль с тензорезисторами и рычагом, связанным через тягу с жестким центром измерительной гофрированной мембраны, закрепленной по контуру между основанием и фланцем, гермопроходник и электронный преобразователь, согласно изобретению, герметичная полость с разделительной жидкостью образована наружной поверхностью тензомодуля с тензорезисторами, поверхностью гермопроходника, закрепленного в основании и внутренней поверхностью введенного мягкого упругого разделителя сред, герметично установленного в основании.

Кроме того, в измерительном преобразователе разности давлений, описанном выше, поверхности основания и фланца, обращенные к мембране, совпадают по форме с формой мембранных гофр и расположены с зазором относительно поверхности мембраны.

Выполнение герметичной полости с разделительной жидкостью образованной наружным контуром тензомодуля, гермопроходником, закрепленным в основании, и мягким упругим разделителем сред, герметично установленным в основании, позволяет исключить одностороннюю перегрузку тензомодуля и предохраняет его от разрушения при работе с высоким статистическим давлением, т.к. рабочее давление контролируемой среды в одной из полостей измерительного преобразователя действует как с внутренней, так и с наружной стороны тензомодуля через мягкий упругий разделитель сред. Расположение внутри герметичной полости с разделительной жидкостью только наружной поверхности тензомодуля с тензорезисторами не вызывает изменения сигнала на тензорезисторах при расширении или уменьшении объема жидкости, вызванном изменением температуры, т.к. при этом не создается перепада давления, а происходит лишь перемещение мягкого упругого элемента.

Кроме того, описанная выше форма поверхностей основания и фланца, обращенных к мембране, защищает мембрану от разрушения при перегрузках большим статистическим давлением с одной либо с другой стороны мембраны.

Изобретение поясняется чертежом.

Измерительный преобразователь разности давлений содержит основание 1, фланец 2, измерительную мембрану 3.

На центральном участке мембраны 3 закреплен диск 4, к которому прикреплен узел 5 передачи перемещения мембраны 3 к рычагу тензомодуля. Внутренняя поверхность фланца 2 и мембраны 3 образуют полость 6 для подачи измеряемой среды с большим контролируемым давлением, а внутренняя поверхность основания 1 и мембраны 3 образуют полость 7 для подачи измеряемой среды с меньшим контролируемым давлением.

Тензомодуль 8 герметично установлен в основании 1 при помощи гайки 9 и прокладки 10. Наружная поверхность тензомодуля 8, на которой находятся тензорезистор 11 и тензомост (на чертеже не обозначен), расположена в герметичной полости 12, образованной гермопроходником 13, закрепленным в основании 1, и мягким разделителем сред, например, сильфоном 14, герметично установленным в основании 1, и защищена от воздействия рабочей среды в полости 7 разделительной жидкостью. Отверстия 15 и 16 во фланце 2 и основании 1 служат для подачи в полости 6 и 7 контролируемых давлений.

Поверхности 17 и 18 на основании 1 и фланца 2 выполнены на некотором расстоянии от измерительной мембраны 3, совпадающими с формой мембранных гофр. Сверху на основании 1 установлен электронный преобразователь 19, связанный с тензомодулем 8 через гермопроходник 13.

Измерительный преобразователь разности давлений работает следующим образом.

Среду с большим контролируемым давлением подводят к мембране 3 через отверстие 15, с меньшим через отверстие 16. Результирующая сила перемещает измерительную мембрану 3, которая через узел 6 поворачивает на некоторый угол рычаг чувствительных элементов тензорезисторов 11 тензомодуля 8. На наружной поверхности тензомодуля 8 происходит разбаланс тензомоста пропорционально перемещению мембраны 3, который взаимодействуя с электронным преобразователем 19, преобразует его в сигнал, пропорциональный разности давлений. При одностороннем воздействии перегрузочного статического давления мембрана 3 прижимается к профильным поверхностям 17 и 18 основания 1 или фланца 2, которые совпадают с формой мембранных гофр. Наличие объема разделительной жидкости с упругим разделителем 14 сред позволяет исключить одностороннюю перегрузку тензомодуля 8 и предохраняет его от разрушения при работе с высоким статистическим давлением, т.к. давление действует как непосредственно с внутренней, так и с наружной стороны тензомодуля 8 через мягкий упругий разделитель 14 сред.

Использование: для измерения разности давлений в различных областях промышленности. Сущность изобретения: устройство содержит основание, фланец, измерительную мембрану, закрепленную по наружному контуру между основанием и фланцем, тензомодуль, на наружном контуре которого расположены тензорезисторы, узел для передачи перемещения мембраны под действием рычага тензомодуля, герметичную полость с разделительной жидкостью, образованную наружным контуром тензомодуля с тензорезисторами, гермопроходником, закрепленным в основании, и мягким упругим разделителем сред, герметично установленным в основании, и электронный преобразователь. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Измерительный преобразователь разности давлений, содержащий основание, в котором выполнена герметичная полость с разделительной жидкостью и установлен тензомодуль с тензорезисторами и рычагом, связанным через тягу с жестким центром измерительной гофрированной мембраны, закрепленной по контуру между основанием и фланцем, гермопроходник и электронный преобразователь, отличающийся тем, что в него введен мягкий упругий разделитель сред, герметично установленный в основании, а герметичная полость с разделительной жидкостью образована наружной поверхностью тензомодуля с тензорезисторами, поверхностью гермопроходника, закрепленного в основании, и внутренней поверхностью разделителя сред. 2. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что в нем поверхности основания и фланца, обращенные к мембране, совпадают по форме с формой мембранных гофр и расположены с зазором относительно мембраны.