УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ Российский патент 1998 года по МПК G01N7/06 

Изобретение относится к области приборостроения, а именно к приборам для измерения давления среды.

Известно устройство для измерения давления (авт. св. СССР N 361404, кл. G 01 L 7/06, 1973), содержащее реле разности давления с мембраной и электрическую измерительную схему, снабженное двумя сильфонами, подвижные основания которых жестко связаны между собой рамой с якорями электромагнитов и клапанными устройствами, взаимодействующими с укрепленными на корпусе статорами. Обмотки статоров включены в коллекторные цепи транзисторов триггера, управляемого объединенными контактами реле разности давления, рабочие полости которого соединены дросселирующими каналами с сильфонами.

Недостатком указанного устройства является узкий диапазон измеряемого давления, ограниченный прочностью мембраны.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для измерения давления (авт. св. СССР N 1560995, кл. G 01/06, 1990), содержащее корпус с чувствительными элементами - сильфонами, соединенными каналом в виде трубки и заполненными жидкостью, при этом в стенку канала вмонтированы электроды равномерно по ее длине, а посередине канала размещена подвижная электроизоляционная перегородка.

Недостатком указанного устройства является узкий диапазон измеряемых давлений, обусловленный наличием перегородки, перемещения которой, прямо пропорциональные измеряемому перепаду давлений, ограничены длиной соединительного канала.

Задачей изобретения является получение технического результата, заключающегося в расширении диапазона измеряемых давлений. Указанный технический результат достигается тем, что предложено устройство для измерения давления, содержащее корпус с закрепленным в нем чувствительным элементом, состоящим из двух сильфонов, соединенных каналом, две стенки которого выполнены электропроводными. При этом рабочая часть канала помещена в магнитное поле и соединена с электрической измерительной цепью для преобразования измеряемого давления в электрический сигнал.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства, включающего корпус 1, к перегородкам 2 которого крепится канал 3 прямоугольного сечения. На концах канала крепятся чувствительные элементы - сильфоны 4. Сильфоны и канал полностью заполняются электропроводной жидкостью 5, например, ртутью и образуют герметичную систему. На измерительном участке канала установлены полюсы магнитной системы 6, которые примыкают к широкой части канала прямоугольного сечения. Узкие электропроводные грани канала 7 являются электродами, обеспечивающими контакт электропроводной жидкости с измерительным прибором 8. Широкие грани канала 9 выполнены из диэлектрика. Измеряемая среда под давлением P₁ подается в объем 10 корпуса 1 через отверстие 11. Другая часть объема 12 корпуса 1 сообщается с окружающей атмосферой, имеющей давление P₀.

Устройство для измерения давления работает следующим образом.

Измеряемое давление через отверстие 11 в корпусе 1 подается в объем 10. Левый сильфон 4 под воздействием повышенного давления сжимается и заполняющая его электропроводная жидкость (например, ртуть) вытесняется через канал 3 в другой (правый) сильфон. Так как канал помещен в магнитное поле между полюсами магнитной системы 6, то при протекании электропроводной жидкости, вызванном перепадом давления в сильфонах, в канале 3 между его узкими гранями 7 возникает ЭДС, величина которой зависит от скорости протекания жидкости. Полученный при этом электрический сигнал регистрируется измерительным прибором 8.

При спаде измеряемого давления процесс перетекания жидкости происходит в обратном направлении, т.е. из правого сильфона в левый, при этом направление тока в электрической цепи изменяется на противоположное.

Оценим максимальное значение ЭДС при изменении перепада давлений ΔP = P₁-P₀ . Перепад давлений связан со скоростью течения жидкости в канале соотношением ΔP = ρV²/2 , где ρ - плотность жидкости, кг/м³; V - средняя скорость ее течения в канале, м/с. Электродвижущая сила в измерительной цепи ε определяется соотношением ε = B•V•d , где B - индукция магнитного поля, Тл; d - расстояние между узкими гранями канала. Таким образом,
,
ЭДС возрастает с перепадом давления по "закону квадратного корня". Например, при измерении малого перепада давления ΔP = 1 МПа устройство с параметрами B = 0,1 Тл, d = 0,01 м и ртутью в качестве электропроводной жидкости ( ρ = 13 600 кг/м³) выдает электрический сигнал ε = 12,1 мВ. При увеличении перепада давлений до 100 МПа электрический сигнал увеличивается до 121 мВ.

Технико-экономическая эффективность от использования датчика давления выражается, во-первых, в расширении диапазона измеряемых давлений за счет непрерывного устойчивого электрического сигнала в широком диапазоне давлений, во-вторых, за счет конструкции чувствительного элемента (сильфонов с каналом), в котором сильфоны упруго деформируются без разрушения в широком диапазоне давлений, а движение жидкости в канале не ограничено пределами перемещения перегородки.

Устройство содержит закрепленный в корпусе герметичный чувствительный элемент, состоящий из заполненных электропроводной жидкостью двух сильфонов, соединенных каналом, рабочая часть которого помещена в магнитное поле, а две стенки выполнены электропроводными и соединены с электрической измерительной цепью. Расширен диапазон измеряемых давлений. 1 ил.

Устройство для измерения давления, содержащее корпус с закрепленным в нем герметичным чувствительным элементом, состоящим из двух сильфонов, соединенных каналом и заполненных электропроводной жидкостью, отличающееся тем, что рабочая часть канала помещена в магнитное поле, причем две стенки канала выполнены электропроводными и соединены с электрической измерительной цепью.