Датчик перепада давления с защитой от высокого перегрузочного давления (варианты) Российский патент 2017 года по МПК G01L9/00 

Группа изобретений относится к измерительной технике и может использоваться для измерения перепада давления в условиях работы с возможным воздействием большого перегрузочного давления до 1000 бар.

Известен датчик «Метран-150» перепада давления, представленный в Каталоге «Датчики давления» ЗАО ПГ «Метран», вып. №12, 2013 г, стр. 114, Рис. 2а, выбранный в качестве прототипа (см. Приложение к заявке).

Известный датчик для измерения перепада давления содержит измерительный блок (ИБ), который состоит из корпуса из нержавеющей стали с двумя разделительными мембранами, внутри которого расположен емкостной сенсор, в котором установлен чувствительный элемент - измерительная мембрана. Измеряемое давление передается через разделительные мембраны и разделительную жидкость к измерительной мембране, которая располагается в центре емкостного сенсора. Измеряемое давление воздействует непосредственно на измерительную мембрану и перемещает ее в корпусе сенсора, что приводит к появлению разности емкостей между измерительной мембраной и пластинами конденсатора.

Недостаток известного датчика заключается в следующем.

В процессе работы датчика давления могут возникать высокое перегрузочное давление, например, при запуске насоса, подающего жидкость в трубу, или при его внезапной остановке, а также при подаче в трубу влажного газа в условиях морозной погоды, когда происходит образование льда в приемной полости измерительного блока и возникает огромное давление. Это приводит к появлению высокого перегрузочного давления на разделительной мембране и соответственно давление передается на измерительную мембрану, которая является чувствительным элементом, также бывает и много других случаев в технологическом процессе. В этих случаях при воздействии перегрузочного давления давление через отверстия поступает во внутреннюю полость сенсора, воздействуя непосредственно на чувствительный элемент в сенсоре - на измерительную мембрану, которая не может выдерживать воздействия большого давления и происходит деформация измерительной мембраны и как следствие появляется гистерезис измерительной мембраны.

Задачей является повышение надежности работы датчика перепада давления.

Поставленная задача решается тем, что:

- в первом варианте выполнения в датчике перепада давления с защитой от высокого перегрузочного давления, содержащем цилиндрический корпус из нержавеющей стали, расположенный горизонтально между двумя подсоединительными фланцами, которые закрывают по краям цилиндрического корпуса две разделительные мягкие мембраны, в середине цилиндрического корпуса имеется центральное вертикальное отверстие, состоящее из нескольких переходных отверстий, а в верхней части этого вертикального отверстия установлен сенсор с чувствительным элементом, СОГЛАСНО ИЗОБРЕТЕНИЮ, в центральном отверстии под сенсором размещена цилиндрическая пластина, в конструкции которой установлены две компенсационные мембраны, связанные через узкие отверстия, выполненные в корпусе и в самой пластине, с двумя расположенными по краям цилиндрического корпуса перпендикулярно относительно компенсационных мембран мягкими разделительными мембранами, а также одновременно соединенные с плюсовой и минусовой полостями чувствительного элемента сенсора, при этом все полости заполнены разделительной жидкостью;

- во втором варианте выполнения в датчике перепада давления с защитой от высокого перегрузочного давления, содержащем цилиндрический корпус из нержавеющей стали, расположенный горизонтально между двумя подсоединительными фланцами, которые закрывают по краям цилиндрического корпуса две разделительные мягкие мембраны, в середине цилиндрического корпуса имеется центральное вертикальное отверстие, состоящее из нескольких переходных цилиндрических отверстий, а в верхней части этого вертикального отверстия установлен сенсор с чувствительным элементом, СОГЛАСНО ИЗОБРЕТЕНИЮ, в центральном отверстии под сенсором размещена цилиндрическая пластина, в конструкции которой установлена одна компенсационная мембрана, связанная через узкие отверстия, выполненные в корпусе и в самой пластине, с двумя расположенными перпендикулярно ей мягкими разделительными мембранами, расположенными по краям цилиндрического корпуса, а также одновременно соединена с плюсовой и минусовой полостями чувствительного элемента сенсора, при этом все полости заполнены разделительной жидкостью;

- в третьем варианте выполнения в датчике перепада давления с защитой от высокого перегрузочного давления, содержащем цилиндрический корпус из нержавеющей стали, расположенный горизонтально между двумя подсоединительными фланцами, которые закрывают по краям цилиндрического корпуса две разделительные мягкие мембраны, в середине цилиндрического корпуса имеется центральное вертикальное отверстие, состоящее из нескольких переходных цилиндрических отверстий, а в одной части этого вертикального отверстия установлен сенсор с чувствительным элементом, СОГЛАСНО ИЗОБРЕТЕНИЮ, корпус выполнен относительно вертикальной оси из двух частей, при этом с внутренней стороны одной части корпуса вертикально расположен сенсор с чувствительным элементом, а с другой стороны второй части корпуса размещена вертикально цилиндрическая пластина таким образом, что с внутренней стороны этой части корпуса в пластине установлены вертикально две компенсационные мембраны, связанные через узкие отверстия, выполненные в корпусе и в самой пластине, с двумя расположенными параллельно им мягкими разделительными мембранами, размещенными по наружным краям обеих частей цилиндрического корпуса, а также одновременно связаны с плюсовой и минусовой полостями чувствительного элемента сенсора, при этом все полости заполнены разделительной жидкостью;

- в четвертом варианте выполнения в датчике перепада давления с защитой от высокого перегрузочного давления, содержащем цилиндрический корпус из нержавеющей стали, расположенный горизонтально между двумя подсоединительными фланцами, которые закрывают по краям цилиндрического корпуса две разделительные мягкие мембраны, в середине цилиндрического корпуса имеется центральное вертикальное отверстие, состоящее из нескольких переходных цилиндрических отверстий, а в одной части этого вертикального отверстия установлен сенсор с чувствительным элементом, СОГЛАСНО ИЗОБРЕТЕНИЮ, корпус выполнен относительно вертикальной оси из двух частей, с внутренней стороны одной части корпуса вертикально установлена сборка, состоящая из расположенных последовательно по горизонтали цилиндрической пластины, в которой установлена мембранная коробка, изготовленная из вертикально расположенных двух упругих компенсационных мембран и кольца, и сенсора с приваренным к нему снаружи кольцом, которое боковой поверхностью приварено к упомянутой пластине, в центре которой расположен горизонтально один капилляр, приваренный к этой части корпуса, второй горизонтально расположенный капилляр приварен к второй части корпуса, неразъемно соединенной с первой частью корпуса, при этом упругие компенсационные мембраны через узкие отверстия, выполненные в первой части корпуса и в самой пластине, связаны с двумя расположенными параллельно им мягкими разделительными мембранами, размещенными по краям обеих частей цилиндрического корпуса, а также одновременно связаны с плюсовой и минусовой полостями чувствительного элемента сенсора, причем все полости заполнены разделительной жидкостью.

Введение во втором и первом вариантах в корпус расположенной под сенсором цилиндрической пластины с размещенными в ней одной или двумя компенсационными мембранами, связанными через узкие отверстия в корпусе и в самой пластине с двумя мягкими разделительными мембранами, расположенными по краям цилиндрического корпуса, а также одновременно связанными с соответствующими полостями чувствительного элемента сенсора, расположенного вертикально в центре корпуса, обеспечивают прохождение разделительной жидкости от каждой разделительной мягкой мембраны по узким отверстиям к компенсационным мембранам/мембране и одновременно к соответствующим полостям чувствительного элемента сенсора и обеспечивают при воздействии перегрузочного давления на мягкую разделительную мембрану перемещение вместе с ней 2-х компенсационных мембран (одной компенсационной мембраны), компенсирующих перемещение мягкой разделительной мембраны до установки ее на упор при давлении не более 2 Рmах, которое чувствительный элемент легко выдерживает без изменений метрологических характеристик. После установки мягкой разделительной мембраны на упор дальнейшее повышение давления действует только на приемную полость, то есть на поверхность мягкой разделительной мембраны, которая в этот момент лежит на гофрированной поверхности корпуса, а также и на сварной шов фланца с корпусом и исключает тем самым воздействие большого перегрузочного давления непосредственно на сенсор, сохраняя его работоспособность, метрологические характеристики и повышая долговечность и надежность работы датчика, т.к. конструктивно в полости чувствительного элемента перегрузочное давление не может быть более 2 Pmax,, которое чувствительный элемент легко выдерживает без изменений характеристик.

Технический результат - обеспечение компенсации воздействия высокого перегрузочного давления на мягкую разделительную мембрану перемещением двух или одной компенсационных мембран и обеспечение нормальных условий работы сенсора. В третьем варианте размещение в выполненном из двух частей относительно вертикальной оси корпусе с внутренней стороны одной его части вертикально расположенного сенсора с чувствительным элементом, а с другой стороны второй части -вертикально расположенной цилиндрической пластины с двумя установленными в ней вертикально компенсационными мембранами, связанными через узкие отверстия, выполненные в корпусе и в самой пластине, с двумя расположенными параллельно им мягкими разделительными мембранами, размещенными по наружным краям обеих частей цилиндрического корпуса, а также одновременно связанными с плюсовой и минусовой полостями чувствительного элемента сенсора при заполнении всех полости разделительной жидкостью обеспечивает при воздействии перегрузочного давления на мягкую разделительную мембрану перемещение вместе с ней 2-х компенсационных мембран (одной компенсационной мембраны), компенсирующих перемещение мягкой разделительной мембраны до установки ее на упор при давлении не более 2 Рmах, которое чувствительный элемент легко выдерживает без изменений метрологических характеристик. После установки мягкой разделительной мембраны на упор дальнейшее повышение давления действует только на приемную полость, то есть на поверхность мягкой разделительной мембраны, которая в этот момент лежит на гофрированной поверхности корпуса, а также и на сварной шов фланца с корпусом и исключает тем самым воздействие большого перегрузочного давления непосредственно на сенсор, сохраняя его работоспособность, метрологические характеристики и повышая долговечность и надежность работы датчика, т.к. конструктивно в полости чувствительного элемента перегрузочное давление не может быть более 2 Pmax,, которое чувствительный элемент легко выдерживает без изменений характеристик.

Технический результат - обеспечение компенсации воздействия высокого перегрузочного давления на мягкую разделительную мембрану перемещением двух или одной компенсационных мембран и обеспечение нормальных условий работы сенсора.

В четвертом варианте размещение в выполненном из двух частей относительно вертикальной оси корпусе с внутренней стороны одной его части вертикально установленной сборки из расположенных последовательно по горизонтали цилиндрической пластины, в которой установлена мембранная коробка, изготовленная из вертикально расположенных двух упругих компенсационных мембран и кольца, и сенсора с приваренным к нему снаружи кольцом, которое боковой поверхностью приварено к упомянутой пластине, в центре которой расположен горизонтально один капилляр, приваренный к этой части корпуса, второй горизонтально расположенный капилляр приварен к второй части корпуса, неразъемно соединенной с первой частью корпуса, при том, что упругие компенсационные мембраны через узкие отверстия, выполненные в первой части корпуса и в самой пластине, связаны с двумя расположенными параллельно им мягкими разделительными мембранами, размещенными по краям обеих частей цилиндрического корпуса, а также одновременно связаны с плюсовой и минусовой полостями чувствительного элемента сенсора при заполнении всех полостей разделительной жидкостью, обеспечивают прохождение разделительной жидкости от каждой разделительной мягкой мембраны по узким отверстиям к компенсационным мембранам/мембране и одновременно к соответствующим полостям чувствительного элемента сенсора и обеспечивают при воздействии перегрузочного давления на мягкую разделительную мембрану перемещение вместе с ней 2-х компенсационных мембран (одной компенсационной мембраны), компенсирующих перемещение мягкой разделительной мембраны до установки ее на упор при давлении не более 2 Pmax, которое чувствительный элемент легко выдерживает без изменений метрологических характеристик. После установки мягкой разделительной мембраны на упор дальнейшее повышение давления действует только на приемную полость, то есть на поверхность мягкой разделительной мембраны, которая в этот момент лежит на гофрированной поверхности корпуса, а также и на сварной шов фланца с корпусом и исключает тем самым воздействие большого перегрузочного давления непосредственно на сенсор, сохраняя его работоспособность, метрологические характеристики и повышая долговечность и надежность работы датчика, т.к. конструктивно в, полости чувствительного элемента перегрузочное давление не может быть более 2 Pmax,, которое чувствительный элемент легко выдерживает без изменений характеристик.

Технический результат - обеспечение компенсации воздействия высокого перегрузочного давления на мягкую разделительную мембрану перемещением двух или одной компенсационных мембран и обеспечение нормальных условий работы сенсора.

Заявляемый датчик в первом варианте выполнения обладает новизной в сравнении с прототипом, отличаясь от него в первом варианте такими существенными признаками как размещение в центральном отверстии под сенсором цилиндрической пластины с двумя компенсационными мембранами, связь этих мембран через узкие отверстия, выполненные в корпусе и в самой цилиндрической пластине, с двумя мягкими разделительными мембранами, расположенными по краям цилиндрического корпуса, а также одновременно их связь с плюсовой и минусовой полостями чувствительного элемента, заполнение всех полостей разделительной жидкостью, обеспечивающими в совокупности достижение заданного результата.

Во втором варианте выполнения заявляемый датчик обладает новизной в сравнении с прототипом, отличаясь от него в первом варианте такими существенными признаками как размещение в центральном отверстии под сенсором цилиндрической пластины с одной компенсационной мембраной, связь этой мембраны через узкие отверстия, выполненные в корпусе и в самой цилиндрической пластине, с двумя мягкими разделительными мембранами, расположенными по краям цилиндрического корпуса, а также одновременно ее связь с плюсовой и минусовой полостями чувствительного элемента, заполнение всех полостей разделительной жидкостью, обеспечивающими в совокупности достижение заданного результата.

В третьем варианте заявляемый датчик обладает новизной в сравнении с прототипом, отличаясь от него такими существенными признаками как выполнение корпуса относительно вертикальной оси из двух частей, вертикальное расположение при этом с внутренней стороны одной части корпуса сенсора с чувствительным элементом, а с другой стороны второй части корпуса размещенной вертикально цилиндрической пластины таким образом, что с внутренней стороны этой части корпуса в пластине установлены вертикально две компенсационные мембраны, связанные через узкие отверстия, выполненные в корпусе и в самой пластине, с двумя расположенными параллельно им мягкими разделительными мембранами, размещенными по наружным краям обеих частей цилиндрического корпуса, а также одновременно связаны с плюсовой и минусовой полостями чувствительного элемента сенсора, заполнение при этом всех полостей разделительной жидкостью, обеспечивающими в совокупности достижение заданного результата.

В четвертом варианте заявляемый датчик обладает новизной в сравнении с прототипом, отличаясь от него такими существенными признаками как выполнение корпуса относительно вертикальной оси из двух частей, с внутренней стороны одной части которого вертикально установлена сборка, состоящая из расположенных последовательно по горизонтали цилиндрической пластины, в которой установлена мембранная коробка, изготовленная из вертикально расположенных двух упругих компенсационных мембран и кольца, и сенсора с приваренным к нему снаружи кольцом, которое боковой поверхностью приварено к упомянутой пластине, в центре которой расположен горизонтально один капилляр, приваренный к этой части корпуса, второй горизонтально расположенный капилляр приварен к второй части корпуса, неразъемно соединенной с первой частью корпуса, связь упругих компенсационных мембран через узкие отверстия, выполненных в первой части корпуса и в самой пластине, с двумя расположенными параллельно им мягкими разделительными мембранами, размещенными по краям обеих частей цилиндрического корпуса, а также их связь с плюсовой и минусовой полостями чувствительного элемента сенсора, заполнение всех полостей разделительной жидкостью, обеспечивающими в совокупности достижение заданного результата.

Заявителю неизвестны технические решения, обладающие указанными выше во всех вариантах отличительными признаками, обеспечивающими в совокупности достижение заданного результата, и не следующие явным образом из уровня техники, поэтому он считает, что заявляемый датчик во всех вариантах его выполнения соответствует критерию «изобретательский уровень».

Заявляемый датчик перепада давления с защитой от высокого перегрузочного давления во всех вариантах его выполнения может использоваться в измерительной технике для измерения перепада давления в условиях работы с возможным воздействием большого перегрузочного давления до 1000 бар, а потому соответствует критерию «промышленная применимость»

Изобретение иллюстрируется чертежами, где показаны на:

- фиг. 1 - общий вид датчика в вертикальном разрезе в первом варианте выполнения;

- фиг. 2 - общий вид датчика в вертикальном разрезе во втором варианте выполнения;

- фиг. 3. - общий вид датчика в вертикальном разрезе в третьем варианте выполнения;

- фиг. 4 - общий вид датчика в вертикальном разрезе в четвертом варианте выполнения.

Заявляемый датчик перепада давления (фиг. 1) содержит цилиндрический корпус 1 из нержавеющей стали, расположенный горизонтально между двумя подсоединительными фланцами 2 и 3, которые закрывают по краям цилиндрического корпуса 1 две разделительные мягкие мембраны 4 и 5. В середине цилиндрического корпуса 1 имеется центральное вертикальное отверстие 6, состоящее из нескольких переходных цилиндрических отверстий. В верхней части этого вертикального отверстия 6 установлен сенсор 7 с чувствительным элементом 8. Под сенсором 7 размещена цилиндрическая пластина 9, в которой установлены две компенсационные мембраны 10 и 11, полость внутри которых связана с «плюсовой» полостью 12 сенсора 7, а по узким каналам 13, выполненным в корпусе 1 и в пластине 9 с разделительной мембраной 5. Полость снаружи мембран 10 и 11 связана с «минусовой» полостью 14 сенсора 7 и через узкие отверстия-каналы 15, выполненными в корпусе 1 и в пластине 9 с разделительной мембраной 4. Компенсационные мембраны 10 и 11 одновременно связаны с плюсовой и минусовой полостями 12 и 14 чувствительного элемента, при этом все полости заполнены силиконовой жидкостью.

Для заполнения жидкостью «плюсовой» и «минусовой» полостей 12 и 13 предназначены капилляры 16 и 17, которые могут быть выполнены в конструкции сенсора 7 или установлены в корпусе 1 или в пластине 18. По капилляру 16 и узким каналам 13 разделительная жидкость заполняет все полости «плюсового» объема - под разделительной мембраной 5, каналы 13 и «плюсовую» полость 12 сенсора 7. По капилляру 17 жидкость заполняет «минусовую» полость 14 сенсора 7, объем под разделительной мембраной 4 и каналы 15.

При этом разделительные мембраны 4 и 5 и компенсационные мембраны 10 и 11 расположены перпендикулярно относительно друг друга. При этом возможно по капиллярам 16 заполнение плюсовой полости чувствительного элемента сенсора и полостей снаружи компенсационных мембран, а по капилляру 17 заполнение минусовой полости чувствительного элемента сенсора и полости внутри компенсационных мембран.

Датчик в первом варианте его выполнения (фиг. 1) работает следующим образом.

При одинаковом давлении на две разделительные мембраны с «плюсовой» и «минусовой» стороны не происходит никаких движений, чувствительный элемент уравновешен одинаковым давлением с двух сторон сенсора, выходной сигнал не меняется. При увеличении давления во фланце 3 (со стороны плюсовой полости), увеличиваемое давление действует на мембрану 5 и на компенсационные мембраны 10 и некоторые передают давление на сенсор 7 по каналам 13. При этом мягкая разделительная мембрана 5 начинает перемещение вместе с компенсационными мембранами 10 и 11 и также происходит увеличение давления на чувствительный элемент 8. Когда давление на разделительную мембрану 5 будет равно 2.0 Рmах, разделительная мембрана будет лежать на профильном упоре корпуса 1 и далее перемещение разделительной мембраны 5 не происходит, поэтому в полости чувствительного элемента никогда не будет перепада давления более 2.0 Рmах, а так как чувствительный элемент выдерживает 3 Рmах, ничто не влияет на работоспособность сенсора в заявляемой конструкции датчика от высокого перегрузочного давления. Во время перемещения разделительной мембраны 5 мембрана 4 будет перемещаться в сторону фланца 2, после сброса перепада давления разделительная мембрана 4 возвратится в исходное положение с помощью жестких компенсационных мембран 10 и 11, которые также возвращаются в исходное положение.

Датчик перепада давления с одной компенсационной мембранной показан на фиг. 2. Конструкция данного датчика аналогично конструкции согласно фигуре 1. но только в этой конструкции применяется одна компенсационная мембрана 10. Полость над компенсационной мембранной 10 связана с плюсовой полостью 11 сенсора 7, а по узким каналам 12, выполненным в корпусе 1 и пластине 9 связана с разделительной мембраной 5. Полость под компенсационной мембраной 10 связана с минусовой полостью 13 сенсора 7, а через узкие каналы 14, выполненные в корпусе 1 и в пластине 9 связана с разделительной мембраной 4.

Работа датчика перепада давления с одной компенсационной мембраной, показанного на фиг. 2, идентична датчику перепада давления, показанному на фиг. 1.

На фиг. 3 показана конструкция датчика перепада давления с компенсационными мембранами, расположенными параллельно разделительным мембранам.

Датчик (фиг. 3) содержит цилиндрический корпус 1, состоящий из двух частей 1/1 и 1/2 из нержавеющей стали, расположенный горизонтально между двумя подсоединительными фланцами 2 и 3, которые закрывают по краям цилиндрического корпуса две разделительные мембраны 4 и 5. На корпусе 1/1 установлена сборка, состоящая из сенсора 6 с чувствительным элементом 7, а также цилиндрической пластины 8 с компенсационными мембранами 9, 10 и металлическим кольцом 11. Эта сборка сваривается с корпусом 1/1 и далее корпус 1/1 сваривается с корпусом 1/2.

Полость внутри двух компенсационных мембран 9 и 10 связана с плюсовой полостью 12 сенсора 6 по каналам 13 и по капилляру 14, установленному в корпусе 1/2 с разделительной мембраной 5. Полость снаружи компенсационных мембран 9, 10 связана с минусовой полостью 15 сенсора 6 по каналам 16 в пластине 8 и по центральному каналу 17 в корпусе 1/1 с разделительной мембраной 4. Компенсационные мембраны 9,10 одновременно связаны с плюсовой 12 и с минусовой полостями сенсора 6, при этом все полости заполнены силиконовой жидкостью. Для заполнения жидкостью плюсовой и минусовой полостей используются отверстия 19 и 18 в корпусах соответственно 1/2 и 1/1, которые после заполнения герметизируются. При этом компенсационные мембраны 9, 10 и разделительные мембраны 4, 5 параллельны между собой.

Датчик в третьем варианте его выполнения (фиг. 3) работает следующим образом.

При одинаковом давлении на две разделительные мембраны с «плюсовой» и «минусовой» стороны не происходит никаких движений, чувствительный элемент уравновешен одинаковым давлением с двух сторон сенсора, выходной сигнал не меняется. При увеличении давления во фланце 3 (со стороны плюсовой полости), увеличиваемое давление действует на мембрану 5 и на компенсационные мембраны 9 и 10, которые передают давление на сенсор 6 по каналам 13. При этом мягкая разделительная мембрана 5 начинает перемещение вместе с компенсационными мембранами 9 и 10 и также происходит увеличение давления на чувствительный элемент 7. Когда давление на разделительную мембрану 5 будет равно 2.0 Pmax, разделительная мембрана будет лежать на профильном упоре корпуса 1/2 и далее перемещение разделительной мембраны 5 не происходит, поэтому в полости чувствительного элемента никогда не будет перепада давления более 2.0 Pmax, а так как чувствительный элемент выдерживает 3 Pmax, ничто не влияет на работоспособность сенсора в заявляемой конструкции датчика от высокого перегрузочного давления. Во время перемещения разделительной мембраны 5 мембрана 4 будет перемещаться в сторону фланца 2, после сброса перепада давления разделительная мембрана 4 возвратится в исходное положение с помощью жестких компенсационных мембран 9 и 10, которые также возвращаются в исходное положение.

Датчик в четвертом варианте его выполнения с применением мембранной коробки показан на фиг. 4.

Датчик (фиг. 4) содержит цилиндрический корпус 1, состоящий из двух частей 1/1 и 1/2 из нержавеющей стали, расположенный горизонтально между двумя подсоединительными фланцами 3 и 2, которые закрывают по краям цилиндрического корпуса две разделительные мембраны 4 и 5. В корпусе 1/1 установлена сборка, состоящая из сенсора 6 с чувствительным элементом 7, цилиндрической пластины 8, в которой установлена мембранная коробка, изготовленная из упругих компенсационных мембран 9, 10 и кольца 11, а также кольцо 12, которое приваривается к сенсору 6 и пластине 8, пластина 13, в центре которой установлен капилляр 14, который приваривается к корпусу 1/1 и далее корпус 1/1 сваривается с корпусом 1/2, а капилляр 15 приваривается к корпусу 1/2.

Внутренняя полость мембранной коробки связана с плюсовой полостью 16 сенсора 6 по центральному каналу 17 и по капилляру 15, установленному в корпусе 1/2 с разделительной, мембраной 5. Полость снаружи мембранной коробки связана с минусовой полостью 18 сенсора 6 по каналам 19 в пластине 8 и по капилляру 14 в корпусе 1/1 с разделительной мембраной 4. Мембраны 9,10 компенсационной коробки одновременно связаны с плюсовой 16 и с минусовой 18 полостями сенсора 6, при этом все полости заполнены силиконовой жидкостью. Для заполнения жидкостью плюсовой и минусовой полостей используются отверстия 20 и 21 в корпусах соответственно 1/2 и 1/1, которые после заполнения герметизируются. При этом мембраны 4 и 5 параллельны между собой и параллельны мембранам 9, 10 компенсационной коробки.

Работа датчика перепада давления, показанного на фиг. 4, осуществляется следующим образом.

При одинаковом давлении на две разделительные мембраны с «плюсовой» и «минусовой» стороны не происходит никаких движений, чувствительный элемент уравновешен одинаковым давлением с двух сторон сенсора, выходной сигнал не меняется. При увеличении давления во фланце 2 (со стороны плюсовой, полости), увеличиваемое давление действует на мембрану 5 и на мембраны 9 и 10 компенсационной коробки, которые передают давление на сенсор 6 по каналу 17. При этом мягкая разделительная мембрана 5 начинает перемещение вместе с компенсационными мембранами 9 и 10 и также происходит увеличение давления на чувствительный элемент 7. Когда давление на разделительную мембрану 5 будет 2 Pmax, разделительная мембрана будет лежать на профильном упоре корпуса 1/2 и далее перемещение разделительной мембраны 5 не происходит, поэтому в полости чувствительного элемента никогда не будет перепада давления более 2.0 Pmax, а так как чувствительный элемент выдерживает 3 Pmax, ничто не влияет на работоспособность сенсора в заявляемой конструкции датчика от высокого перегрузочного давления. Во время перемещения разделительной мембраны 5 мембрана 4 будет перемещаться в сторону фланца 3, после сброса перепада давления разделительная мембрана 4 возвратится в исходное положение с помощью жестких компенсационных мембран 9 и 10, которые также возвращаются в исходное положение.

В сравнении с прототипом заявляемый датчик перепада давления с защитой от высокого перегрузочного давления во всех вариантах его выполнения является более надежным в работе.

Группа изобретений относится к измерительной технике и может использоваться для измерения перепада давления в условиях работы с возможным воздействием большого перегрузочного давления до 1000 бар. Главной отличительной особенностью заявленной группы изобретений является размещение в корпусе датчика относительно сенсора цилиндрической пластины, в конструкции которой установлены одна либо две (в зависимости от варианта исполнения датчика) компенсационные мембраны, связанные через узкие отверстия, выполненные в корпусе и в самой пластине, с двумя мягкими разделительными мембранами, размещенными по краям обеих частей цилиндрического корпуса, а также одновременно связанных с плюсовой и минусовой полостями чувствительного элемента сенсора, при этом все полости заполнены разделительной жидкостью. Технический результат заключается в повышении надежности работы датчика перепада давления, за счет введения в его конструкцию различных указанных средств защиты от перегрузочного давления. 4 н.п. ф-лы, 4 ил.

1. Датчик перепада давления с защитой от высокого перегрузочного давления, содержащий цилиндрический корпус из нержавеющей стали, расположенный горизонтально между двумя подсоединительными фланцами, которые закрывают по краям цилиндрического корпуса две разделительные мягкие мембраны, в середине цилиндрического корпуса имеется центральное вертикальное отверстие, состоящее из нескольких переходных цилиндрических отверстий, а в верхней части этого вертикального отверстия установлен сенсор с чувствительным элементом, отличающийся тем, что в центральном отверстии под сенсором размещена цилиндрическая пластина, в конструкции которой установлены две компенсационные мембраны, связанные через узкие отверстия, выполненные в корпусе и в самой пластине, с двумя расположенными по краям цилиндрического корпуса перпендикулярно относительно компенсационных мембран мягкими разделительными мембранами, а также одновременно связанные с плюсовой и минусовой полостями чувствительного элемента сенсора, при этом все полости заполнены разделительной жидкостью.

2. Датчик перепада давления с защитой от высокого перегрузочного давления, содержащий цилиндрический корпус из нержавеющей стали, расположенный горизонтально между двумя подсоединительными фланцами, которые закрывают по краям цилиндрического корпуса две разделительные мягкие мембраны, в середине цилиндрического корпуса имеется центральное вертикальное отверстие, состоящее из нескольких переходных цилиндрических отверстий, а в верхней части этого вертикального отверстия установлен сенсор с чувствительным элементом, отличающийся тем, что в центральном отверстии под сенсором размещена цилиндрическая пластина, в конструкции которой установлена одна компенсационная мембрана, связанная через узкие отверстия, выполненные в корпусе и в самой пластине, с двумя расположенными перпендикулярно ей мягкими разделительными мембранами, расположенными по краям цилиндрического корпуса, а также одновременно связана с плюсовой и минусовой полостями чувствительного элемента сенсора, при этом все полости заполнены разделительной жидкостью.

3. Датчик перепада давления с защитой от высокого перегрузочного давления, содержащий цилиндрический корпус из нержавеющей стали, расположенный горизонтально между двумя подсоединительными фланцами, которые закрывают по краям цилиндрического корпуса две разделительные мягкие мембраны, в середине цилиндрического корпуса имеется центральное вертикальное отверстие, состоящее из нескольких переходных цилиндрических отверстий, а в одной части этого вертикального отверстия установлен сенсор с чувствительным элементом, отличающийся тем, что корпус выполнен относительно вертикальной оси из двух частей, при этом с внутренней стороны одной части корпуса вертикально расположен сенсор с чувствительным элементом, а с другой стороны второй части корпуса размещена вертикально цилиндрическая пластина таким образом, что с внутренней стороны этой части корпуса в пластине установлены вертикально две компенсационные мембраны, связанные через узкие отверстия, выполненные в корпусе и в самой пластине, с двумя расположенными параллельно им мягкими разделительными мембранами, размещенными по наружным краям обеих частей цилиндрического корпуса, а также одновременно связаны с плюсовой и минусовой полостями чувствительного элемента сенсора, при этом все полости заполнены разделительной жидкостью.

4. Датчик перепада давления с защитой от высокого перегрузочного давления, содержащий цилиндрический корпус из нержавеющей стали, расположенный горизонтально между двумя подсоединительными фланцами, которые закрывают по краям цилиндрического корпуса две разделительные мягкие мембраны, в середине цилиндрического корпуса имеется центральное вертикальное отверстие, состоящее из нескольких переходных цилиндрических отверстий, а в одной части этого вертикального отверстия установлен сенсор с чувствительным элементом, отличающийся тем, что корпус выполнен относительно вертикальной оси из двух частей, с внутренней стороны одной части корпуса вертикально установлена сборка, состоящая из расположенных последовательно по горизонтали цилиндрической пластины, в которой установлена мембранная коробка, изготовленная из вертикально расположенных двух упругих компенсационных мембран и кольца, и сенсора с приваренным к нему снаружи кольцом, которое боковой поверхностью приварено к упомянутой пластине, в центре которой расположен горизонтально один капилляр, приваренный к этой части корпуса, второй горизонтально расположенный капилляр приварен ко второй части корпуса, неразъемно соединенной с первой частью корпуса, при этом упругие компенсационные мембраны через узкие отверстия, выполненные в первой части корпуса и в самой пластине, связаны с двумя расположенными параллельно им мягкими разделительными мембранами, размещенными по краям обеих частей цилиндрического корпуса, а также одновременно связаны с плюсовой и минусовой полостями чувствительного элемента сенсора, причем все полости заполнены разделительной жидкостью.