Датчик разности давлений Советский патент 1984 года по МПК G01L19/00 G01L13/02 

1

Изобретение относится к приборостроению, а именно к датчикам разности давлений.

К приборам, используемым на летательных аппаратах,предъявляются требования высокой точности и надежности работы. Датчики разности давлений агрессивных сред, а также сред с криогенными температурами должны содержать механизмы передачи перемещения чувствительного элемента изолированному от измеряемой среды электромеханическому преобразователю, В них и особенно в датчиках малой менее 1 кгс/см, разности давлений этот механизм не должен влият на характеристики чувствительного элемента.

Известен дифференциальный датчик давления, содержа ций мембрану, разделяющую корпус на две полости, на жестком центре которой с двух ее сторон расположены сильфоны. Вторые концы сильфонов через переходные втулки связаны с корпусом. Передача перемещения центрамембраны осуществляется через шток, установленный в одном из сильфонов и закрепленный на жестком центре мембраны С1.

Однако получение требуемой точности выходной характеристики в таком датчике связано с подбором мембраны и сильфонов по жесткости и необходимо соосно устанавливать сильфоны и мембрану,: Кроме того, сжатие одного и растяжение другого сильфонов, при изменении разности давлений, вызьшает дополнительную погрешность от изменения эффективных площадей сильфонов. Такие чувствительные элементы не пригодны для работы с преобразователями, требующими больших (в несколько миллиметров) перемещений, например с noiтенпиометрическими преобразователями

Наиболее близким к изобретению является датчик дифференциального давления, содержащий измерительную мембрану и шарнирно соединенную с ней разделительную мембрану с межгофр овыми кольцами, опирающимися на винты, расположенные по оси поворот

мембраны tkl.

Такая конструкция датчика может быть использована лишь до ограниченных значений рабочих давлений, дейс вующих на разделительную мембрану.

136932

Изменение этих давлений в широком диапазоне приводит к дополнительной погрешности, обусловленной увеличением жесткости разделительной мем5 браны, уменьшению ее чувствительноети.

Целью изобретения является повышение точности измерения давления. Поставленная цель достигается

10 тем, что в датчике разности давлений, содержащем корпус, преобразователь деформаций и манометрический чувствительный элемент, связанный тягой с выводным штоком, скреплен15 ным с разделительной мембраной гермовывода, установленной на ножевой, опоре, причем шток пропущен через разделительную мембрану, выводной шток выполнен полым, часть его, раз0 мещенная в корпусе, имеет форму прямой трубки, открытый конец которой соединен с тягой, а часть штока находящаяся за пределами корпуса, представляет собой S -образную трубку

5 с заглушенньм концом, связанным с преобразователем деформации.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема датчика разности даБлений{ на фиг. 2 и 3 - его конструкция, вид сбоку и вид сверху соответственно} на фиг. 4 - конструкция разделительной мембраны.

Сильфон 1 (фиг. 1, 2 и 3) одним концом сварен со штуцером 2 и кор5 пусом 3 и образует приемную полость 1, в которую подводится давление Р . Второй конец сильфона закрыт крышкой 4, с которой жестко соединена плоская пружина 5, имеющая форму 0 сектора. Основание пружины сварено с корпусом. Центр крьшгки 4 через упругую тягу 6 соединен с концом штока 7. Шток 7 представляет собой полито, открытую с одного конца, жест5 кую трубку. В средней части штока 7 вьшолнен бурт, к которому приварена разделительная мембрана 8. На мембране 8 выполнены дугообразные гофры 9 (фиг. 4), обеспечивающие

минимальную жесткость относительно

оси 0-0, и площадки 10 между гофрами. Мембрана со штоком приварена к втулке 11 и установлена площадками 10 на ножевые опоры 12, ограничивающие линейное перемещение мембраны со штоком 7. Разделительная мембрана 8 с крьшпсой 43, кожухом 14 образует полости 15 и 16, в одну из которых подводится давление , а в другой расположен электромеханический (потенциометрический) преобразователь (преобразователь деформаций). Вторая половина штока 7 представ ляет собой закрытую жесткую трубку знакопеременной кривизны, на конце которой установлена скоба 17с закрепленной на ней гибкой тягой 18. Тяга устанавливается перпендикулярно оси прямолинейной части штока 7. Второй конец тяги 18 закреплен на оси 19, с которой жестко связан щеткодержатель 20 со щетками, сколь зящими по потенциометру 21, укрепленному на кронштейне 22. Подвод электрического питания к потенциометру и съем сигнала осуществляется через штепсельный разъем 23 и пружи ну 24. На оси 19 установлена пружина 25, второй конец которой закреплен на кронштейне 22. Работа датчика заключается в сле дукщем. Измеряемые давления Р;, и Pj пост пают в полости 15 и 16 и воздействуют на сильфон 1 изнутри и снаружи При возникновении разности давлений сильфон деформируется и эта деформа ция через упругую тягу 6, шток 7, гибкую тягу 18 и ось 19 со щеткодержателем 20 преобразуется в перемещение щеток по потенциометру 21. При уменьщении разности давлений пружина 25 возвращает щеткодержател в исходное положение. Давление Р2, воздействуя на разделительную мембр

П 11

Л /3 л 22

/5

Фиг 2 934 ну 8, изменяет ее жесткость, а это приводит к снижению чувствительности прибора при одном и том же значении разности давлений и различных значениях давления Р, . Для исключения этого явления в предлагаемой конструкции датчика давление Pj, одновременно воздействует через открытьй конец штока на вторую его половину и вызывает удлинение ее на величину лС (фиг.1), что обеспечивает компенсацию изменения жесткости. Наличие дугообразных гофров на разделительной мембране 8 обеспечивает ей минимальную жесткость при передаче перемещения сильфона и максимальную жесткость при воздействии давления Pj . Для обеспечения виброустойчивости прибора параметры штока выбираются такими, чтобы обе его половины относительно мембраны были сбалансированы, а разделительная мембрана устанавливается на ножевые опоры 12 с определенным начальным натягом. Виброустойчивость подвижной системы в направлениях,перпендикулярных оси сильфона, обеспечивается жестким креплением подвижного конца сильфона с консольной плоской пружиной. Температурная компенсация (смещение нуля) обеспечивается остаточным давлением под кожухом прибора. Предлагаемая конструкция может быть использована для измерения разности давлений рабочих сред с низкими криогенными температурами (контакт которых с электромеханическим преобразователем не допустим).

ДАТЧИК РАЗНОСТИ ДАВЛЕНИЙ, содержащий корпус, преобразователь деформации и манометрический .чувствительный элемент, связанный тягой с выводным штоком, скрепленным с разделительной мембраной гермсвывода, установленной на ножевой опоре, причем шток пропущен через разделительную мембрану, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в нем выводной шток выполнен полым, часть его, размещенная в корпусе, имеет форму прямой трубки, открытый конец которой соединен с Тягой, а часть што.ка, находящаяся за пределами корпуса, представляет собой S-образную трубку с заглушенным концом, связанным с преобразователем деформации. (Л 00 О) со 00

12

о

«/

.