Датчик давления Советский патент 1985 года по МПК G01L19/06 

Изобретение относится к прибороctpoeHHio, в частности к приборам с сильфонами для измерения быстроменя ющегося давления газа, и может быть использовано в транспортных средств и пневматических системах автомати.ческого регулирования. Известен датчик давления регулятора, содержащий камеру высокого давления, сильфон, пружину, шток с клапаном. При изменении величины давления сильфон изменяет свою длин Дно сильфона при этом перемещает клапан, который перекрывает вход воздуха С-1 . Недостатком этого устройства является наличие колебательного процесса перемещения сильфона при быстром изменении давления. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является датчик индикатора тормозного давления скоростемера , содержащий патрубок входной подачи сжа.того воздуха, сильфон, пружин, дно сильфона, камеру, рейку. Пружины установлены внутри сильфона и предназначены для противодействия рабочему давлению, так как сам сильфон оказывает незначительно сопротивление сжатию. В -исходном со тоянии дно сильфона покоится на дне камеры. При поступлении сжатого воз духа через патрубок сжимается сильфон и пружины. Дно сильфоиа поднимается под действием силы давления сжатого воздуха. При этом все изменения величины давления воздуха в тормозной магистрали вызывают соответствующие перемещения дна сильфона и рейки, через которую )осущёствляется регистрация величины давления С 23. Недостатком такого датчика давлен является погрешность преобразования величины давления при перемещении дна, когда сильфон возвращается в исходное состояние при быстром спад давления до нулевого з.начения. Движение сильфона при этом сопровождается ударом дна сильфона о дно каме ры. За счет упругих свойств дна кам ры ко дну сильфона приложена сила Р(х), (для перемещен -()-x(f) дна вверх), -(«9 )- (для перемеще дна вниз). де ,Caq жесткости соответственно сильЛона, пружины и дна камеры. Под действием силы F (х), которая меет нелинейный характер, возвращеие сильфона в исходное состояние удет сопровождаться колебательным роцессом. В течение времени сущестования этого процесса возникает смеение дна сильфона от исходного нулеого положения, которое может быть пределено из дифференциального уравения динамики сильфона, полученного утем линеаризации силы /-(х) I И1привХ -1 (Cacj- 2Сапр)-х- A( 2 ) {г} где ШПРИВ - приведенная масса элементов конструкции f iCGi j CQc+2C(5r Значение величины А и будет составять величину динамический погрешности. Целью изобретения является снижение погрешности преобразования быстроменяющегося давления газа. Поставленная цель достигается тем, что в датчике давления, содержащем корпус, чувствительный элемент в виде подпружиненного сильфона, установленньй в корпусе, и канал в корпусе для подачи измеряемой среды, под дном сильфона установлена упругая опора с отверстием для прохода измеряемой среды, причем жесткость опоры в направлении перемещения сильфона в два раза больше жесткости пружины сильфона. На чертеже схематически представлен датчик давления, общий вид. Датчик давления содержит сильфон 1, пружину 2 растяжения сильфона, опору 3 и отверстие 4 в опоре. Сильфон i предварительно растянут пружиной 2 на величину его хода в зависимости от рабочего давления. Жесткости пружины 2 Сэпр, и опоры 3 Cgt связаны соотношением CQg lCanPi. (41 При поступлении сжатого газа все изменения величины его давления вызывают соответствующие изменения величины перемещения сильфона 1. При резком спаде давления газа до нулевого значения сипьфон 1 ударится своим дном об опору 3. Колебательный процесс при этом не возникает, так как по условию (4) циклическая частота К , полученная из уравнения (2 , К-- {СОо - г. ronpug, будет равна нулю, величина смещения А по соотношению (3) приближается к нулю, при этом динамическая погрешность снижается. Рассматривается самьй критический случай для динамики сильфона - удар, который может произойти при резком спаде давления в результате аварийноно торможения локомотива. Пружина, которая предназначена для предварительного растяжения сильфона сжата на величину о , 5 е,) . -длина пружины; -высота сильфона; -величина, на которую сильфон растянут. В положении равновесия, когда дно сильфона касается опоры, будет выполняться условие , О - упругая деформация пружины; Д - упругая деформация сильфона, т.е. обе силы будут взаимно уравновешены. После возмещения дно сильфона переместится вверх на величину X от положения paвн(нecия (). Величина ПРО деформации уменьшится, если . При сильфон получит деформац обратного знака и сожмется от силы FO C(j j-tA-lvt) . Пружина сожмется на величину X и возникнет сила fnp С(Эпр( . Ко дну сильфона при этом будет приложена сила E-Cajd-lxUCanp() + с.|хКСапр6 Сапр1 1 « .Е ( + Сапр&)(Сас.) 1х( Но, так как сас Д + Ссапр& о и X L0,lxl--x , то Е (С(Эс + CQnp) X , , т.е. сила направлена к исходному состоянию. Таким образом, при смещении сильфона вверх к его дну приложена сила упругости, направленная вниз (к выбранному началу координат), т.е. F О при X 0. После остановки в ве1эхнем положении при резком спаде давления дно сильфона пойдет вниз под действием силы и ударится об опору. Считая жесткость опоры . 1, дно сильфона переместится вниз на величину X и к нему будет приложена сила F от упругости опоры F. -C(,направленная вверх, и упругости пружины Fnp inp (cJ + A ) , направленная вниз. Использование предлагаемого изобретения в приборах позволяет повысить достоверность оценок перепада быстроменяющегося давления газа.

ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ, содержащий корпус, чувствительный элемент в виде подпружиненного сильфона, установленный в корпусе, и канал в корпусе для подачи измерительной среды, отличающийся тем, что, с целью снижения погрешности преобразования быстроменяющегося давления газа, под дном сильфона установлена упругая опора с отверстием для прохода измеряемой среды, жесткость опоры в направлении перемещения сштьфона -в два раза больше жесткости пружины сильфона.