Датчик давления Советский патент 1990 года по МПК G01L9/10 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к индуктивным датчикам плунжерного типа, предназначенным для измерения избыточного и абсолютного давления в широком диапазоне.

Цель изобретения - повышение точности и расширение диапазона измерений.

На фиг.1 изображено идеальное расположение штока и плунжера; на фиг. 2- реалычое расположение жесткого штока и плуни.ера; на фиг.З реальное расположение гибкого штока и плунжера; на фиг.А - датчик давления, общий вид.

Датчик содержит корпус 1, силь- фон 2, разделительную трубку 3, катушки k преобразователя дифференциально-индуктивного типа, плунжер 5 шток 6, на конце которого приварен ферромагнитный плунжер 5« Подсильфон- ная полость вакуумирована.

Датчик давления работает следующим образом.

Измеряемое давление поступает на датчик через штуцер, вызывая сжатие сильфона 2. В результате происходит перемещение по разделительной трубке 3 штока 6 с плунжером 5, ведущее к изменению взаимной индуктивности катушек Ц преобразователя пропорционально прилагаемому давлению.

Разложение силы R на составляющие Т и S (R - силаг развиваемая упругим чувствительным элементом , S - усилие

СП

Јь СП

ю

перемещения; Т - сила прижима к направляющей, создающая препятствие движению за счет возникающих сил трения) дает (фиг.2 и 3):

F, F2 + Т F4 + R sinoi; (1) Th R h sinoi;(2)

F2b

.--g™ R einoi; F4-g R sind.

(3)

Условие отсутствия заклинивания можно записать

S R-cos об (F + F2)|U,С)

г|де (U - коэффициент трения.

Используя выражения для сил F,, и F2

кно записать

7Vi Тл

R coset Rг-jUsinei;(5)

tgct ()|Ц Отсюда следует условие отсутствия Заклинивания

(6) 20

Ь 2jutgu6 h I -{Utgo6

(7)

РассмотревUGHE, можно выразить УГОЛ оЈ, учитывая его малость, так

оЈ arctg -jjiT

(8)

Тогда соотношение (7) можно запиать в виде

1

2-- 5h

1 Р

2Ь

(9)

2b

В случае, если поперечная жесткост штока существенно меньше продольной «есткости, то это фактически соответствует перемещению точки приложения силы из точки А в точку В, т.е. в этом случае h стремится к нулю, поэтому в случае гибкой связи, как это показывает выражение (Э), условие отсутствия заклинивания выполняется не зависимо от коэффициента трения и реальных геометрических размеров штока.

Учитывая, что в реальных конструкD - d

-

циях (U 1, -г-- « 1, выражение (9)

(Ю)

можно представить в виде Ь d

h b . Для устойчивой передачи перемеще-

ния необходимо

h - v -JPП К0 Г

Lnp

(И)

где Kfl - коэффициент, который определяется экспериментально, К0 12000,

поэтому можно записать

D-d

Ь

С п К0

I

(12)

Разделив обе части на b/К и выразив Q,,, получают

D-d

4 Ј (UK0Cn

(13)

20

25

30

35

ь

40

45

0

55

Приведенное соотношение позволяет вьбрать оптимальные значения жесткости штока, его геометрических размеров и связанных с ним элементов конструкции с точки зрения исключения гистерезиса и тем самым повышения точности и расширения диапазона измерения в область малых давлений.

Соотношение (13) устанавливает связь между продольной и поперечной жесткостью штока, геометрическими и механическими характеристиками разделительной трубки и штока.

Формула изобретения

Датчик давления, содержащий корпус, в котором размещены катушки индуктивности, мембрана со штоком, связанным с ферромагнитным плунжером, расположенным в разделительной трубке, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения рабочего диапазона, в нем геометрические размеры плунжера и разделит тельной трубки выбраны из следующего

соотношения:.. ,

и - и с

Ь о CV

где D - внутренний диаметр разделительной трубки;

d и Ь - наружный диаметр и длина плунжера соответственно} U - коэффициент трения между поверхностями плунжера и разделительной трубки} Ср.и Сп - продольная и поперечная

жесткость штока соответственС но К -iЈh - коэффициент устойчивости

О Jt4

п штока t h - длина штока.

/WW W//W/% W V

фцг.1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в устройствах для измерения избыточного и абсолютного давлений в широком диапазоне. Цель - повышение точности измерения за счет уменьшения погрешности от гистерезиса и расширение диапазона измерения в области малых давлений. Это достигается выбором оптимальных значений продольной и поперечной жесткостей штока, его геометрических размеров и связанных с ним элементов конструкции из соотношения D-D/BΣ_пр/*98MK_о-C_п, где D - внутренний диаметр разделительной трубки

D и B - наружный диаметр и длина плунжера

C_пр и C_п - продольная и поперечная жесткости штока

K_о - экспериментальный коэффициент устойчивости штока

μ - коэффициент трения между поверхностями плунжера и разделительной трубки. 2 ил.