Датчик разности давлений Советский патент 1991 года по МПК G01L9/12 G01L13/02 

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к датчикам разности давлений, и может быть использовано при измерении давления различных сред - жидких, газообразных, в том числе и агрессивных.

Цель изобретения - повышение чувствительности датчика разности давлений.

На фиг. 1 приведена конструкция предлагаемого датчика; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Датчик содержит корпус 1 цилиндрической формы, к которому приварены штуцеры 2 и 3. К шейкам штуцеров приварены концы упругих чувствительных элементов, выполненных в виде прямых трубок 4 и 5, вторые концы, которых приварены к центральной заглушке 6. Упругие чувствительные элементы имеют форму трубок с эксцентрично расположенными цилиндрическими каналами, придающими трубкам разнотолщинность стенок. Трубки4 и 5 расположены на заглушке 6 по одной оси так, что точки максимального эксцентриситета повернуты под углом 180°. На заглушке 6 точечной лазерной сваркой закреплена стойка 7 подвижного электрода 8 измерительного конденсатора Сх. На заглушке под углом 90° относительно стойки 7 расположена и аналогично закреплена стойка (не показана) подвижного электрода 9 эталонного конденсатора С0. На наружной поверхности корпуса против электродов 8 и С выполнены прямоугольные отверстия и две плоские площадки с уступами. На плоскостях площадок расположены металлические кронштейны 10 и 11 с неподвижными электродами 12 и 13. Электроды 12 и 13 присоединены к кронштейнам 10 и 11 и изолированы от них специальным плавленным стеклом. Зазор между электродами 8,12, 9 и 13 устанавливается с помощью щупа, вставляемого в специальные прорезки корпуса, и регулируется с помощью мерных прокладок 14, и 15, помещаемых между основаниями кронштейнов 10 и 11 и плоскими площадками корпуса. После регулировки края прокладок 14 и 15 и кронштейнов 10 и 11 привариваются к уступам плоских площадок точечной сваркой. Неподвижный электрод 13 эталонного конденсатора выполнен по высоте длиннее подвижного электрода с тем, чтобы при его перемещении вверх-вниз обеспечивалось гарантийное перекрытие их площадей.

К цилиндрическому корпусу приварены эксцентричные фланцы 16 и 17. Во фланце 16 с помощью плавленного стекла вмонтированы герметичные электроды 18. На фланце 16 и 17 надет кожух 19 и герметично приварен к ним. Полость внутри кожуха 19 вакуумирована. На кожух и корпус надета крышка 20, приваренная к кожуху 19 по наружному диаметру, через отверстие крышки с вмонтированной в нем манжетой проходят выводные экранированные провода датчика.

Для уменьшение; передачи момента усилий от присоединения трубопровода с

0 накидной гайкой к штуцеру на сварные швы, на каждом штуцере выполнен участок квадратного сечения под гаечный ключ.

Работа датчика заключается в следующем.

5 Рабочие давления Pi и Ра через штуцеры 3 и 2 поступают в разнотолщикные эксцентричные трубки 4 и 5. При одинаковых значениях давлений Pi и 2 за счет разности продольных напряжений в тол0 стых и тонких сторонах стенок в трубках возникают изгибные усилия, который благодаря идентичности геометрии трубок и развороту их толстых участков на угол 180° уравновешивают друг друга, и заглуш5 ка б остается неподвижной.

При превышении одного из давлений, например PI Р2, изгибающее усилие трубки 5 увеличивается, система упругих элементов выходит из состояния равновесия и

0 заглушка 6 с электродом 8 перемещается в сторону толстой стенки трубки 5. При этом происходит уменьшение зазора рабочего конденсатора Сх и увеличение его емкости, которое преобразуется в изменение элект5 рического сигнала.

При превышении давления Ра над Pi происходит обратное перемещение заглушки 6 и, соответственно, увеличение зазора рабочего конденсатора и уменьшение его

0 емкости. При этом перемещение заглушки 6 не вызывает изменения зазоров и, соответственно, емкости эталонного конденсатора Со, так как соотношением размеров электродов 9 и 13 обеспечено их полное пере5 крытие.

Трубки 4 и 5 выбраны с цилиндрическими отверстиями по двум причинам: цилиндрическое сечение наиболее устойчиво к действию внутренних давлений (имеет

0 минимальные микродеформации), что обеспечивает незначительную погрешность от действия рабочих давлений, а также легче изготовить идентичные трубки с цилиндрическими отверстиями из одной

5 калиброванной заготовки.

Таким образом, в предлагаемом техническом решении за счет использования двух жестко соединенных концами прямых трубок с эксцентричным каналом достигнуто повышение чувствительности

датчика разности давлений преобразователем.

Формула изобретения Датчик разности давлений, содержащий цилиндрический корпус с двумя подводящими штуцерами, расположенный в корпусе дифференциальный блок упругих чувствительных элементов, и емкостный преобразователь деформаций, выполненный в виде измерительного и эталонного конденсаторов с подвижными и неподвижными плоскими электродами,отличающий- с я тем, что, с целью повышения чувствительности, в нем блок упругих чувствительных элементов выполнен в виде двух инденс емкостным тичных прямолинейных цилиндрических трубок с эксцентричным каналом, установленных, соосно и развернутых толстыми стенками друг относительно друга на 180°,

5 при этом трубки герметично скреплены одними концами друг с другом с помощью центральной заглушки, а другие концы трубок герметично подсоединены к подводящим штуцерам, причем подвиж10 ные электроды эталонного и измерительного конденсаторов прикреплены к заглушке и сориентированы относительно друг друга под углом 90°, а соответствующие им неподвижные электроды

15 конденсаторов закреплены на корпусе и сориентиррованы аналогично.

Изобретение относится к датчикам разности давлений и позволяет повысить чувствительность датчика при использовании в качестве чувствительных элементов упругих разностопных оболочек, работающих на продольный изгиб. Датчик содержит цилиндрический корпус 1 с двумя штуцерами 2,3 для подвода давления. Давления воспринимаются дифференциальным упругим чувствительным элементом, представляющим собой две идентичные цилиндрические трубки 4,5 с эксцентричным каналом. Одни концы трубок приведены герметично к штуцерам 2,3, а другие к центральной заглушке 6. Внутренние отверстия трубок 4,5 расположены по одной оси, а стенки с наибольшей толщиной повернуты одна относительно другой на 180°. На центральной заглушке 6 под углом 90° расположены подвижные электроды измерительного и эталонного конденсаторов емкостного преобразователя. Неподвижные электроды расположены на корпусе. При изменении давления изгибающее усилие одной из трубок вызывает перемещение заглушки 6, которое преобразуется в изменение емкости измерительного конденсатора. 2 ил. Ј з F О Ч sQ КЭ N vj (fafl

72

П

8

9 15

Фие.2