Измеритель разности давлений Советский патент 1992 года по МПК G01L11/00 

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано, например, в качестве датчика перепада давления в расходомерах, уста- навливаэгЛ| х 11а различных трубопроводных йоммум ик щиях.

Известно устройство для измерения разности давлений, включающее трубчатый канал с двусторонним входом, на котором установлена ячейка, наполненная водой с определенной концентрацией взвешенных (не тонущих и не всплывающих) частиц, и фотоэлектрические средства.

Недостатком данного устройства является узкий диапазон измеряемого перепада давления, например,в.водовоздушном потоке. Устройство может использоваться лишь при ламинарном режиме течения, когда числа Рейнольдса (Re) весьма малы. Это ограничивает его применение в качестве датчика перепада давления. Кроме того, устройство отличается сложностью съема информации, а также трудностью подбора для него специфических твердых частиц и приготовления водного раствора с определенной их концентрацией.

Известен измеритель разности давлений, включающий две камеры с установленными в них мембранными коробками, две трубки для отбора давления и оптронную пару. В данном измерителе перепад давлений фиксируется перемещением специального элемента (штока) и снятием соответствующего светового сигнала на регистраторе.

Недостатками устройства являются узкий диапазон измеряемой величины перепада давления, который определяется ограниченностью хода штока, и слабое реагирование на малые перепады давления, которые не могут восприниматься погрешностей точности измерения механическими элементами устройства при наличии сил трения.

Цель изобретения - расширение диапазона измерений и повышение точности.

Поставленная цель достигается тем, что измеритель разности давлений, содержащий две камеры с установленными в них разделительными мембранами, две трубки для отбора давления и оптронную пару, снабжен двухходовым коммутирующим вентилем с приводом, соединенным трубками для отбора давления с камерами, полости камер, отделенные мембранами, связаны между собой плоским прямоугольным прозрачным капилляром и заполнены нематическим жидким кристаллом, а элементы оптронной пары расположены по обе плоские.стороны капилляра.

На фиг. 1 изображено устройство, используемое в качестве датчика перепада давления в расходомере на напорном трубопроводе, с двухходовым коммутирующим

вентилем в первом положении; на фиг, 2 - разрез двухходового коммутирующего вентиля во втором положении; на фиг. 3 - график экспериментально полученной кривой зависимости выходного сигнала I, 1(Г3В от

0 величины перепада давления АР, Па.

Измеритель разности давлений, используемый, например, в качестве датчика перепада давления в расходомере, включает конфузорную вставку 1, две камеры 2 и 3,

5 мембраны 4. трубки 5 и 6 дли отбора давлений, коммутирующий двухходовой вентиль 7 с приводом, например, электрическим или механическим (на фиг. 1 не показан). Полости камер 2 и 3, отделенные мембранами 4,

0 связаны между собой прямоугольным плоским прозрачным капилляром 8, который вместе с полостями камер 2 и 3, отделенными мембранами 4, заполнен нематическим жидким кристаллом 10. Оптронная пара 9

5 выполнена в виде светодиода и фотодиода, снабженных скрещенными поляроидами и расположенных по обе плоские стороны капилляра 8. Оптимальные размеры прямоугольного капилляра: длина ,028-0,03 м;

0 толщина d 140-150 мкм; ширина ,019- 0,02 м (ширина h на фиг. 1 не показана). Капилляр 8 выполняется, например, из стекла, а мембраны 4, например, из резины. Они наряду с механической прочностью облада5 ют малой жесткостью. В качестве нематиче- ского жидкого кристалла используется, например, Н-37, Н-8, Н-96.

Устройство работает следующим образом.

0 При наличии течения жидкостной среды через конфузорную вставку 1 заполняются полости трубок 5 и 6 для отбора давлений. Давление жидкостной среды передается мембранам 4, которые, изгибаясь, реагиру5 ют на величину разности давлений и передают импульс нематическому жидкому кристаллу 10. Перепад давлений вызывает течение жидкого кристалла по капилляру 8, а оптические характеристики нематическо0 го жидкого кристалла зависят от скорости его течения.

Двухпозиционный коммутирующий вентиль осуществляет переориентацию нематического жидкого кристалла в слёду5 ющей последовательности: в первом положении двухходового коммутирующего вентиля 7 (фиг. 1) избыточное давление воспринимается правой мембраной 4 и наблюдается перетекание нематического жидкого кристалла в сторону камеры 2; во втором

положении вентиля 7 разность давлений воспринимается левой мембраной, что ведет к движению жидкого кристалла в сторону камеры 3. Этим достигается постоянное течение нематического жидкого кристалла 10 в капилляре 8, обеспечивающее переориентацию в нематическом жидком кристалле, которая фиксируется оптронной парой 9 с получением выходного электрического сигнала, амплитуда которого находится в прямой зависимости от перепада давлений.

Таким образом, импульс перепада давления на трубках 5 и 6 в конечном итоге преобразуется в сигнал, который может отображаться на шкале, например, в единицах давления или расхода. Управление коммутирующим двухходовым вентилем 7 производят как вручную (в случае режима работы устройства По вызову), так и с использованием механического или электрического привода, осуществляющего переключение с определенной частотой.

Использование предлагаемого устройства позволяет добиться повышения точности и расширения диапазона измерения расхода за счет высокой чувствительности нематического жидкого кристалла к изменению перепада давления в широ- ком диапазоне, а также стабильности воспринимаемого импульса во времени.

Формула изобретения

Измеритель разности давлений, содержащий две камеры с установленными в них разделительными мембранами, две трубки для отбора давления и оптронную пару, о т- лич ающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерений и повышения точности, измеритель снабжен двухходовым коммутирующим вентилем с приводом, соединенным трубками для отбора давления с камерами, полости камер, отделенные

мембранами, связаны между собой плоским прямоугольным прозрачным капилляром и заполнены нематическим жидким кристаллом, а элементы оптронной пары расположены по обе плоские стороны капилляра.

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и позволяет расширить диапазон и повысить точность измерений разности давлений. Давление жидкостной среды, протекающей через кон- фузорную вставку 1, передается на мембраны 4 через трубки для отбора давления 5 и 4 у/ риг1 ный кий ник, ьев ery E I. 1. ИЙ ьно- шисть ние кон- бра 5 и 2 в6 и двухходовой коммутирующий вентиль 7, снабженный приводом. Под действием разности давлений, действующих на мембраны 4, происходит перетекание нематического жидкого кристалла 10 через плоский прямоугольный прозрачный капилляр 8 из одной полости камер 2 или 3, отделенных мембранами 4, в другую. Течение нематического жидкого кристалла через капилляр 8 вызывает возникновение в нем ориентации, при- водящей к изменению его оптических свойств, величина которых зависит от величины скорости течения нематического жидкого кристалла 10 через капилляр 8. Постоянное течение нематического жидкогй кристалла 10 через капилляр 8 в процессе измерения разности давлений обеспечивается двухходовым коммутирующим вентилем 7, а измерение оптических свойств нематического жидкого кристалла 10 осуществляется с помощью оптронной пары 9. Зил. 3 10 3 л Ё XI ЧЭ N0 4

Фиг.2

90

Г,/03 В

75

О

Ю20ЪО

Фив.З

W &,па