Датчик давления Советский патент 1992 года по МПК G01L19/06 

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано при разработке приборов для измерения давления жидких или газообразных горючих сред.

Важнейшим требованием, предъявляемым к таким приборам, является пожаровз; рывобезопасность, которая обусловлена в основном разгерметизацией приемной по- .лости и утечкой измеряемой среды. Наиболее слабым местом в датчиках давления, где может образоваться течь, является чувствительный элемент - мембрана, сильфон, трубка, которые имеют определенный ресурс. В зависимости от структуры материа- ла( технологии изготовления и их возможных контролируемых и неконтролируемых отклонений и условий эксплуатации, в частности, действий пульсаций, гидроударов и других факторов, фактический ресурс упругого чувствительного элемента может быть значительно меньше ожидаемого расчетного.

Для предохранения прибора от разрушения при действии пульсаций и гидроударов на вход датчика устанавливают демпфирующее устройство - дюзу. При этом сопротивление дюзы должно быть выбрано таким, чтобы обеспечивалось необходимое быстродействие, Дюза также играет роль, ограничителя расхода при разрушении или разгерметизации приемного узла. Однако во многих случаях при разгерметизации прибора утечка через дюзу недопустимо велика и может вызвать авварийную ситуацию, а обнаружить ее можно только при регламентных работах.

Известен манометр, предназначенный для работы при пульсациях измеряемого давления, в котором предусмотрена герметичная камера с демпфирующей жидкостью и клапаном. Клапан срабатывает при превышении давления выше определенной величины, что может возникнуть при разрыве чувствительного элемента.

Конструкция такого прибора позволяет при разрыве чувствительного элемента

сл

с

о о

4 СЛ

предотвратить вытекание измеряемой среды наружу и отводить ее в специальную камеру. Однако она не обеспечивает пожа- робезопасности. Кроме того, в приборе должна быть предусмотрена специальная камера, необходимо обеспечить ее объем, прочностные характеристики и т. д. Такой прибор также не содержит устройства, сигнализирующего о разрушении чувствительного элемента.

Известен датчик избыточного давления, в которой для исключения попадания рабочей среды в окружающее пространство при разрушении чувствительного элемента введена дополнительная камера соединения со статической полостью датчика через дроссель. В этой камере расположен сильфон, внутренняя полость которого соединена со статической полостью, а подвижное дно образует с корпусом клапан канала, соединяющего промежуточную камеру датчика с окружающим пространством. С дном силь- фона кинематически связан переключатель, размыкающий контакт которого включен в цепь питания электрического преобразователя, а замыкающий - в цепь сигнальной лампы. В такой конструкции датчика обеспечивается сигнал о разрушении мембраны, сигнал на отключение подачи измеряемой среды и перекрытие клапаном канала, связывающего статическую полость с окружающим пространством.

Недостатком такой конструкции является ее сложность. В корпусе датчика предусмотрен дополнительный объем, увеличивающий массу и габариты датчика. Кроме того, наличие сильфона делает прибор невиброустойчивым. а следовательно, ограничивает его применение.

Цель изобретения - повышение быстродействия срабатывания при сигнализации о разрыве мембраны.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом датчике, содержащем корпус со штуцером, мембранный чувствитель- ный элемент, разделяющий корпус на динамическую и статическую полости, дополнительный упругий элемент, размещенный в статической полости, связанный с электрическими контактами, электрический преобразователь перемещения мембранного чувствительного элемента и крышку с отверстием, сообщающим статическую полость с окружающей средой, дополнительный упругий элемент выполнен в виде мембраны с дроссельным отверстием, жесткость которой меньше жесткости мембранного чувствительного элемента, а в штуцер введена дюза, при этом диаметр

дроссельного отверстия меньше диаметра дюзи и больше диаметра отверстия крышки. На чертеже приведена конструктивная схема предлагаемого датчика.

В корпусе 1 защемлена рабочая мембрана 2. Жесткий центр 3 мембраны 2 контактирует с подвижным элементом электрического преобразователя 4. В качестве электрического преобразователя

0 могут быть использованы контактный сигнализатор, бесконтактный индуктивный, емкостный, тензорезисторный или другие преобразователи.

В корпусе 1 установлена дюза 5 (ввер5 нут демпфер), имеющая диаметр ch. На корпусе 1 с помощью кольца 6 и крышки 7 защемлена вспомогательная мембрана 8, имеющая отверстие 9 диаметром da. Мембраны 2 и 8 и кольцо 6 образуют полость 10.

0 Жесткий центр мембраны 8 взаимодействует с подвижным контактом 11 сигнализатора. В крышке 7 выполнено отверстие 12 диаметром da. При этом диаметры дюзы, отверстий в мембране 8 и крышке 7 находят5 ей в соотношениях .

Крышка 7 и мембрана 8 образуют полость 13. Вспомогательная мембрана 8 имеет жесткость, меньшую жесткости рабочей мембраны 2 и рассчитана на перемещение

0 менее 0,2 мм при давлении, меньшем, чем разрушающее давление крышки 7. Токопод- водящие провода от контактов сигнализатора и электрического преобразователя подводятся к вилкам 14 и 15 электрического

5 разъема (на чертеже показаны схематически).

Работа датчика заключается в следующем.

Измеряемое давление через штуцер по0 ступает в динамическую полость и воздействует на мембрану 2. Деформация мембраны 2 передается электрическому преобразователю 4, выходной сигнал которого изменяется пропорционально измеря5 емому давлению. Контакт 11 разомкнут. При этом дюза 5 служит для демпфирования пульсаций давления и защиты рабочей мембраны от воздействия гидропневмоударов. При разрушении мембраны 2 измеряе0 мая среда поступает в полость 10 и за счет разности гидравлических соор.отивления создается перепад давлений, воздействующий на дополнительную мембрану 8. Отверстие 9 в мембране 8 и отверстие 12 в крышке

5 7 и соотношения между ними и между жес- ткостями мембран (жесткость вспомогательной мембраны меньше, чем жесткость основной) обеспечивают перемещение жесткого центра мембраны 8, которое приводит замыканию контактов 1 обеспечивающих

сигнал на перекрытие топлива, индикацию аварийного состояния системы и защиту крышки Тот разрушения давлением в полости 13.

Таким образом, введение вспомогательной мембраны меньшей жесткости, чем жесткость основной мембраны, с калибро- ванным отверстием, диаметр которого меньше диаметра дюзы, но больше диаметра отверстия, выполненного в крышке, позволяет современно обеспечить сигнал о разрыве рабочей мембраны .и аварийном состоянии системы более простым способом.

Формула изобретения Датчик давления, содержащий корпус со штуцером, мембранный чувствительный элемент, разделяющий кррпус на динамическую и статическую полости, дополнительный упругий элемент, размещенный в статической полости, связанный с электрическими контактами, электрический

преобразователь перемещения мембранного чувствительного элемента и крышку с отверстием, сообщающим статическую полость с окружающей средой, о т л и ч а ю щ и- й с я тем, что,с целью повышения быстродействия срабатывания при сигнализации о разрыве мембраны, в нем дополнительный упругий элемент выполнен в виде мембраны с дроссельным отверстием, жесткость которой меньше жесткости мембранного чувствительного элемента, а в штуцер введена дюза, при этом диаметр дроссельного отверстия меньше диаметра дюзы и больше диаметра отверстия крышки.

Изобретение относится к технике измерения давления жидких или газообразных горючих сред и позволяет повысить быстродействие при сигнализации о разрыве измерительной мембраны. Дат.чик содержит мембрану 2, связанную с электрическим преобразователем 4, и дополнительную мембрану 8, имеющую дроссельное отверстие 9 и связанную с электрическими контактами 11. При аварийном разрыве мембраны 2 рабочая среда дросселируется отверстием 9 и создает перепад давления на дополнительной мембране 8, которая, прогибаясь, замыкает контакты 11 сигнализатора. 1 ил.

14