Датчик разности давлений Советский патент 1992 года по МПК G01L9/10 G01L7/08 G01L13/02 

фие.1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения разности давления в системах контроля и регулирования.

Известен индуктивный дифференциальный преобразователь давления, содержащий две скрепленные чаши с катушками индуктивности, разделенные мембраной, защемленной между торцами чаш при помощи кольцевых выступов и впадины.

Недостатком указанного преобразователя является невозможность получения стабильности (постоянной) тарировочной характеристики, обеспечивающей с высокой точностью измерение малой разности высоких статических давлений при условии воздействия внешних факторов (температуры).

Известен датчик разности давлений, содержащий корпус из магнито-мягкого материала, мембрану и магниторезистивные преобразователи, закрепленные на торцовых частях корпуса, расположенных над центром мембраны.

Недостатком указанного датчика разности давлений является зависимость магнитный свойств материала от высоких статических давлений. Магнито-мягкие материалы необратимо меняют магнитную проницаемости от больших механических напряжений, так называемый шок-эффект, то есть при возрастании статических давлений снижается чувствительность датчика .к измерению малой разности высоких статических давлений.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является датчик давления, содержащий корпус (с приемными штуцерами) и упругий чувствительный элемент в виде плоской мембраны с утолщениями по периметру, причем корпус и чувствительный элемент выполнены из материала с различными коэффициентами линейных расширений.

Недостатком указанной конструкции является невозможность получения стабильной (постоянной) градуировочной ха- рактеристики при измерении малой разности высоких статических давлений. Причиной этого является возникновение при воздействии высоких статических давлений значительных радиальных напряжений (7г) в месте заделки плоской мембраны, которые изменяют жесткость мембраны, т.е. ее чувствительность, от которой зависит точность измерения, причем при увеличении статического давления чувствительность уменьшается,

Кроме того, указанный датчик не обеспечивает измерения малой разности высоких статических давлений с высокой точностью, так как для получения необходимой чувствительности требуется тонкая плоская мембрана с отношением диаметра мембраны (Р) к толщине мембраны (h) D/h макс, имеющая потенциал к неустойчивому состоянию мембраны, так называемому

эффекту хлопания. Увеличение толщины мембраны с целью устранения эффекта ведет к увеличению диаметра мембраны в чет- вертой степени и, следовательно, к непомерно большим габаритным размерам,

так как.прогиб мембраны определяется по формуле:

PD

.п- где Р - измеряемая разности давлений; D-диаметр мембраны; h-толщина мембраны;- Е - модуль упругости материала. Целью изобретения является повыше- ние точности измерений малой разности высоких статических давлений, уменьшение габаритных размеров за счет выполнения упругого чувствительного элемента в виде плоской мембраны цилиндрическим бур- том, закрепленной на приемном штуцере по периметру и имеющей кольцевые перемычки на рабочей плоскости мембраны, причем высота цилиндрического бурта составляет 1/4 радиуса мембраны.

На фиг.1 изображен датчик, общий вид; на фиг.2 -узел I на фиг.1.

Датчик состоит из ступенчатой цилиндрической втулки 1 с приемным штуцером мембраны 2, корпус с приемным штуцером 3 индуктивного преобразователя.

По периферии мембраны 2 выполнен цилиндрический бурт, с помощью которого мембрана крепится, например, сваркой на ступени меньшего Диаметра цилиндриче- ской втулки. Со стороны мембраны индуктивного преобразователя выполнены кольцевые проточки. При этом высота цилиндрического бурта составляет 1/4 радиуса мембраны.

Устройство работает следующим образом.

При воздействии на мембрану 2 разно- сти давлений PI-P2 она прогибается и изменяет параметры электромагнитной цепи мембрана-индуктивный преобразователь.

По изменению параметров определяют величину разности давлений PI и Р2. Указанный вариант закрепления мембраны 2 с помощью цилиндрического бурта позволяет обеспечить одинаковые эффективные площади мембраны, омывание всей поверхности мембраны, т.е. при изменении статйч&- ских давлений изменения жесткости мембраны не происходит, что обеспечивает получение постоянной градуировочной ха- рэктеристики, не зависящей от изменения величины двухстороннего статического давления.

Формула изо бретения ..

Датчик разности давлений, содержащий корпусе двумя приемными штуцерами, размещенными по обе стороны от чувствительного элемента, выполненного в виде мембраны и индуктивный преобразователь, о т л ич а ю щи и с я тем, что, с целью

повышения точности измерения малой разности высоких статических давлений и уменьшения габаритов, в него введена ступенчатая цилиндрическая втулка с опорной поверхностью, расположенная с одной стороны мембраны, по другую сторону от которойразмещениндуктивныйпреобразователь, при этом мембрана выполнена с цилиндрическим буртиком по периферии, причем цилиндрический бурт закреплен на ступени цилиндрической втулки меньшего диаметра, а на мембране со стороны индуктивного преобразователя выполнены кольцевые проточки, высота цилиндрического бурта составляет 1/4 часть радиуса мембраны.

Использование: измерение разности давлений в системах контроля и регулирования при измерении малой разности высоких статических давлений. Сущность изобретения: упругий чувствительный элемент вы: полней в виде плоской мембраны 2 с цилиндрическим буртом, закрепленной на приемном штуцере 1 по периметру и имеющий кольцевые проточки на рабочей плоскости мембраны, причем высота цилиндрического бурта составляет 1/4 части радиуса мембраны 2. 1 йл.

Фие 2