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

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к приборам для регулировки и измерения разности давления жидкостей, используемых в различных отраслях народного хозяйства.

Известен датчик разности давлений, содержащий две сообщающиеся между собой манометрические коробки, которые установлены на перегородке, разделяющей корпус прибора на две рабочие камеры, соединенные импульсными линиями с источниками контролируемых давлений. Вентильные узлы для подключения датчика установлены на импульсных линиях. Удаление воздуха из рабочих камер производят с помощью пробок в перегородке 1.

Известен датчик разности давлений, который содержит корпус, разделенный на две рабочие камеры, сообщающиеся между собой, вентильные узлы и клапаны для удаления воздуха 2.

Такие датчики имеют увеличенные габариты и трудоемки в изготовлении, их конструкция и расположение клапанов затрудняют удаление воздуха из рабочих камер.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для измерения перепада давления 3, содержащее цилиндрический корпус с двумя подводящими штуцерами, между которыми размещены два равновеликих сильфона и сильфон большей площади, соединненые общим подвижным жестким центром, преобразовательный элемент, настроечная пружина. Сильфоны образуют одну рабочую и три измерительные камеры, две из которых сообщаются между собой. Преобразовательный элемент выполнен в виде сердечника из магнитного материала, являющегося частью жесткого центра и охватывающей его катушки индуктивности. Перемещение подвижного центра преобра(Л

С

ч

ON О

00

зуется в непрерывный электрический сигнал.

Однако датчик имеет сложную механическую конструкцию, требует настройки при измерении различных значений номинальной разности давлений, что снижает его надежность. Датчик трудоемок в сборке и обслуживании, имеет низкую чувствительность.

Цель изобретения - повышение чувствительности и надежности датчика.

Цель достигается тем, что в устройство введена ферромагнитная жидкость, расположенная между поверхностями осевого отверстия цилиндрического корпуса и соосного с ним сердечника, при этом сердечник выполнен в виде соединенных между собой магнитных шайб и размещенных между ними диэлектрических прокладок меньшего диаметра, а катушка индуктивности установлена с внешней стороны корпуса. Сердечник с ферромагнитной жидкостью является герметизирующим элементом, разделяющим две рабочие камеры.

С целью повышения надежности датчика сердечник с двух торцов выполнен в виде конуса с вершиной, обращенной к каналу для подвода давления, а между осевым отверстием и каналом выполнено коническое отверстие с большим основанием, обращенное к сердечнику, при этом поверхности ограничения хода и конического отверстия сопряжены друг с другом.

Использование ферромагнитной жидкости в качестве герметизирующего компонента снижает коэффициент трения между подвижными элементами конструкции, что повышает чувствительность датчика, а наличие совмещающихся конусных выступов и воронок на сердечнике и в отверстиях каналов подвода давления обеспечивает перекрытие соединительных каналов при экстремальных давлениях и повышают надежность работы датчика, эти особенности соответствуют критериям новизны и существенного отличия.

На чертеже изображен датчик разности давлений.

Датчик содержит корпус 1, канал 2 для подвода давлений, запорные вентили каналов подвода давления, выполненных в виде воронок 4, преобразователь 5 перемещения (сердечник и индуктивная катушка). Перегородка состоит из сердечника 6, на котором крепятся магнитные шайбы 7, диэлектрические прокладки-шайбы 8 и конус 9. Ферромагнитная жидкость располагается на вершинах магнитных шайб 7 и в свободном пространстве между шайбами 8.

Датчик собирается по следующей схеме. Шайбы 7 из магнитного материала намагничены, собираются с прокладками из диэлектрического материала меньшего диаметра на магнитопроводном стержне, заканчивающемся конусными выступами, и вставляются в немагнитный корпус с зазором в 0,01 мм, свободное пространство заполняется ферромагнитной жидкостью. Так

0 как рядом стоят магнитные шайбы, то между ними замыкаются силовые линии магнитного поля, по которым растекается ферромагнитная жидкость, концентрируясь на конусных выступах шайб, обеспечивая гер5 метичность между рабочими камерами.

Ферромагнитная жидкость представляет собой коллоидный раствор частиц твердого ферромагнетика в жидкости-носителе. Броуновское движение и наличие в жидко0 сти диспергирующего агента препятствует слипанию частиц. Размеры частиц ферромагнитной жидкости составляют 50-1ООА, а объемная концентрация достигает 20%, что обеспечивает возникновение в жидкости

5 значительного магнитного момента единицы обьема. Последнее обстоятельство обуславливает сильное взаимодействие ферромагнитных жидкостей с внешними полями преобразователя 5 перемещения, ко0 торыйпредставляетсобой

дифференциально-трансформаторную систему, что обеспечивает повышение чувстви- тельности и времени срабатывания контрольно-измерительной аппаратуры.

5Полностью герметизируя перегородку,

уплотнение из ферромагнитной жидкости препятствует проникновению газа или жидкости из одной полости трубки в другую. Величина удерживаемого перепада

0 давления определяется пондемоторной си лой, действующей со стороны магнитного поля на феррожидкость.

Величину магнитного поля можно изменять, меняя опорное напряжение в катуш5 ках преобразователя 5 перемещения, и таким образом менять диапазон перепадов давления.

Фактическое отсутствие износа сопряженных деталей, простота технического об0 служивания, способность работать без деформаций под действием переменной нагрузки обеспечивают точность, долговечность и надежность работы датчика разности давлений.

5 Принцип действия датчика разности давлений заключается в измерении выходного сигнала дифференциально-трансформаторного преобразователя при перемещении совмещенной перегородки и сердечника (7,8,9) под действием разности

давлений. Подвод контролируемой среды в рабочие камеры осуществляются через каналы 2а и 26.

Датчик работает по следующей схеме.

Контролируемая среда с помощью труб подключается к каналам 2а и 26 и заполняет рабочий объем датчика с помощью клапанов 3, обеспечивающих удаление воздуха из камер. Совмещенная перегородка и сердечник (6,7,8,9) и герметизирующий компонент при равенстве давлений находятся посередине камеры между витками электрокатушек. Через катушки проходит электрический ток, как результат действия опорного напряжения в системе дифферен- циально-трансформаторного преобразователя, имеющего определенное значение. Его величина обеспечивает герметизацию камеры и уровень перепада давлений. При появлении разности давления на допусти- мом уровне происходит мгновенное отклонение стержня от центрального положения и появляется сигнал в дифференциально- трансформаторном преобразователе. Этот сигнал направляется на блок регулировки подачи рабочей среды, что приводитк выравниванию давлений,

Датчик разности давления можно также настроить на режим, когда он будет обеспе- чивать определенный перепад давлений, необходимый, например, при технологическом процессе, и таким образом регулировать количество проходящих рабочих сред по двух разным трубам.

Формула изобретения

1.Датчик разности давлений, содержащий цилиндрический корпус, с каждого торца которого выполнен канал для подвода давления, установленный между каналами в осевом отверстии сердечник и катушку индуктивности, размещенную соосно сердечнику, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и обеспечения возможности регулировки порога срабатывания, в него введена ферромагнитная жидкость, расположенная между поверхностями осевого отверстия и сердечника, при этом сердечник выполнен в виде соединенных между собой магнитных шайб и размещенных между ними диэлектрических прокладок меньшего диаметра, а катушка индуктивности установлена с внешней сто- ооны корпуса.

2.Датчик по п.1. о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения надежности, в нем сердечник с двух торцов снабжен ограничителями хода, каждый из которых выпол- нен в виде корпуса с вершиной, обращенной к каналу для подвода давления, а между осевым отверстием и каналом выполнено коническое отверстие, большим основанием обращенное к сердечнику, при этом поверхности ограничителя хода и конического отверстия сопряжены друг с другом.

Использование: в измерительной технике, в частности для измерения разности дав- лений. Сущность изобретения; под действием разности давлений сердечник 6, состоящий из магнитных шайб 7, между которыми размещены диэлектрические прокладки 8 меньшего диаметра, перемещается и вызывает изменение сигнала в преобразователе 5 перемещения, выполненном в виде индуктивной катушки. Ферромагнитная жидкость, расположенная между поверхностями осевого отверстия и сердечником 6, герметизирует каналы 2 для подвода давления. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.