Мембранный блок Советский патент 1982 года по МПК G01L7/08 

Наружные зоны 7 и 8 мембран, находящиеся снаружи от кольцевых участков, расположены на некотором расстоянии от поверхностей 9 и 10 основания. Внутренние зоны 11 и 12 мембран, находящиеся внутри кольцевых участков, также расположены на некотором расстоянии от поверхностей 13 и 14 основания, при этом центральные части 15 и 16 мембран жестко связаны между собой штоком 17 через центральное отверстие 18 в основании.

Кольцевой участок каждой мембраны расположен на диаметре, при котором образуется наружная зона с эффективной поверхностью, большей, чем эффективная новерхность внутренней зоны мембраны, а эластичность наружной зоны выше эластичности оболочки внутренней зоны. Оба кольца участка расположены на равных диаметрах, чтобы обеснечить равные эффективные площади внутренних зон.

Поверхности 9, 10 и 13, 14, обращенные к мембранам, выполнены совпадающими с формой мембранных гофр соответственно в зонах 7, 8 и И, 12, прижимаемых к основанию нри одностороннем воздействии перегрузочного давления.

Каждая мембрана нрикренлена к штоку без нарушения герметичности и целостности своей оболочки, например, при помощи сварки.

Имеется средство для передачи движения мембран под действием разности давлений, содержащее рычаг 19 с герметичной упругой опорой в виде мембраны 20 малого диаметра, закренленной на выст)ше 21 основания. Конец 22 рычага, расположенный внутри отверстия 23 основания с некоторым зазором, взаимодействует со штоком 17 через штифт 24, установленный в штоке. Другой конец 25 рычага располол ен снаружи основания по другую сторону герметичной мембраны 20 и служит для взаимодействия с преобразователем.

Полости 26-29 сообщаются между собой через каналы 30 и 31 и отверстия 18 и 23 в основании, при этом образуется единая герметичная полость, заполненная жидкостью через канал 32, унлотненный шариком 33 и винтом 34.

На штоке имеются опорные поверхности 35 и 36, расположенные на некотором расстоянии от опорных поверхностей 37 и 38 на основании и ограннчивающие перемещение мембран при одностороннем воздействии нерегрузочного давления.

Имеются фланцы 39 и 40, установленные на основании и образующие полости 41 и 42 для подвода к мембранам 3 и 4 контролируемых давлений через отверстия 43 и 44. Уплотнительные кольца 45 и 46, выполненные, например, из фторопласта, герметизируют полости по наружному контуру мембран, предохраняя основание от контакта с рабочей средой при изменении перепада давлений. Фланцы и мембраны могут быть выполнены из различных коррозионно-стойких материалов, например из хастеллоя, титана, никеля, тантала и других металлов.

Средство для нередачн движения мембран иод действием разности давлений расположено во внутренней герметнзированной нолости мембранного устройства, заполненной нейтральной жидкостью, например кремнийоргаиической. Поэтому рычаг 19 и его унругая мембрана 20 не подвергаются воздействию рабочей среды, что улучшает коррозионную стойкость всего

мембранного з стройства.

Мембранное устройство имеет средство защиты мембран от разрушення при одностороннем воздействии перегр)зочного давления (фиг. 3).

На штоке 17 установлены з-нлотиительные кольца 47 и 48, выполненные, например, из резины. Зти кольца расположены на некотором расстоянии от опорных поверхностей 37 и 38 основания и могут герметично нерекрывать отверстие 18 основания со стороны действия перегрузочного давления.

Полости 26 и 28 соединены друг с другом неносредственно при помощи канала 49, а

полости 27 и 29 - ирн помощи канала 50. Поверхности 9, 10, 13 и 14 основания имеют простую форму, так как при перегрузках давлением мембраны не сонрикасаются с ними.

Мембранное устройство, чувствительное к разности давлений, работает следующим образом.

Большее из двух контролируемых давлений подводится к мс:., ,3 через отверстие 43 во фланце 39. Меньшее из двух контролируемых давлений подводится к мембране 4 через отверстне 44 во фланце 40. Оба давления иреобразуются на эффективных поверхностях внутренних зон 11 и

12 мембран в пропорциональные силы, направленные навстречу друг другу и действующие вдоль общей оси мембран и штока 17. Результирующая сила, равная разности действующих сил, передается через штифт

24 на конец 22 рычага 19, который поворачивается на некоторьга угол относительно упругой опоры 20, при этом конец 25 рычага взаимодействует с устройством (на чертежах не изобралсено), преобразующим поворот рычага 19 в электрический или пневматический выходной сигиал.

Мембранное устройство, чувствительное к разности давлений, имеет небольшую темпер атурн ао погрешность и погрешность,

обусловленную сжимаемостью жидкости при больших статических давлениях. Как известно, при изменении температуры и статического давления, действующего по обе стороны мембран 3 и 4, происходит изменение начального объема жндкости, заполняющей внутреннюю полость мембранного устройства. Это нзменение объема жидкости в большей мере воспринимается упругой поверхностью наружной зоны каждой мембраны, благодаря чему оболочка внутренней зоны мембраны деформируется на очень малую величину и нентральные части 15 и 16 мембран вместе со штоком 17 практически не смешаются от своего начального положения и не вызывают появления погрешности всего устройства.

Мембранное устройство согласно изобретению особенно целесообразно использовать для контроля большой разности давлений, например, в пределах от 0,4 до 10 кгс/см. В этом случае обычно применяются мембраны с достаточно малой эффективной плошадью, поэтому без существенного увеличения габаритных размеров всего устройства легко обеспечить необходимые соотношения эффективной поверхности наружной и внутренней зон мембран.

При одностороннем воздействии перегрузочного давления на мембрану 3 (см. фиг. 1) ее наружная зона 7 и оболочка внутренней зоны 11 нрижимается к поверхностям 9 и 13 основания, которые совпадают с формой мембранных гофр и заш;ишают мембрану от разрушения. Центральная часть 15 мембраны вместе со штоком 17 перемещается до контакта опорной поверхности 35 штока с опорной поверхностью 37 основания, при этом центральная часть 16 и оболочка внутренней зоны 12 мембраны 4 отходят от поверхностей 38 и 14 основания, и полость 29 воспринимает дополнительный объем жидкости, вытесняемый из полости 28. Жидкость из полости 26 вытесняется через каналы 30 и 31 в полость 27, при этом наружная зона 8 мембраны прогибается, увеличивая расстояние до поверхности 10 основания.

При одностороннем воздействии перегрузочного давления на мембрану 4 ее защита от разрушения осуществляется аналогичным образом.

Мембранное устройство, показанное на фиг. 3, при одностороннем воздействии перегрузочного давления на мембрану 3 работает следующим образом.

Под действием перегрузочного давления нейтральная часть 15 мембраны вместе со штоком 17 перемещается до контакта поверхности 35 штока с опорной поверхностью 37 основания, при этом уплотнительное кольцо 47 герметично перекрывает отверстие 18 основания и препятствует вытеснению хчидкости из полостей 26 и 28. Замкнутая в этих полостях жидкость препятствует прогибу наружной зоны 7 и оболочки

внутренней зоны И мембраны и благодаря этому защищает мембрану от разрущения. При одностороннем воздействии перегрузочного давления на мембрану 4 ее защита от разрушения осуществляется аналогичным образом, при этом отверстие 18 основания герметично перекрывается уплотнительным кольцом 48.

Формула изобретения

Мембранный блок, содержащий две мембраны, прикрепленные по наружному контуру к противоположным сторонам основания и образующие с основанием заполненную жидкостью герметичную полость, при этом каждая мембрана удалена от основания, а центральные части мембран жестко связаны между собой через отверстие в основании, отличающийся

тем, что, с целью повышения коррозионной стойкостн, уменьшения температурной погрешности и погрешности, обусловленной сжимаемостью жидкости при больших статических давлениях, в нем каждая из мембран снабжена кольцевым участком, жестко связанным с основанием, расположенным между наружным контуром и центральной частью мембраны и образующим с основанием заполненную жидкостью полость, соединенную каналом с общей герметичной полостью.

45 52

j« J3 2

45 iu 42

. f

25

26

27

rU/-- ,,-:

иг J