Емкостный преобразователь давления Советский патент 1976 года по МПК G01L9/12 

(54) ЕМКОСТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Д.-ШЛЕНИЯ

1

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к средствам измерения постоянного и переменного давлений в электроприводных и многофазных смесях.

Известны емкостные преобразователи

давления, в которых измеряемое давление деформирует служащую подвижным электродом емкостного преобразователя плоскую мембрану с краевым упорным бортом, закрепленную между втулками корпуса, передвижением которых регулируют расстояние между электродами преобразователя для получения заданной начальной емкости и чувствительности 1.

Однако известные -преобразователи мало пригодны для измерения малых переменных и постоянных давлений в электропроводных и многофазньгх средах ввиду того, что мемрана выполняется из металла, который растворяется в таких средах, что приводит к изменению характеристик преобразователя. Кроме того, чувствительность такого преобразователя к малым давлениям i-щзка, а при очень тонких мембранах его характеристика не стабильна. К существенным

недостаткам известного преобразователя относятся также низкая собственная частота и большое объемное смещение..

Для повышения надежности и стабиль ности измерения давления в электропроводных и многофазных средах, а также расширения частотного диапазона мембрана предложенного преобразователя вьшолнена из диэлектрика и размещена на вьшуклой, покрытой микронеровностями головке неподвижного электрода, закрепленного на диэлектрическом держателе, имеющем возможность осевого перемещения, а подмембранная полость сообщена с источником опорног давления через осевой канал в неподвижном электроде и кольцевой зазор, образованный цилиндрическими поверхностями держателя и изоляционной втулки, сообщающиеся между собой радиальными каналами, равномерно расположенными на выпуклой поверхности головки неподвижного электрода.

На фиг. 1 показан описываемый преобразователь, общий вид; на фиг. 2 - то же, вид сверху без мембраны.

Емкостный преобразователь давления содержит диэлектрическую эластичную мембрану 1; цилиндричес1шй корпус 2; расположенные коаксиально с корпусом 2 изоляционную втулку 3 и неподвижный электрод 4; диэлектрический держатель 5 неподвижного электрода, помешенный в теле втулки 3 и соединенный с ней с помощью резьбы. В теле держателя 5 имеются продольные пазы 6. Мембрана 1 закреплена с предвариттельным натягом между корпусом 2 и втулкой 3 с помощью клиновидного замка и размещена на выпуклой, покрытой микронеровностями головке неподвижного электрода 4, Натяжение мембраны регулируется при перемещении держателя 5 с неподвижным электродом 4 в осевом направлении. Изоляционная втулка 3 зажата в корпусе 2 гайкой 7, Держатель 5 электрода фиксируется гайкой 8. Винт 9 служит для закрепления электрода 4 и является его электрическим выводом. Держатель 5 и изоляционная втулка 3 образуют кольцевой зазор 1О. В теле электрода 4 выполнен осевой канал 11. Вы пуклая поверхность головки электрода 4 дренирована радиальными равномерно расположенными каналами 12. Подмембранная полость 13 преобразователя сообщена через радиальные каналы 12, осевой канал 11 и кольцевой зазор 1О с источником опорного давления (на чертеже не показан). Емкостный преобразователь давления работает следующим образом. Избыточное давление жидкости (по отношению к опорному) деформирует диэлектрическую эластичную ме брану 1, изменяя величину рабочего зазора, а следовательно, и электрическую емкост конденсатора, обкладками которого служит электрод 4 и примыкающий к мембране 1 слой жидкости. Изменение электрической емкости преобразователя при действии измеряемого давления служит мерой изменения последнего. Регулировка натяжения мембраны 1 при помощи неподвижного электрода 4 дает возможность выбрать необходимый режим работы преобразователя. Например, для обеспечения линейной девиации емкости от давления электрод 4 вьщвигается за пределы торца изоляционной втулки 3. При размещении электрода 4 относительно изоляционно втулки 3 таким образом, чтобы мембрана опиралась на него центральной частью с образо- 55 ванием сложной поверхности сопряжения, когда мембрана находится в сложной деформа ции изгиба, избыточное давление вызьтает более плотное облегание электрода и уменьшение зазора, что влечет увеличение емкости преобразователя давления. Поскольку создается недостаточная жесткость мембраны 1, преобразователь становится высокочувствитель-ным. Система дренажа устраняет залипание мембраны 1. При более сильном выдвижении электрода 4 мембрана 1 сильно натягивается « полностью облегчает электрод 4, В этом случае избыточное давление вызывает дефо1 мацию мембраны 1 на микронеровностях электрода 4, что влечет за собой изменение емкости. Вследствие создающейся высокой жесткости мембраны 1 и малых размеров микронеровностей преобразователь характеризуется широкой амплитудно-частотной характеристикой . Измерительный усилитель для измерения девиации емкости может быть любого типа. В частности, может быть применена известная схема с частотной модуляцией и частотным детектором. Формула изобретения Емкостный преобразователь давления, содержащий мембрану, закрепленную с возможностью предварительного натяжения в цилиндрическом корпусе, расположенном коакс ально с изоляционной втулкой и неподвижным электродом, отличающийся тем, то, с целью повьшдения надежности и стабильности измерения давления в электропроводных и многофазных средах, а также расширения частотного диапазона в нем мембрана вьрполнена из диэлектрика и размещена на выпуклой, покрытой микррнеровностями голов&е неподвижного электрода, закрепленного да диэлектрическом держателе, имеюшем возможность осевого перемещения, а подмембранная полость сообщена с источником опорного давления через осевой канал в непо; вижном электроде и кольцевой зазор, образованный цилиндрическими поверхностями держателя и изоляционной втулки, сообщающиеся между собой радиальными каналами, равномерно расположенными на выпуклой поверхности головки неподвижного электрода. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе. 1. Авт. свид. № 399747, GOIL9/12, 1971.

12