Датчик давления жидкости Советский патент 1978 года по МПК G01L11/00 

1

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к датчикам давления.

Известны конструкции датчиков давления, которые содержат корпус с чувствительным органом, например мембраной или сильфоном, передающим усилие от действия давления тензометрическим элементам

недостаткам известных датчиков относится трудность измерения высоких давлений. Обеспечение при этом надежных прочностных характеристик чувствительных элементов датчика приводит к существенному снижению точности измерения, усчожняет конструкцию и ограничивает диапазон измеряемых величин давления.

Известны датчики, принцип действия которых основан на аэрогидродинамических эффектах, однозначно определяемых величиной давления в потоке. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому датчику давления является датчик, в котором командный сигнал, преобразуемый электрической системой в выходной электрический сигнал, формируется силой лобового сопротивления, действующей на тело, размещенное в потоке 2. Недостатком этого датчика состоит в том, что наличие сил трения при перемещении чувствительного элемента, не имеющих стабильного значения, существенно влияет на величину результирующей силы, преобразуемой в электрический сигнал. Кроме того, даже при малых размерах тела датчика, размещенного в потоке, с ростом величины замеряемого давления сила лобового сопротивления достигает больших значений, что ведет к увеличению жесткости пружины. Все это снижает точность замера высоких давлений.

Цель изобретения - повыщение верхнего предела измеряемого давления и точности.

Это достигается тем, что в датчике давления, содержащем корпус, внутри которого установлен чувствительный элемент, связанный с преобразователем перемещения чувствительного элемента в выходной сигнал, и измерительный элемент, измерительный элемент выполнен в виде кавитирующего элемента с регулируемым входным сопротивлением, на выходе которого установлен чувствительный элемент в виде подпружиненного проточного сильфона с тарелью, надсильфон}шя полость которого соединена с полостью низкого давления.

На чертеже схематично показан предлагаемый датчик давления.

Датчик содержит трубку 1 Вентури, сильфон 2, тарель 3, пружину 4, регулировочный винт 5, гайку 6, жиклер 7, преобразовательную электрическую систему 8.

Измерительный элемент датчика выполнен в виде трубки 1 Вентури, работающей в режиме развитой кавитации, сопротивление и расход через которую настраиваются при данном значении входного давления путем перепуска части расхода с входа трубки в горловую часть через щель Л. На выходе трубки 1 установлен сильфон 2 с тарелью 3, поджатый 4 настройки. Перемещение тарели 3 может быть преобразовано в любой вид сигнала (механический, гидравлический или электрический), который регистрирует величину давления жидкости в потоке. Чувствительный элемент датчика - сильфон 2 работает нри низком перепаде давления (перепад давления на задающих отверстиях Б тарели 3), который определяется расходом через трубку 1 Вентури и площадью отверстий Б. Принятый перепад давления на сильфоне 2 (1 -10 кгс/см2) уравновешивается силой затяжки пружины 4, которая осуществляется регулировочным винтом 5, фиксируемым в заданном положении гайкой 6. Слив расхода, идущего через датчик, из полости В осуществляется через жиклер 7.

Работа датчика ос ществляется следующим образом. При изменении величины давления жидкости в заданном диапазоне, в котором обеспечивается кавитационный режим истечения через трубку 1 Вентури, нроисходит изменение расхода через нее, величина которого определяется только значением входного давления. Это приводит к отклонению перепада давления на сильфоне 2 от значения, уравновещиваемого пружиной 4, а следовательно, и к перемещению тарели 3, что и преобразуется в выходной сигнал датчика системой 8. Перемещение А тарели 3 связано с величиной давления Р жидкости в потоке пропорциональной зависимостью

h KP, где

/сl lp-Prp

К

Cn-f-Cc

здесь FC- эффективная площадь сильфона 2;

Сд И С с - соответственно жесткости сильфона 2 и пружины 4; Цтр, FTP - коэффициентрасхода

трубки 1 Вентури, приведенный к площади горла;

M.T, т - коэффициент расхода отверстий тарели 3 и их суммарная площадь.

Таким образом, чувствительный элемент датчика нагружен небольшим усилием, которое практически не зависит от уровня измеряемого давления и для сколь угодно больших давлений жидкости может быть выбрано достаточно малым. Как видно из приведенной зависимости, ход Я тарели 3 легко регЗлнруется конструктивными параметрами датчика и связан с величиной замеряемого давления пропорциональной зависимостью.

Составные части измерительного органа с достаточной точностью позволяют осуществить их гидравлическую настройку, которая технологична и не требует спецоборудования. Возможность осуществления такой настройки позволяет выиолнить замер давления с высокой точностью независимо от абсолютной его величины.

Формула изобретения

Датчик давления жидкости, содержащий корпус, внутри которого установлен чувствительный элемент, связанный с преобразователем перемещения чувствительного элемента в выходной сигнал и измерительный элемент, отличающийся тем, что, с целью повышения верхнего предела измеряемого давления и точности, в нем измерительный элемент выполнен в виде кавитирующего элемента с регулируемым входным сопротивлением, на выходе которого установлен чувствительный элемент в виде подпружиненного проточного сильфона с тарелью, надсильфонная полость которого

соединена с полостью низкого давления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Нуберт Г. П. Измерительные преобразователи неэлектрических величин. Л., 1970,

с. 144.

2.Авторское свидетельство СССР № 425065, кл. G OIL 11/00, 1972.