Датчик разности давлений

 

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано при разработке датчиков для измерения разности давлений агрессивных сред, в том числе датчиков малых разностей давлений с высокими значениями рабочих давлений, к которым предъявляются высокие требования устойчивости к воздействию температурных и механических нагрузок, и позволяет обеспечить высокую точность измерения. Измеряемые давления подаются к каналам 2 и 3 и через трубку 11, канал 9 в плате 4 и внутреннюю полость корпуса 1 соответственно к чувствительным манометрическим элементам, выполненным за одно целое с платой 4 в виде двух идентичных стоек 5 и 6 прямоугольного сечения обращенных широкими продольными гранями друг к другу. В каждой стойке 5 и 6 выполнены по четыре глухих цилиндрических канала, расположенных вдоль широких продольных граней симметрично поперечной оси стоек, причем два средних канала каждой стойки смещены в сторону одной широкой продольной грани, а два крайних - в сторону противоположной грани. Одно давление поступает в два средних канала каждой стойки, а другое - в крайние каналы, что вызывает поворот обеих стоек вследствие асимметричного расположения каналов в ней. На концах стоек установлены диски 12 и 13, на которых нанесены электроды 16 и 17 емкостного преобразователя. При деформации стоек 5 и 6 изменяется емкость между электродами 16. 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1481607 А1 (51)4 G Ol L 9/12, 7/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К Д ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ р!

ФигЛ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4309821/24-10, (22) 06.07.87 (46) 23.05.89. Бюл, N- 19 (72) В.A Раков, В.Г.Тимошенко и Е.П.Емцев (53) 531.787(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 871000, кл. G Ol L 9/04, 1979.

Патент США У- 3013234, кл. 338-40, 1961. (54) ДАТЧИК РАЗНОСТИ ДАВЛЕНИЙ (57) Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано при разработке датчиков для измерения разности давлений агрессивных сред, в том числе датчиков малых разностей давлений с высокими значениями рабочих давлений, к которым предъявляются высокие требования ус1481 тойчивости к воздействию температурных и механических нагрузок, и позволяет обеспечить высокую точность измерения. Измеряемые давления подаются к каналам 2 и 3 и через трубку 11, канал 9 в плате 4 и внутреннюю полость корпуса 1 соответственно к чувствительным манометрическим элементам, выполненным за одно целое с платой 4 в виде двух идентичных стоек 5 и 6 прямоугольного сечения, обращенных широкими продольными гранями друг к другу. В каждой стойке 5 и 6 выполнены по четыре глухих цилиндрических канала, расположенных вдоль широких продольных граней сим607 метрично поперечной оси стоек, причем два средних канала каждой стойки смещены в сторону одной широкой продольной грани, а два крайних — в сторону противоположной грани. Одно давление поступает в два средних канала каждой стойки, а другое — в крайние каналы, что вызывает поворот обоих стоек вследствие асимметричного расположения каналов в ней. На концах стоек установлены диски 12 и и 13, на которых нанесены электроды 16 и 17 емкостного преобразователя ° При деформации стоек 5 и 6 изменяется емкость между электродами 16.

6 ил.

Изобретение относится к области приборо. строения и может быть использовано при разработке датчиков для измерения разности давлений агрессивных сред, в том числе датчиков малых разностей давлений с высокими значениями рабочих давлений, к которым предъявляются высокие требования устойчивости к воздействию температурных и механических нагрузок.

Целью изобретения является ловышение точности.

На фиг. 1 показан датчик разности давлений, сечение, на фиг. 2 — сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — вид Б на фиг. 1; на фиг. 4 — конструкция чувствительного элемента; на фиг. 5вид В на фиг. 4; на фиг. 6 — сечение

Г-Г на фиг, 4.

Датчик содержит корпус 1, в котором выполнены каналы 2 и 3 для подвода давлений P u P соответственно.

К корпусу 1 приварена плата 4, а за одной целое с ней выполнены две упругие стойки 5 и 6 прямоугольного сечения с четырьмя попарно смещенными цилиндрическими калиброванными глухими каналами 7,7 и 8,8 (фиг.6).

Парные центральные каналы 7 и 7 смещены параллельно к внутренней продольной грани каждой стойки 5 и 6, а крайние каналы 8 и 8 — к наружной грани. Центральные отверстия обеих стоек соединены каналами 9..Каждая пара центральных каналов обеих стоек

2 внизу объединена цилиндрическими полостями, которые заварены заглушками. В заглушке 10 вмонтирована труб- ка 11 второй конец которой приварен к концу канала 2. Крайние каналы стоек через внутреннюю полость корпуса сообщаются с каналом 3. На верхних концах стоек 6 и 5 закреплен емкостный квазидифференциальный преобразователь, содержащий диски 12 и 13. В диске 13 выполнен жесткий центр 14, который удерживается на гибких перемычках 15 и может перемещаться ссосно диску. Стойка 6 соединена с диском 12, а стойка 5 — с жестким центром 14 диска 13. По наружному диаметру диски 12 и 13 сварены между собой лазерной сваркой на расстоянии фиксированного зазора.

На поверхностях дисков, обращенных друг к другу, образовано две пары электродов: дисковые электроды 16 в центре и кольцевые 17 по периферии.

Периферийные электроды 17 образуют конденсатор постоянной емкости С а центральные, дисковые электроды

16 — конденсатор переменной емкости С„. Зазор между дисками обусловливает начальные емкости конденсаторов. Электроды 16 и 17 нанесены на полированные поверхности металлических дисков 12 и 13 и на жесткий центр 14 через диэлектрический слой методом микроэлектронной технологии, например вакуумным напылением. Кор-.

1481607 пус датчика закрывается кожухом 18, в который вварена панель 19 с электрическими гермовыводами 20. Кожух 18 закрывается крышкой 21, содержащей вилку 22 штепсельного разъема. По5 лость внутри кожуха вакуумируется, а все соединения выполняются сваркой.

Датчик работает следующим образом.

Рабочие давления Р„ и Р подводят ®О через каналы 2 и 3 и соответствующие каналы и внутреннюю полость в корпусе 1 к чувствительным манометрическим элементам. При этом к парным центральным каналам 7 и 7 каждой стойки 5 и 6 подводится первое давление, к парным крайним каналам 8

I и 8 — второе давление. При одинаковых значениях давлений Р, и Р концы стоек неподвижны. При превышении ,давлений Р < над Р, за счет разности продольных напряжений в толстых и тонких стенках стоек возникают изгибные усилия, поворачивающие концы стоек 5 и 6 друг к другу.

Происходит сближение концов стоек, уменьшение зазора между электродами 16 и соответствующие увеличение емкости рабочего конденсатора С„, которое преобразуется в изменение электрического сигнала.

При превышении давления Р, над Р происходит обратное перемещение концов стоек и, соответственно, увеличение рабочего зазора конденсатора, уменьшение его емкости.

Выполнение стоек прямоугольного сечения с парным расположением одинаково смещенных параллельных отверстий позволяет обеспечить устойчивое перемещение конца стойки в плоскости ее грани и исключить поворот стойки. Чувствительный элемент предлагаемого датчика обеспечивает малый ход подвижного элемента преобразователя от нескольких единиц до нескольких десятков микрон, достаточный для функционирования емкостного преобразователя.

Выполнение чувствительного элемента в виде массивных стоек за одно целое с основанием обеспечивает высокую жесткость и, соответственно, высокую устойчивость к механическим нагрузкам — вибрации, ударам, линейным ускорениям.

Выполнение жесткой сварной конструкции датчика с упругими стойками с калиброванными отверстиями, в качестве чувствительных элементов, при выборе соответствующих материалов позволяет обеспечить повышенную ус-. тойчивость к коррозионным средам и, соответственно, повышенную стабильность показаний прибора, Сечение каналов в стойках выбрано ,цилиндрическим, так как легко обеспечивается их идентичность при изготовлении, например доводка развертка" ми>и это сечение имеет минимальные микродеформации от внутреннего давления. Остаточной погрешностью от недифференциальности можно управлять, меняя толщину стенок шлифованием или притиркой.

Ф о р м у л а изобретения

Датчик разности давлений, содержащий плату с каналами для подвода давлений, на которой установлены два чувствительных манометрических элемента, на концах которых закреплены электроды емкостного преобразователя, отличающий с я тем, что, с .целью повышения точности, в нем манометрические элементы выполнены за одно целое с платой в виде двух идентичных стоек прямоугольного сечения, обращенных широкими продольными гранями друг к другу, в каждой из которых выполнены по четыре глухих цилиндрических канала, расположенных вдоль широких продольных граней симметрично поперечной оси стоек, причем два средних канала каждой стойки смещены в сторону одной широкой продольной грани, а два крайних — в сторону противоположной грани, прн этом средние и крайние каналы в обоих стойках соответственно соединены между собой и подсоеди" цены к каналам для подвода давления.

1481607

)48)607

Фиа 6

Составитель М.Жуков

Редактор H.Áoáêoâà Техред Л. Сердюкова

Корректор И.Муска

Заказ 2678/42 Тираж 790 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101