Устройство для измерения давления

 

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике. Цель изобретения - повышение точности, быстродействия и упрощение конструкции. В корпусе установлены первый сильфон 1, герметично установленный на основании корпуса и / 2 частично заполненный контактной жидко - стью 6, второй сильфон 3 с герметичной крышкой 5, соединенный соосно и герметично с первым, приемопередающий пьезоэлектрический преобразователь 19, установленный соосно сильфонам с внутренней стороны основания корпуса и соединенный с электронным преобразователем. При этом второй сильфон установлен обращенной к основанию корпуса крышкой внутри первого и частично погружен в контактную жидкость, а эффективные длины и их материалы выбраны в соответствии с условием эф.н(Хн иф.в Яв, где эф.н и эф.в - эффективные длины первого и второго сильфонов; «н и OB -температурные коэффициенты линейного расширения материалов первого и второго сильфонов. 1 ил. 4 СП С ч| со о ю ю vj

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 6 01 1 11/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4778220/10 (22) 04.01.90 (46) 07.06.92. Бюл. М 21 (71) Донецкий государственный университет (72) С.П. Клопенко (53) 531.787 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

ЬЬ 1256789, кл. G 01 1 7/06, 1987, Авторское свидетельство СССР

1Ф 1384975, кл. G 01 1 7/06, 1988. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к контрольноизмерительной технике. Цель изобретения — повышение точности, быстродействия и упрощение конструкции. В корпусе установлены первый сильфон 1, герметично установленный на основании корпуса и

„„SU „„1739227A1 частично заполненный контактной жидкостью 6, второй сильфон 3 с герметичной крышкой 5, соединенный соосно и герметично с первым, приемопередающий пьезоэлектрический преобразователь 19, установленный соосно сильфонам с внутренней стороны основания корпуса и соединенный с электронным преобразователем.

При этом второй сильфон установлен обращенной к основанию корпуса крышкой внутри первого и частично погружен в контактную жидкость, а эффективные длины и их материалы выбраны в соответствии с условием!эф.н ан =!зф.a Qs, где 1эф.н и Ьф.в — эффективные длины первого и второго сильфонов; ан и а — температурные коэффициенты линейного расширения материалов первого и второго сильфонов. 1 ил.

1739227

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для контроля и измерения давления во взрывоопасных или агрессивныхх средах, например морской воде.

Известны измерители давления, содержащие измерительный сильфон, частично заполненный контактной жидкостью, в которой распространяются излучаемые пьезоэлектрическим преобразователем акустические импульсы, длина пробега которых в контактной жидкости является функцией величины измеряемого давления, Недостатком таких измерителей является низкая точность, обусловленная отсутствием компенсации воздействия внешних факторов, Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является измеритель давления, содержащий корпус, первый измерительный сильфон, герметично установленный на плоском основании корпуса, второй измерительный сильфон, герметично соединенный втулкой соосно с первым, плоскопараллельную основную крышку, герметично соединенную с торцом второго измерительного сильфона, образующего с первым герметичную емкость, контактную жидкость, частично заполняющую вакуумированную герметичную емкость, приемопередающий пьезоЭлектрический преобразователь, установленный соосно измерительным сильфонам с внутренней стороны основания корпуса, функциональный преобразователь, вход которого соединен с пьезоэлектрическим преобразователем, регистратор, вход которого соединен с выходом функционального преобразователя, Недостатком этого измерителя является большая погрешность, обусловленная тепловой инерционностью контактной жидкости, погрешность, вносимая влиянием температуры на длину пробега ультразвуковых импульсов, так как в измерителе опоры отражателей ультразвуковых импульсов под воздействием температуры изменяют свою длину, что, при изменении длины опор, например, на 1 мм, приводит к изменению пути ультразвуковых импульсов на 2 мм, а также не учтено, что скорость распространения ультразвуковых импульсов жидкости зависит от ее температуры и давления. Измеритель непригоден для эксплуатации во взрывоопасных средах, сложен в изготовлении и энергоемок, что не позволяет использовать его в автономных батарейных измерительных комплексах.

Цель изобретения — повышение точности, быстродействия и упрощение конструкции.

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве, содержащем корпус, первый сильфон, герметично установленный на основании корпуса и частично заполненный контактной жидкостью, второй сил ьфон с герметичной крышкой, соединенный соосно и герметично с первым, приемопередающий пьезоэлектрический преобразователь, установленный соосно сильфонам с внутренней стороны основания корпуса и соединенный с электронным преобразователем, второй сильфон установлен обращенной к основанию корпуса крышкой внутри первого и частично погружен в контактную жидкость, при этом эффективные длины и их материалы выбраны в соответствии с условием

1эф.н н = Iэф.в сгв где Iэф.н и 1эф.в — эффективные длины первого и второго сильфонов; а„и ав — температурные коэффициенты линейного расширения материалов первого и второго сильфонов.

На чертеже показано устройство для измерения.

Измеритель давления содержит первый измерительный сильфон 1, контактирующий с контролируемой средой наружной поверхностью, втулку 2 в виде плоского кольца, герметично закрывающую измерительный сильфон 1, второй измерительный сильфон

3, герметично соединенный с втулкой 2, на которой размещена пробка 4, крышку 5, герметично закрывающую второй измерительный сильфон 3, причем поверхность крышки

5, погруженной в контактную жидкость 6 и обращенная к основанию 7, является отражателем ультразвуковых импульсов, В корпусе 8 размещен приемопередающий пьезоэлектрический преобразователь 9, установленный соосно сильфонам 1 и 3, функциональный преобразователь 10 и регистратор 11.

Устройство для измерения давления работает следующим образом.

При воздействии наружного давления сильфон 3 растягивается, уменьшая величину базы1ь пробега ультразвукового импульса, излучаемого пьезоэлектрическим преобразователем 9, частота выходного сигнала вследствие этого на выходе регистратора 11 увеличится. Сильфон 1 в это же время сжимается под действием наружного давления, уменьшая величину базы Ia пробега ультразвукового импульса, частота на выходе регистратора 11 еще более увели1739227

10

20

55 чится, при этом на единицу прироста в ту или другую сторону длины базы 1ь величина пути, пробегаемого ультразвуковым импульсом, изменяется на две единицы, существенно повышая чувствительность устройства, что вызывает необходимость устранения дестабилизирующего воздействия температуры, вызывающего увеличение погрешности из-за изменения длины сильфонов и температурного изменения скорости звука в контактной жидкости и противодавления воздушной прослойки, Компенсация погрешности, обусловленной температурным расширением сильфонов производится с учетом того, что основной вклад в прирост высоты сильфонов под воздействием температуры вносят его участки, параллельные их осям, поэтому длина сильфона lэф, учитываемая при определении удлиняющейся части сильфона, равна

1эф =1 — 22 Яв где! — полная высота сильфона;

2- число гофр;

Рэ — внутренний радиус гофра.

Поэтому под воздействием температуры первый сильфон 1 удлинится на величину

Л1н = 1эф.н ан ° t, где ан — температурный коэффициент линейного расширения материала первого сильфона, а второй сильфон 3 удлинится на величину Аэ = lэф.8 аэ t, где аэ — ТКЛР материала второго сильфона, но так как ЛIH =ЛIB относительно плоскости, в которой они соединены друг с другом по торцам, то длина базы 1ь неизменна.

Так как второй сильфон работает на растяжение, его ход не должен превышать 80 максимального хода, Для выполнения этого условия ход второго сильфона, в случае его большей первого чувствительности, ограничивается, например, кронштейном, охватывающим второй сильфон при достижении номинального растяжения и укрепленным в месте соединения обоих сильфонов.

При измерении давлений в агрессивных жидкостях сильфоны изготавливаются из полимерных материалов, например из фторопласта. ГОСТом разрешено телескопическое соединение сильфонов, Известны растворы, скорость звука в которых в определенных температурных интервалах постоянна с незначительными отклонениями на краях интервалов, что позволяет использовать это свойство растворов в устройстве для измерения давления.

Возможно применение спиртового раствора с концентрацией 15,62%, при этом скорость звука достаточно постоянна для ряда практических целей в интервале температур 15 — 25 С.

Например, контактная жидкость представляет собой раствор из смеси химически чистых 49,5 уксусной кислоты, 0,5 этилацетата, 50 этилового спирта, к этой смеси прибавляется 80 обезгаженной дистиллированной воды, Для компенсации погрешностей, вносимых противодавлением воздуха, заполняющего свободный от контактной жидкости объем, производится частичное удаление воздуха из свободного объема с тем, чтобы в свободном объеме были бы пары компонентов контактной жидкости, с давлениями, пропорциональными концентрации каждого компонента в растворе.

Например, после заливки необходимого количества контактной жидкости, определяемого условием погружения крышки-отражателя в жидкость во всем рабочем диапазоне устройства, сильфон 1 при открытой пробке 4сжимаютдо нужного расположения уровня жидкости, герметично закрывают пробкой 4 измеритель и освобождают сильфон 1, Преимущество предлагаемого устройства в отличие от известного заключаегся в повышении точности, упрощении сборки и настройки измерителя, возможности применения в системах контроля и управления параметрами жидких агрессивных и взрывоопасных сред, в возможности использования устройства в качестве простого и компактного измерителя микроперемещений, использующего для индикации данных аттестованные недорогие приборы серийного изготовления, например частотомеры.

Формула изобретения

Устройство для измерения давления, содержащее корпус, первый сильфон, герметично установленный на основаии и частично заполненный контактной жидкостью, второй сильфон с герметичной крышкой, соединенный соосно и герметично с первым, приемопередающий пьезоэлектрический преобразователь, установленный соосно с сильфонами с внутренней стороны основания корпуса и соединенный с электронным преобразователем, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, быстродействия и упрощения конструкции, второй сильфон установлен обращенной к основанию корпуса крышкой внутри первого и частично погружен в контактную, жидкость. при этом эффективные длины сильфонов и их материалы выбраны в соответствии с условием

l,ф.;а = 4ф., аэ, 1739227

Составитель С. Клоп енко

Техред М. Моргентал Корректор М,Демчик

Редактор Е.Папп

Заказ 1996 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 где 1,ф., и 1,ф.8 — эффективные длины первого и второго сильфонов; а, а8 — температурные коэффициенты расширения материалов первого и второго сильфонов.