Датчик разности давлений

 

Использование: изобретение может быть использован с целью повышения точности измерений и надежности конструкций в датчике разности давлений. Сущность: датчик разности давлений содержит корпус 1 с тремя мембранами 2, 5, 6 и преобразователем перемещений, причем упругие мембраны выполнены соосно и параллельно и соединены в своих центрах стяжкой, причем средняя мембрана выполнена большей площади и меньшей толщины, чем боковые мембраны и расположена в плоскости симметрии датчика . 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 1 7/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4850746/10 (22) 10.07.90 (46) 23.09.92; Бюл. М 35 (71) Научно-производственное объединение

"Ротор" (72) Е.К.Бюнау, В.В.Попов, И.Н.Юдин и

Е,А,Карцев (56) П.П.Кремлевский, Расходомеры и счетчики количества, Л., Машиностроение, 1989 г., с. 188.

Д.И.Агейкин и др., Датчики контроля и регулирования, M., Машиностроение, 1965 г., с. 622, фиг. V 83.

Изобретение относится к точному приборостроению, а именно к датчикам разности давлений (датчикам перепада давления, дифманометрам, реле разности давлений).

Известны датчики типа "Сапфир" (1), снабженные плоской дисковой мембраной малого размера с полупроводниковыми тензорезисторными преобразователями и двумя гофрированными мембранами, образующими две полости, заполненные кремнеорганической жидкостью. Последняя передает давление на обе стороны чувствительной мембраны, изгибающейся в сторону меньшего давления, Эти датчики имеют ряд недостатков: сложность изготовления, нестабильность характеристик во времени и от температуры, Кроме того, конструкция содержит микроэлектронные схемы и гермовыводы, нагруженные рабочим давлением жидкости, что снижает надежность, Известно реле разности давлений (2), содержащее корпус с закрепленными в нем тремя мембранами. Мембраны расположеЯ2 1763917 А1 (54) ДАТЧИК РАЗНОСТИ ДАВЛЕНИЙ (57) Использование: изобретение может быть использован с целью повышения точности измерений и надежности конструкций в датчике разности давлений. Сущность: датчик разности давлений содержит корпус 1 с тремя мембранами 2, 5, 6 и преобразователем перемещений, причем упругие мембраны выполнены соосно и параллельно и соединены в своих центрах стяжкой, причем средняя мембрана выполнена большей площади и меньшей толщины, чем боковые мембраны и расположена в плоскости симметрии датчика. 1 ил. ны соосно и параллельно друг другу и соединены между собой по центру штоком. Полости между первой и второй мембраной и второй и третьей сообщены соответственно с первым и вторым штуцерами. Преобразователь перемещения центра мембран расположен с внешней стороны полостей, нагруженных давлением измеряемой среды. Недостатком реле разности давлений является его низкая точность.

Целью изобретения является повышение точности. Указанная цель достигается тем, что в нем вторая мембрана выполнена меньшей толщины и большей площади, чем первая и третья.

На чертеже изображена схема датчика разности давлений.

Датчик разности давлений содержит корпус 1 с отверстиями, подводящими давление Р1 и Pz, среднюю мембрану 2, разделяющую на две полости 3 и 4, боковые мембраны 5 и 6, соединенные со средней мембраной 2 стяжкой 7. На корпусе 1 и

1763917 стяжке 7 размещены элементы преобразователя перемещений 8 и 9 стяжки 7 относительно корпуса 1.

Датчик работает следующим образом.

При равенстве давлений Р и Pz в полостях 3 и 4 все элементы датчика нагружены равными и противоположно направленными силами, уравновешивающими друг друга. При этом мембрана 2 находится в среднем положении, а мембраны 5 и 6 удерживаются от симметричных относительно мембраны 2 перемещений стяжкой 27. При появлении разности давлений Р и Р средняя мембрана упруго перемещается в сторону меньшего давления, упруго выгибая при этом стяжкой 7 мембраны 5 и 6, При смещении стяжки 7 на величину Х достигается равновесие между силой пропорциональной произведению разности давлений

F > и Рг на разность площадей мембраны 2 и 5 и силами упругих деформаций мембран.

Упругое смещение стяжки Х преобразуется в электрический сигнал, пропорциональный разности давлений. В качестве преобразователя перемещений могут быть использованы индуктивные, струнные и другие датчики перемещений, включенные по дифференциальной схеме.

Благодаря наличию соосно расположенных мембран и соединению их стяжкой, преобразователи перемещений оказываются полностью вынесенными из полостей, нагруженных давлением контролируемой среды или вспомогательной жидкости. Это повышает эксплуатационную надежность датчика, особенно необходимую в условиях добычи нефти и газа.

В предложенном устройстве повышен ие точности достигается строго с им метрич5 ной схемой, обеспечивающей тепловую и жесткостную симметрию датчика относительно средней мембраны, что позволяет эффективно использовать дифференц и ал ь н ы и метод преобразования перемещений

10 стяжки, исключая при этом погрешности от полного давления, температуры датчика и др., симметричные относительно средней мембраны погрешности и удваивая крутизну сигнала: увеличенной чувст15 вительностью датчика к перепаду давления из-за увеличенной площади и уменьшенной толщины средней мембраны относительно крайних. Датчик не требует подрегулировок во время эксплуатации.

20 Формула изобретения

Датчик разности давлений, содержащий корпус, в котором закреплены по своим наружным диаметрам первая, вторая и третья мембраны, причем мембраны распо25 ложены соосно и параллельно друг другу и соединены между собой по центру штоком, а полости между первой и второй мембранами и второй и третьей сообщены соответственно с первым и вторым штуцерами, при

30 этом преобразователь перемещения центра мембран расположен с внешней стороны первой, или третьей мембраны, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности, в нем вторая мембрана выполне35 на меньшей толщины и большей площади, чем первая и третья.

1763917

Составитель В.Попов

Редактор Т.Куркова Техред М,Моргентал Корректор А.Бучок

Заказ 3451 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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