Датчик абсолютного давления

 

О П И С А Н И Е 36l404

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Coeercea

Социалистические

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 16.11.1971 (№ 1621209/18-10) с присоединением заявки №

Приоритет

М. Кл. G 01l 7/06

Комитет оо аслам квобретений и открытиЯ ори Совете Министров ссср

Опубликовано 07.Xll.1972. Бюллетень № 1 за 1973

Дата опубликования описания 19.1.1973

УДК 531.787.91(088.8) Авторы изобретения

В. Я. Скотников, Е. П. Черкасов и Г. С. Шихалев

Заявитель

ДАТЧИК АБСОЛЮТНОГО ДАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области приборостроения, а именно к приборам для измерения абсолютного давления.

Известны устройства для измерения абсолютного давления, принцип действия которых основан на измерении давления порциями, измеряемыми реле разности давления, рабочие полости которого разобщены клапаном, управляемым сигналами реле давления, подключенного к измеряемой магистрали через последовательно соединенные капилляр и дополнительный клапан. Недостатком известного устройства является то, что его дискретность ограничивается чувствительностью реле давления и равняется для современных реле давления приблизительно 5 мм вод. ст. А это ограничивает возможность его применения для измерения малых давлений.

Целью изобретения является расширение диапазона измерения.

Для достижения поставленной цели датчик абсолютного давления, содержащий реле разности давления и электрическую измерительную схему, снабжен двумя сильфонами, подвижные основания которых жестко связаны между собой рамой с якорями электромагнитов и клапанными устройствами, взаимодействующими с укрепленными на корпусе статорами, обмотки которых включены в коллекторные цепи транзисторов триггера, управляемого объединенными контактами реле разности давления, рабочие полости которого соединены дросселирующими каналами с сильфонами.

Сущность изобретения состоит в том, что указанная выше система находится при включенном электропитании в состоянии электромеханических автоколебаний, частота которых зависит от величины окружающего дав10 ления, при этом, в каждом цикле измеряемое давление поступает в камеру, объем которой затем уменьшается, что приводит к увеличению давления внутри ее на величину, обратно пропорциональную изменению ее объема.

15 На чертеже изображен предлагаемый датчик.

Он содержит двухпозиционное реле 1 разности давления с мембраной 2 и контактами

3 и 4, дросселирующие каналы 5, б, соединяю20 щие рабочие полости реле давления с сильфонами 7 и 8, подвижные основания которых жестко связаны между собой рамой 9, клапанные устройства 10 и 11, якоря 12, И электромагнитов, статоры электромагнитов 14 и15

25 с обмотками 1б и 17, включенными в цепи коллекторов транзисторов триггера 18, и дифференцирующую цепочку 19.

Работает датчик следующим образом.

В обесточенном состоянии вышеописанная

30 система находится в состоянии покоя. Клапа361404

= — йр/Л, s»

10 ны 10 и 11 закрыты. При включении электропитания рама 9 притягивается к одному из электромагнитов, так как один из триодов триггера 18 находится в проводящем состоянии, например, к статору электромагнита 14, При этом объем сильфона 8 резко уменьшается, а сильфона 7 — увеличивается. Одновременно в момент касания якоря 12 со статором электромагнита 14 открывается клапанное устройство 10 и связывает полость сильфона 7 с измеряемым давлением P.

При уменьшении объема сильфона 8 давление в его полости возрастает на величину, обратно пропорциональную изменению объема, что создает между полостью сильфона 8 и полостью реле давления 1, сообщающуюся с полостью сильфона 8 через дросселирущий канал б,,перепад давления. Под действием возникшего перепада давления газ начинает перетекать через дросселирующий канал б в полость реле давления 1, что вызывает постепенное увеличение давления в этой полости.

Под действием увеличивающегося давления мембрана 2 реле давления 1 начинает прогибаться и по достижении перепада давления в полостях реле давления 1 величины, на которую оно настроено, она замыкает контакт 8.

Возникающий импульс тока, пройдя через дифференцирующую цепочку 19, переключаег триггер 18. Открытый транзистор триггера 18 закрывается, а закрытый — открывается. Это вызывает обесточивание обмотки 1б статора электромагнита 14 и подключение обмотки 17 статора электромагнита 15 к источнику питания. При этом рама 9 притягивается к статору электромагнита 15. Клапан 10 закрывается, а клапан 11 открывается и соединяет полость сильфона 8 с измеряемым давлением P. Давление в полости сильфона 7 увеличивается, и под действием возрастающего давления в полости реле давления 1, сообщающейся с полостью сильфона 7 через дросселирующий клапан 5, мембрана 2 начинает прогибаться в противоположную сторону и по достижении перепада давления в полостях реле давления

1 величины, на которую оно настроено, замыкает контакт 4, Возникающий импульс тока переключает триггер 18 в первоначальное состояние. Рама 2 вновь притягивается к статору электромагнита 15, и весь вышеописанный процесс периодически повторяется.

Таким образом, датчик генерирует на выходе дифференцирующей цепочки 19 электрические импульсы. Так как изменения объемов сильфонов 7 и 8, параметры дросселирующих каналов 5 и б .и объемы полостей реле давления 1 являются величинами постоянными для данной конструкции, то возникающий, перепад давления на дросселирующем канале, связывающем полость сжатого сильфона с соответ15

Зо

60 ствующей полостью реле давления 1, зависит только от измеряемого давления P (чем боль.ше давление Р, тем больше перепад).

Однако с ростом перепада давления на дросселирующем канале (капилляре) растет и скорость движения газа через него согласно формуле Пуазейля где D — диаметр капилляра; — динамическая вязкость;

dp/dL — изменение давления по длине капилляра.

Следовательно, чем больше измеряемое давление Р, тем быстрее достигается перепад между полостями реле давления 1, при котором оно срабатывает, тем выше частота генерируемых импульсов.

Так как камеры изменяемого объема являются своеобразными усилителями давления P„ то, увеличивая коэффициент их сжатия, пропорционально уменьшается минимальное давление, при котором датчик продолжает генерировать. А это позволяет измерять давления гораздо более малые, чем другими известными мембранными приборами. Реле давления 1 может быть любого типа (как контактное, так и бесконтактное).

Выходной сигнал датчика позволяет производить его измерение грубо — путем измерения периода или частоты генерируемых импульсов, одной полярности и точно — путем измерения интервала времени с момента отрыва мембраны 2 от одного из контактов реле давления 1 до замыкания другого контакта.

В данном случае исключаются погрешности, вызванные нестабильностью времени переключения электромагнитов,14 и 15.

Особенностью датчика является также и то, что он может быть использован, в случае необходимости, и как генератор механических колебаний рамы 9.

Предмет изобретения

Датчик абсолютного давления, содержащий двухпозиционное реле разности давлений и электрическую измерительную схему с времяимпульсным выходом, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерения, он снабжен двумя сильфонами, подвижные основания которых жестко связаны между собой рамой с якорями электромагнитов, и клапанными устройствами, взаимодействующими с укрепленными на корпусе статорами, обмотки которых включены в коллекторные цепи транзисторов триггера, управляемого объединенными контактами реле разности давлений, рабочие полости которого соединены дросселирующими каналами с сильфонами.

361404

Составитель С. Непомнящая

Техред Т. Миронова Корректор Е. Миронова

Редактор Т. Ларина

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 4401/8 Изд. № 26 Тираж 404 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, 5К-35, Раушская наб., д. 4/5