Датчик давления

 

ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ, содержащий корпус, чувствительный элемент в виде подпружиненного сильфона, установленный в корпусе, и канал в корпусе для подачи измерительной среды, отличающийся тем, что, с целью снижения погрешности преобразования быстроменяющегося давления газа, под дном сильфона установлена упругая опора с отверстием для прохода измеряемой среды, жесткость опоры в направлении перемещения сштьфона -в два раза больше жесткости пружины сильфона.

СОКИ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

4(51} G 01 L 19/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABT0PCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3444450/24-10 (22) 07.04 ° 82 (46) 15.05.85. Бюл. Р 18 (72) Г.О.Ярошевич и И.Л.Цирульников (7 1) Специальное конструкторское бйро устройств подготовки данных

Пензенского производственного объединения Электромеханика" (53) 531.787(088.8) (56) 1. Андреева Л.E. Упругие элементы приборов. М., Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы. 1962, с. 341 фиг. 185.

2. Скоростемер локомотивный.

Тип СЛ-2. Альбом чертежей. И.-Л., Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы, 1952, с. 18 (прототип).

„,SU,, 11558 4 А (54) (57) ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ, содержащий корпус, чувствительный злемент B виде подпружиненного сильфона, установленный в корпусе, и канал в корпусе для подачи измерительной среды, отличающийся тем, что, с целью снижения погрешности преобразования быстроменяющегося давления газа, под дном сильфона установлена упругая опора с отверстием для прохода измеряемой среды, причем жесткость опоры в направлении перемещения сильфона в два раза больше жесткостй пружины сильфона.

1155884

Изобретение относится к приборостроению, в частности к приборам с сильфонами для измерения быстроменяющегося давления газа, и может быть использовано в транспортных средствах 5 и пневматических системах автомати.ческого регулирования.

Известен датчик давления регулятора, содержащий камеру высокого давления, сильфон, пружину, шток с

10 клапаном. При изменении величины давления сильфон изменяет свою длину.

Дно сильфона .при этом перемещает клапан, который перекрывает вход воздуха (1). I5

Недостатком этого устройства является наличие колебательного процесса перемещения сильфона при быстром изменении давления.

Наиболее близким по технической 20 сущности к предлагаемому устройству является датчик индикатора тормоз ного давления скоростемера, содержащий патрубок входной подачи сжа.того воздуха, сильфон, пружин, 25 дно скльфона, камеру, рейку.

Пружины установлены внутри сильфона и предназначены для противодействия рабочему давлению, так как сам сильфон оказывает незначительное 30 сопротивление сжатию. B .исходном сос. тоянии дно сильфона покоится на дне камеры. При поступлении сжатого воздуха через патрубок сжимается сильфон и пружины. Дно сильфона лодки- З5 мается под действием силы давления сжатого воздуха. При этом все изменения величины давления воздуха в тормозной магистрали вызывают соответствующие перемещения дна сильфона и рейки, через которую)осуществляетсл регистрация величины давления (2 г.

Недостатког такого датчика давления, является погрешность преобразования 45 величины давления при перемещении дна, когда сильфон возвращается в исходное состояние при быстром спаде давления да нулевого значения. Движение сильфона при этом сопровожда- 50 ется ударом дна сильфона о дно камеры. За счет упругих свойств дна камеры ко дну сильфона приложена сила

Р(х), (для перемещения 5

-(6ц +C ) х! » !х» цс "р дпа вверх), - (LQq+CQc-Cg„ ) х (для перемещения дна вниз), где Cac Ca. C — жесткости соответственно сильйона, пружины и

tдна камеры.

Под действием силы F (х), которая имеет нелинейный характер, возвращение сильфона в исходное состояние будет сопровождаться колебательным процессом, В течение времени существования этогб процесса возникает смещение дна сильфона от исходного нулевого положения, которое может быть определено из дифференциального уравнения динамики сильфона, полученного путем линеаризации силы F(x) — приведенная масса элементов конструкции, где гпмнп

Значение величины A и будет составлять величину динамической погрешности.

Делью изобретения является снижение погрешности преобразования быстроменяющегося давления газа, Поставленная цель достигается тем, что в датчике давления, содержащем корпус, чувствительный элемент ; в виде подпружиненного сильфона, установленный в корпусе, и канал в корпусе для подачи измеряемой среды, под дном сильфона установлена упругая опора с отверстием для прохода измеряемой среды, причем жесткость опоры в направлении перемещения сильфона в два раза больше жесткости пружины сильфона.

На чертеже схематически представлен датчик давления, общий вид.

Датчик давления содержит сильфон

1, пружину 2 растяжения сильфона, опору 3 и отверстие 4 в опоре.

CHJIbAoH 1 предварительно растянут пружиной 2 на величину его хода в зависимости от рабочего давления.

Жесткости пружины 2 Сдпр, и опоры 3

C связаны соотношением ео с,=ЬС,„„. (4»

При поступлении сжатого газа все изменения величины его давления вы° 1 ! гггпри8Х =- — (C(ð, -2Сд„р} Х- — Д(СВг + 2 Сдс) (2).

1155884

10

Но, то

Составитель Л. Балянина

Редактор M. Недолуженко Техред С.Мигунова

Корректор М. Самборская

Заказ 3129/36

Тираж 897

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 зывают соответствующие изменения величины перемещения сильфона 1. При резком спаде давления газа до нулевого значения сипьфон 1 ударится своим дном об опору 3. Колебательный процесс при этом не возникает, так как по условию (4) циклическая частота K полученная иэ уравнения (2) будет равна нулю„величина смещения

А по соотношению (3) приближается к нулю, при этом динамическая погрешность снижается.

Рассматривается самый критический 15 случай для динамики сильфона — удар, который может произойти при резком спаде давления в результате аварийноно торможения локомотива.

Пружина, которая предназначена для 20 предварительного растяжения сильфона, сжата на величину 8„

- 8= 6-(а. а)

У где с, — длина пружины; 25 б — высота сильфона;

40 — величина, на которую сильфон растянут.

В положении равновесия, когда дно сильфона касается опоры, будет выпол- З0 няться условие

: „„,а=., где с1 — упругая деформация пружины;

Ь вЂ” упругая деформация сильфона, т.е. обе силы будут взаимно уравновешены. После возмещения дно сильфона переместится вверх на величину Х от положения равновесия (х<0) . Величина «гo деформации уменьшится, если

1xI a . При I xI A сильфон получит деформацию обратно го з н ака и сожме тся от сины Fo = Сс с(д-1x1) . Пружина сожмется на величину Х и возникнет сила Cnð - I-ànp(3+ х1) . Ко дну сильфона при этом будет приложена сила

Е p Cg.с (1-I xI+ С "(3+(х1) =

C д < A + С q c (Х I + С я n p » + С я n p I x I НАъ". . Е=(-Cyc +Lanp )(C c C

Таким образом, при смещении сильфона вверх к его дну приложена сила упругости, направленная вниз (к выбранному началу координат), т.е. > 0 при х (О, После остановки в верхнем положении при резком спаде давления дно сильфона пойдет. вниз под действием силы и ударится об опору. Считая жесткость опоры Са„ > 1, дно силь- . фона переместится вниз на величину Х и к нему будет приложена сила F от упругости опоры F+ = -С< Х,направленная вверх, и упругости пружины Fnp

= Gap (о+х ), направленная вниз.

Использование предлагаемого изобретения в приборах позволяет повысить достоверность оценок перепада быстроменяющегося давления газа.