Сигнализатор давления

 

Изобретение может быть использовано дпя контроля герметичности пневмоаппаратуры. Цель изобретения - повышение надежности конструкции путем предохранения упругого чувствительного элемента (ЧЭ) от воздействия значительных перепадов давления, высоких скоростей изменения давления с учетом направленности этого воздействия. При перепаде давлений упругий ЧЭ прогибается . Преобразователь 4 деформации в электрический сигнал выдаст соответствующую информацию на регистрирующее устройство 14, а также на дифференцирующее устройство 13, где преобразуется в выходной сигнал, соответствующий направлению прогиба ЧЭ. Эти сигналы далее поступают на входы компараторов 15 и 16, уровни срабатывания которых соответствуют допустимой скорости изменения давления в ка-, мерах сигнализатора давления. При срабатывании компараторов 15 и 16 запитываются соответствующие вставки 7 и 8, которые приобретают зубчатую форму, увеличивается газодинамическое сопротивления канала дросселя и снижается скорость потока сжатого воздуха. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. S сл 00 о со 00 G5 4;;

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 С 01 L 19/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A BTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 391 8283/24-10 (22) 28.06.85 (46) 15.04.87. Бюл. 11 14 (71) Волгоградский политехнический институт (72) Г.П.Барабанов, И.А.Морковин и Ю.А.Осинский (53) 531.787(088.8) ! (56) Авторское свидетельство СССР

11 705292, кл. G Ol L 19/12, 1979.

Авторское свидетельство СССР

И - 417699, кл. G 01 L 11/00, 1974. (54) СИГНАЛИЗАТОР ДАВЛЕНИЯ (57) Изобретение может быть использовано для контроля герметичности пневмоаппаратуры. Цель изобретения — повышение надежности конструкции путем предохранения упругого чувствительно— го элемента (ЧЭ) от воздействия значительных перепадов давления, высоких

1. SU„„1303864 А 1 скоростей изменения давления с учетом направленности этого воздействия.

При перепаде давлений упругий ЧЭ прогибается. Преобразователь 4 деформации в электрический сигнал выдаст соответствующую информацию на регистрирующее устройство 14, а также на дифференцирующее устройство 13, где преобразуется в выходной сигнал, соответствующий направлению прогиба ЧЭ.

Эти сигналы далее поступают на входы компараторов 15 и 16, уровни срабатывания которых соответствуют допусти— мой скорости изменения давления в ка-, мерах сигнализатора давления. При срабатывании компараторов 15 и 16 запитываются соответствующие вставки

7 и 8, которые приобретают зубчатую форму, увеличивается газодинамическое сопротивления канала дросселя и снижается скорость потока сжатого воздуха. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.! 13038

Изобретение относится к приборостроению, а точнее к устройствам для измерения давления, и может быть использовано, например, для контроля герметичности пневмоаппаратуры. 5

Цель изобретения — повышение надежности конструкции путем предохранения упругого чувствительного элемента от воздействия значительных перепадов давления, высоких скоростей измене- 10 ния давления с учетом направленности этого воздействия и при сохранении высокой чувствительности и быстродействия устройства.

На фиг.1 схематически изображен сигнализатор давления, разрез, линиями со стрелкой показаны связи элемен— тов устройства с блоком управления; на фиг.2 — конструкция блока управления и его связи с элементами устрой- 20 ства; на фиг.3 — конструкция вставки, где пунктиром показано изменение диаметра при работе.

Сигнализатор давления содержит 25 герметичный корпус 1 (фиг.1), разделенный на две камеры А и Б упругим чувствительным элементом 2, который выполнен из полупроводниковой монокристаллической пластины. Одна из по- 30 лостей подключается к источнику эта— лонного давления, а вторая — через золотниковое устройство к испытываемому иэделию (He показаны). В центральной части пластины Выполнена Выем ка 3, а с противоположной стороны пластины над выемкой размещен преобразователь 4 деформации в электрический сигнал, представляющий собой тензометрический мост, например, из диф- 40 фузионных резисторов, нанесенных на упругий элемент известным способом.

Такое исполнение обеспечивает высокую чувствительность, точность и быстродействие сигнализатора давления. 45

В стенке корпуса каждой камеры имеется регулируемь-й дроссель 5 и 6, выполненный в виде отверстия, снабжен-; ного соответственно вставкой 7 и 8.

Вставка изготовлена из пьезокерамического элемента и образует со стенкой отверстия каналы питания 9 и 10 соответствующих камер сжатым воздухом. Кроме того, в стенках корпуса выполнены герметичные электрические разъемы 11 для подключения преобразователя деформации в электрический сигнал и пьезокерамических элементов к блоку 12 управления. Конструкция

64 2 блока управления (фиг. 2) содержит дифференцирующее устройство 13. предназначенное для преобразования входного сигнала в выходной сигнал, напряжение которого пропорционально скорости изменения входного сигнала. Вход дифференцирующего устройства подключен к преобразователю деформации в электрический сигнал, к которому подключено также и регистрирующее устройство 14, предназначенное для индикации величины утечек сжатого воздуха и др ° К выходу дифференцирующего устройства подключены измерительные входы компараторов 15 и 16, предназначенных для сравнения электрических сигналов от дифференцирующего устройства с эталонными значениями источника 17 опорного напряжения. При этом сравнивающий вход первого компаратора 15 подключен к положительному полюсу источника опорного напряжения, а второго 16 — к отрицательному. Выходы компараторов подключены к соответствующим вставкам из пьезокерамических элементов. Вставка выполнена в виде набора пьезокерамических дисков 18 (фиг.3), между которыми размещены изолирующие прокладки 19 из другого материала и не реагирующие на воздействие электрического тока. Размеры прокладок соизмеримы с размерами дисков в исходном состоянии, т.е. вставка имеет гладкую поверхность . В отверстии дросселя вставка закреплена на растяжках (не показано).

Сигнализатор давления работает следующим образом.

В камеры А и Б сигнализатора давления подается сжатый воздух одинакового заданного давления, а затем камеру с подключенным к ней объемом испытываемого изделия отключают от источника сжатого воздуха. При понижении давления, т.е. при появлении утечки, в камере, например Б, связанной с испытываемым изделием, упругий чувствительный элемент 2 прогибается в центральной части, имеющей выемку 3, в сторону меньшего давления. При этом преобразователь 4 деформации в электрический сигнал выдает соответствующую информацию на регистрирующее устройство 14, т.е. регистрируется появление утечек и их величина. В случае резкого перепада давлений, например, в начале заполнения камер при подготовке их к работе или при неожиданной

3 13038 разгерметизации какого-либо канала, связанного с одной из камер сигнализатора давления, может произойти разрушение упругого чувствительного элемента, или его деформация на недопус- тимую величину, или на регистрирующее устройство будет подан сигнал, величина которого превышает допустимые пределы. В этом случае высокая скорость нарастания сигнала в преобразователе fg

4 деформации в электрический сигнал воспринимается дифференцирующим устройством 13, преобразуется в выходной сигнал положительной или отрицатель-. ной полярности, соответствующий на- 15 правлению прогиба упругого чувстви-. тельного элемента 2. Эти сигналы далее поступают на измерительные входы компараторов 15 и 16. Уровни срабатывания компараторов соответствуют до— пустимой скорости изменения давления в камерах сигнализатора давления. При превышении этого давления или скорости его изменения на выходе одного из компараторов появляется управляющий сигнал, поступающий на соответствую— щую вставку из пьезокерамического элемента, деформирует его в сторону увеличения диаметра, уменьшая тем самым сечение канала питания и снижая 30 скорость изменения давления. Порядок срабатывания компараторов зависит от нолярности сигнала, поступающего с дифференцирующего устройства: если упругий чувствительный элемент 2 прогибается в сторону камеры Б, что соответствует высокой скорости сжатого воздуха в канале 9 питания, с дифференцирующего устройства придет сигнал, например отрицательной полярнос- рр ти, и сработает компаратор 15, выдав электрический сигнал на вставку 7, осуществив тем самым регулировку сечения канала 9 питания дросселя 5.

Компаратор 16 при этом не срабатывает. При установившемся давлении сжатоro воздуха, а также незначительной скорости его изменения сигнал на вы- . ходе дифференцирующего устройства отсутствует или мал по величине, ком- о паратор не срабатывает, напряжение на вставке отсутствует, сечение канала питания дросселя имеет исходные размеры. При уменьшении перепада давления сигнал на вставке уменьшается или отсутствует, и она также принимает исходные размеры. Если же упругий чувствительный элемент 2 прогибается в сторону камеры А, что соответству64 ф ет высокой скорости сжатого воздуха в канале 10, то на выходе дифференцирующего устройства будет сигнал положительной полярности. Срабатывает компаратор 16, запитывает вставку 8, уменьшив тем самым сечение канала

10 питания; компаратор 15 в этом случае не сраб атывает. Для предохранения упругого чувствительного элемента от неожиданной, аварийной разгерметизации меняется порядок срабатывания компараторов посредством изменения полярности их подсоединения к источнику опорного напряжения, т. е. укаэанное подключение меняется на про тивоположное. При необходимо сти, после каждого компаратора подключается. усилитель напряжения. Эффект регулирования скорости сжатого воздуха усиливается тем, что на электрический сигнал от компаратора реагируют только пьезокерамические диски 18, т.е. диаметр вставки изменяется, как это пок аз ано пунктиром, толь ко з а сче т пьезокерамических дисков (фиг. 3) .

Изолирующие прокладки 19 остаются беэ изменения. Таким образом при подаче сигнала вставка приобретает зубчатую форму, при которой значительно увеличивается газодинамическое сопротивление канала дросселя из-за возникновения дополнительных турбулентных, встречных потоков в выемках вставки (завихрений потоков сжатого воздуха), еще больше снижая тем самым скорость потока сжатого воздуха, подаваемого к устройству или истекающего из него в атмосфе-; ру. При снятии или отсутствии сигнала диаметр дисков исходный, равный диаметру прокладок.

Формула и з о б р е т е н и я

1.Сигнализатор давления, содержащий герме тичный корпус, разделенный мембраной на две камеры, каждая из которых снабжена подводящим штуцером, и преобразователь перемещения мембраны, о тли чающий ся тем, что, с целью повышения надежности, он снабжен блоком управления и регулируемыми дросселями, причем регулируемые дроссели выполнены в виде цилиндрических пьезокерамических вставок с электродами, установленных соосно в каналах штуцеров, а блок управления выполнен в виде дифференцирующего устройства, источника опорного напряжения и двух

1 303864 6 вход дифференцирующего устройства подключен к выходу преобразователя перемещения мембраны.

2.Сигнализатор по п.1, о т л и чающий с я тем, что в нем пьезокерамическая вставка выполнена в виде набора пьезокерамических дисков, разделенных изолирующими прокладками. компараторов, выходы которых подключены к электродам соответствующих пьезокерамических вставок, а измери— тельные входы — к выходу дифференцирующего устройства, при этом сравни— вающий вход первого компаратора подключен к положительному полюсу, а второго . — к отрицательному полюсу источника опорного напряжения, причем

Составитель А. Соколовский

Редактор Э.Слиган Техред А.Кравчук Корректор А.Зимокосов

Заказ 1298/41 Тираж 777 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4