Устройство для измерения давления

 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения давления. Целью изобретения является расширение измерений и повышение точности. Устройство содержит цилиндрический корпус 1 с приемными камерами на торцах для прозрачной измеряемой среды. В торцах установлены также источник 11 и приемник 12 излучения. Между ними установлены светопроницаемые мембраны 7 и 8, в межмембранной камере которых размещена рабочая частично проницаемая для света среда. Межмембранная полость соединена отверстием 17 с камерой 24, отделенной разделителями 22 и 23 в виде поршней от эталонной среды в трубопроводе 25. При изменении давления в приемных камерах прогибаются мембраны 7 и 8 и вытесняют рабочую среду в камеру 24. Расстояние между мембранами изменяется, что приводит к изменению светового потока, поступающего на приемник 12 излучения. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕС (ИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (ill!

511 4 G 01 L 7/18 11/00

ВСЕСОЮЗНАЯ

ПАТЕНТНО- ТЕ1НИЧЦНАЯ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Б, Е.149", -.ь.Д! (21) 4423394/24-10 (22) 11 ° 05.88 (46) 30.11,89. Бюл, М 44 (75) Д.В,Мцщиц (53) 531.787(088.8) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (56) Авторское свидетельство ГССР

Ф 1185135, кл, Г 01 1. 19/08, 1985, Авторское свидетельство СГСР

Р 42723, кл, G 01 1, 11/00, 1935, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения давления, Целью изобретения является расюирение диа. пазона измерения и повышение точности, Устройство содержит цилиндри2 ческий корпус 1 с приемными камерами на торцах для прозрачной измеряемой среды. В торцах установлены также источник 11 и приемник 12 излучения, Между ними установлены светопроницаемые мембраны 7 и 8, в межмембранной камере которых размещена рабочая частично прошщаемая для света среда.

Межмембранная полость соединена отверстием 17 с камерой 24, отделенной разделителями 22 и 23 в виде порюней от эталонной среды в трубопроводе 25.

При изменении давления в приемных камерах прогибаются мембраны 7 и 8 и вытесняют рабочую среду в к меру

24, Pасстояние между мембранамц изменяется, что приводит к изменению светового потока, поступающего на приемник 12 излучения. 1 ил, 1525502

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам, служащим для измерения, контроля и регистрации давления жидких или газо5 образных сред, и может быть использовано в различных системах контроля и измерения давления.

Цель изобретения — расширение диапазона измерения и повышение точнос- !0 ти.

На чертеже представлен датчик давления, разрез.

Датчик давления состоит иэ цилиндрического корпуса I имеющего от-; 5 веретия 2 для доступа измеряемой среды в рабочие полости, На вйутренней поверхности корпуса 1 нарезана резьба, по которой могут перемещаться име ющие внешнюю резьбовую нарезку фигур- 20 ные кольца 3 и 4, снабженные диафрагмами 5 и 6. В пазах фигурных колец 3 и-4 расположены светопроницаемь1е эластичные мембраны 7 и 8, выполненные, например из синтетического каучука, 25

Торцы корпуса 1 закрыты торцовыми крьппками 9 и 10, которые посредством реэьб крепятся к корпусу 1. Эти крьппки 9 и 1О оснащены сквозными отверстиями для установки светоизлучающего 11 (например светодиода) и светоприемного 12 (например фотодиода) . элементов, На наливах торцовых крьппек

9 и 10 посредством резьбовых нарезок установлены крьппки 13 и 14, имеющие отверстия для гибких проводников, электрически связывающих светочувствительные элементы с источником напряжения или со схемой управления, регистрации и т.д. давления. 40

На торцах цилиндрического корпуса

1 установлены светопроницаемые пластины 15 и 16, выполненные например, иэ органического стекла, отделяющие рабочие полости корпуса 1 от полостей 45 сквозных отверстий в торцовых крышках 9 и 10, где расположены светочувствительные элементы 11 и 12, и защищающие от воздействий среды, давление

l которой подлежит измерению.

Между фигурными кольцами 3 и 4 помещена рабочая среда, частично поглощающая свет (например хлор — зеленовато-желтый гаэ или минеральное масло — мутная вязкая коричневатая

55 жидкость), Корпус 1 снабжен отверстием 17, служащим для циркуляции через него рабочей среды, которая изолирована от измеряемой среды при помощи эластичных герметиэирующих прокладок 18 и стопорных колец 19, препятствующих самоперемещению колец 3 и 4 во внутреннем объеме корпуса 1, На внешней поверхности корпуса 1 с натягом жестко установлен резервуар

20, который крепится к корпусу 1 с помощью винтов 21 ° Во внутреннем объеме резервуара 20 помещены свободно перемещающиеся поршни 22 и 23, выполненные, например, иэ пластмассы, и снабженные уплотнительными кольцами, При этом заполненное рабочей средой пространство между фигурными кольцами

3 и 4 связано с полостью 24, ограниченной поршнями 22 и 23, посредством отверстия 17 в корпусе датчика 1, Тело резервуара 20 оснащено каналом 25, который оканчивается штуцером 26, взаимодействующим с трубопроводом 27, выполненным, например, иэ полихлорвинила.

Корпус резервуара 20 снабжен отверстиями 28, связывающими полости 29 резервуара с каналом 25. В наливе корпуса резервуара 20 предусмотрено отверстие под винт-пробку 30, служащее для заполнения полостей.резервуара и датчика рабочей средой, частично поглощающей свет.

Датчик давления работает следующим образом, При помещении датчика в светопроницаемую среду (прозрачная жидкость, газ и т.д.), которая подлежит измере- нию, эта среда проникает через отверстия 2 в корпусе датчика 1 в рабочие полости, Оказывая усилие на светопроницаемые эластичные мембраны 7 и 8, давление измеряемой среды выгибает их навстречу одна другой, уменьшая тем самым объем рабочей среды между ними, а следовательно, сечение рабочей среды вдоль оптической оси. Вытесненное вследствие деформации эласа тичных мембран 7 и 8 количество рабочего вещества, частично поглощающего свет, поступает через отверстие 17 корпуса 1 в полость 24, ограниченную поршнями 22 и 23. Под действием этого поршни 22 и 23 изменяют свое положение во внутреннем объеме резервуара 20 относительно друг друга, компенсируя тем самым уменьшение объема рабочей среды в полости между мембранами 7 и 8.

Если pàâëeíèå измеряемой среды меньше давления рабочей сраны, по5 152550 мещенной между фигурными кольцами 3 и 4, то эластичные светопроницаемые мембраны вынимаются в противоположные стороны, увеличивея тем самым объем рабочей среды между ними, а, следо5 вательно, сечение рабочей среды по оптической оси датчика. При этом, вследствие увеличения объема в полости между фигурными кольцами 3 и 4, рабочее вещество поступает через отверстие 17 корпуса 1 из полости 24 . резервуара 20 в эту полость, Поршни

22 и 23 перемещаются относительно друг друга, уменьшая объем рабочего вещества в полости 24, ограниченного их поверхностями, и увеличивая объем рабочего вещества в пространстве между фигурными кольцами 3 и 4 °

Таким образом, независимо от прост- 20 ранственного положения эластичных мембран 7 и 8, давление и объем вещества> частично поглощающег свет, находящегося как в полости 24, так и между мембранами 7 и 8, в coBQKóï- 25 ности остаются неизменными, Однако величина этого давления зависит от величины давления эталонной среды, например воздуха, находящейся в полостях 29 резервуара 20. Варьируя дав- 30 ление эталонвой среды путем его увеличения, либо уменьшения через отверстия 28, канал резервуара 25 со штуцером 26, а который надевается трубопровод 27 связашпш с баллоном г 35 заполненным эталонной средой, можно достигнуть расширения диапазона измеряемых давлений, В случае, если трубопровод 27, а следовательно, полости 29 связаны с атмосферой, т, е. с отк рытым воздушным пространством, датчик измс рвет давление среды относительно атмосферного давления, От источника ! светового излучения световой луч, проходя сквозь последовательно расположенные на одной оптической оси свстопроницаемую пластину 15, измеряемую среду, фокусирующую диафрагму 5, светопроницаемую эластичную мембрану 7, рабочую среду, светопроницаемую мембрану 8, фокусирующую диафрагму 6, измеряемую среду, светопроницаемую пластину !6, поступает на светоприемный элемент 1?. Отмечешгая пм сила света, 11p: образованная в электрический сигнал, поступает далее на схему управления, регистрации, контроля н т, п. давления.

Вследствие уменьшения или увеличе ния сечения рабочей среды вдоль оптической оси датчика, вызванных деформа- цией светопроницаемых эластичных мембран 7 и 8 под действием измеряемого давления, изменяется количество светопоглощающих и рассеивающих свет частиц вдоль этого сечения.

На основании того, что степень поглощения света прямо пропорциональпа. количеству таких частиц в рабочем веществе, можно сделать вывод, что увеличение или уменьшение сечения рабочего вещества вдоль оптической оси вызывает большее, либо меньшее ослаблеш1е светового потока.

Таким образом, среда, подвергающаяся измерению, меняет сечение вдоль оптической оси рабочей среды посредством оказываемого ею давления на эластичные светопроницаемые мембраны 7 и

8, Так как рабочая среда обладает способностью частично поглощать свет, то в зависимости от сечения рабочей среды вдоль оптической оси, луч света от источника 11 излучения претерпевает либо большее, либо меньшее ослабление и это регистрируется светопрнемным устройством 12 °

В случае измерения, регистрации и т.п, максимально высокого,для данного датчика давления, эластичные мембраны 7 и 8 выгинаются навстречу одна другой и в процессе растяжения упираются во внутренние сферические поверхности стопорных колец 19, которые защищают их от повреждения, При этом луч света претерпевает минимальное ослабление рабочей средой для данной настройки датчика °

В случае измерения, регистрации и т.п, максимально низкого для данного датчика давления, эластичные мембраны 7 и 8 максимально выгинаются в противоположные стороны и упираются в диафрагмы 5 и 6, что защищает их от повреждения, При этом луч света, мак симально ослабляется, так как сечение рабочей среды по оси прохождения све" тового луча будет наибольшим и луч максимально поглощается рабочей средой.

Поршни 22 и 23 при максимально высоком для резервуара 20 увеличении объема рабочей среды упираются в наливы корпуса резервуара 20, не препятствуя при этом доступу эталонной среды в полости 29 резервуара. Прв

7 1525502 в в любую сторону, можно увеличивать, либо уменьшать давление рабочей среды, частично поглощающей свет, что способствует расширению диапазона измерений, Изменяя интенсивность излучения светоиэлучающего элемента 11 путем изменения няпряжения на его выводах, можно дополнительно повысить чувствительность датчика давления в том случае, когда объем рабочей среды велик, либо мал для различного вида измеряемых сред, Формула изобретения

Составитель A,Ñîêîëîâñêèé

Редактор И.Касарда Техред A.Êðàâ÷óê Корректор м.Самборская

Заказ 7212/35 Тираж 789

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035,;1осква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издате..гь< кий комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101 максимальном для резервуара 20 уменьшении объема рабочей среды поршни, 22 и 23 соприкасаются друг с другом своими наливами, не препятствуя досту" пу рабочей среды через отверстие 17

5 в полость 24 между ними.

В предлагаемом датчике давления предусмотрена возможность изменения пределов регулировки на различные ви ° ды давлений, Она заключается в следующем. Фигурные кольца 3 и 4 могут перемещаться во внутреннем объеме цилиндрического корпуса 1.по нарезанным 15 реэьбовым поверхностям, в результате чего объем рабочей среды между эластичными мембранами 7 и 8 может уменьшаться, либо увеличиваться, При этом это уменьшение, либо увеличение объема будет скомпенсировано за счет изменения обьема в полости 24 резервуара 20, ограниченной поршнями 22 и 23 и связанной с полостью между эластичными мембранами 7 и 8. Таким образом. 25 повышается чувствительность датчика давления к разного знака изменениям давления измеряемой среды, что способствует расширению диапазона измерений. Изменяя давление эталонной. 30 среды в полостях 29 резервуара 20, которые связаны посредством. отверстий

28, канала 25 со штуцером 26, взаимодействующим с трубопроводом 27, с баллоном, заполненном эталонной средой, давление которой может быть изменено, Устройство для измерения давления, содержащее корпус в виде полого цилиндра, по оси которого размещены источник и приемник излучения, помещенные между ними светопроницаемые эластичные мембранъг с межмембранной камерой, заполненной рабочей средой, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона измерения и повыпения точности, оно снабжено дьумя приемными камерами, разделителем и баллоном со средой эталонного давления, причем межмембранная ка" мера соединена через разделитель с баллоном, а в качестве рабочей среды использовано вещество, частично поглощающее свет, при этом приемные камеры размещены в торцах полого цилиндра, а мембраны установлены с возможностью осевого перемещения,