Частотный датчик разности давлений и способ его настройки

 

Изобретение относится к измерительной технике. При воздействии разности давлений в полости 10 и 11 мембрана 2 деформируется и передает усилие на рабочую стойку 4 и перемычку 3, частота которой изменяется в определенной функциональной зависимости от разности давлений. При повороте крышек 13 на угол α их выступы 12 частично выходят из зоны 60°, в результате чего изменение чувствительности датчика от воздействия статического давления становится скомпенсированным. При повороте крышки статической полости на угол ±5° осуществляется дополнительное изменение положений реакций опор корпуса 1, но уже со стороны статической полости, что приводит к изменению начальной частоты датчика и практически не влияет на изменение чувствительности от воздействия статического давления. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si>s G 01 L 13/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

21 (21) 4404122/24-10 (22) 11.02.88 (46) 15.12.90. Бюл. N 46 (72) О.И. Демченко и В.А. Щербаков (53) 531.787 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N. 126?182, кл. G 01 1 13/02, 1986. (54) ЧАСТОТНЫЙ ДАТЧИК РАЗНОСТИ

ДАВЛЕНИЙ И СПОСОБ ЕГО НАСТРОЙКИ (57) Изобретение относится к измерительной технике. При воздействии разности давлений в полости 10 и 11 мембрана 2 деформируется и передает усилие на рабочую стойку 4 и перемычку 3, частота которой

° Бц 1613891 А1 изменяется в определенной функциональной зависимости от разности давлений. При повороте крышек 13 на угол а их выступы 12 частично выходят из зоРы 600, в результате чего изменение чувствительности датчика от воздействия статического давления становится скомпенсированным. При повороте крышки статической полости на угол ++ 5 осуществляется дополнительное изменение положений реакций опор корпуса 1, но уже со стороны статической полости, что приводит к изменению начальной частоты датчика и практически не влияет на изменение чувствительности от воздействия статического давления. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

1613891 4

1l

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для выполнения измерений с повышенной точностью при высоких уровнях статических давлений. . Цель изобретения — повышение точности за счет стабилизации. чувствительности и уменьшения ухода начальйой частоты от воздействия статического давления.

На фиг. 1 схематически представлен предлагаемый датчик, общий вид; на фиг. 2— вид А на фиг. 1; на фиг, 3 — сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 — утолщенный участок и передаточный рычаг, сечение, на фиг. 5— крышка, общий вид; на фиг. 6 — сечение В--В на фиг, 5.

Датчик содержит цилиндрический корпус 1, выполненный за одно целое с мембраной 2 и вибростержневым частотным элементом 3 с рабочей стойкой 4 и пассивной стойкой 5 (фиг. 2 и 3), расположенными в плоскости мембраны 2, причем рабочая стойка 4 расположена на тонкостенной части 6 корпуса 1. Мембрана 2 имеет тонкостенный участок 7, утолщенный участок 8 и передаточный рычаг 9 (фиг, 1 и 4), расположенный напротив рабочей стойки 4. В полостях 10 и 11 корпуса 1 с помощью выступов

12 установлены крышки 13, На каждой крышке 13 выполнено по три равнорасположенных выступа 12 (фиг. 5), а на торце каждой крышки за одно целое с ней выполнена для уплотнения полостей 10 и 11 по внутренней поверхности корпуса 1 манжета 14, В каждой полости 10 и 11 в теле корпуса 1 параллельно плоскости мембраны 2 выполнена кольцевая проточка 15, в которую входят выступы 12 крышек 13, размещенные между тремя продольными равнорасполо,женными пазами 16(фиг. 3), выполненными в кажцой полости 10 и 11 от торцовой поверхности корпуса 1 до кольцевой проточки 15, причем один из пазов 16 каждой полости 10 и 11 выполнен напротив рабочей стойки 4 (фиг, 3). Для присоединения датчика к объекту измерения на корпусе 1 выполнены штуцеры 17 и 18, соединенные с полостями

10 и 11, ограниченными манжетами 14, Для поворота крышек 13 вокруг оси на них выполнены хвостовики 19 под торцовый ключ, а для фиксации установлены кольцевые накладки 20 и винты 21.

Датчик работает следующим образом.

При воздействии разности давлений в полости 10 и 11 через штуцеры 17 и 18 мембрана 2 деформируется на тонкостенном участке 7 и передает усилие через утолщенный участок 8, передаточный рычаг 9 и тонкостенные части 6 корпуса 1 на рабочую стойку 4 частотного чувствительного элемента 3, частота которого изменяется в определенной функциональной зависимости от разности давлений. Изменение частоты, измеренной вторичной аппаратурой (не показана), является мерой измерения разности давления.

При воздействии в полости 10 и 11 статического давления одинаковой величины наблюдается изменение начальной частоты за счет производственных неточностей выполнения геометрических размеров, а также неоднородности структуры материала корпуса 1 и крышек 13. Кроме того, при воздействии статического давления увеличивается жесткость механизма преобразования деформаций мембраны 2 в частотный. сигнал вибростержневого частотного. чувствительного элемента 3, и.о ведет к уменьшению чувствительности, Выполнение в корпусе 1 трех равнорасположенных пазов

16, один из которых в каждой полости 10 и

11 расположен напротив стойки 4, позволяет использовать рабочую стойку 4 и пассивную стойку 5 в качестве органов, с помощью которых осуществляется компенсация изменения чувствительности и изменения начальной частоты от воздействия статического давления, При исходном положении крышек изменение чувствительности от воздействия статического давления имеет отрицательное значение.

При отсутствии разности давления на мембране 2 рабочая стойка 4 и пассивная стойка 5 располагаются в,плоскости M-M мембраны, при.этом выступы 12 крышек 13 полностью контактируют с корпусом 1 на участках между пазами 16 (фиг, 3). При наличии разности давлений тонкостенная часть 6 корпуса прогибается, при этом длина чувствительного элемента изменяется, что вызывает изменение чувствительности датчика к разности давлений.

При повороте крышек 13 на угол 30 выступы 12 смещаются и выходят наполовину из зоны 60 . В этом положении изменение чувствительности от воздействия статического давления приобретает положительное значение. При повороте крышек

13 на угол а выступы 12 частично выходят из зоны 60", в результате чего изменение чувствительности от воздействия статического давления становится скомпенсированным, При повороте крышки статической полости на угол + 5 осуществляется дополнительное изменение положения реакций опор корпуса, но уже со стороны статической полости, что ведет к изменению на1613891

5 Р

30

3>5

10 чалЬной частоты датчика Fp и практически не влияет на изменение чувствительности от статического давления.

Способы настройки частотного датчика разности давлений заключаются в следующем.

Обе крышки устанавливают в корпус в исходное положение, соответствующее расположению выступов крышек между продольными пазами в корпусе, определяют в этом положении частоту датчика Fp, создают в обеих полостях рабочее значение статического давления, определяют при этом частоту F<, сбрасывают давление. Путем поворота крышки статической полости вокруг оси на угол в диапазоне ч. 5 добиваются равенства Fc = Fp, определяют девиацию частоты при номинальной разности дэвле: ния без статического давления AFAR и при рабочем значении статического давления

AFAR обе крышки поворачивают вокруг оси в направлении от пассивной к рабочей стойке на угол 30, повторно обеспечивают выполнение равенства Fc = Го,определяют девиа цию частоты при номинальной разности давления без статического давления Ж=з и при рабочем значении статического давления hF< и выставляют абе крышки положение, соответствующее углу, удовлетворяющему представленному соотношению.

С целью повышения точности обеспечения компенсации изменения чувствитель ности крышку статической полости выставляют в пало>кение, обеспечивающее компенсацию ухода начальной частоты до допустимой величины при различных стати. ческих давлениях от нуля до рабочего значения путем ее поворота вокруг оси на угол в диапазоне + 5 относительно крышки ра. бочей полости. За счет вззимнога располо.жения пазов и стоек при перемещении обеих крышек вокруг аси в направлении от пассивной к рабочей стойке иэ угол от О да

30 достигается изменение чувствительноСти от воздействия статического давления от отрицательного до положительного значения, поэтому крышки можно повернуть нэ

ТВКоА угол, при котором изменения чувствительности не наблюдается, При повороте крышки статической полости относительно крышки рабочей полости обеспечивается иэ:ранение нэчэльной частоты от воздействия статического давления, причем при повороте в,направлении от пассивной к рабочей стойке начальная частота уменьшается. а при повороте в обратном направлении ynenv:чивается, поэтому крышку можно повернуть на такой угол, при котором изменение начальной частоты при изменении статического давления от нуля да рабочего значения находится в допустимых пределах. Компенсация изменения начальной частоты от воздействия статического давления, полностью осуществляется при повороте крышки статической полости относительно крышки рабочей полости на угол в диапазоне + 5 ;

Таким образом, датчик и спосбб его на. стройки позволяют повысить точность и в связи с этим за счет исключения поправок нэ изменение чувствительности и уход начальной частоты от воздействия статического давления упрощается эксплуатация и снижение стоимости.

Формула изобретения

1. Частотный датчик разности давлений, содержащий корпус, в центре которого выполнена эа одно ц лое с ним мембрана, а по обе стороны о" нее и соосно с ней круглые . отверстия, в которых герметично эакреплеHbl крышки с зазором от мембраны с образованием соответственно статической и динамической полостей, при этом в каждом отверстии корпуса вне полостей выполнена кольцевая протачк», причем в плоскости мембраны с внешней стороны корпуса эа одно целое с н :1 выполнены рабочая и пассивная стайки, соединенные перемычкой, о т л и ч а .а шийся тем, что, с целью повышения точнагти зэ счет стабилизации чувствительности и уменьшения ухода начальной частоты от воздействия статического давления. в нем в корпусе на поверхности каждого отверстия корпуса выполнены три равномерно расположенные по окружности паза с выходам в кольцевую проточку, причем один из них в каждом отверстии распало>кен напротив рабочей стойки, а каждая крышка снабжена тремя равномерно расположенными па окружности выступами, которые размещены в соответствующей кольцевой проточке с угловым смещением относительно пазов корпуса.

2. Способ настройки чэстатнага датчика раэ> асги давле1 ия, включающий определение начальной выходной частоты датчика и снятие выходHîè лэстотной характеристики д:-тчиха, а т л и э ю щ и и с я тем, что, с целью увеличения. точности за счет стабилизации чувсгвительнасти ат воздействия статическага давлсяия. после определения начальной выходной частоты Fp датчика создают в обеих полостях одинаковое рабочее значение статического давления и определяют при этом выходную частоту Fc. затем

1613891 статическое давление уменьшают до атмосферного и путем поворота крышки статической полости добиваются равенства Fc - Fo, после чего определяют девиацию hF > и kg выходной частоты соответственно при номинальной разности давлений без статического давления. и при рабочем значении статического давления. в затем обе крышки поворачивают в направлении от пассивной к рабочей стойке на угол 30О, затем поворачивают крышку статической полости, добиваясь равенствэ Fc - F<, после чего вторично определяют девиацию Ж-з и hF4 частоты соответственно при номинальной разности давлени9 без статического давления и при рабочем статическом давлении, затем поворачивают обе крышки на угол а, удовлетворяющий соотношению

I Ь5 М1!

F2 F4 — РЗ и снимают выходную частотную характеристику датчика.

3. Способно п.2; отличающийся тем. что, с целью повышения точности за

10 счет уменьшения начальной частоть1 датчика от воздействия различного уровня статического давления, крышку статической полости поворачивают относительно крышки рабочей полости на угол в пределах и 5 .

1б добиваясь уменьшения ухода начальной ча» стоты датчикэ, 1613891

1613891

Составитель О,Слюсарев

Редактор С,Лисина Техред М,Моргентал Корректор Н.Король

Заказ 3887 Тираж 4б2 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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