Конструкция измерительного преобразователя давлений с емкостным сенсором



Конструкция измерительного преобразователя давлений с емкостным сенсором
Конструкция измерительного преобразователя давлений с емкостным сенсором

 


Владельцы патента RU 2532236:

Закрытое акционерное общество Промышленная группа "Метран" (RU)

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к датчикам давления, и может быть использовано при измерении разности давлений жидкостей и газов. Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции и повышение точности измерений. Измерительный преобразователь давлений с емкостным сенсором содержит связанные между собой корпус чувствительного элемента, имеющий центральную камеру, разделенную электропроводной мембраной на две полости. При этом полость электропроводящей мембраны соединена двумя параллельными между собой и чувствительным элементом заливочными капиллярами и снабжена токопроводящими выводами. Два разделительных узла с расположенными параллельно друг другу разделительными гофрированными мембранами имеют подмембранные полости, сообщающиеся с полостью электропроводящей мембраны. Вогнутая рабочая поверхность полости выполнена металлизированной снаружи полностью. Электропроводная мембрана чувствительного элемента расположена перпендикулярно по отношению к разделительным гофрированным мембранам. Заливочные капилляры полости электрочувствительной мембраны развернуты в противоположных направлениях и соединены с ее полостью горизонтальным каналом. Разделительные гофрированные мембраны расположены каждая в своем корпусе с противолежащих сторон от корпуса чувствительного элемента. Подмембранные полости разделительных гофрированных мембран соединены с подводящими разделительную жидкость отдельными заливочными капиллярами. 2 ил.

 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к датчикам давления, и может быть использовано при измерении разности давлений жидкостей и газов.

Известна конструкция измерительного преобразователя давлений с емкостным сенсором, описанная в патенте СССР №1421266, кл. G011 9/12, з. 06.10.80, опубл. 30.08.88.

Известная конструкция содержит корпус чувствительного элемента, в котором расположена центральная камера, разделенная измерительной электропроводной мембраной на две полости, в каждой из которых выполнена изоляционная вставка с подводящим каналом по центру и вогнутой рабочей поверхностью, снабженной электродом, обращенным в сторону мембраны, и два разделительных узла с разделительными мембранами, причем полости узлов и чувствительного элемента заполнены жидкостью, блок снабжен опорной рамой, внутри которой закреплен корпус чувствительного элемента, а подмембранная полость каждого разделительного узла соединена с соответствующим подводящим каналом изоляционной вставки при помощи введенного в блок трубопровода, при этом каждая изоляционная вставка выполнена в форме усеченного конуса с углом 25-27° между образующей конуса и плоскостью мембраны, а корпус закреплен внутри рамы с помощью неэлектропроводных опор. При этом корпус чувствительного элемента закреплен в верхней части внутри прямоугольной рамы, а разделительные узлы размещены на нижних участках длинных сторон прямоугольной рамы снаружи ее, а полости разделительных и чувствительной мембран соединены между собой меандрообразным заливочным капилляром (трубопроводом), служащим для подачи разделительной жидкости.

Недостатки известной конструкции заключаются в следующем.

Размещение разделительных мембран параллельно чувствительной мембране в совокупности с креплением корпуса чувствительной мембраны внутри опорной рамы, к нижним краям боковых сторон которой снаружи ее прикреплены в разделительных узлах разделительные мембраны, значительно увеличивает объем и габаритные размеры датчика и делает неудобным его установку в стандартные фланцы.

Кроме того, сложной является конструкция корпуса, обусловленная наличием изолирующих вставок в частях корпуса.

Известна конструкция измерительного преобразователя давлений с емкостным сенсором, описанная в патенте США №3618390, кл. G01L 9/12, 13/06, з. 27.10.69, опубл. 09.10.71.

Известная конструкция содержит корпус чувствительного элемента, имеющий центральную камеру, разделенную электропроводящей мембраной на две полости, в каждой из которых выполнена изоляционная вставка с подводящим каналом по центру и вогнутой рабочей поверхностью, снабженной электродом, обращенным в сторону мембраны, и два разделительных узла с разделительными мембранами, причем полости узлов и чувствительного элемента заполнены диэлектрической жидкостью. При этом все мембраны лежат в параллельных плоскостях и собраны в одном металлическом корпусе, собираемом из двух одинаковых частей (секций), симметричных относительно плоскости чувствительной мембраны и имеющих вокруг нее в центре полость, заполненную жесткой стеклянной или керамической вставкой. Помимо этой полости, каждая из секций имеет центральный проводник и отверстие для заполнения полостей разделительных узлов и чувствительного элемента.

Недостатком известного датчика является большая зависимость результатов измерения разности давления от неизвестной величины статического давления, что не позволяет достигать необходимой точности измерения разности давлений.

Известна конструкция измерительного преобразователя давлений с емкостным сенсором, описанная в одноименном патенте РФ №2263291, кл. G01L 9/12, з. 30.06.03, опубл. 20.12.04 и выбранная в качестве прототипа.

Известная конструкция содержит единый корпус чувствительного элемента, имеющий центральную камеру, разделенную электропроводящей мембраной на две полости, в каждой из которых выполнена изоляционная ставка с подводящим каналом по центру и вогнутой рабочей поверхностью, снабженной электродом, обращенным в сторону мембраны, и два разделительных узла с расположенными параллельно электропроводящей мембране и между собой разделительными гофрированными мембранами, причем полости разделительных узлов и чувствительного элемента заполнены диэлектрической (разделительной) жидкостью и сообщены между собой, а каждый из электродов разделен на два электрода, выполненных в виде двух проводящих, электрически не связанных между собой колец, при этом каждое кольцо электрически соединено с соответствующим ему наружным выводом. Капилляры для заполнения полостей диэлектрической жидкостью параллельны между собой и чувствительному элементу, а также плоскостям разделительных гофрированных мембран, образуют перевернутую П-образную форму, соединены с полостью электропроводящей мембраны и расположены в одной из изоляционных вставок.

Недостатком известного мембранного блока является сложность конструкции блока и технологии его изготовления, обусловленные наличием изоляционных вставок в центральной камере, а также выполнением электродов в виде колец, нанесенных на наружную поверхность электропроводной мембраны.

Задачей заявляемого технического решения является упрощение конструкции мембранного блока без снижения точности измерений.

Поставленная задача решается тем, что в конструкции измерительного преобразователя давлений с емкостным сенсором, содержащей механически связанные между собой корпус чувствительного элемента, имеющий центральную камеру, разделенную электропроводной мембраной на две полости с вогнутой металлизированной снаружи рабочей поверхностью, при этом полость электропроводящей мембраны соединена двумя параллельными между собой и чувствительным элементом заливочными капиллярами, соединенными с подводящим каналом для заливки разделительной жидкости, и снабжена токопроводящими выводами, два разделительных узла с расположенными параллельно друг другу разделительными гофрированными мембранами имеют подмембранные полости, также заполненные разделительной жидкостью и сообщенные с полостью электропроводящей мембраны, согласно изобретению вогнутая рабочая поверхность полости выполнена металлизированной снаружи полностью, электропроводная мембрана чувствительного элемента расположена перпендикулярно по отношению к разделительным гофрированным мембранам, заливочные капилляры полости электрочувствительной мембраны развернуты в противоположных направлениях и соединены с ее полостью горизонтальным каналом, перпендикулярным чувствительному элементу, разделительные гофрированные мембраны расположены каждая в своем корпусе с противолежащих сторон от корпуса чувствительного элемента таким образом, что корпусы всех трех мембран расположены последовательно рядом друг с другом, образуя единый сочлененный мембранный блок цилиндрической формы, подмембранные полости разделительных мембран соединены с подводящими разделительную жидкость отдельными заливочными капиллярами, также параллельными между собой и развернутыми в противоположные стороны таким образом, что они образуют с заливочными капиллярами полости электропроводящей мембраны ветви гиперболы.

Выполнение вогнутой рабочей поверхности полости электропроводной мембраны металлизированной полностью при расположении этой мембраны перпендикулярно по отношению к разделительным гофрированным мембранам в совокупности с тем, что заливочные капилляры полости электропроводной мембраны развернуты в противоположных направлениях, а разделительные гофрированные мембраны расположены каждая в своем корпусе с противолежащих сторон от корпуса чувствительного элемента таким образом, что корпусы всех трех мембран расположены последовательно рядом друг с другом, образуя единый сочлененный мембранный блок цилиндрической формы, и подмембранные полости разделительных мембран соединены с подводящими разделительную жидкость отдельными заливочными капиллярами, также параллельными между собой и развернутыми в противоположные стороны таким образом, что они образуют с заливочными капиллярами полости электропроводящей мембраны ветви гиперболы, делает конструкцию более простой и надежной. При этом размещение всех трех мембран (электропроводной мембраны и двух разделительных мембран) каждой в своем корпусе и со своим заливочным капилляром позволяет избежать большой зависимости результатов измерения разности давления от неизвестной величины статического давления и позволяет достигать необходимой точности измерения разности давлений.

Технический результат - упрощение конструкции и повышение ее надежности при обеспечении высокой точности измерений.

Изобретение иллюстрируется чертежами, на которых:

фиг.1 - общий вид мембранного блока в сборе;

фиг.2 - вид мембранного блока в изометрии в вертикальном разрезе.

Конструкция измерительного преобразователя давлений с емкостным сенсором (фиг.1-2) содержит корпус 1, разделенный помещенной в нем электропроводящей чувствительной мембраной 2 на две полости 2' и 2", соединенные подводящими жидкость капиллярами 3 с полостями 4 и 5 расположенных параллельно между собой в своих корпусах 6 и 7 разделительных мембран 8 и 9. При этом корпусы 1, 6 и 7 всех мембран 2, 8 и 9 расположены последовательно рядом друг с другом, образуя единый сочлененный мембранный блок цилиндрической формы с общей продольной осью и с плоской площадкой 10 на цилиндрической поверхности для размещения выводов конденсатора 11. Корпус 1 чувствительной мембраны 2 размещен между корпусами 6 и 7 разделительных мембран 8 и 9, а сама чувствительная мембрана 2 размещена в своем корпусе 1 перпендикулярно по отношению к разделительным мембранам 8 и 9, служащим одновременно боковыми сторонами общего корпуса. Капилляры 3, подводящие жидкость к полости чувствительной мембраны 2, расположены перпендикулярно к плоскости мембраны 2 таким образом, что полость 4 первой левой подмембранной полостью 2' чувствительной мембраны 2, а полость 5 второй разделительной мембраны 9 - с правой подмембранной полостью 2" чувствительной мембраны 2. Подмембранные полости 4 и 5 разделительных гофрированных мембран соединены с подводящими разделительную жидкость отдельными заливочными капиллярами 3', параллельными между собой и развернутыми в противоположные стороны таким образом, что они образуют с заливочными капиллярами 3 полости электропроводящей мембраны 2 ветви гиперболы. Имеется электрический проводник (не показан), образующий с чувствительной проводящей мембраной 2 пластины конденсатора, выводы 11 которого показаны на фиг.1.

В сравнении с прототипом заявляемая конструкция измерительного преобразователя давлений с емкостным сенсором проще в изготовлении и имеет меньшие габариты при сохранении необходимой точности измерений.

Конструкция измерительного преобразователя давлений с емкостным сенсором, содержащая механически связанные между собой корпус чувствительного элемента, имеющий центральную камеру, разделенную электропроводной мембраной на две полости с вогнутой металлизированной снаружи рабочей поверхностью, при этом полость электропроводящей мембраны соединена двумя параллельными между собой и чувствительным элементом заливочными капиллярами, соединенными с подводящим каналом для заливки разделительной жидкости, и снабжена токопроводящими выводами, два разделительных узла с расположенными параллельно друг другу разделительными гофрированными мембранами имеют подмембранные полости, также заполненные разделительной жидкостью и сообщающиеся с полостью электропроводящей мебраны, отличающаяся тем, что вогнутая рабочая поверхность полости выполнена металлизированной снаружи полностью, электропроводная мембрана чувствительного элемента расположена перпендикулярно по отношению к разделительным гофрированным мембранам, заливочные капилляры полости электрочувствительной мембраны развернуты в противоположных направлениях и соединены с ее полостью горизонтальным каналом, перепендикулярным чувствительному элементу, разделительные гофрированные мембраны расположены каждая в своем корпусе с противолежащих сторон от корпуса чувствительного элемента таким образом, что корпусы всех трех мембран расположены последовательно рядом друг с другом, образуя единый сочлененный мембранный блок цилиндрической формы, подмембранные полости разделительных гофрированных мембран соединены с подводящими разделительную жидкость отдельными заливочными капиллярами, также параллельными между собой и развернутыми в противоположные стороны таким образом, что они образуют с заливочными капиллярами полости электропроводящей мембраны ветви гиперболы.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике, в частности для измерения статического и динамического давления без нарушения целостности обтекания потока газа и изделий.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для одновременного измерения в заданном участке температуры, теплового потока и давления. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения звукового давления. .

Изобретение относится к измерительной технике. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для калибровки датчиков пульсаций давления. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения избыточного давления в агрессивных высокотемпературных средах. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения давления жидких и газообразных сред или механической силы в электронных системах контроля, защиты и управления.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения давления. .

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к измерению пульсаций давления в аэродинамическом эксперименте. .

Изобретение относится к области управления и регулирования на определенном уровне парциального давления кислорода в замкнутом объеме и может быть использовано при термическом анализе фазовых превращений и процессов диссоциации простых и сложных оксидов методами термогравиметрии, термодилатометрии, дифференциально-термического анализа в зависимости от изменения парциального давления кислорода в равновесной газовой атмосфере. Способ формирования газовой смеси для анализа и обработки материалов при переменном давлении включает подачу в систему инертного газа, измерение в нем парциального давления кислорода, сравнивание измеренного парциального давления кислорода с заданным и регулирование величины парциального давления кислорода в смеси кислородным насосом путем изменения силы тока, подаваемой на кислородный насос так, чтобы в системе поддерживалось заданное постоянное (индивидуальное для каждого опыта) давление кислорода в диапазоне -0.67>lgPo2>-24 (атм). Техническим результатом изобретения является возможность получения газовой смеси на основе инертного газа с заданным постоянным, точно контролируемым и регулируемым в широком диапазоне содержанием кислорода. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике для измерения параметров потока, в частности полного давления, давления скоростного напора, статического давления, пульсации и/или звукового давления, измерения величины и направления скорости в пространственных потоках. Устройство содержит датчики давления. Датчик давления содержит емкостные чувствительные элементы (ЕЧЭ), соосные с тензометрическим мостом (ТМ). ЕЧЭ через усилитель заряда и напряжения (УН) соединен с индикатором. ТМ на выходе имеет аппаратуру низкой частоты (АНЧ) и соединен с индикатором. Устройство содержит цилиндрический корпус, внутри которого расположен трех- и/или пятитрубчатый приемник, залитый мягким герметиком. Приемные части двух приемников срезаны под углом 45°. Устройство в рабочем участке аэродинамической трубе перемещается с помощью электромеханического сканера. Управление сканера осуществляется блоком управления. Соосные ТМ и ЕЧЭ монолитной конструкции расположены в трех трубках заподлицо с поверхностью среза этих приемников. Внутренние диаметры трубок 3 мм и больше, длиной от 0 до 30 мм. Материал корпуса и трубок - нержавеющая сталь. Техническим результатом изобретения является повышение качества и точности измерения давления. 4 ил.

Группа изобретений относится к измерительной технике. Изобретения могут быть использованы для исследования переходных процессов в авиационной космической технике и в разных отраслях промышленности. Техническим результатом изобретения является уменьшение времени и затрат энергоресурсов ИО при переходе от одного установившегося к другому установившемуся режиму, за счет того что для увеличения времени наблюдения за переходным процессом в газовой среде используют инерционный емкостной датчик, ЧЭ датчика изготавливают из диэлектрика с минимальной скоростью распространения внутри его звуковой волны. Представлены конструкция и способ сборки инерционного емкостного датчика, а также способ измерения давления в составе измерительной аппаратуры. Емкостной инерционный датчик давления состоит из трех диэлектрических пленок. Первая диэлектрическая пленка содержит основной экран, вторая диэлектрическая пленка содержит нижние обкладки с выводами и экран. Обе пленки выполнены из твердого полиимида, на верхней поверхности третьей диэлектрической пленки сформирована ответная обкладка с выводом и экраном. Из слоев трех диэлектрических пленок собран пакет, пленки скреплены между собой и исследуемым объектом с помощью клея. В емкостном инерционном датчике давления третья диэлектрическая пленка выполнена из мягкого диэлектрика, на ее поверхности сформирована объединенная ответная обкладка, все обкладки с выводами и экраны выполнены из медной или никелевой фольги, причем обкладки с выводами и экраны на поверхностях второй и третьей диэлектрических пленок сформированы методом фотолитографии, толщина фольги из меди или никеля от 5 до 20 мкм. 3 н.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.
Наверх