Чувствительный элемент мембранного типа

 

ОП И"С"А НИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскнх

Соцмалнстнческнх

Республнк

< 734517

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. спид-ву (22) ЗаЯвлено 30.03.78 (2 I ) 2605725/18-10 с присоединением заявки РЙ (23) Приоритет

Опубликовано 15.05.80. Бюллетень J%18

Дата опубликования описания 17.05.80 (51)M. Кл.

Cj 01 1. 7/08

Государственнмй комитет

СССР оо делам изобретений н открытий (53) УДК531. .787 (088.8) (72) Авторы изобретения С. К. Головицын, Н. В. Донская, Л. Н. Романов и Э. Б. Фельдман

Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научно (7l) Заявитель исследовательский институт синтеза минерального сырья (54) ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ МЕМБРАННОГО

ТИПА

Изобретение относится к устройствам для измерения давления газообразных и жидких веществ, в частности к элементам мембранных устройств для измерения высоких давлений в сосудах гидрсметраль5 ного синтеза минералов.

Известны чувствительные элементы устройств для измерения высоких давлений жидкостей и газов в виде мембран, трубчатых пружин, сильфонов и баллонов.

При гидротермальном синтезе для изме.рения давлений в сосуде чаше всего используют устройства с разделительной системой, где в качестве чувствительных элементов используются мембраны, трубчатые пружины и сильфоны 11.

Однако такие устройства отличаются малой надежностью тонких (равновесных) ме..": ран, которые выходят из строя при относительно малых перепадах давления.

Чувствительные элементы в виде сильфонов и трубчатых пружин, помещенные в полость сосуда гидротермального синтеза, подвержены осаждению на своей поверхности продуктов синтеза из раствора, в результате чего забивают ся (залипают") горы, изменяется подвижность оболочки, снижается ее проч— ность и точность измерений.

Все перечисленные элементы имеют большие габариты, занимают достаточно большие объемы, что ведет к усложнению и удорожанию средств герметизации сосуда и снижению надежности процесса в целом. Например, расчеты показывают, что для давления 2000кгс/см1 и при перемещении центра мембраны ка

1 мм, радиус стальной мембраны должен быть более 200 мм.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является мембранный чувствительный элемент, который состоит из ряда гофрированных мембран с резиновыми прослойками 2 .

Однако при применении: того элемента в сосудах высокого давления недостатками его являются относительно боль— шие габариты и относительно малое

3 734517 перемещение центра мембраны, обусловлениое конструкцией и наличием резинового заполнителя гофр.

Кроме гого, усложнение конфигурации приводит к повышенной залипаемости, удорожанию средств герметизации и снижению надежности работы устройства в целом.

1 где 0 . — толщина s -ой мембраны, см;

le — допускаемое напряженж в материале мембраны, кгсlсм . 2

Расчет первой мембраны производится по общеизвестным формулам.

В тех случаях, когда требуется получить чувствительный элемент с наименьшим числом мембран в пакете, между мембранами могут быть проложены тонкие прокладки из пластичного малосжимаемого материала с коэффициентом температурного расширения близким к материалу мембран. Расчет показывает, что для давления Р=.2000 кг/см и перемещении а

- =1 мм, пакет стальных мембран может быть выполнен с радиусом Й < 20 мм.

Таким образом, изобретение позволяет значительно уменьшить габариты уст ройств, содержащих мембраны, уменьшить площадь их герметичного сопряжения и, следовательно, повысить их надежность.

Формула изобретения

1. Чувствительный элемент мембранного типа, выполненный в виде пакета мембран, отличающийся тем, что, с целью уменьшения его габаритов, радиус каждой последующей мембраны выполнен большим радиуса предыдущей и его определяют из следующего соотношения:

ЗО где > — 2,3,... 0 — порядковый номер мембраны;

К; — радиус E -ой мембраны, см;

Я. — радиус предыдущей мембраны, i-3 см;

F — модуль упругости материала мембраны, кгс/см, 2. коэффициент Пуассона б, — толщина (-1)-ой мембраны, 1- см; — давление в сосуде„кгс/см, 2 а толщина б мембраны удовлетворяет следующему соотношению

P,, „P (4 )4 ) 9 j - 4

Белью изобретения является умень1О шение габаритов. чувствительного элемента датчика при заданных перемещениях его центра, и, как следствие, удешевление средств герметизации сосуда.

Это достигается тем, что чувствитель ный элемент мембранного типа в датчике выполнен в виде пакета прилегающих друг к другу жестко закрепленных по контуру, например, сваркой, разцовели õ мембран, HpHmeM рдиус к дои пос- 20 ледующей мембраны больше радиуса предыдущей и определяется по формулам, приведенным в описании. Между мембранами проложены прокладки из пластичного

25 материала с коэффициентом линеиного расширения, близким к материалу мембран.

На фиг. 1 приведена схема чувствительного элемента; на фиг. 2 — расчетная схема, поясняющая элементы расчетной формулы.

Чувствительный элемент состоит из пакета 1 разновеликих мембран, причем общее количество их равно и . Каждая мембрана жестко закреплена по контуру к корпусу 2 (например, с помощью сварки).

При воздействии давления P (фиг. 2) на поверхность первой мембраны, появля ется прогиб всех мембран на одну и ту

40 же виличину 7, причем каждая предыдущая мембрана опирается ца последуюIi@7 Þ

Наибольшая площадь контакта между мембранами обеспечивается при расчете ио формулам

Ща (-,2 3,... A — порядковый номер мембраны в пакете

9 - радиус < -ой мембраны, см д . рвдиус дредьиущей иемдрвды, дм;

- модуль упругости материала мембраны, кгс/см ;

R.

J4 - коэффж иент Пуассона;

О;, — толщина (l -1)-ой мембраны,см;

Р— давление в сосуде, кгсlсм;

P, О 16 R.— — (см) р n )БР

734517

5 где Я вЂ” допускаемое напряжение в материале мембраны, кгс/см .

2. Элементпоп. 1, отлич авш и и с я тем, что между мембранами проложены прокладки из пластичного материала с коэффициентом линейного расширенйя, . близким к матерйалу мембран.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Циклис Д. С. Техника физихохимических исследований при высоких и сверхвысоких давлениях, М., 1976> с. 128.

2. Авторское свидетельство СССР

% 360570, кл. Cj 01 Ь 7/08, 1971 (IlPOTOTKI) е

Составитель И. Петрашень ре актор И. Шубина Техред .Н. Бабурка Корректор А. 1 зиценко

Заказ 2155/47 Тираж 1019 Подписное

IIHHHTIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4