Датчик давления с частотным выходом

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (и>851141 (61) Дополнительное к авт. свид-ву{22) ЗаЯвлено 111179 (21) 2836804/18-10

{51)М. Кл а 01 1, 11/00 с присоединением заявки М9 (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий

Опубликовано 300781. Бюллетень Но 28

{53} УДК 531. 787 (088.8) Дата опубликования описания 3p p78 1

à ——

1 (И.A. Горенштейн, В.Г. Кравцов и И.В. Корольков (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ С ЧАСТОТНЫМ ВЫХОДОМ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства для измерения давления жидких и газообразных сред.

Известны датчики давления с частотным выходом, предназначенные для измерения давления жидких и газообразных сред, в которых в качестве первичного измерительного преобразователя испсльзуется упругий резонатор с тонкостенным цилиндрическим активным участком (11.

Наиболее близким к предлагаемому являетдя датчик давления с частотным выходом, содержащий первичный измерительный преобразователь в виде упругого резонатора с тонкостенным цилиндрическим активным участ1 ком„ закрепленный внутри корпуса и разделяющий его на.два объема, а также элементы систем .возбуждения и съема колебаний резонатора t2).

Однако этот датчик непригоден для измерения давления выше 40 MIla, поскольку при воздействии на резонатор высоких давлений в его стенках возникают недопустимо большие механические напряжения, приводящие к его разрушению.

Цель изобретения — расширение диапазона измеряемых давлений.

Указанная цель достигается тем, что один из двух объемов заполнен жидкостью и герметизирован, а другой сообщен с контролируемой средой.

Более значительное увеличение верхнего предела диапазона измеряемых давлений достигается" путем введения между объемами, разделенными стенкой резонатора, разделителя в виде упругого манометрического элемента, прикрепленного к торцу резонатора.

15 система самовозбуждения выполнена емкостной, а герметиэированный объем, в котором размещены электроды этой системы, заполнен жидким диэлектриком.

На фиг. 1 изображены конструктивные схемы датчика с подводом измеряемого давления внутрь резонатора; на фиг. 2 — конструктивные схемы датчика с подводом измеряемого давления к внешней поверхности резонатора; на фиг. 3 - датчик, общий вид одного из возможных вариантов конструкции; на фиг ° 4 - сечение A-A

З0 на фиг. 3.

851141 датчик(фиг. 1)с подводом измеряе мого давления внутрь резонатора содержит силовой корпус 1, упругий резонатор 2 с тонкостенным цилиндрическим активным участком, жесткое ,днище 3 резонатора, объем 4, граничащий с внешней поверхностью резонатора, внутренний объем 5 резонатора, дополнительный упругий разделитель 6 в виде сильфона, разделяющий внутренний объем резонатора и объем, граничащий с его наружной поверхностью, входной упругий разделитель 7.

Наиболее простым вариантом конструктивной схемы предлагаемого датчика с подводом измеряемого давления внутрь резонатора является вариант а. 15

В этом случае объем 4, граничащий с внешней поверхностью 2, сплошь заполняется жидкостью под некоторым начальным давлением P . Если в датчике, построенном н соответствии с конст- Щ руктинной схемой этого варианта, подают измеряемое давление внутрь резонатора, то последний, деформируясь, сжимает жидкость, контактирующую с его внешней поверхностью. При этом давление указанной жидкости увеличивается, н результате чего изменение разности давлений, воздействующих на внутреннюю и внешнюю поверхности резонатора, будет меньше, чем изменение самого измеряемого давления. Именно этот эффект и позволяет в данном случае использовать тонкостенный резонатор для измерения относительно больших давлений. Более отчетливо этот эффект проявляется, если между ннутренним объемом резонатора и объемом, граничащим с его наружной поверхностью, вводят (фиг.1б) дополнительный упругий разделитель 6 типа сильфона (или мембраны). Одна- Щ ко оба этих варианта (а и б) конструктивных схем имеют значительные температурные погрешности, парировать которые можно, например, путем термостатиронания соответствующих датчиков. другой путь снижения температурных погрешностей датчикон этого типа состоит в заполнении ннутренней полости резонатора жидкостью с последующей герметизацией этой полости с помощью входного упругого разделителя 7 (фиг 1 в,г) .

В этом случае подбор жидкостей (по их коэффициентам температурного расширения) и параметров (жидкостей и эффективных площадей) используемых M упругих разделителей позволяет в принципе полностью компенсировать температурную погрешность датчика в определенном интервале диапазона его рабочих температур. 46

Кроме вариантов конструктивных схем датчика соподнодом измеряемого давления внутрь резонатора возможны также и такие, в которых измеряемое давление подводится к внешней поверх- 65 ности резонатора (фиг. 2). По принципу действия и по основным конструктивным особенностям схемы, изображенные на фиг. 2, аналогичны соответствующим схемам на фиг. 1. Разница между ними состоит главным образом в том, что если в схемах на фиг. 1 частота собственных колебаний резо= натора с увеличением измеряемого давления увеличинается, то в схемах на фиг. 2 эта частота при тех же условиях уменьшается. Входной упругий разделитель 7 выполнен в форме мем-, браны (в отличие от разделителя 7 н форме сильфона на фиг. 1).

В прочном силовом корпусе (фиг.3) образованном цилиндрическим стаканом 8 и крышкой 9 с отверстием 10 для подвода измеряемого давления, монтируется узел резонатора, включающий н себя упругий резонатор 11 с тонкостенным цилиндрическим активным участком 12, охранными кольцевыми утолщениями 13 и утолщенными установочными (монтажными) поясами

14, корпус 15 узла резонатора с кольцевыми выступами 16, служащими для крепления резонатора, входной упругий разделитель в виде сильфона 17 с крышкой 18, дополнительный упругий разделитель в виде сильфона 19 с крышкой 20. Корпус 15 узла резонатора своими кольцевыми выступами

16 жестко соединяется с установочными поясками 14 резонатора 11 посредством вакуумплотных сочленений

21, например, с помощью сварных или паяных швов. Входной сильфон 17 и t доп8лнительный сильфон 19 с помощью вакуумплотных сочленений 22 и 23 закреплены на кольцевых уступах корпуса 15 узла резонатора. Собранный узел резонатора с помощью накуумплотного сочленения .24 монтируется B крышке 9. корпуса прибора, в котором имеется отверстие 10 для подвода из- меряемого давления. Крышка 9 в свою очередь соединяется с прочным цилиндрическим стаканом 8 с помощью вакуумплотного сочленения 25. В днище цилиндрического стакана 8 смонтированы гермовводы 26, служащие для включения датчика н электрическую схему системы самовозбуждения. В прямоугольные, окна, профрезерованные в боковой цилиндрической поверхности корпуса 15 узла резонатора, вставлены керамические вкладыши 27 (фиг.4), на которых располагаются тонкопле ночные электроды 28 систем возбуждения и съема колебаний резонатора.

Оба объема, разделяемые стенкбй резонатора 11, а именно объем 29, граничащий с внешней поверхностью резонатора, и объем 30, граничащий с внутренней поверхностью резонатора, сплошь заполнены жидкостью под некоторым начальным давлением и герметизированы.

851141

При подводе измеряемого давления к внешней поверхности входного сильфона

17 последний, деформируясь, передает.

Ьго давление жидкости, эаполнякщей внутренний, объем 30 резонатора, которая в свою очередь через дополнительный сильфон 19 передает его жщдкости, заполняющей внешнюю камеру 29. ,В результате разность давлений, sosдействующий на внешнюю и внутреннюю стенки резонатора изменяется на ве- ® лиЧину намного меньшую, чем величина измеряемого давления.

Использование предлагаемого изобретения позволит беэ промежуточного преобразователя получать в частотной 35 форме информацию об относительно высоких давлениях (до 1000-2000 ИПа).

Формула изобретения

1. Датчик давления с частотным выходом, содержащий первичный изме рительный преобразователь в виде упругого резонатора с тонкостенным цилиндрическим активным участком, зак-:

25 Репленный внутри корпуса и разделяющий его .на два объема, а также элементы систем возбуждения и съема колебаний резонатора., о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расши- . рения диапазона измеряемых давлений, один из двух объемов заполнен жидкостью и. герметизирован,а другой сообщен с контролируемой средой.

2. Датчик по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что в нем между объемами, разделейными стенкой резонатора, введен разделитель в виде упругого манометрического элемента, прикрепленный к торцу резонатора.

3. Датчик по п. 1, о т л и ч а— ю шийся тем, что в нем система. самовозбуждения выполнена емкостной;, а герметизированный объем, в котором размещены электроды этой системы, заполнен жидким диэлектриком.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Авторское свидетельство СССР

9 473072 кл. G 01 L 11/00, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 584621, кл, G 01 L 11/00, 1970 (прототип).

851141

ZS 6

Составитель И. Сумцов

Техред A.Áàáèíeö, Корректор И. шар наи

Редактор В. Петраш

Тирам 907 Подписное

ВЫИИПИ Государственного комитета СССР ро делам изобретений и открытий

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

Заказ б317/56

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4