Датчик разности давлений

 

О П К С А Н И Е (ц)857763

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсиих

Социапнстичесиих

Рес у

C

1ф, г г Ъ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22)Заявлено 07.12.79 (21) 2849532/18-10 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 23.08.81. Бюллетень %31 (51)М. Кл .

5 01 L 13/02

Гвсударстаеиный кемитет

СССР

Il0 делам изабретеиий н открытий (53) УДК 531. 787. (088. 8) Дата опубликования описания 25.08.8 1 (I

В. Г. Барбатунов, А.П. Козлов н Р. В. Орлеанский

1. l

Р

l.

1 t

I i с

4аю (t

Ф (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ДАТЧИК РАЗНОСТИ ДАВЛЕНИЙ

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике, в частности к датчикам разности давлений, и может быть использовано для измерений разности давлений с высокой точностью в аппаратуре применяемой в устройствах автоматического контроля и регулирования. ф

Известен датчик разности давлений, обладающии высокой точностью измере/ 1О ния, в котором гермовывод приемного узла содержит торсионный элемент, выполненный в виде центрального стержня и трубки, один конец которой ук15 реплен в корпусе приамного узла, причем для повышения точности преобразования трубка таким образом соединена с мембраной, воспринимающей перепад давлений, что при наличии перепада давлений трубка, а вместе с ней центральный стержень поворачиваются на угол, пропорциональный переладу давлений 1).

Однако приемный узел такого дифференциального датчика давления имеет недостаточно высокую точность из-за наличия погрешности от статического давления, действующего на разделительный элемент трубки.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является датчик, содержащий размещенный в герметичном корпусе чувствительный элемент, взаимодействующий с торсионным элементом, вращающимся вокруг своей оси, выведенным наружу относительно корпуса и выполненным в виде центрального стержня н трубки. Повышение точности в этом датчике достигается за счет снижения погрешности от статического давления, так как действие статического давления не приводит к повороту стержня вокруг своей оси 1. 21, Однако известный датчик имеет недостаточно высокую точность кз-за воздействия дополнительного усилия

3 857 на разделительный элемент (торсионную трубку от статического давления),,Так как вследствие технологических допусков трубку невозможно изготовить абсолютно равной по диаметру и длине, то под действием статического давления она деформируется неравномерно, что приводит к поворотным перемещениям центрального стержня вокруг мест заделки, что при присоединении к нему преобразователя дает дополнительную погрешность.

Кроме того, из-за действия статического давления на торцовую поверхность трубки происходят линейные перемещения центрального стержня вдоль его оси, что при присоедине-, нии к нему преобразователя также дает дополнительную погрешность.

Цель изобретения — повышение точности измерения разности давлений при действии высокого. уровня статического давления.

Эта цель достигается тем, что в датчике разности давлений торсионный вывод выполнен в виде стержня, коаксиально размещенного в трубке и жестко связанного с ней в центральной части, при этом оба конца стержня выведены sa пределы корпуса, соединены с ннм жестко посредством радиально расположенных относительно стержня плОских пружин, а между собОЙ вЂ” с помощью коромысла, центральная часть которого связана с преобразователем перемещения в электрический сигнал.

Такое конструктивное исполнение датчика обеспечивает поворот центрального стержня вокруг своей оси, пропорциональный измеряемой разности давлений, и уменьшает перемещение центрального стержня вдоль его оси н вокруг мест заделки на стенках корпуса, обусловленные действием оптического давления.

Выполнение торсионного элемента в виде центрального стержня и трубки, жестко связанных между собой в центральной части, позволяет уменьшить линейные перемещения центрального стержня вдоль его Оси из-за компенсации усилий, возникающих на противополажных торцовых поверхностях трубки.

Соединение выведенных наружу концов центрального стержня с корпусом посредством радиально расположенных плоских пружин и объединение этих концов с помощью коромысла позволяет

763 4 исключить поворотные перемещения центрального стержня вокруг мест за1 делки, которые возникают из-за разной толщины стенок трубки по диаиет5 ру и длине.

Радиально расположенные относительно центрального стержня плоские пружины имеют малую жесткость при повороте стержня вокруг своей оси, что обес10 печивает передачу полезного усилия от чувствительного элемента к преобразователю H значительную жесткость к другим перемещениям, возникающим при действии статического давления, 5 что обеспечивает снижение погрешности от действия статического давления.

На фиг.l схематично представлен предлагаемый датчик, общий вид на ,фиг.2 — вид А на фиг.l.

Датчик содержит герметичный корпус l, чувствительный элемент 2 (например, сильфон) торсионный элемент, состоящий из центрального стержня 3, размещенного внутри трубки 4.

25 Выведенные наружу оба конца центрального стержня 3 соединены с корпусом

1 с помощью радиально расположенных относительно центрального стержя плоских пружин 5 и 6 и объединены

50 с помощью коромысла 7, между центральной частью которого и корпусом датчика установлен преобразователь

8, например виброчастотный.

Центральный стержень 3 выполнен

35 за одно целое с трубкой 4 по технологии, обеспечивающей максимальное равенство торцовых площадей противоположных концов трубки, скрепленных с корпусом i например, с помощью

40 герметичной сварки.

Радиально расположенные относительно центрального стержня плоские пружины конструктивно выполнены с помощью колец, внутреннее из которых

45 приваривается к центральному стержйю, а внешнее - к герметичному корпусу 1 датчика, причем оба кольца соединены между собой с помощью радиально расположенных относительно стерж5О ня плоских пружин 5 и 6, которые выполнены за одно целое с кольцами с помощью электроискровой обработки.

Перемещение чувствительного элемента 2, пропорциональное разности давSS лений, передается наружу герметичного корпуса 1 с помощью рычага 9, выполненного за одно целое с центральным стержнем 3.

857763 6 ложных торцовых поверхностей трубки.

Кроме того, поворотные перемещения центрального стержня, вызванные влияя нием статического давления, ограниче5 ныу так как часть радиально располо женных плоских пружин в которых закреплен центральный стержень) работает на растяжение-сжатие. Поэтому

-перемещения центрального стержня

10 вокруг мест заделки, которые, передаваясь на преобразователь вызывают дополнительную погрешность от статического давления, сведены к минимуму, что, в свою очередь, приводит д также к уменьшению погрешности от статического давления, до 0,27..

Формула изобретения

Вращающий момент центрального стержня передается на преобразователь вибрационно-частотного типа с помощью коромысла 7. Вибрационно-частотный преобразователь выполнен в виде упругой перемычки 8 прямоугольного сечения.

Предлагаемый датчик работает следующим образом.

В сильфон подается динамическое давление, а в герметичный корпус 1 статическое. Прн статическом давлении, равном нулю 1 . 0, и динамическом давлении Р Ь Р деформация сильфона, пропорциональная ЕP приводит во вращательное движение центральный стержень 3, который вместе со связанной с ним трубкой 4 и рычагом 9 поворачивается на некоторый угол, пропорциональный ходу снльфона, о

Радиально расположенные относительно центрального стержня 3 плоские пружины 5 и 6 работают на изгиб при кручении центрального стержня, сильфон динамического давления 1, з=Р

+ дР на чувствительный элемент действует перепад давлений Р, -Р В Р, Р Х и его деформация, равна деформации сильфона в предыдущем случае, аналогичным образом передается к лреобразо-щ вателю 8 ° Статическое давление также ,цействует на трубку 4 и вызывает ее деформацию, что однако не приводит к дополнительной погрешности от статического давления. 35

Это объясняется тем, что линейный перемещения центрального стержня вдоль его оси, которые, передаваясь на преобразователь, вызывающие дополнительную погрешность от статнчес- 4О кого давления, сведены к минимуму в виду того, что торсионный элемент выполнен в виде центрального стержня и трубки, жестко связанных между собой в центральной части, что обеспе- 4 кивает равенство площадей противопоДатчик разности давлений, содержащий герметичный корпус, в котором размещен упругий чувствительный элемент, соединенный с торсионным выво дом, связанным с преобразователем перемещения в электрический сигнал, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения разности давлений, в нем торсионный вывод выполнен в виде стержня, коаксиально размещенного в трубке и жестко связанного с ней в центральной части, при этом оба конца стержня выведены за пределы корпуса, соединены с ним жестко посредством радиально расположенных относительно стержня плоских пружин, а между собой - e помощью коромысла, центральная часть которого связана с преобразователем перемещения в электрический сигнал.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

Авторское свидетельство СССР

У 354305, кл. GO I Ь l9/02, I972.

2. Измерение, контроль, автоматизация. У 3, l977 с. 39 (прототип).