Преобразователь давления

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сеюа Советских

Сфцмалмстнческмх

Республик (1)909604 (61) Дополнительное к авт. свмд-ву (22) Заявлено 220780 (21) 29б 7455/18-10 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 28У232, Бюллетень ¹ 8

Дата опубликования описания 28.02.82

Р М К з

G 01 ) 9/12

G 01 L 13/02

Государстеенный комитет

СССР ио деаак изобретений и открытий

)j3) УДК 531 ° 787 (088. 8) и А.И. вягинцев

1 (72) Авторы м зохре те им я и и и й ° Гй °

fllвп аи ° и йийййп йук й

Л и йъ и й:й ° царенко

-:й„1

t й

Киевский ордена Ленина политехниче им. 50-летия Великой Октябрьской с революции (73) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДАВЛЕНИЯ

20

30

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к емкостным дифференциальным преобразователям давления с силовой КоМпенсацией и предназначено для измерения давлений разряженных газовых смесей.

Известны емкостные преобразователи с электростатической компенсацией измеряемого давления, которые имеют корпус, образованный двумя расположенными встык с мембраной фланцами, которые связаны между собой для закрепления мембраны, к противоположным торцам фланцев прикреплены крыаки, крыаки и мембрана в совокуп- ности с корпусом образуют две полости преобразователя — измерительную и сравнительную, каждый фланец снабжен штуцером для подачи в полости измеряемого и сравнительного давлений, в обоих фланцах на резьбовых кольцах установлены изолированные электроды для создания силовой электростатической компенсации прогиба мембраны, подвижная мембрана в совокупности с электродами образует дифференциальный конденсатор (1).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является преобразователь давления, содержащий цилиндрический корпус, образованный двумя полыми металлическими цилиндрическими секциями, расположенными торцами встык с электропроводящей мембраной, находящейся между ними, секции связаны между собой и также по краю мемб зны для образования единой структурной группы. К противоположным торцам секций прикреплены крыщки, крьыкн и мембрана собираются для создания в корпусе двух отдельных полостей давления, расположенных на противоположных сторонах мембраны, каждая полость имеет штуцер для подачи в нее давления. Каждая секция имеет электрод. Электроды изолированы от корпуса н расположены по отношению к мембране таким образом,что образуют с мембраной дифференциальный конденсатор. Изолированные выводы на крькаках соединены с центрами электродов для фиксации изменений в емкости конденсатора, вызванных отклонением мембраны в соответствии с перепадом давлений в двух полостях преобразователя, зазор между электродами и мембраной регулируется (2).

909604

В известном преобразователе давления возврат мембраны в исходное положение осуществляется только силами электростатического притяжения при подаче на один из электродов компенсирующего напряжения и в случае измерения большого перепада давлений на электрод необходимо подавать высокое (до 600 B), компенсирующее прогиб мембраны напряжение, что может привести к электрическому иск- 1() ровому пробою воздушного зазора между электродами и мембраной.

Цель изобретения — расширение диапазона измерений преобразователя давления, а также повышение его надежности.

Указанная цель достигается .тем, что преобразователь давления снабжен подключенной к выводам электрической обмоткой, установленной в те- о ле одного из электродов в плоскости, параллельной плоскости мембраны.

Эта обмотка предназначена для осуществления электромагнитной компенсации прогиба мембраны, что позволяет при измерении небольших перепадов давлений осуществлять возврат мембраны в нейтральное положение только электростатической компенсацией путем подачи на этот электрод компенсирующего напряжения, а при измерении больших перепадов давления — электромагнитной компенсацией, когда при прохождении тока через обмотку электрода он выполняет функцию воздействующего на мембрану электромагнита, кроме того, при измерении больших перепадов давлений возможно одновременное осуществление электростатической и более мощной электромагнитной компенсацией праги- 4Q ба мембраны.

На фиг. 1 показан преобразователь давления, общий вид, разрез) на фнг. 2 — разрез A-A на фиг. 1.

Мембрана 1 через прокладку 2 зажата с помощью винтов 3 между крышками 4 и 5, имеющими штуцера для подсоединения подводящих пневмоприводов. Уплотнение ножевого типа крышек 4 и 5 гарантирует герметичность установки мембраны 1.

Установка и фиксация электродов

6 и 7 в обеих крышках идентична.

Изолированные металлические электроды 6 и 7 закреплены на оправках

8 с помощью изоляционных керамических шайб 9 и 10 и винтов 11, а оправки 8 установлены в крышках 4 и 5 на резьбе. Оправка 8 зафиксирована кольцевыми пружинными шайбами 12 н контргайками 13. 60

Изолированные выводы 14 и 15 со щетками предназначены для подключения электрической обмотки 16 электрода б к компенсационной схеме и осуществления электромагнитной ком-65 пенсации прогиба мембраны 1, вывод

17 и клемма 18 — для подключения к измерительной мостовой схеме, фиксирующей величину прогиба мембраны

1, а вывод 19 - для подачи на электрод 6 компенсирующего напряжения с целью осуществления электростатической компенсации. Электрод б снабжен контактными токосъемными кольцами 20 и 21, по которым при вращении оправки 8 должны скользить щетки выводов 14 и 15 соответственно.

Кольца 20 и 21 изолированы от электрода б прокладкой 22, и каждое из них подпаяно к одному из двух выводов обмотки. 16.

Преобразо .атель работает следующим образом.

Мембрана 1 совместно с электродами 6 и 7. представляет собой дифференциальный конденсатор, одна из емкостей которого образована мембраной l и электродом 6, а другая - мембраной

1 и электродом 7. При одинаковых давлениях в обеих плоскостях преобразователя прогиб мембраны 1 отсутствует, и зазоры между электродами б и 7 и мембраной 1 выставляются таким образом, что емкости дифференциального конденсатора равны по величине (сбалансированы), В процессе измерений под действием перепада давлений мембрана 1 перемещается, изменяя тем самым величины и соотношение емкостей конденсатора. Разбаланс емкостей фиксируется измерительной мостовой схемой, подключаемой к выводу 17 и клемме 18, которая одновременно управляет подачей компенсирующего прогиб мембраны l напряжения на электрод б через вывод

19 ° В момент, когда сила электростатического притяжения (или отталкивания) мембраны 1 к электроду 6 уравновешивает силу давления, мембрана

1 вернется в исходное положение, а величины емкостей дифференциального конденсатора сравняются. По величине подаваемого на электрод б компенсирующего напряжения определяется измеряемая разность давлений.

При использовании только электро- статической компенсации (в процессе измерения небольших перепадов давлений) большее по величине давление подают в любую полость преобразователя, но при этом в зависимости от направления прогиба мембраны 1 измерительная схема взаимно меняет местами вышеуказанное функциональное подключение выводов 17 и 19 или меняет полярность подаваемого на электрод б компенсирующего напряжений.

B случаях измерения больших перепадов давлений, когда сила электростатического притяжения (или отталкивания) мембраны 1 к электроду б

909604 недостаточна для осуществления ком.пенсации ее прогиба или когда для этого требуется высокое (до 600 В) напряжение, возможно (одновременное с электростатической) осуществление и более мощной электромагнитной S компенсации. При этом напряжение электростатической компенсации повышают лишь до определенного предеisa (например, 50 B), а дальнейшая компенсация осуществляется электромагнитной либо наоборот, ток в электрической обмотке 16 повышают до определенного значения {напри-мер, 2 А), а дальнейшая компенсация осуществляется электростатически.

Электромагнитная компенсация осуществляется электродом 6, когда при прохождении тока через электрическую обмотку 16 он выполняет функцию воздействующего на мембрану 1 электромагнита, причем сила притягивания мембраны 1 к электроду 6 возрастает при увеличении силы тока. По величине силы тока определяется измеряемая разность давления (с учетом, конечно, и воздействия электростатической 5 компенсации при их одновременном осуществлении). Нри,использовании электромагнитной компенсации большее по величине давление подается s ту полость преобразователя, где нахо- ЗО дится электрод с электрической обмоткой, так как электромагнит работает только на притягивание мембраны.

Наличие электрической обмотки в теле .одного из электродов позволяет испольэовать дополнительно к электростатической более мощную электромагнитную компенсацию прогиба мембраны, что расширяет диапазон измеряемых давлений в область более высоких давлений и повышает надежность за счет снижения напряжения электростатической компенсации при измерении больших перепадов давлений.

Формула изобретения

Преобразователь давления, содержащий корпус, в котором расположены образующие дифференииальйый конденсатор чувствительная мембрана и металлические электроды с выводами, включенными в электрическую схему силовой компенсации, элементы изоляции, перемещения и фиксации электродов, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерений и повышения надежности, он снабжен подключенной к выводам электрической обмоткой, установленной в теле одного нз электродов в плоскости, параллельной плоскости мембраны.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Алексеев Н.Г. и др, Применение электронных приборов и схем в физико-химическом исследовании.

М., ГХИ, 1961, с. 436.

2. Патент СйЖ Р 3232114 кл.73-398, 1966 (прототип).