RU2066855C1 - Датчик давления - Google Patents
Датчик давления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2066855C1 RU2066855C1 SU5061848A RU2066855C1 RU 2066855 C1 RU2066855 C1 RU 2066855C1 SU 5061848 A SU5061848 A SU 5061848A RU 2066855 C1 RU2066855 C1 RU 2066855C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sleeve
- bellows
- screwed
- spring
- movable rod
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
Использование: в контрольно-измерительной технике. Сущность изобретения: датчик состоит из корпуса, имеющего две разделенные полости, приемную и преобразователя перемещения чувствительного элемента, штанги, нижний конец которой скреплен с сильфоном, в верхней части на его выступе смонтирована втулка с фланцем, на опорной плоскости которого находится втулка с внутренней резьбой, в которую ввернут нижний конец пружины чувствительного элемента, на верхнюю опорную плоскость пружины опирается вторая втулка, между торцами втулок и плоскостями заглушки, неподвижно соединенной с вторым концом сильфона, и гайки с внутренней и наружной резьбой и ввернутыми в корпус; имеются регулируемые зазоры, причем в гайку ввернут преобразователь перемещения чувствительного элемента, например оптический, и также имеющий регулируемый зазор между ним и торцом штанги. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.
Description
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к датчикам давления.
Известен датчик давления, содержащий корпус, имеющий приемную полость и полость преобразователя перемещения чувствительного элемента, чувствительный элемент, состоящий из пружины и сильфона, штанги, взаимодействующие с преобразователем перемещения и с чувствительным элементом, и направляющие штанги.
Недостатком данного датчика давления является малая разрешающая способность чувствительного элемента датчика больших давлений, ограниченные функциональные возможности, сложность конструкции и недостаточная надежность отдельных элементов, сложность подбора как пружин, так и сильфонов для заданных параметров датчика [1]
Целью изобретения является создание универсального датчика давления, позволяющего снимать датчиком больших давлений с повышенной точностью малые давления и разряжения, получить более высокую надежность, расширить возможности упругого элемента (сильфона) без предварительного подбора.
Целью изобретения является создание универсального датчика давления, позволяющего снимать датчиком больших давлений с повышенной точностью малые давления и разряжения, получить более высокую надежность, расширить возможности упругого элемента (сильфона) без предварительного подбора.
Поставленная цель достигается тем, что измерение давления осуществляется на растянутом или нерастянутом диапазонах линейной и ломаной характеристик комбинированного чувствительного элемента датчика, состоящего из корпуса, имеющего две разделенные полости, приемную и преобразователя перемещения чувствительного элемента, штанги, нижний конец которой скреплен с сильфоном, в верхней части на его выступе смонтирована втулка с фланцем, на опорной плоскости которого находится втулка с внутренней резьбой, в которую ввернут нижний конец пружины чувствительного элемента, на верхнюю опорную плоскость пружины опирается вторая втулка, между торцами втулок и плоскостями заглушки, неподвижно соединенной с вторым концом сильфона, и гайки с внутренней и наружной резьбой и ввеpнутыми в корпус, имеются регулируемые зазоры, причем в гайку ввернут преобразователь перемещения чувствительного элемента (например, оптический) и также имеющий регулируемый зазор между ним и торцом штанги.
На фиг.1 изображен датчик давления.
На фиг.2 и фиг.3 изображены схемы нагружения сильфонов.
На фиг.4 изображен график ломаной характеристики, на котором можно измерять с большой точностью малые давления и с обычной точностью большие давления.
На фиг. 5 изображен график характеристики чувствительного элемента на растянутой деформации, позволяющего замерять серийным сильфоном повышенные (в два раза) давления и допускающего измерение разрежений.
Датчик (фиг.1) состоит из корпуса 1, сильфона 2 с жестко закрепленной к нему штангой 3 и проходящей через отверстия прокладки 4 и заглушки 5, жестко закрепленной с другим концом сильфона и ввернутой в корпус, причем на выступе свободного конца штанги смонтирована втулка 6 и втулка 7, между фланцами которых размещена пружина 8, свободный конец которой ввернут в резьбовую втулку 9, опирающуюся на фланец первой втулки, гайки 10 с наружной и внутренней резьбой, ввернутой в корпус, причем между наружными поверхностями фланцев втулок, заглушки и гайки образуются регулируемые зазоры Δ1 и Δ2, в гайку ввернут преобразователь перемещения чувствительного элемента 11, например, оптический, и в свою очередь имеющего зазор между ним и штангой Δ3 и центрируемый с штангой одной из втулок, причем зеркальный торец штанги может быть видоизменен с монтированием штифта 12 с зеркальным наружным торцом и с фаской на другом торце для демонтажа посредством дополнительного отверстия, перпендикулярного продольной оси штанги.
В зависимости от необходимых параметров датчика устанавливаются соответствующие зазоры в очередности: зазор Δ1, затем Δ2 и Δ3.
Датчик давления работает следующим образом. Измеряемое давление преобразуется чувствительным элементом (сильфон 2 и пружина 8) в зависимости от проведенной регулировки зазоров в перемещение штанги 3, преобразуемое в электрический сигнал преобразователем перемещения чувствительного элемента 11.
Авторы разработали конструкцию датчика давления и провели некоторые расчеты, которые прилагаются как обоснование.
По ГОСТ 21482-76 принят для расчета сильфон Fэ 0,4 см2; d 5,5 мм; dв 3,8 мм; n 10; t 1,4 мм; So 0,16 мм; δ 0,8 мм; Рмах 28,5 кг/мм2; материал Бр Б2, термообработанная; sпч 125 кг/мм2; σупр 77 кг/мм2; σпр 75 кг/мм2; Е 1,35• 104 кг/мм2.
При расчете в основном использовался материал из книги Л.Н. Андреевой "Упругие элементы приборов". М. 1965.
Для приведенных схем нагружения (фиг.2 и фиг.3) приняты следующие формулы.
где
n 10 число гофр;
; ho So 0,16 мм;
AQ; BQ; Ap; Bp коэффициенты, определяются по книге Л.Е.Андреевой.
Формулы 3; 4; 5 соответственно фиг. 3.
Жесткость принятого сильфона Z 12±35% т.е. может колебаться в пределах от 7,8 кг/мм до 16,2 кг/мм.
Конструкция датчика допускает регулирование жесткости пружины в тех же пределах, не меняя деталей датчика, т.е. можно сохранить жесткость упругого элемента постоянной при допускаемых отклонениях параметров серийных сильфонов.
Суммарная жесткость упругого элемента определяется как сумма жесткостей
Zу Zc + Zпр,
принимаем Zc 7,8 кг/мм; Zпр 22,2 кг/мм.
Zу Zc + Zпр,
принимаем Zc 7,8 кг/мм; Zпр 22,2 кг/мм.
Максимальная деформация принятого по ГОСТ сильфона как при сжатии, так и при растяжении δ=0,8 мм = λ мм, но в книгах Л.Е.Андреевой "Упругие элементы приборов" и Д. Д.Агейкина "Датчики контроля и регулирования" рекомендуется использовать половину, т.е. 0,5δ=λc=0,4 мм.
Так как допустимую деформацию сильфона рекомендуется уменьшить вдвое, то вместо δo 0,8 мм принимаем 0,4 мм. В конструкции датчика имеются регулируемые зазоры. Установим зазор Δ1 0,1 мм, тогда получим следующую ломаную характеристику изменения давления в диапазоне λ 0,4 мм
На участке 0,3 мм
P1 + P2 24,45 атм.
Так как допустимую деформацию сильфона рекомендуется уменьшить вдвое, то вместо δo 0,8 мм принимаем 0,4 мм. В конструкции датчика имеются регулируемые зазоры. Установим зазор Δ1 0,1 мм, тогда получим следующую ломаную характеристику изменения давления в диапазоне λ 0,4 мм
На участке 0,3 мм
P1 + P2 24,45 атм.
Кроме этого, указанный датчик позволяет измерять разрежение.
Точность измерения на различных участках ломаной характеристики графика см. фиг. 4. В пределах допустимой деформации сильфона, т.е. λc 0,4 мм можно путем регулировки зазора Δ1 изменять размеры l1 и l2 и жесткость второго участка при тех же деталях датчика.
Зазор Δ2 принимаем равным или несколько большим λc 0,4 мм.
С помощью гайки и пружины осуществляем растяжение сильфона на допустимую величину λc 0,4 мм, при этом величину напряжения в сильфоне определяем по формуле (2) и она равняется σчн2 32,8 кг/мм2.
При подаче давления в приемную часть сильфон и пружина сжимаются. Рассмотрим случай, когда λc 0, но в этот момент на сильфон действуют давление Р и сила Q, которые вызывают напряжение изгиба, кроме того, давление Р дает дополнительное напряжение растяжения или сжатия, определяемое по формуле
Считая для данных нагрузок закон независимости действия сил справедливым, для выбранного сильфона определим его основные параметры при сжатии давлением Ратм.
Считая для данных нагрузок закон независимости действия сил справедливым, для выбранного сильфона определим его основные параметры при сжатии давлением Ратм.
При λс раст-λс сж=λс=0
напряжение изменилось от 32,8 кг/мм2 до 18,2 кг/мм2, давление от Р 0 до Р 30 атм (см. фиг.5).
напряжение изменилось от 32,8 кг/мм2 до 18,2 кг/мм2, давление от Р 0 до Р 30 атм (см. фиг.5).
При дальнейшем сжатии сильфона на величину λc 0,4 мм давление увеличивается до 60 атм, а напряжение возросло до σ 36,03 кг/мм2.
Предел пропорциональности sпр 74 кг/мм2.
Таким образом, сильфон работает на деформации λраст+λсж 0,8 мм при изменении давления от 0 до 60 атм при допустимых напряжениях.
Формулы 2 4 получены при некоторых допущениях, и тем не менее Л.Е.Андреева отмечает, что сильфон при нагружении снаружи может выдержать давление в 1,5 2 раза выше, чем при нагружении изнутри. (Давление изнутри для данного сильфона Р 28,5 атм). Расчетом показано, что сильфон выдерживает при допустимых напряжениях давление, в два раза большее при удвоении деформации λc 0,8 мм, если использовать предварительное растяжение сильфона.
Claims (3)
1. Датчик давления, содержащий чувствительный элемент, измерительный преобразователь перемещения, подвижную штангу, направляющую втулку и корпус с приемной полостью и полостью измерительного преобразователя перемещения, а также ввинченную в корпус гайку, при этом чувствительный элемент выполнен в виде включенных параллельно в силоизмерительную цепь пружины и сильфона, один конец которого по периметру герметично скреплен с корпусом, а другой конец заглушен и через подвижную штангу связан с измерительным преобразователем перемещения, отличающийся тем, что он снабжен втулкой с фланцем и втулкой с внутренней резьбой, при этом подвижная штанга выполнена с утоньшенной частью, со ступенькой, на которой установлена втулка с фланцем, на опорной плоскости которого размещена втулка с внутренней резьбой, в которую частично ввернута нижним концом пружина, направляющая втулка оперта на верхнюю опорную плоскость пружины, ввинченная в корпус гайка выполнена с наружной и внутренней резьбой, в которую ввернут измерительный преобразователь перемещения, выполненный, например, оптическим и установленный с рабочим зазором между ним и торцом подвижной штанги, причем в корпусе в месте крепления сильфона образован внутренний кольцевой уступ, которым образован, совместно с нижней торцевой поверхностью втулки с фланцем, один из установочных зазоров, а другой установочный зазор образован между верхней торцевой поверхностью направляющей втулки и ввинченной в корпус гайкой.
2. Датчик по п.1, отличающийся тем, что на торце подвижной штанги установлен цилиндр с отражающей зеркальной поверхностью.
3. Датчик по п.1, отличающийся тем, что шаг резьбы втулки с внутренней резьбой не равен шагу навивки пружины в свободном состоянии.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5061848 RU2066855C1 (ru) | 1992-09-10 | 1992-09-10 | Датчик давления |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5061848 RU2066855C1 (ru) | 1992-09-10 | 1992-09-10 | Датчик давления |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2066855C1 true RU2066855C1 (ru) | 1996-09-20 |
Family
ID=21613119
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5061848 RU2066855C1 (ru) | 1992-09-10 | 1992-09-10 | Датчик давления |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2066855C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU194195U1 (ru) * | 2019-10-24 | 2019-12-02 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Автоматики Им.Н.Л.Духова" (Фгуп "Внииа") | Оптический детектор разности давлений |
-
1992
- 1992-09-10 RU SU5061848 patent/RU2066855C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР N 1016715, кл. G 01 L 7/06, 1986 - прототип. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU194195U1 (ru) * | 2019-10-24 | 2019-12-02 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Автоматики Им.Н.Л.Духова" (Фгуп "Внииа") | Оптический детектор разности давлений |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6310990B1 (en) | Tunable optical structure featuring feedback control | |
US3698249A (en) | Fluid pressure monitoring system | |
US5115675A (en) | Tensioned bellows pressure transducer | |
CN111505337A (zh) | 一种温度不敏感的椭圆铰链光纤光栅加速度传感器 | |
JPS5840133B2 (ja) | 導管内部圧力検知用測定値変換器 | |
US6141087A (en) | System and method for measuring engine rotor thrust using Fabry-Perot fiber sensor | |
RU2066855C1 (ru) | Датчик давления | |
KR960005643B1 (ko) | 입력 센서 | |
JPH10239200A (ja) | 筒内圧センサ | |
US5463907A (en) | Vibrating wire range extender | |
CN110940442A (zh) | 一种基于法布里-珀罗原理的高灵敏度测力计及测力方法 | |
RU2044288C1 (ru) | Датчик давления | |
RU2042121C1 (ru) | Струнный датчик силы | |
US4458292A (en) | Multiple capacitor transducer | |
US3234795A (en) | Pressure pickup | |
SU1663462A1 (ru) | Устройство дл измерени давлени | |
RU1781573C (ru) | Датчик давлени | |
JP2008542770A (ja) | 能動的および受動的加速度補償を伴う圧力センサ | |
JPH0520996Y2 (ru) | ||
JPH041388Y2 (ru) | ||
EP0077329A1 (en) | Pressure transducer | |
SU1345074A1 (ru) | Способ настройки тензорезисторного датчика абсолютного давлени | |
SU1509647A1 (ru) | Датчик давлени | |
RU2112942C1 (ru) | Устройство для измерения усилий | |
SU885845A1 (ru) | Датчик давлени |