RU2279042C1 - Manometric spring with increasing characteristics - Google Patents

Manometric spring with increasing characteristics Download PDF

Info

Publication number
RU2279042C1
RU2279042C1 RU2004132530/28A RU2004132530A RU2279042C1 RU 2279042 C1 RU2279042 C1 RU 2279042C1 RU 2004132530/28 A RU2004132530/28 A RU 2004132530/28A RU 2004132530 A RU2004132530 A RU 2004132530A RU 2279042 C1 RU2279042 C1 RU 2279042C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
spring
cross
section
corrugations
gauge
Prior art date
Application number
RU2004132530/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2004132530A (en
Inventor
Степан Сергеевич Самакалев (RU)
Степан Сергеевич Самакалев
Сергей Петрович Пирогов (RU)
Сергей Петрович Пирогов
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет"
Priority to RU2004132530/28A priority Critical patent/RU2279042C1/en
Publication of RU2004132530A publication Critical patent/RU2004132530A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2279042C1 publication Critical patent/RU2279042C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: instrument industry.
SUBSTANCE: manometric spring is defined by the sealed connection of two bar-like thin members provided with the longitudinal corrugations. The cross-section of the spring is determined from the ratio A/B > 1, where A is the large axis of the cross-section and B is the small axis of the cross-section of the spring. For each corrugation 2H/d > 1, where d and H are the width and height of the corrugation, respectively.
EFFECT: expanded functional capabilities.
1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к упругим чувствительным элементам, используемым в манометрических приборах, например в манометрах, термометрах, вакуумметрах, уровнемерах, расходомерах.The invention relates to elastic sensors used in gauge devices, for example in gauges, thermometers, vacuum gauges, level gauges, flow meters.

В настоящее время известны различные конструкции манометрических пружин. Известны манометрические пружины, поперечное сечение которых может иметь плоскоовальную, эллиптическую или восьмеркообразную форму /1/. Известны конструкции манометрических пружин с асимметричным поперечным сечением, на внешнем и внутреннем контурах которого располагаются один или несколько продольных гребней /2/. Известна манометрическая пружина, у которой на внешнем и внутреннем контурах поперечного сечения расположены один или несколько продольных гофров, форма и размеры которых изменяются от закрепленного конца пружины к свободному /3/.Currently, various designs of gauge springs are known. Known gauge springs, the cross section of which may have a plane oval, elliptical or figure-eight shape / 1 /. Known design manometric springs with asymmetric cross-section, on the outer and inner contours of which are one or more longitudinal ridges / 2 /. Known gauge spring, in which on the external and internal contours of the cross section are one or more longitudinal corrugations, the shape and dimensions of which vary from the fixed end of the spring to the free / 3 /.

Общим недостатком известных конструкций манометрических пружин является нелинейность их упругой характеристики, что снижает точность всех манометрических приборов, использующих манометрическую пружину в качестве чувствительного элемента. Также недостатком известных конструкций манометрических пружин является невозможность подбора требуемой нелинейной упругой характеристики манометрической пружины, что часто является необходимым для измерения физических величин, нелинейно связанных с давлением. Величины, нелинейно связанные с давлением, могут быть измерены с помощью приборов, использующих в качестве упругого чувствительного элемента мембрану или сильфон, однако недостатком таких приборов является достаточно сложная и громоздкая конструкция. Также приборы, использующие в качестве упругого чувствительного элемента мембрану или сильфон, развивают достаточно высокие тяговые усилия, что в ряде случаев, например при измерении по схеме силовой компенсации, является нежелательным.A common drawback of the known designs of gauge springs is the non-linearity of their elastic characteristics, which reduces the accuracy of all gauge instruments using a gauge spring as a sensing element. Another disadvantage of the known designs of gauge springs is the impossibility of selecting the required nonlinear elastic characteristics of the gauge springs, which is often necessary for measuring physical quantities non-linearly related to pressure. Values nonlinearly related to pressure can be measured using instruments that use a membrane or bellows as an elastic sensing element, but the drawback of such instruments is a rather complex and cumbersome design. Also, devices that use a membrane or a bellows as an elastic sensitive element develop sufficiently high traction forces, which in some cases, for example, when measured by a force compensation scheme, is undesirable.

Задачей изобретения является получение манометрической пружины с заданной возрастающей или линейной упругой характеристикой.The objective of the invention is to obtain a gauge spring with a given increasing or linear elastic characteristic.

Технический результат изобретения заключается в уменьшении жесткости манометрической пружины с ростом давления.The technical result of the invention is to reduce the stiffness of the gauge spring with increasing pressure.

Поставленный технический результат изобретения достигается тем, что манометрическая пружина образуется герметичным соединением двух полосообразных деталей малой толщины, образующих внешний и внутренний контуры поперечного сечения, при этом для поперечного сечения выполнено условие А/В>1, где А - большая ось поперечного сечения пружины, В - малая ось поперечного сечения пружины. Полосообразные детали малой толщины имеют продольные гофры, при этом для каждого гофра выполнено условие 2H/d>1, где d, H - соответственно ширина и высота рассматриваемого гофра. Технический результат изобретения может быть достигнут также в том случае, когда гофры, выполненные на полосообразных деталях, имеют переменные шаг и(или) высоту, вдоль средней линии гофров.The technical result of the invention is achieved in that the gauge spring is formed by a hermetic connection of two strip-shaped parts of small thickness, forming the external and internal contours of the cross section, while for the cross section the condition A / B> 1 is fulfilled, where A is the major axis of the cross section of the spring, B - small axis of the cross section of the spring. Striped parts of small thickness have longitudinal corrugations, while for each corrugation the condition 2H / d> 1 is fulfilled, where d, H are the width and height of the corrugation under consideration, respectively. The technical result of the invention can also be achieved in the case when the corrugations made on strip-like parts have variable pitch and (or) height along the midline of the corrugations.

Предлагаемая конструкция манометрической пружины является достаточно технологичной, так как изготовление манометрической пружины может быть осуществлено за три этапа:The proposed design of the gauge spring is quite technologically advanced, since the manufacture of the gauge spring can be carried out in three stages:

- получение тонколистовых полосообразных гофрированных деталей нужной формы и с необходимой формой гофр (например, штамповкой);- obtaining thin-sheet strip-shaped corrugated parts of the desired shape and with the necessary shape of the corrugations (for example, stamping);

- изгиб полученных полосообразных деталей на прокатных роликах с соответствующим гофрам профилем по дуге заданного радиуса;- bending the obtained strip-like parts on the rolling rollers with the corresponding corrugation profile along an arc of a given radius;

- сварка или пайка полученных гофрированных полосообразных деталей в единую, герметичную конструкцию.- welding or soldering the obtained corrugated strip-like parts into a single, airtight design.

Между поставленным техническим результатом изобретения и его существенными признаками существует следующая причинно-следственная связь.Between the technical result of the invention and its essential features, there is the following causal relationship.

Упругая характеристика манометрической пружины - это зависимость перемещения конца манометрической пружины при изменении давления. Если с ростом давления конец пружины получает все большие перемещения, упругая характеристика является возрастающей, иначе манометрическая пружина имеет затухающую характеристику. Перемещения конца манометрической пружины зависят от деформации внешнего и внутреннего контуров поперечного сечения, а именно от величины перемещения каждой точки профиля поперечного сечения от большой оси поперечного сечения.The elastic characteristic of a gauge spring is the dependence of the movement of the end of the gauge spring upon a change in pressure. If with increasing pressure the end of the spring receives more and more displacements, the elastic characteristic is increasing, otherwise the manometric spring has a damping characteristic. The displacements of the end of the gauge spring depend on the deformation of the external and internal contours of the cross section, namely, the displacement of each point of the cross section profile from the major axis of the cross section.

Для заявляемой конструкции манометрической пружины с ростом давления во внутренней полости пружины ее поперечное сечение получает следующие деформации. Наличие гофров на внешнем и внутреннем контуре поперечного сечения пружины и выполнение условия 2H/d>1, где d, H - соответственно ширина и высота гофров, приводят к тому, что, прежде всего, значительно увеличивается большая ось поперечного сечения пружины - в поперечном сечении манометрическая пружина работает как сильфон - гофры растягиваются. Наряду с этой деформацией изменяется расстояние от центральной оси манометрической пружины до всех точек внешнего и внутреннего контуров поперечного сечения, за счет чего свободный конец пружины получает перемещение. В результате увеличения большой оси поперечного сечения (растяжения гофров) жесткость манометрической пружины с ростом давления уменьшается, а точки внешнего и внутреннего контуров поперечного сечения получают все большие перемещения, что приводит к увеличению приращений перемещения свободного конца манометрической пружины с ростом давления. В результате такой деформации упругая характеристика манометрической пружины является возрастающей. Учитывая, что упругая характеристика известных конструкций манометрических пружин является затухающей /4/, изменяя геометрические параметры поперечного сечения манометрической пружины, высоту, ширину и шаг гофров можно добиться линейной, упругой характеристики.For the claimed design of the gauge spring with increasing pressure in the inner cavity of the spring, its cross section receives the following deformations. The presence of corrugations on the external and internal contours of the spring’s cross section and the fulfillment of the condition 2H / d> 1, where d, H are the width and height of the corrugations, respectively, lead to the fact that, first of all, the large axis of the spring’s cross section increases significantly - in the cross section the manometer spring works like a bellows - the corrugations are stretched. Along with this deformation, the distance from the central axis of the gauge spring to all points of the external and internal contours of the cross section changes, due to which the free end of the spring gets displaced. As a result of the increase in the major axis of the cross section (stretching of the corrugations), the stiffness of the gauge spring decreases with increasing pressure, and the points of the external and internal contours of the cross section receive ever greater displacements, which leads to an increase in the increments of displacement of the free end of the gauge spring with increasing pressure. As a result of such a deformation, the elastic characteristic of the gauge spring is increasing. Given that the elastic characteristic of known designs of gauge springs is damped / 4 /, changing the geometric parameters of the cross section of the gauge spring, the height, width and pitch of the corrugations can achieve a linear, elastic characteristic.

Расширения диапазона нелинейности возрастающей упругой характеристики или получение требуемого угла наклона линейной упругой характеристики можно добиться выполняя гофрировку, с переменными шагом и(или) высотой гофров, вдоль средней линии гофров.Extending the range of non-linearity of increasing elastic characteristics or obtaining the desired angle of inclination of the linear elastic characteristics can be achieved by corrugating, with variable pitch and / or height of the corrugations, along the midline of the corrugations.

На фиг.1 представлен общий вид манометрической пружины.Figure 1 presents a General view of a gauge spring.

На фиг.2 показано поперечное сечение манометрической пружины.Figure 2 shows a cross section of a gauge spring.

На фиг.3 показаны геометрические параметры продольных гофров, выполненных на внешнем и внутреннем контурах поперечного сечения пружины.Figure 3 shows the geometric parameters of the longitudinal corrugations made on the external and internal contours of the cross section of the spring.

Манометрическая пружина 1 имеет свободный конец 2, конец 3, закрепленный в держателе 4, продольную ось 5, центральную ось 6 и внутреннюю полость 7.The gauge spring 1 has a free end 2, an end 3 fixed in the holder 4, a longitudinal axis 5, a central axis 6 and an internal cavity 7.

Продольная ось 5 расположена на расстоянии R от центральной оси 6 и лежит в плоскости, перпендикулярной центральной оси 6.The longitudinal axis 5 is located at a distance R from the central axis 6 and lies in a plane perpendicular to the central axis 6.

Манометрическая пружина 1 образуется герметичным соединением двух полосообразных деталей 8 и 9, соответственно образующих внешний 10 и внутренний 11 контуры поперечного сечения пружины.Gauge spring 1 is formed by a hermetic connection of two strip-shaped parts 8 and 9, respectively, forming the outer 10 and inner 11 contours of the cross section of the spring.

Размеры поперечного сечения определяются величиной малой оси сечения В и большой оси сечения А, при этом для поперечного сечения пружины выполнено условие - А/В>1.The dimensions of the cross section are determined by the value of the small axis of section B and the large axis of section A, while the condition - A / B> 1 is fulfilled for the cross section of the spring.

Полосообразные детали 8 и 9 имеют продольные гофры 12 (вдоль продольной оси 5).The strip-like parts 8 and 9 have longitudinal corrugations 12 (along the longitudinal axis 5).

На внешнем 10 и внутреннем 11 контурах поперечного сечения пружины можно выделить среднюю линию гофров 13 - линию в поперечном сечении, равноотстоящую от вершин и впадин гофров 12. Геометрическими параметрами гофров 12 являются ширина гофра d, высота гофра Н и шаг гофров 1, при этом для каждого гофра выполнено условие 2H/d>1, где d, H - соответственно ширина и высота рассматриваемого гофра. Гофры 12 могут быть выполнены с переменными шагом и(или) высотой вдоль средней линии гофров 13.On the outer 10 and inner 11 contours of the cross section of the spring, one can distinguish the middle line of the corrugations 13 — a line in the cross section equally spaced from the tops and troughs of the corrugations 12. The geometric parameters of the corrugations 12 are the width of the corrugation d, the height of the corrugation N and the corrugation pitch 1, while for of each corrugation, the condition 2H / d> 1 is fulfilled, where d, H are the width and height of the corrugation in question, respectively. The corrugations 12 can be made with variable pitch and (or) height along the midline of the corrugations 13.

Манометрическая пружина 1 работает следующим образом. При создании во внутренней полости 7 избыточного давления гофры 12, расположенные на внешнем 10 и внутреннем 11 контурах поперечного сечения, растягиваются - большая ось А поперечного сечения увеличивается, а жесткость манометрической пружины уменьшается. Одновременно с этим расстояние от центральной оси 6 до точек внешнего 10 контура поперечного сечения увеличивается, а расстояние от центральной оси 6 до точек внутреннего контура 11 поперечного сечения уменьшается. С ростом давления жесткость пружины становится все меньше, а точки внешнего 10 и внутреннего 11 контуров поперечного сечения пружины получают все большие перемещения, что приводит к увеличению приращений перемещения свободного конца 2 пружины 1 и обуславливает возрастание упругой характеристики манометрической пружины 1. Изменяя геометрические параметры гофров, можно получить не только возрастающую упругую характеристику, но и строго линейную.Gauge spring 1 operates as follows. When overpressure is created in the inner cavity 7, the corrugations 12 located on the outer 10 and inner 11 cross-sectional circuits are stretched - the large axis A of the cross-section increases, and the stiffness of the gauge spring decreases. At the same time, the distance from the central axis 6 to the points of the outer 10 of the cross-sectional contour increases, and the distance from the central axis 6 to the points of the inner 10 of the cross-section contour decreases. With increasing pressure, the stiffness of the spring becomes less and less, and the points of the external 10 and internal 11 contours of the spring’s cross-section receive more and more displacements, which leads to an increase in the increments of displacement of the free end 2 of the spring 1 and causes an increase in the elastic characteristic of the gauge spring 1. Changing the geometric parameters of the corrugations, one can obtain not only an increasing elastic characteristic, but also strictly linear.

Источники информацииInformation sources

1. Андреева Л.Е. Упругие элементы приборов. - 2 изд., перераб. и доп. - М., Машиностроение, 1981, 392 с.1. Andreeva L.E. Elastic elements of devices. - 2nd ed., Revised. and add. - M., Mechanical Engineering, 1981, 392 p.

2. А.С. 403977 СССР, кл. G 01 L 7/04, опубл. 26.10.73, бюллетень №43.2. A.S. 403977 USSR, class G 01 L 7/04, publ. 10.26.73, Bulletin No. 43.

3. RU 2216001, кл. G 01 L 7/04, опубл. 10.11.2003, бюллетень №31.3. RU 2216001, cl. G 01 L 7/04, publ. November 10, 2003, Bulletin No. 31.

4. Тыжнов Г.И. Деформации и напряжения в трубчатых манометрических пружинах. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Томск, 1964, 185 с.4. Tyzhnov G.I. Deformations and stresses in tubular manometric springs. The dissertation for the degree of candidate of technical sciences. Tomsk, 1964, 185 p.

Claims (2)

1. Манометрическая пружина, образованная герметичным соединением двух полосообразных деталей, образующих внешний и внутренний контуры поперечного сечения, отличающаяся тем, что полосообразные детали имеют продольные гофры, при этом для поперечного сечения пружины выполнено условие1. A manometric spring formed by the hermetic connection of two strip-shaped parts forming the external and internal contours of the cross section, characterized in that the strip-like parts have longitudinal corrugations, while the condition for the spring cross section is fulfilled А/В>1,A / B> 1, где А - большая ось поперечного сечения пружины;where A is the major axis of the cross section of the spring; В - малая ось поперечного сечения пружины,In - the small axis of the cross section of the spring, для каждого гофра выполнено условиеfor each corrugation the condition 2H/d>1,2H / d> 1, где d, H - соответственно ширина и высота рассматриваемого гофра.where d, H are the width and height of the corrugation in question, respectively. 2. Манометрическая пружина по п.1, отличающаяся тем, что гофры, выполненные на полосообразных деталях, образующих внешний и внутренний контуры поперечного сечения пружины, имеют переменные шаг и (или) высоту вдоль средней линии гофров.2. Gauge spring according to claim 1, characterized in that the corrugations made on strip-like parts forming the external and internal contours of the cross section of the spring have variable pitch and (or) height along the midline of the corrugations.
RU2004132530/28A 2004-11-05 2004-11-05 Manometric spring with increasing characteristics RU2279042C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004132530/28A RU2279042C1 (en) 2004-11-05 2004-11-05 Manometric spring with increasing characteristics

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004132530/28A RU2279042C1 (en) 2004-11-05 2004-11-05 Manometric spring with increasing characteristics

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2004132530A RU2004132530A (en) 2006-04-20
RU2279042C1 true RU2279042C1 (en) 2006-06-27

Family

ID=36607669

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004132530/28A RU2279042C1 (en) 2004-11-05 2004-11-05 Manometric spring with increasing characteristics

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2279042C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Андреева Л.Е. Упругие элементы приборов. - 2 изд. перераб и доп. - М.: Машиностроение, 1981, 392 с. Тыжнов Г.И. Деформация и напряжения в трубчатых манометрических пружинах. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Томск, 1964, 185 с. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2004132530A (en) 2006-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107449537B (en) Method for manufacturing pressure sensor
RU2464467C1 (en) Pressure transmitter and manometer
US3046788A (en) Fluid pressure electrical transducer
JP2014102252A (en) Measurement device for measuring physical quantity
Li et al. High performance piezoresistive low pressure sensors
US4237775A (en) Diaphragm for pressure sensors
US20180010976A1 (en) Pressure sensor
US4207551A (en) Pressure transducer
RU2279042C1 (en) Manometric spring with increasing characteristics
US20060162460A1 (en) Differential pressure measuring apparatus
RU2279041C1 (en) Manometric spring with dropping characteristic
US3187641A (en) Diaphragm
TWI792379B (en) Pressure sensing metal diaphragm and pressure sensing diaphragm assembly and pressure gauge
CN112798169A (en) High-voltage sensor with high overload resistance
US3603153A (en) Direct-acting pressure and vacuum sensor
CN117007215B (en) Pressure sensor simulation system with variable dielectric constant and design method thereof
KR100997488B1 (en) Pressure sensor for commercial vehicle
RU2469436C1 (en) Integrated pressure transducer with three solid centres
DK181276B1 (en) Tryksensor
JP5487353B1 (en) Level
KR100778386B1 (en) Load sensor with multiple measuring ranges
RU2241966C2 (en) Manometer spring (variants)
RU79177U1 (en) PRESSURE SENSOR RESISTANT TO OVERLOADS
JPH06102128A (en) Semiconductor composite function sensor
JP2024031316A (en) pressure sensor

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20071106