SU1065700A1 - Упругий чувствительный элемент преобразовател давлени - Google Patents

Abstract

Применение биметаллического элемента в качестве упругого чувствительного элемента преобразовател  давлени .

Description

(Л

С

05

сл

Ч Изобретение относитс  к иэмери тельной технике, конкретнее к техн ке измерени  давлени , и может най ти применение дл  измерени  давлени  в газовых и жидких средах, а также других величин, которые могу быть преобразованы в давление. Дл  измерени  давлени  широко и пользуйтс  устройства с механическими упругими преобразовател ми давлени , входной величиной которы  вл етс  измер емое давление, а вы ходной величиной - механическа  де формаци  тела самого преобразовател  t 3 Механические упругие преобразователи весьма разнообразны по исполнению . К ним относ тс  различно типа мембраны, сильфоны, манометри ческие трубчатые пружины и др 2. Указанным измерительным преобра зовател м свойственны следующие недостатки: невозможность непосред ственного измерени  локальных давлений внутри исследуемого объема в отдалении от его стенок или в ер дах не .ограниченных стенками, это обусловлено тем, что конструктивные особенности преобразователей позвол ют устанавливать их лишь на стенках исследуемого объема и,следовательно , они реагируют непосредственно на давление в пристеночном слое; использование же манометрических трубок дл  целей локальных давлений внутри объема, осуществл ю щих подвод измер емого давлени  к преобразователю, приводит как к усложнению, так и к ухудшению динамических характеристик устройства в целом, так как любые пневмогидравлические линии св зи облгшают собственной инерционностью; дополнительные динамические погретиности при измерении нестационарных давлений , которые св заны с наличием у известных преобразователей принципиально необходимой дл  их работы внутренней рабочей полости переменного объема, обуславливающей присутствие у них соответственно гидродинакдаческих сопротивлений, ,емкости и индуктивности. Целью изобретени   свл етс  обеспечение проведени  непосредственного измерени  локальных да влений в заданной области исследуемого объема и повышение точности измерени  нестационарных давлений. Поставленна  цель достигаетс  применением биметаллического элемен та в качестве упругого чувствительного элемента преобразовател  давлени . Исключительными достоинствами би металлических элементов, обеспечива щими им широкое распространение,  в л ютс  простота и малые габаритные размеры Гз }. Возможность использовани  биметаллического элемента дл  измерени  давлени  вытекает из рассмотрени  совместной деформации слоев с различныьш модул ми упругости при всестороннем сжатии биметаллического элемента измер емым давлением.Вследствие неодинакового сжати  слоев биметаллического элемента последний изгибаетс  при повышении давлени  в сторону сло  с меньшим модулем упругости. Величина прогиба биметаллического элемента служит мерой измер емого Давлени . Если пара материалов, составл ющих биметаллический элемент, имеет близкие или одинаковые коэффициенты линейного расширени , то в этом случае прогиб биметаллического элемента практически полностью определ етс  величиной измер емого давлени . Биметаллический упругий преобразователь давлени  работает следующим образом. При повышении давлени  в исследуемом объеме, в который помещен преобразователь, последний подвергаетс  всестороннему сжатию, вызыва  в сло х биметаллического элемента деформацию сжати . Деформацию в поперечном сечении биметаллического элемента можно не рассматривать вследствие малости его размеров по сравнению с продольными размерами. При сжатии же в продольном направлении каждый из слоев стремитс  деформироватьс .пропор- ционально своему модулю упругости. Если бы оба сло  деформировались независимо друг от друга, то слой с большим модулем упругости сжалс  бы меньше, чем слой с меньшим модулем упругости. Жесткое же скрепление слоев между собой заставл ет их сжиматьс  до одинаковой величины} лежащей в интервале между величинами свободных деформаций каждого из слоев. При этом каждый слой стремитс  вернутьс  в состо ние , соответствующее его свободной деформации. В результате в кажАом слое возникают внутренние силы, приложенные в центрах т жести соответствующих сечений и направленные в противоположные стороны. Это обуславливает наличие в биметаллическом элементе неуравновешенного изгибающего момента, который изгибает биметаллический элемент в сторону сло  с меньшим модулем упр ости. При закреплении одного из концов биметаллического элемента свободный получает перемещение, величина которого в СОТНИ раз может превышать его перемещение при простом сжатии под

действием того же давлени . По вели- чине этого перемещени  можно судить о величине измер емого давлени .

Как показывают расчеты, величина перемещени  свободного конца плоской биметаллической пружины . определ етс  следующим отношением

(

Ui Е, It, р. .

где Е и ЕЛ

модули упругости ма-5

1 териалой слоев биметаллического элемента;

г длина биметиллического элемента;

h суммарна  толщина слоев биметаллического элемента; t - измер емое давление. В качестве возможного варианта биметаллического преобразовател  ,давлени , практически нечувствител ного к измерению температуры,может быть использован биметаллический элемент, составленный, например, из никел  и висмута, у которых коэффициенты линейного расширени  практически одинаковы, а модули упругости значительно отличаютс  один от другого.

Следует заметить, что термин биметаллический формально охватывает совокупность двухслойных эле ментов, выполненных из пары разнородных метгшлов, в то врем  как в насто щем решении могут быть использованы и неметаллические материгшы .

Благодар  тому, что биметаллический элемент реагирует на всестороннее сжатие, он может быть размещен непосредственно внутри исследуемого объема, а следовательно , обеспечивает возможность измерени  локальных давлений в любой заданной области исследуемого объема .

В процессе измерени  давлени 

0 собственный объем биметаллического элемента практически остаетс  посто нным , что обеспечивает ему лучшие при прочих равных услови х динамические характеристики, по срав5 нению с известными преобразовател ми .

При измерении высоких и сверхвысоких давлений использование биметаллического элемента существенно снижает возможность возникновени 

0 аварийной ситуации в процессе рабогы испытуемого устройства, так как в отличие от известных преобРазователей биметаллический преобразоитель не  вл етс  разделитель5 ным элементом между зоной измер емого давлени  и окружающей средой, в силу чего нарушение целостности его никак не сказываетс  на рабЬте, испытуемого устройства.

0

Использование биметаллического элемента в качестве упругого преобразовател  давлени  позволит устранить расходы на -разработку и совершенствование устройств дл  из5 мерени  высоких и сверхвысоких давлений , что даст экономию в народном хоз йстве.

Claims (2)

1. Применение биметаллического элемента в качестве упругого чувствительного элемента преобразователя давления.

   I

   1

   1065700
2. 2