SU1747967A1 - Датчик разности давлений - Google Patents

Abstract

Использование: в измерительной технике дл  измерени  разности давлений. Сущность изобретени : давлени  PI и Раподвод тс  в две полости, образованные упругими мембранами 4. 5 и дополнительной мембраной

Description

4 / Н

СЛ 13

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  разности давлений жидких и га .зообразных сред, а также в расходомерах/ основанных на измерении давлений на сужающих устройствах.-.

Известен струнный датчик разности давлений, содержащий корпус, две упругие мембраны, две закрепленные на мембранах стойки и струнный преобразователь угловых перемещений стоек в частоту.

Недостатком такого датчика  вл етс  низка  чувствительность, обусловленна  большой толщиной.мембран, поскольку обычно измер емые в технике перепады давлений не превышают 1x10 Па, а измер ютс  они на уровне статических давлений (400-100).

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  датчик разности давлений, содержащий, корпус с двум  подвод щими штуцерами, установленные в нем соосно две упругие мембраны, св занные по центру стержнем, и два струнных преобразовател , каждый из которых с одного конца жестко закреплены на корпусе .

Недостатком известного датчика  вл етс  низка  чувствительность,Ъбусловленна  большой толщиной мембраны, котора  определ етс  расчетным путем исход  из прочности при воздействии на нее одностороннего статического давлени .

Цель изобретени  - повышение чувствительности за счет компенсации силового воздействи  статических давлений.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что датчик разности давлений, содержащий корпус с двум  .подвод щими штуцерами, установленные в нем соосно две упругие мембраны, св занные по центру жестким стержнем, и два струнных преобразовател , каждый из которых с одного конца жестко закреплен на корпусе, снабжен двум  сильфонами и дополнительной мембраной с осевым отверстием, в котором закреплен жесткий стержень; при этом дополнительна  мембрана по.периферии св зана с кор .пусом. а каждый из сильфонов размещен между упругой и дополнительными мембранами , установлен коаксиально со стержнем. и одним торцом закреплен на центральной части дополнительной Мембоаны, а другим жестко св зан с KopnycoNt, причем каждый из подвод щих штуцеров расположен междудополнительной мембраной и закрепленным на корпусе торцом сильфона. а каждый из струнных преобразователей установлен - по одной оси со стержнем с противоположной от него стороны упругой мембраны и вторым концом св зан с ее центром.

На чертеже показана функциональна  схема датчика,

. Датчик разности давлений содержит корпус 1 с двум  подвод щими штуцерами 2 и 3, установленные в нем соосно две упругие мембраны 4 и 5, св занные по центру жестким стержнем 6. и два струнных преобразовател  7 и 8. каждый из которых с одного конца жестко закреплен на торцовых стенках 9 и 10 корпуса 1. а с другого жестко в зан с центрами упругих мембран 4 и 5 соответственно. Струны 7 и 8 помещены в

воздушные зазоры магнитных систем 11 и 12. Дополнительна  мембрана 13 с осевым отверстием расположена по середине корпуса 1. и по периферии св зана с корпусом 1. Восевом отверстии дополнительной мембраны 13 закреплен жесткий стержень 6. Сильфоны 14 и 15 размещены между дополнительной мембраной 13 и упругими мембранами 4 и 5 и установлены коаксиально со стержнем 6. Каждый из сильфонов 14 и 15

одним торцом закреплен на центральной части дополнительной мембраны 13, а другим жестко св зан со стенкой 9 или 10 корпуса 1.

Струны 7 и 8 образуют дифференциальный преобразователь линейных перемещений жесткого стержн  6. Один конец каждой из струн 7 и 8 электрически изолирован от корпуса 1 датчика посредством электроизол ционных покрытий или прокладок (не показаны ).

Расположение кахдой из струн 7 и 8 в воздушном зазоре посто нных магнитов 11 и 12 в сочетанииг. электрической изол цией одного из ее концов от корпуса 1 датчика

позвол ет реализовать два струнных автогенератора , в каждом из которых частотозадающим элементом  вл етс  струна, работающа  в режиме незатухающих колебаний .

Дл  защиты функциональных узлов датчика от внешних механических воздействий и попадани  пыли и гр зи к корпусу 1 креп тс  крышки 16 и 17. Сквозь отверсти  в торцовых поверхност х крышек 16и17проход т провода 18 и 19, подсоединенные к изолированным от корпуса 1 концом струн 7 и 8.

Дагтчик работает следующим образом. Давлени  PI и.Р2, разность между которыми измер ют, через штуцеры 2 и 3 подвод т .в две изолированные герметичные полости, одна из которых сформирована дополнительной мембраной 13. наружной поверхностью сильфона 14, боковыми и

лированна  герметична  полость сформирована дополнительной мембраной 13, наружной , поверхностью сильфона 15, боковыми и торцовыми стенками корпуса 1. Каждое из давлений можно записать в виде суммы

Pl РСТ+ А Pi; .

Р2 Рст+ АР2,

где РСТ- статическое давление, присутствующее в трубопроводе, в котором измер етс  разность давлений, при отсутствии перемещени  в нем рабочего тела - жидкости или газа:

Д PI и А Р2 - приращени  давлений, возникающие в разных сечени х сужающего устройства трубопровода при движении рабочего тела..

Измер ема  разность давлений А Р Pi-P3 APi-А Р2 вызывает прогиб мембраны 13 на величину, пропорциональную разности давлений. Статические давлени , присутствующие в обеих полост х и взаимно компенсирующие друг друга при воздействии с обеих сторон на мембрану 13, не вызывают прогиба мембраны 13. Вследствие этого толщина мембраны 13 рассчитываетс  из услови  воздейг 1и  на нее только измер емой разности давлений А Рмакс, котора  много меньше РСТ. При прогибе мембраны 13 упруго деформируютс  сильфоны 14 и 15. Вместе с центральной частью мембраны 13 перемещаетс  жесткий стержень 6, что приводит к изменению силы продольного нат жени  струн 7 и 8. и разность частот собственных колебаний струн 7 и 8 однозначно соответствует измер емой разности давлений. Вместо разности частот струн 7 и 8 можно определ ть отношение частот их колебаний. Уто отношение также функционально св зано с измер емой разностью давлений.

Изобретение может быть применено в системах измерени  расхода жидкостей и газов, на магистральных газо- и нефтепроводах , а также в автоматизированных системах управлени  технологическими процессами, где требуетс  измерение разности давлений с высокой точностьюФормула изобретени  Датчик разности давлений, содержащий корпус с двум  подвод щими штуцерами , установленные в нем соосно две упругие мембраны, св занные по центру жестким стержнем, и два струнных преобразовател , каждый из которых с одного конца жестко закреплен на корпусе, о т л и ч а ю щ и и с   тем, что, с целью увеличени  чувствительности за счет компенсации силового воздействи  статических давлений, он снабжен двум  сильфонами и дополнительной мемб .раной с осевым отверстием, в котором закреплен жесткий стержень, при этом дополнительна  мембрана по периферии св зана с корпусом, а каждый из сильфонов размещен между упругой и дополнительной мембранами, установлен коаксиально со стержнем и одним торцом закреплен на центральной части дополнительной мембраны , а другим жестко св зан с корпусом, причем каждый из подвод щих штуцеров расположен между дополнительной мембраной и закрепленным на корпусе торцом соответствующего сильфона, а каждый из струнных преобразователей установлен по одной оси со стержнем, вторым концом св зан с ее центром.