Измерительный преобразователь разности давлений

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (t t) 506224

Союз Советска

Соииалистических

Республик (б1) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 18.06.73 (21) 1933173/18-10 (5l) М. Кл.

6 01L 13/02 с присоединением заявки №

Государственный комитет (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.09.82. Бюллетень № 36 (45) Дата опубликования описания 30.09.82 (53) УДК 53L787.2 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Автор изобретения (71) Заявитель

А. Я. Юровский

Государственный научно-исследовательский институт теплоэнергетического приборостроения (54) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ РАЗНОСТИ

ДАВЛЕНИЙ

Изобретение относится к приборостроению, а именно к мембранным измерительным преобразователям разности давлений.

Известен измерительный преобразователь разности давлений, содер>кащий основание, две мембраны, закрепленные по наружному контуру к противоположным сторонам основания и имеющие жесткие диски, которые соединены между собой в одно целое через отверстие в основании, при этом мемораны с жесткими дисками находятся на некотором расстоянии от основания и образуют с ним общую герметичную полость, заполненную жидкостью, имеется средство для передачи перемещения мембран под действием разности давлений и устройство, преобразующее это перемещение в выходной сигнал, пропорциональный разности давлений.

Недостатком такого измерительного преобразователя разности давлений является наличие дополнительных погрешностей от изменения температуры и статического давления рабочей среды. Эти факторы изменя(от начальный объем жидкости, заполняк>щей общую герметичную полость, образованную мембранамп с жесткими дисками н основанием. При этом из-за непдентичностп мембран, которая проявляется, например, в различии эффективных площадей, геометрических размеров и жесткостей оболочек, происходит их нежелательное перемещение, которое преобразуется в выходной сигнал. Величина этого сигнала и яв5 ляется дополнительной погрешностью от изменения температуры или статического давления рабочей среды.

Цель изобретения — уменьшение дополнительных погрешностей от изменения темt0 пературы н статического давления н повышение коррозионной стойкости измерительного преобразователя.

Для этого каждая нз мембран предлагаемого измерительного преобразователя

15 снабжена кольцевым участком, к которому прикреплен жесткий диск, а центральный участок каждой мембраны, заключенный внутри ее кольцевого участка, находится на некотором расстоянии от жесткого дп20 ска. Кольцевые участки мембран соединены с жесткими дисками герметично, при этом полости, образованные центральными участками мембран и жесткими дисками, соединены каналами с общей гермети шой

25 полостью.

Кроме того, поверхности дисков, обращенные к мембранам, совпадают с формой мембранных гофр, прижнмаемых к диску н основанию при одностороннем воздейст30 вни перегрузочного давления.

506224!

3

На фиг. 1 показан неполный вертикальный разрез предложенного измерительного преооразователя разности давлений; на фиг. 2 — то же, вариант.

Измерительный преобразователь разности давлений содержит основание i, выполненное в форме диска, и две мемораны 2 и 3, закрепленные по наружному контуру к противоположным сторонам основания.

Каждая из мембран имеет соответственно кольцевые участки 4 и 5, к которым прикреплены жесткие диски 6 и . Диски соединены с кольцевыми участками мембран, например, при помощи сварки без нарушения герметичности и целостности оболочки мембран, что повышает коррозионную стойкость измерительного преобразователя.

Периферийный участок каждой мембраны, заключенный между ее наружным контуром и кольцевым участком, расположен

«а некотором расстоянии от поверхностей

8 и 9 основания. Центральные участки 10 и 11 каждой мембраны, заключенные внутри их кольцевых участков, находятся на некотором расстоянии от поверхностей 12 и 13 жесткого диска. 11оверхности 8 и 9 основания и 12, 13 жестких дисков, обращенные к мембранам, выполнены совпадающими с формой мембранных гофр на периферийных и центральных участках меморан, прижимаемых к основанию и дискам при одностороннем воздействии перегрузочного давления. Такая форма поверхностей основания и жестких дисков защищает мембрану от разрушения при их перегрузках большим статическим давлением.

)Кесткие диски 6 и 7 соединены между собой в одно целое 14 через отверстие 15 в основании и имеют опорные поверхности

16 и 17, расположенные на некотором расстоянии от опорных поверхностей 18 и 19 основания и ограничивающие перемещение мембран при одностороннем воздействии перегрузочного давления. Полости 20 и 21, образованные центральными участками мембран и жесткими дисками, соединены каналами 22 и 23 с общей герметичной полостью 24, образованной основанием и мембранами. Полости 20, 21 и 24 заполняются жидкостью через канал 25, который уплотняется шариком 26 и винтом 27.

Для передачи перемещения мембран под действием разности давлений, имеется средство, содержащее рычаг 28 с герметичной упругой опорой в виде мембраны 29 малого диаметра, закрепленной на выступе 30 основания. Один конец рычага, расположенный внутри основания с некоторым зазором, взаимодействует с жесткими дисками, соединенными в одно целое, имеющее упор 31. Другой конец рычага, расположенный снаружи основания по другую сторону герметичной мембраны 29, служит для взаимодействия с устройством 32, закрепленным на основании 1 и преобразуг

) ..

40 (Г »

55 но

65 ющим перемещение мембран в выходной сигнал, пропорциональный разности давлений. В качестве такого устройства могут использоваться известные электрические или пневматические преобразователи, например, с силовой компенсацией. Устройство 32 закрьгго кожухом 33.

Фланцы 34 и 35 установлены на основании и образуют полости 36 и 37 для подвода к мембранам 2 и 3 контролируемых давлений через отверстия 38 и 39. Уплотнительные кольца 40 и 41, выполненные, например, из фторопласта, герметизируют полости по наружному контуру мембран.

Фланцы и мембраны могут быть выполнены из различных коррозионностойких материалов, таких как хастеллой, титан, никель, тантал и других, Измерительный преобразователь разности давлений (фиг. 2) имеет жесткие диски

6 и 7 с установленными на них со стороны опорных поверхностей 16 и 17 уплотнительными кольцами 42 и 43, выполненными, например, из резины. Эти кольца расположены на некотором расстоянии от опорных поверхностей 18 и 19 основания и могут герметично перекрывать отверстие 15 в основании со стороны действия перегрузочного давления.

Поверхности 8 и 9 основания 12 и 13 жестких дисков, обращенные к мембранам, имеют простую форму, например, плоскую, так как при перегрузках давлением периферийные и центральные части мембран пе соприкасаются с ними.

Отношение диаметра кольцевого участка

4 и 5 каждой мембраны (фиг. 1 и 2) к диаметру ее наружного контура составляет

0,4 — 0,9 в зависимости от требуемой величины эффективной площади мембран и объема жидкости, заполняющей внутреннюю герметичную полость измерительного преобразователя разности давлений. С увеличением отношения этих диаметров увеличивается относительная эластичность центральной части каждой мембраны и уменьшаются дополнительные погрешности от изменения температуры и статического давления.

Измерительный преобразователь разности давлений работает следующим образом.

Большее из двух контролируемых давлений подводится к мембране 2 через отверстие 38 во фланце 34. Меньшее из двух контролируемых давлений подводится к мембране 3 через отверстие 39 во фланце

35. Оба давления преобразуются мембранами в пропорциональные силы, направленные навстречу друг другу н действующие вдоль общей оси мембран и жестких дисков 6 и 7.

Результирующая сила, равная разности действующих сил, передается через упор 31 на рычаг 28, который поворачивается на некоторый угол относительно упругой опо50622» ры 29. При этом конец рычага, располо>кенный снаружи основания 1, взаимодействует с устройством 32, которое преобразует перемещение мембран в электрический или пневматический выходной сигнал, пропорциональный разности давлений.

Это преобразование перемещения осуществляется, например, по одной из извест-. ных схем с силовой компенсацией или устройством с индуктивным или тензометрическим преобразователем.

Центральные участки 10 и 11 мембран являются упругими компенсаторами изменения начального объема жидкости, заполняющей герметичную полость 24 измерительного преобразователя. Это изменение объема жидкости, вызванное изменением температуры и (или) статического давления, действующего по обе стороны мембран

2 и 3, в большей мере воспринимается упругими оболочками центральных частей мембран благодаря их высокой эластичности по отношению к эластичности периферийных участков мембран. Благодаря наличию двух упругих компенсаторов в виде центральных участков мембран, достигается дополнительный эффект уменьшения погрешности от изменения температуры и статического давления, так как приращение объема жидкости практически не вызывает смещения мембран от своего начального положения.

Описываемый измерительный преобразователь особенно целесообразно использовать для контроля малой разности давлений. В этом случае применяются мембраны с достаточно большой эффективной площадью, определяемой диаметрами наружного контура и жестких дисков. При этом с увеличением диаметров жестких дисков увеличиваются эффективная площадь и эластичность центральных участков мембран, что обусловливает уменьшение дополнительных погрешностей при изменении температуры и статического давления.

При одностороннем воздействии перегрузочного давления на мембрану 2 (фиг. 1) ее периферийный и центральный участки прижимаются к профилированным поверхпостям 8 и 12, которые совпадают с формой мембранных гофр и тем самым защищают мембрану от разрушения. Центральный участок мембраны вместе с жестким диском 6 перемещается до контакта опорной поверхности 16 диска с опорной поверхностью 18 основания. При этом мембрана 3 вместе с жестким диском 7 отходит от поверхности 9 основания, а центральный участок 11 отходит от поверхности 13 жесткого диска, увеличивая объем полости 21, в которую вытесняется жидкость из полости

20 .ерез каналы 22 и 23.

З5

При одностороннем воздействии перегрузочного давления на мембрану 3 ее защита от разрушения осуществляется аналогично.

Измерительный преобразователь разности давлений (вариант, фиг. 2) при одностороннем воздействии перегрузочного давления на мембрану 2 работает следующим образом.

Под действием перегрузочного давления центральный участок мембраны вместе с жестким диском 6 перемещается до контакта опорной поверхности 16 диска с опорной поверхностью 18 основания, при этом уплотнительное кольцо 42 герметично перекрывает отверстие 15 в основании и препятствует вытеснению жидкости из-под периферийного и центрального участков мембраны. Жидкость, замкнутая между мембраной 2 с диском 6, уплотнительным кольцом 42 и основанием 1, препятствует прогиоу оболочек периферийного и центрального участков мембраны и благодаря этому защищает мембрану от разрушения.

При одностороннем воздействии перегрузочного давления на мембрану 3 ее защита от разрушения осуществляется аналогичным образом, при этом отверстие 15 основания герметично перекрывается уплотнптельным кольцом 43 на диске 7.

Формула изобретения

1. Измерительный преобразователь разности давлений, содержащий основание, две мембраны, закрепленные по наружному контуру к противоположным сторонам основания и имеющие жесткие диски, которые соединены между собой в одно целое через отверстие в основании, при этом мембраны с жесткими дисками удалены от основания и образуют с ним общую заполненную жидкостью герметичную полость, выводное устройство и преобразователь перемещения мембран в выходной сигнал, пропорциональный разности давлений, о тл и ч а ющийся тем, что, с целью уменьшения дополнительных погрешностей от изменения температуры и статического давления и повышения коррозионной стойкости, каждая из мембран снабжена кольцевым участком, к которому прикреплен жесткий диск, образующий с центральным участком мембраны заполненную жидкостью герметичную полость, соединенную каналом с общей герметичной полостью.

2. Преобразователь по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью защиты мембран от перегрузочного давления, поверхности дисков, обращенные к мембранам, совпадают с формой мембранных гофр.

508224

Аг.с

М7

Редактор Л. Письман

Техред А. Камьннникова Корректор Л. Слепая

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1184/15 Изд. № 211 Тираж 883 Подписное

Н110 <<Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий ! 13035, . !осква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5