Датчик давления

Союз Советских Социалистических Республик(45) Дата опубли сударствеииыи комите вета Мииистров СССР05,01.76. Бюллетеньо делам изобретении кования описания 16.06.7 рмтии, Р. Абдуллаев и В, Л. Гераськ оленский филиал Московского орде энергетического института 1) Заявитель нин) ДАТт 1 ВЛЕНИ Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники, в частности к датчикам давления поплавкавого типа с электрическим выходным сигналом.Известны датчики давления, содержащие корпус в виде двух заполненных рабочей жидкостью цилиндров, расположенных концентрично и сообщающихся между собой в нижней части, поплавок, размещенный,в жидкости, и индуктивный преобразователь его перемещения. Такие датчики велики по размерам и имеют погрешность, обусловленную трением, возникающим при перемещении подвижной части датчика. В предлагаемом датчике с целью расширения диапазона измерения и уменьшения габаритов датчика, поплавок выполнен в форме колокола с заикнутым наджидкостным пространсввом, заполненным газом, и целиком погружен в жидкость с возможностью перемещения по наружной поверхности внутреннего цилиндра, причем корпус и поплавок образуют магнитопровод индуктивного преобразователя, катушки которого расположены между цилиндрами симметрично относительно торцов цилиндров и соосно одна другой, при этом линия отбора давления измеряемой среды подведена в полость внутреннего цилиндра. На чертеже изображен предлагаемый дат щкДатчик состоит из корпуса 1, изготовленного в виде двух герметичных концентриче ских цилиндров: наружного 2, заполненногорабочей жидкостью 3, и внутреннего 4, сообщающегося через отверстия 5 с внутренней полостью цилиндра 2, и через центральный канал б, снабженный штуцером 7, закреплен ным в крышке 8, - с измеряемой средой.На внутреннем цилиндре 4 расположеныкатушки возоуждения 9 и сигнальная 10, а также свободно перемещающийся вдоль наружной поверхности внутреннего цилиндра 4 15 поплавок 11, целиком погруженный в жидкость и выполненный в виде колокола, замкнутая кольцеобразная наджидкостная полость 12 которого заполнена газом, Корпус 1 и поплавок 11 образуют магнитопровод дифференциального индуктивного преобразователя, катушки 9 и 10 которого включены последовательно-встречно.Через штуцер 7 датчик заполняется жидксстью, При этом воздух из внутренней поло сти датчика выпускается через вентиль 13, ажидкость сливается через кран 14.Принцип действия датчика основан на изменении объема газа, заключенного в полости 12 поплавка 11, при изменении измеряемого давления, которое от штуцера 7 передается40 45 50 55 60 газу через заполняющую датчик жидкость 3. Изменение ооъема газа приводит по закону Лрхимеда к изменению выталкивающей силы, действующей на поплавок 11, что вызывает его перемещение вдоль внутреннего цилиндра 4. Магнитные, потоки, создаваемые катушками 9, наводят в электрапроводящем поплавке 11 вихревые токи, при взаимодействии с которыми возникают продольные и радиальные электромагнитные силы. Радиальные электромагнитные силы обеспечивают центрирование поплавка 11 относительно цилиндра 4, в результате полностью устраняется трение. Продольные электромагнитные силы направлены встречно и стремятся переместить поплавок И в такое положение, в котором их результирующая равна разности веса поплавка и выталкивающей силы. При перемещении паплавка 11 происходит изменение индуктивных сопротивлений катушек возбуждения 9, Причем при удалении поплавка 11 от катушки ее индуктивное сопротивление возрастает, а при приближении - уменьшается, При этом происходит .перераспределение напряжения питания У, между катушками возбуждения, следовательно, изменяются и создаваемые ими потоки. Это, в свою очередьприводит к изменению выходного напряжения У, которое определяется э. д. с., наводимыми по- таками возбуждения з сигнальных,катушках 10.Если при отсутствии измеряемого давления вес поплавка 11 целиком уравновешивается выталкивающей силой Р, т. е. Р=б, тон положении равновесия результирующая продольная электромагнитная, сила Р равна нулю. Выходное напряжение У при этом также равно нулю, что достигается соответствующим подбором соотношения чисел витков встречно. включенных секций сигнальной катушки 10. При воздействии измеряемого давления объем газа в полости 12 поплавка 11 уменьшается. В связи с этим уменьшается и величина выталкивающей силы. Равновесие нарушается и поплавок 11 перемещается вниз, но одновременно появляется и начинает возрастать результирующая продольная электромагнитная сила, направленная вверх. Движение поплавка 11 продолжается до тех пор, пока уменьшение выталкивающей силы не скомпенсируется соответствующим увеличением результирующей, продольной электромагнитной силы ЛЕ. В новом установившемся положении,вес 6 поплавка И уравновешивается выталкивающей силой Р и электромагнитной, силой ЛР,Б=Р+йГ или АР=6 - Р,т, е. электромагнитная сила уравновешивает лишь часть веса поплавка, обусловленную 5 О 15 20 25 Зо 35 уменьшением выталкивающей силы, что очень важно с метрологической точки зрения, При перемещении поплавка 11 происходит перераспределение потоков возбуждения, пронизывакицих сигнальные катушки 10, и на выходе появляется напряжение У являющееся функцией измеряемого давления.Таким образом, использование центрирования,поплавка посредством действующих на него радиальных электромагнитных сил полностью устраняет механическое трение между,поплавком и малым цилиндром, В связи с этим предложенный датчик давления имеет более низкий порог чувствительности, что значительно расширяет диапазон измеряемых давлений и, следовательно, увеличивает сферуприменения датчика, тем самым устраняя необходимость разработки ряда датчиков, имеющих области измеряемых давлений. близкие к области измеряемых давлений описываемого датчика. Передача измеряемого давления газу, заключенному в замкнутом наджидкостном пространстве поплавка, непосрвдсмвенно через рабочую жидкость упрощает конструкцию датчика и повышает ее надежность. Этому же способспвует отсутствие противодействующей пружины, функции которой выполняют,продольные электромагнитные силыдействующие на поплавок. Выполнение элементами датчика ряда совмещенных функций (например, поплавок одновременно является подвижным элементом,индуктивного преобразователя, а корпус датчик-сосудом для рабочей жидкости и магнитоправодом индуктивного преобразователя) также упрощает конструкцию датчика и значительно уменьшает его габариты. Это снижает расходы на его изготовление. Формула изобретения Датчик,давления, содержащий корпус в виде двух заполненных рабочей жидкостью цилиндров, расположенных концентрично и сообщающихся между собой в нижней части, поплавок, размещенный в жидкостии индуктивный,преобразователь его перемещения, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерения и уменьшения габаритов,датчика, поплавок выполнея в форме колокола с замкнутым наджидкостным пространством, заполненным газом, и целиком погружен,в жидкость с возможностью перемещения по наружной поверхности внутреннего цилиндра, причем корпус и поплавок образуют магнитопровод индуктивного преобразователя, .катушки которого расположены между цилиндрами симметрично относительно торцов цилиндров и соосно одна другой, при этом линия отбора давления измеряемой среды подведена в,полость внутреннего цилиндра.498523 Составитель д. НикиточкинаРедактор О. Филиппова Тек ред Е. Подурушина Корректор В. Гутм(33ЦНИИПИ аказ Подписноев СССО Тип. Харьк. фил. пред, Патен Изд.202сударственного к по делам изобрМосква, Ж.35, Р митета етений ушска Тираж 1029Совета Минисоткрытийнаб., д. 4/5