Устройство для измерения давления

(53) 531,787(088,8) тельство ГССР 1. 19/08, 1985 льство СГСР 11/00, 1935,(56) Авторское свиде 11 1185135, кл, 0 01Авторское свидете В 42723, кл, С 01 1,(54) НИЯ (57) тельн строиа именн и техни Ие ля измерения лавлени ения является расшир тва зоб ние ди точнодри эмерения и повышение ойство содержит цили азо ти ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ СТРО 11 СТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛАВЛГ- зобретение относится к измерическии корпус 1 с приемными камерамина торцах для прозрачной измеряемойсреды, В торцах установлены такжеисточник 11 и приемник 12 излучения,Между ними установлены светопроницаемые мембраны 7 и 8, в межмембраннойкамере которых размещена рабочая частично прошщаемая для света среда,Межмембранная полость соединена отверстием 17 с камерой 24, отделеннойразделителями 22 и 23 в виде поршнейот эталонной среды в трубопроводе 25,При изменении давления в приемныхкамерах прогибаются мембраны 7 и 8и вытесняют рабочую среду в кмеру24, Расстояние между мембранамцизменяется, что приводит к изменениюсветового потока, поступающего наприемник 12 излучения, 1 ил, 1525502Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам, служащим для измерения, контроля и регистрации давления жидких или газо 5 образных сред, и может быть использовано в различных системах контроля и измерения давления.Цель изобретения - расшарение диапазона измерения и повышение точнос" 0 ти.На чертеже представлен датчик давления, разрез.Датчик давления состоит иэ цилиндрического корпуса 1, имеющего от";5 веретия 2 для доступа измеряемой среды в рабочие полости, На вйутренней поверхности корпуса 1 нарезана резьба, по которой могут перемещаться имеющие внешнюю резьбовую нарезку фигур ные кольца 3 и 4, снабженные диафрагмами 5 и 6. В пазах фигурных колец 3 и 4 расположены светопроницаемь 1 е эластичные мембраны 7 и 8, выполненные, например из синтетического каучука, 25Торцы корпуса 1 закрыты торцовыми крьппками 9 и 10, которые посредством реэьб крепятся к корпусу 1, Эти крьппки 9 и 10 оснащены сквозными отверстиями для установки светоизлучаю" щего 11 (например светодиода) и снетоприемного 12 (например фотодиода) элементов, На наливах торцовых крьппек 9 и 10 посредством резьбовых нарезок установлены крьппки 13 и 14, имеющие отверстия для гибких проводников, электрически связывающих снеточувствительные элементы с источником напряжения или со схемой управления, регистрации и т.д. давления. 40На торцах цилиндрического корпуса 1 установлены снетопроницаемые пластины 15 и 16, выполненные например, иэ органического стекла, отделяющие рабочие полости корпуса 1 от полостей 45 сквозных отверстий н торцовых крышках 9 и 10, где расположены светочувствительные элементы 11 и 12, и защищающие от воздействий среды, давление которой подлежит измерению.50Между фигурными кольцами 3 и 4 помещена рабочая среда,.частично поглощающая свет (например хлор - зеленовато-желтый гаэ или минеральное масло - мутная вязкая коричневатая.55 жидкость), Корпус 1 снабжен отверстием 17, служащим для циркуляции через него рабочей среды, которая иэолиронана от измеряемой среды при помощи эластичных герметиэирующих прокладок 18 и стопорных колец 19, препятствующих самоперемещению колец 3и 4 но внутреннем объеме корпуса 1,На внешней поверхности корпуса 1 снатягом жестко установлен резервуар20, который крепится к корпусу 1 спомощью винтов 21Во внутреннем объеме резервуара 20 помещены свободноперемещающиеся поршни 22 и 23, выполненные, например, иэ пластмассы, иснабженные уплотнительными кольцами,При этом заполненное рабочей средойпространство между фигурными кольцами3 и 4 связано с полостью 24, ограниченной поршнями 22 и 23, посредством отверстия 17 и корпусе датчика 1,Тело резервуара 20 оснащено каналом 25, который оканчивается штуцером 26, взаимодействующим с трубопроводом 27, выполненным, например,иэ полихлорвинила,Корпус резервуара 20 снабжен отверстиями 28, связывающими полости 29резервуара с каналом 25. В наливекорпуса резервуара 20 предусмотреноотверстие под винт-пробку 30, служащее для заполнения полостей.резервуара и датчика рабочей средой, частично поглощающей свет,Датчик давления работает следующимобразом,При помещении датчика в светопроницаемую среду (прозрачная жидкость,газ и т.д.), которая подлежит измере-нию, эта среда проникает через отверстия 2 в корпусе датчика 1 в рабочиеполости, Оказывая усилие на светопроницаемые эластичные мембраны 7 и 8,давление измеряемой среды выгибаетих навстречу одна другой, уменьшаятем самым объем рабочей среды междуними, а следовательно, сечение рабочей среды вдоль оптической оси, Вытесненное вследствие деформации эласФтичных мембран 7 и 8 количество рабочего вещества, частично поглощающегосвет, поступает через отверстие 17корпуса 1 в полость 24, ограниченнуюпоршнями 22 и 23, Под действием этого поршни 22 и 23 изменяют свое положение во внутреннем объеме резервуара 20 относительно друг друга, компенсируя тем самым уменьшение объема рабочей среды в полости между мембранами 7 и 8.Если давление измеряемой средыменьше давления рабочей срепы, по5 152550мещенной между Фигурцьми кольцами 3и 4, то эластичные светопроницаемыемембраны вынимаются в противоположныестороны, увеличивея тем самым объемрабочей среды между ними, а, следо 5вательно, сечение рабочей среды пооптической оси датчика, При этом,вследствие увеличения объема в полости между Фигурными кольцами 3 и 4,рабочее вещество поступает через отверстие 17 корпуса 1 из полости 24резервуара 20 в эту полость, Поршни22 и 23 перемещаются относительнодруг друга, уменьшая объем рабочеговещества в полости 24, ограниченногоих поверхностями, и увеличивая объемрабочего вещества н пространстве между Фигурными кольцами 3 ц 4,Таким образом, независимо от пространственцого положения эластичныхмембран 7 и 8, давление и объем вещества частично поглощающего свет,находящегося как н полости 24, так имежду мембранами 7 ц 8, в совокупности остаются неизмеццыми, Однаковеличина этого давления зависит от величины давления эталонной среды, например воздуха, находящейся в полостях 29 резервуара 20. Варьируя давление эталонной средь путем его увеличения, либо уменьшения через отнерстця 28, кдцдл резервуара 25 соштуцером 26, цд который надеваетсятрубопровод 27 связльппй с баллоном35заполненным этдлоццой средой, можнодостигнуть расширения диапазона измеряемых давлений,В случае, если трубопровод 27, аследовательно, полости 29 связаны сатмосферой, т,е, с открытым воздушнымпространством, ддтчцк изме)лет давление среды относительно атмосферногодавления, От источникасветовогоцзлучецця световой луч, проходя сквозьпоследовательно расположенные нд одной оптической оси светопроцццдемуюпластину 15, измеряемую среду, фокусирующую диафрагму 5, светопроцицдемуюэластичную мембрану 7, рабочую среду,светопроницдемую мембрдцу 8, фокусирующую диафрагму 6, измеряемую среду,светопроцццдемую пластину 6, поступает цд светоприемный элемент 12, Отмеченная цм сила света, пр: образованная в электрцческиц сигнал, поступаетдалее цд схему управления, регистрации, контроля ц т,п, давления,Вследствие уменьшения илц увеличе ния сечения рабочей среды вдоль оптической оси датчика, вызванных деформа- цией светопроницаемых эластичных мембран 7 и 8 под действием измеряемого давления, изменяется количество свето- поглощающих и рассеивающих свет частиц ндоль этого сечения.На основании того, что степень поглощения света прямо пропорциональна. количеству таких частиц в рабочем веществе, можно сделать вывод, что увеличение или уменьшение сечения рабочего вещества вдоль оптической оси вызывает большее, либо меньшее ослабление светового потока.Таким образом, среда, подвергающаяся измерению, меняет сечение вдоль оптической оси рабочей среды посредством оказываемого ею давления на эластичные светопроницаемые мембраны 7 и 8, Тдк кдк рабочая среда обладает способностью частично поглощать свет, то в зависимости от сечения рабочей среды вдоль оптической оси, луч света от источника 11 излучения претерпевает либо большее, либо меньшее ослабление и это регистрируется снетоприемным устройством 12В случае измерения, регистрации ц т,п, максимально высокого,для данного датчика давления, эластичные мембраны 7 и 8 выгинаются навстречу одцл другой и в процессе растяжения упираются во внутренние сферические поверхности стопорных колец 19, которье защищают их от повреждения, Прц этом луч света претерпевает минимальное ослабление рабочей средой для данной настройки датчикаВ случае измерения, регистрации и т,п, максимально низкого для данного датчика давления, эластичные мембраны 7 и 8 максимально ныгицаются н протцноположные стороны и упираются в диафрагмы 5 и 6, что защищает их от повреждения, При этом луч света, млк симально ослабляется, так кдк сечение рабочей среды по оси прохождения све" тового луча будет наибольшим и луч максимально поглощается рабочей средой.Поршни 22 и 23 при максимально высоком для резервуара 20 увеличении объема рабочей среды упираются в наливы корпуса резервуара 20, не препятствуя при этом доступу эталоццой среды в полости 29 резервуара, Прц1525502 в в любую сторону, можно увеличивать,либо уменьшать давление рабочей среды, частично поглощающей свет, чтоспособствует расширению диапазона измерений, Изменяя интенсивность излучения светоиэлучающего элемента 11путем изменения няпряжения на его выводах, можно дополнительно повыситьчувствительность датчика давления втом случае, когда объем рабочей средывелик, либо мал для различного видаизмеряемых сред,Формула изобретения Составитель А,Соколовский Редактор И.Касарда Техред А.Кравчук Корректор 1 ф.СамборскаяЗаказ 7212/35 Тираж 789 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, 11 осква, Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,10 максимальном для резервуара 20 уменьшении объема рабочей среды поршни , 22 и 23 соприкасаются друг с другом своими наливами, не препятствуя досту" пу рабочей среды через отверстие 175 в полость 24 между ними. В предлагаемом датчике давления предусмотрена возможность изменения пределов регулировки на различные виды давлений, Она заключается в следующем. Фигурные кольца 3 и 4 могут перемещаться во внутреннем объеме цилиндрического корпуса 1.по нарезанным 15 реэьбовым поверхностям, в результате чего объем рабочей среды между эластичными мембранами 7 и 8 может уменьшаться, либо увеличиваться, При этом это уменьшение, либо увеличение объема будет скомпенсировано за счет изменения обьема в полости 24 резервуара 20, ограниченной поршнями 22 и 23 и связанной с полостью между эластичными мембранами 7 и 8. Таким образом. 25 повышается чувствительность датчика давления к разного знака изменениям давления измеряемой среды, что способствует расширению диапазона измерений. Изменяя давление эталонной. 30 среды в полостях 29 резервуара 20, которые связаны посредством. отверстий 28, канала 25 со штуцером 26, взаимодействующим с трубопроводом 27, с баллоном, заполненном эталонной средой, давление которой может быть изменено,Устройство для измерения давления,содержащее корпус в виде полого цилиндра, по оси которого размещеныисточник и приемник излучения, помещенные между ними светопроницаемцеэластичные мембраны с межмембраннойкамерой, заполненной рабочей средой,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью расширения диапазона измерения и повыпения точности, оно снабжено дьумя приемными камерами, разделителем и баллоном со средой эталонного давления, причем межмембранная ка"мера соединена через разделитель сбаллоном, а в качестве рабочей средыиспользовано вещество, частично поглощающее свет, при этом приемные камеры размещены в торцах полого цилиндра, а мембраны установлены с возможностью осевого перемещения,