Устройство для измерения перепада давления

(51) М. Кл. 6 011 13/02 вкис присоединением сударственныи комитет вета Министров СССР 3) Приорите 53) УДК 531.787(088,8) ллетеньОпубликовано 15.07.7 По делам изобретении и открытийписания 04.12.75 ата опубликования 2) Авторы изобретени ев, Л. Г. Мазокин, А, П. Серегин, Б. Е. Соколов и В, В. Филин 71) Заявител А ДАВЛЕНИ ИЯ ПЕР Изобретение от рительным прибо щей автоматики например, в контр рах и регулирую тизации судовых общекорабельных о-изме- лируюенение, прибо- втомаовок и носится к контрольнрам и элементам регу и может найти прим ольно-измерительныхщих устройствах для энергетических устан систем. бразует амеры: и одну онный измеерительный е 3, подвижсильфон 5, чник 7. ство.В коррительнсильфонное осннеподви ожен сильф ржащий изм ое основани ерительныйе 6 и серде пусе 1 распол й блок, соде 2, неподвижн ование 4, изм кное основансильфо- подвиж- крышке 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМ Известные устройства для измерения перепада давления, содержащие корпус, в котором размещены два равновеликих сильфона, сильфон большой площади, настроечную пружину и преобразовательный элемент, не обладают достаточной чувствительностью и точностью измерения.Для повышения чувствительности и увеличения точности измерения в предлагаемом устройстве сильфоны соединены общим подвижным жестким центром и образуют одну рабочую и три измерительных камеры, две из которых сообщаются между собой, ограничивая площадь, равную площади большего силь- фона.На чертеже показано описываемое устройСердечник 7 выполнен из магнитного материала и жестко соединен с подвижными основаниями 4 и 8 так, что образует вместе с ними подвижнь 1 й жесткий центр си,пьфонногоизмерительного блока. жесткий центр си,пьфонного измерительного блока с сердечником7 может перемещаться возвратно-поступательно за счет упругой деформации сильфонов.Сильфоны 2 и 9, выполненные одинаковымии имеют малую эффективную площадь, большую жесткость и высокую механическуюпрочность, устанавливаются с предварительным растяжением,Сильфон 5, имеющий большую эффектив.15 ную площадь и малую жесткость, устанавливается с предварительным сжатием.Во внутренней полости сильфона 5 установлена настроечная пружина 10, предварительное сжатие которой задается регулировочным20 болтом 11, имеющим резьбовое соединение снеподвижным основанием 6.К корпусу 1 герметично крепится крышка 12,Сильфонный измерительный блок о25 в измерительном устройстве четыре ктри измерительных камеры Л, Б и Врабочую камеру Г.Измерительная камера образовананом 2, неподвижным основанием 3,з 0 ным основанием 4 и крышкой 12. В5 1 О 50 55 60 65 5.=- К,ЬРвх,312 имеется канал 13 для подвода одного из входных сигналов.Измерительная камера Б образована корпусом 1, сильфоном 8, неподвижным основанием 9, подвижным основанием 8 и сильфоном 5.Камеры А и Б сообщаются между собой каналом 14 в корпусе 1 и крышке 12.Измерительная камера Ы образована силь- фоном 6, подвижным основанием 8 и неподвижным основанием 15 с регулировочным болтом 11, В неподвижном основании 6 имеется канал 16 для подвода к камере В другого входного сигнала.Рабочая камера Г, расположенная во внутренней полости сильфонного измерительного блока, образована корпусом 1, сильфоном 2, неподвижным основанием 3, подвижным основанием 4, сильфоном 9, неподвижным основанием 16 и подвижным основанием 8.В рабочей камере Г установлена катушка 17 индуктивного дифференциально-трансформаторного датчика,Катушка 1 имеет три обмотки: обмотку 18 питания, верхнюю рабочую 19 обмотку и нижнюю рабочую обмотку 20 (показаны условно) .Устройство работает следующим образом.На обмотку 18 катушки индуктивного дифференциально-трансформаторного датчика,подается напряжение переменного тока - С,К измерительной камере сильфонного измерительного блока по каналу 16 и, далее, к измерительной камере Б по каналу 14 подводится входной сигнал с давлением Р,. К измерительной камере В по каналу 16 подводится входной сигнал с давлением Р Номинальная разность давлений входных сигналов Рвх = Р - Р уравновешивается усилием от предварительного сжатия настроечной пружины 11. При этом жесткий подвижный центр сильфонного измерительного блока с сердечникомзанимает такое положение внутри катушки 17, при котором индуктивные сопротивления рабочих обмоток 19 и 20 катушки 17 одинаковы, и на выходе дифференциально- трансформаторного датчика отсутствует напряжение: Ьвых = 0 (обмотки одинаковы и намотаны встречно),Отклонение разности давлений входных сигналов от номинального значения, например, увеличение разности давлений входных сигналов, что соответствует увеличению давления Р либо уменьшению давления Р 9, вызывает сжатие сильфонов 2, 5 и пружины 10 и растяжение сильфона 9. Это приводит к смещению подвижного жесткого центра сильфонного измерительного блока с сердечником 7 вниз от первоначального положения на величину, пропорциональную отклонению разности давлений входных сигналов от номинального значения. 15 20 25 30 35 40 45 где 6 - смещение сердечника 7 от первоначального положения;ХР,х - приращение входного сигнала - отклонение разности давлений входных сигналов от номинального значения;.К, - коэффициент пропорциональности, зависящий от эффективной площади и суммарной жесткости упругих элементов измерительного устройства (сильфонов 2, 9, 5 и пружины 10).Указанная зависимость сохраняется в диапазоне изменения входного сигнала, соответствующего выходу жесткого центра сильфонного измерительного блока на механические упоры, ограничивающие растяжение (сжатие) сильфонов,Смещение сердечника 7 вниз от первоначального положения приводит к увеличению индуктивного сопротивления рабочей обмотки 19 и уменьшению индуктивного сопротивления рабочей обмотки 20 катушки 17.На выходе дифференциально-трансформаторного датчика формируется выходной сигнал в форме напряжения переменного тока живых определенной фазы.При уменьшении разности давлений входных сигналов, что соответствует уменьшению давления Р, либо увеличению давления Р, действие измерительного устройства аналогично описанному, с той разницей, что в последнем случае жесткий центр сильфонного измерительного блока с сердечником 7 смещается вверх от первоначального положения, индуктивное сопротивление обмотки 19 уменьшается, индуктивное сопротивление обмотки 20 увеличивается, и на выходе дифференциально-трансформаторного датчика формируется выходной сигнал в виде напряжения переменного тока Ух противоположной фазы,Амплитуда напряжения /вых на выходе измерительного устройства изменяется пропорционально отклонению разности давлений входных сигналов от номинального значения в оговоренном выше диапазоне перемещения жесткого центра сильфонного измерительного блока, т. е. реализуется зависимость:вых -арвхгде К, - коэффициент пропорциональности (чувствительность измерительного устройства), зависящий от жесткости упругих элементов и от крутизны характеристики катушки дифференциально-трансформаторного датчика.Измерительное устройство может перестраиваться на различные значения номинальной разности давлений входных сигналов изменением предварительного сжатия настроечной пружины 10.Увеличение чувствительности данного сильфонного измерительного устройства в сравнении с чувствительностью двух сильфонныхизмерительных устройств объясняется следующим.Давление Р, одного из входных сигналов воздействует в камере А на площадь, равнук) эффективной площади сильфона 2, и в камере Б на площадь, равную разности эффективных площадей сильфона 2 и сильфона 9. Давление Р, другого входного сигнала воздействует в камере на полную эффективную площадь большого сильфона 5.Поскольку сильфоны 2 и 9 одинаковы (без учета разноплощадности, обусловленной неточностью изготовления сильфонов), то давление Р в итоге воздействует в камерах А и Б на площадь, также равную полной эффективной площади большого сильфона 5.Таким образом, перепад давления входных сигналов воздействует в данном измерительном устройстве на площадь, равную полной эффективности площади большого сильфона 5 при всех значениях абсолютного давления входных сигналов.Следовательно, в сравнении с двухсильфонным измерительным устройством, в данном измерительном устройстве чувствительность увеличивается приблизительно во столько раз, во сколько раз эффективная площадь большого сильфона 5 превышает эффективную пло щадь малого сильфона 2 или 9, так как ввиду малой жесткости сильфона 5 суммарная жесткость упругих элементов измерительного устройства при добавлении большого сильфона 5, практически не изменяется.Погрешность измерения перепада давления данного измерительного устройства при изменении абсолютного давления входных сигналов измеряемой среды, обусловленная неточностью изготовления сильфонов (технологической разноплощадностью сильфонов 2 и 9),уменьшается в сравнении с двухсильфонным измерительным устройством во столько раз, во сколько эффективная площадь большого сильфона 5 превышает эффективную площадь 5 малого сильфона 2 или 9.В качестве преобразовательного элементаприменен индуктивный дифференциально- трансформаторный датчик (катушка 17 с сердечником 7), преобразующий перемещение о подвижного жесткого центра сильфонного измерительного блока в непрерывный электрический сигнал на выходе измерительного устройства.Сущность изобретения сохраняется, если в 15 качестве преобразовательного элемента используется гидравлический или пневматический усилительно-преобразовательный элемент, преобразующий перемещение подвижного жесткого центра сильфонного измери тельного блока в гидравлический либо пневматический непрерывный сигнал на выходе устройства.25 Предмет изобретенияУстройство для измерения перепада давления, содержащее корпус, в котором размещены два равновеликих сил ьфона, сильфон зо большой площади, настроечную пружину ипреобразовательный элемент, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения чувствительности и увеличения точности измерения, в нем сильфоны соединены общим подвижз 5 ным жестким центром и образуют одну рабочую и три измерительных камеры, две из которых сообщаются между собой, ограничивая площадь, равную площади большего силь- фона.477324 дактор С. Хейф орректоры: Е. Рожкови О. Тюрин каз 3173/7 Тираж 902вета Минискрытийб., д. 4/5 ипография, пр. Сапунова,оставитель И. Орлова Техред Е. Подуруши Изд.1776 ИИПИ Государственного комитета С по делам изобретений и о Москва, Ж, Раушская н