Измерительный преобразователь разности давлений

11 11506224 Союз Советска Сониалистических Республик(22) Заявлено 18.06,7 явкис при 1 ЕНИЕМ 23) Приоритет Государственный коми Опубликовано 30.09.82. БюллетеньА, Я. Ю рственный научно-и теплоэнергетическо вск ский инститроения Гос сследовате го приборо НОС ИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕ ДАВЛЕНИЙ54) И Изобретение относится к приборостроению, а именно к мембранным измерительным преобразователям разности давлений.Известен измерительный преобразователь разности давлений, содержащий осно вание, две мембраны, закрепленные по наружному контуру к противоположным сторонам основания ц имеющие жесткие диски, которые соединены между собой в одно целое через отверстие в основании, при 10 этом меморань с жесткими дисками 11 аходятся ца некотором расстоянии от основания и образуют с ним общую герметичную полость, заполненную жидкостью, имеется средство для передачи перемещения мем бран под действием разности давлений и устройство, преобразующее это перемещение в выходной сигнал, пропорциональный разности давлений.Недостатком такого измерительного пре образователя разности давлений является наличие дополнительных погрешностей от изменения температуры и статического давления рабочей среды. Эти факторы измеия 1 от начальный объем жидкости, заполня ющей общую герметичную полость, обра. зовацную мембранами с жесткими дисками и основанием. При этом из-за нецдентичностн мембран, которая проявляется, наприМер, в различии эффективных площадей, З 0 геометрических размеров и жесткостеи оболочек, происходит их нежелательное перемещение, которое преобразуется в выходной сигнал. Величина этого сигнала и является дополнительной погрешностью от изменения температуры или статического давления рабочей среды.Цель изобретения - уменьшение дополнительных погрешностей от изменения температуры ц статического давления ц повы 1 цецие коррозионной стойкости измерительного преобразователя.Для этого каждая цз мембран предлагаемого измерительного преобразователя снабжена кольцевым участком, к которому прикреплен жесткий диск, а центральный участок каждой мембраны, заключенный внутри ее кольцевого участка, находится на некотором расстоянии от жесткого диска. Кольцевые участки мембран соединены с жесткими дисками герметично, при этом полости, образованные центральными участками мембран и жесткими дисками, соединены каналами с об 1 цей герметичцой полостью.Кроме того, поверхности дисков, обращенные к мембранам, совпадают с формой мембранных гофр, прижцмаемых к диску ц основанию при одностороннем воздействии перегрузочного давления.О 3На фиг. 1 показан неполный вертикальный разрез предложенного измерительного преооразователя разности давлений; на фиг. 2 - то же, вариант.Измерительный преобразователь разности давлений содержит основание 1, выполненное в форме диска, и две мембраны 2 и,5, 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 на 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. 11 оверхности 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.Жесткие 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 преобразуг15 20 )") 30 35 40 ) Г к 50 йй но 65 ющим перемещение мембран в выходнойсигнал, пропорциональный разности давлений. В качестве такого устройства могутиспользоваться известные электрическиеили 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 контролируемыхдавлений через отверстия 38 и 39. Уплотнительные кольца 40 и 41, выполненные,например, из фторопласта, герметизируютполости 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 диски6 и 7 с установленными на них со стороны опорных поверхностей 16 и 17 уплотнительными кольцами 42 и 43, выполненными, например, из резины. Эти кольцарасположены на некотором расстоянии отопорных поверхностей 18 и 19 основания имогут герметично перекрывать отверстие 15в 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 песоприкасаются с ними.Отношение диаметра кольцевого участка4 и 5 каждой мембраны (фиг. 1 и 2) к диаметру ее наружного контура составляет0,4 - 0,9 в зависимости от требуемой величины эффективной площади мембран иобъема жидкости, заполняющей внутреннюю герметичную полость измерительногопреобразователя разности давлений. С увеличением отношения этих диаметров увеличивается относительная эластичностьцентральной части каждой мембраны иуменьшаются дополнительные погрешностиот изменения температуры и статическогодавления.Измерительный преобразователь разности давлений работает следующим образом.Большее из двух контролируемых давлений подводится к мембране 2 через отверстие 38 во фланце 34. Меньшее из двухконтролируемых давлений подводится кмембране 3 через отверстие 39 во фланце35. Оба давления преобразуются мембранами в пропорциональные силы, направленные навстречу друг другу н действующиевдоль общей оси мембран и жестких днсковбп 7,Результирующая сила, равная разностидействующих сил, передается через упор 31на рычаг 28, который поворачивается нанекоторый угол относительно упругой опо.ры 29, При этом конец рычага, расположенный 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 поверхностям 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 23.1. 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 тличающийся 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 ющ и й с я тем, что, с целью защиты мембран от перегрузочного давления, поверхности дисков, обращенные к мембранам, совпадают с формой мембранных гофр,Г) о 15 2 О 95 30 З 5 45 50 55 ьо 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 прогибу 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 изобретения506224 2 б 1Аг Техред А. Камышникова Корректор Л. Слепа Письм акт Типография, пр, Сапунова каз 1184/15 Изд.21110 Поиск Государственного комитета13035, Лосква, Ж,Тираж 883 Подписное ССР по делам изобретений и открытий аушская наб., д. 4/5