Датчик разности давлений

О П К С А Н И Е 1 о 857763ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сотоз СоветсиинСоциапистичесиинРеспублиино делам изабретеиий н открытийДата опубликования описаний 25.08,8 1В. Г. Барбатунов, А.П. Козлов н 1, В. ОрлеанскийРЮ4 юю(54) ДАТЧИК РАЗНОСТИ ДАВЛЕНИЙ Изобретение относится к контрольноизмерительной технике, в частности к датчикам разности давлений, и может быть использовано для измерений разности давлений с высокой точностью в аппаратуре применяемой в устройствах автоматического контроля и регулирования. Известен датчик разности давлений,обладающии высокой точностью измере/ 1 Ония, в котором гермовывод приемногоузла содержит торсионный элемент,выполненный в виде центрального стержня и трубки, один конец которой ук 15реплен в корпусе приемного узла, причем для повышения точности преобразования трубка таким образом соединена с мембраной, воспринимающейперепад давлений, что при наличииперепада давлений трубка, а вместес ней центральный стержень поворачиваются на угол, пропорциональныйпереладу давлений 11,Однако приемный узел такого дифференциального датчика давления имеет недостаточно высокую точность из-за наличия погрешности от статического давления, действующего на разделительный элемент трубки.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является датчик, содержащий размещенный в герметичном корпусе чувствительный элемент, взаимодействующий с торсионным элементом, вращающимся вокруг своей оси, выведенным наружу относительно корпуса и выполненным в виде центрального стержня н трубки. Повышение точности в этом датчике достигается за счет снижения погрешности от статического давления, так как действие статического давления не приводит к повороту стержня вокруг своей оси 1. 21,Однако известный датчик имеет недостаточно высокую точность кз-за. воздействия дополнительного усилия3 857на разделительный элемент (торсионную трубку от статического давления),,Так как вследствие технологическихдопусков трубку невозможно изготовить абсолютно равной по диаметруи длине, то под действием статического давления она деформируетсянеравномерно, что приводит к поворотным перемещениям центрального стержня вокруг мест заделки, что приприсоединении к нему преобразователядает дополнительную погрешность.Кроме того, из-за действия статического давления на торцовую поверхность трубки происходят линейныеперемещения центрального стержнявдоль его оси, что при присоедине-,нии к нему преобразователя такжедает дополнительную погрешность.Цель изобретения - повышение точности измерения разности давленийпри действии высокого. уровня статического давления.Эта цель достигается тем, что вдатчике разности давлений торсионныйвывод выполнен в виде стержня, коаксиально размещенного в трубке и щестко связанного с ней в центральнойчасти, при этом оба конца стержнявыведены за пределы корпуса, соединеныс ннм жестко посредством радиальнорасположенных относительно стержняплоских пружин, а между собой - спомощью коромысла, центральная частькоторого связана с преобразователемперемещения в электрический сигнал.Такое конструктивное исполнениедатчика обеспечивает поворот центрального стержня вокруг своей оси,пропорциональный измеряемой разностидавлений, и уменьшает перемещениецентрального стержня вдоль его осин вокруг мест заделки на стенкахкорпуса, обусловленные действием оптического давления.Выполнение торсионного элементав виде центрального стержня и трубки,жестко связанных между собой в центральной части, позволяет уменьшитьлинейные перемещения центральногостержня вдоль его оси из-за компенсации усилий, возникающих на противополажных торцовых поверхностяхтрубки,Соединение выведенных наружу концов центрального стержня с корпусомпосредством радиально расположенныхплоских пружин и объединение этихконцов с помощью коромысла позволяет 763 аисключить поворотные перемещенияцентрального стержня вокруг мест заделки, которые возникают из-за разной толщины стенок трубки по диаиетру и длине.Радиально расположенные относительно центрального стержня плоские пружины имеют малую жесткость при повороте стержня вокруг своей оси, что обес печивает передачу полезного усилияот чувствительного элемента к преобразователю и значительную жесткостьк другим перемещениям, возникающимпри действии статического давления, 15 что обеспечивает снижение погрешностиот действия статического давления.На фиг,1 схематично представленпредлагаемый датчик, общий вид на,фиг.2 - вид А на фиг.1.Датчик содержит герметичный корпус 1, чувствительный элемент 2(например, сильфон) торсионный элемент, состоящий из центрального стерж"ня 3, размещенного внутри трубки 4.25 Выведенные наружу оба конца центрального стержня 3 соединены с корпусом1 с помощью радиально расположенныхотносительно центрального стержяплоских пружин 5 и 6 и объединены 30 с помощью коромысла 7, между центральной частью которого и корпусомдатчика установлен преобразователь8, например виброчастотный.Центральный стержень 3 выполнен 35 за одно целое с трубкой 4 по технологии, обеспечивающей максимальное равенство торцовых площадей противоположных концов трубки, скрепленныхс корпусом 1, например, с помощью 40 герметичной сварки.Радиально расположенные относительно центрального стержня плоскиепружины конструктивно выполнены спомощью колец, внутреннее из которых 45 приваривается к центральному стержйю, а внешнее - к герметичному корпусу 1 датчика, причем оба кольца соединены между собой с помощью радиально расположенных относительно стерж ня плоских пружин 5 и 6, которыевыполнены за одно целое с кольцамис помощью электроискровой обработки.Перемещение чувствительного элемента 2,.пропорциональное разности давлений, передается наружу герметичного корпуса 1 с помощью рычага 9,выполненного за одно целое с центральным стержнем 3.857763 6ложных торцовых поверхностей трубки.Кроме того, поворотные перемещенияцентрального стержня, вызванные влияянием статического давления, ограниче 5 ныу так как часть радиально расположенных плоских пружин в которыхзакреплен центральный стержень) работает на растяжение-сжатие. Поэтому.перемещения центрального стержня10 вокруг мест заделки, которые, передаваясь на преобразователь вызываютдополнительную погрешность от статического давления, сведены к минимуму, что, в свою очередь, приводит15 также к уменьшению погрешности от статического давления, до 0,27 Формула изобретения 5Вращающий момент центральногостержня передается на преобразовательвибрационно-частотного типа с помощью коромысла 7, Вибрационно-частотный преобразователь выполнен в видеупругой перемычки 8 прямоугольногосечения.Предлагаемый датчик работает следующим образом.В сильфон подается динамическоедавление, а в герметичный корпусстатическое. Прн статическом давле"нии, равном нулю т 0 , и динамическом давлении РдЬР деформациясильфона, пропорциональная Ь.Р, приводит во вращательное движение центральный стержень 3, который вместесо связанной с ним трубкой 4 и рычагом 9 поворачивается на некоторыйугол, пропорциональный ходу снльфона, 2 ОРадиально расположенные относительноцентрального стержня 3 плоские пружины 5 и 6 работает на изгиб прикручении центрального стержня,сильфон динамического давления 1,=Р25+ АР на чувствительный элемент действует перепад давлений Р, -РВ Р,РЯ.и его деформация, равна деформациисильфона в предыдущем случае, аналогичным образом передается к преобразо-щвателю 8Статическое давление также,цействует на трубку 4 и вызывает еедеформацию, что однако не приводитк дополнительной погрешности от статического давления. Э 5Это объясняется тем, что лннейныбперемещения центрального стержнявдоль его оси, которые, передаваясьна преобразователь, вызывающие дополнительную погрешность от статнчес Окого давления, сведены к минимуму ввиду того, что торсионный элемент выполнен в виде центрального стержняи трубки, жестко связанных между собой в центральной части, что обеспекивает равенство площадей противопоДатчик разности давлений, содержащий герметичный корпус, в котором размещен упругий чувствительный элемент, соединенный с торсионным вывоф дом, связанным с преобразователем перемещения в электрический сигнал, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения разности давлений, в нем торсионный вывод выполнен в виде стержня, коаксиально размещенного в трубке и жестко связанного с ней в центалькой части, при этом оба конца стержня выведены за пределы корпуса, соединены с ним жестко посредством радиально расположенных относительно стержня плоских пружин, а между собой - с помощью коромысла, центральная часть которого связана с преобразователем перемещения в электрический сигнал. Источники информации, принятые во внимание при экспертизеАвторское свидетельство СССР У 354305, кл. 60 Ь 9/02, 972.2. Измерение, контроль, автоматизация. У 3, 3977, с. 39 ( прототип ).