Преобразователь давления

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сфеа СфватскмаСфцмалмстнческихРеспублик(61) Дополнительное к авт. саид-ву22 Заявлено 220780 (21) 29 б 7455/18-10с присоединением заявки Йо(23) ПриоритетОпубликовано 280 Ю 2, Бюллетень Мо 8Дата опубликования описания 28.02.82 Р 1 М Кз С 01 Ь 9/12С 01 ). 13/02 Гоеударстеенный комитет СССР ио деаак изобретений и открытий(72) Авторы изобретению Киевский ордена Ленина политехниче им. 50-летия Великой Октябрьской среволюции(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДАВЛЕНИЯ 10 20 25 30 Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к емкостным дифференциальным преобразователям давления с силовой компенсацией и предназначено для измерения давлений разряженных газовых смесей.Известны емкостные преобразователи с электростатической компенсацией иэмеряемого давления, которые имеют корпус, образованный двумя расположенными встык с мембраной фланцами, которые связаны между собой для закрепления мембраны, к противоположным торцам фланцев прикреплены криаки, крынки и мембрана в совокуп-ности с корпусом образуют две полости преобразователя - измерительную и сравнительную, каждый фланец снабжен штуцером для подачи в полости измеряемого и сравнительного давлений, в обоих фланцах на резьбовых кольцах установлены изолированные электроды для создания силовой электростатической компенсации прогиба мембраны, подвижная мембрана в совокупности с электродами образует дифференциальный конденсатор 111.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является преобразователь давления,содержащий цилиндрический корпус,образованный двумя полыми металлическими цилиндрическими секциями,расположенными торцами встык с элект.ропроводящей мембраной, находящейсямежду ними, секции связаны междусобой и также по краю мемб 1 зны дляобразования единой структурной группы. К противоположным торцам секций прикреплены крыщки, крьыкн имембрана собираются для создания вкорпусе двух отдельных полостейдавления, расположенных на противоположных сторонах мембраны, каждаяполость имеет штуцер для подачи внее давления, Каждая секция имеетэлектрод. Электроды изолированы откорпуса н расположены по отношениюк мембране таким образом,что образуют с мембраной диФференциальныйконденсатор, Изолированные выводына крьааках соединены с центрамиэлектродов для Фиксации измененийв емкости конденсатора, вызванныхотклонением мембраны в соответствиис перепадом давлений в двух полостях преобразователя, зазор междуэлектродами и мембраной регулируется (23.В известном преобразователе давления возврат мембраны в исходное положение осуществляется только силами электростатического притяжения при подаче на один из электродов компенсирующего напряжения и в случае измерения большого перепада давлений на электрод необходимо подавать высокое (до 600 В), компенсирующее прогиб мембраны напряжение, что может привести к электрическому иск ровому пробою воздушного зазора между электродами и мембраной.Цель изобретения - расширение диапазона измерений преобразователя давления, а также повышение его надежностиУказанная цель достигается .тем, что преобразователь давления снабжен подключенной к выводам электрической обмоткой, установленной в те" 2 О ле одного из электродов в плоскости, параллельной плоскости мембраны,Эта обмотка предназначена для осуществления электромагнитной компенсации прогиба мембраны, что позволяет при измерении небольших перепадов давлений осуществлять возврат мембраны в нейтральное положение только электростатической компенсацией путем подачи на этот электрод компенсирующего напряжения, а при измерении больших перепадов давления - электромагнитной компенсацией, когда при прохождении тока через обмотку электрода он выполняет Функцию воздействующего на мембрану З 5 электромагнита, кроме того, при измерении больших перепадов давлений возможно одновременное осуществление электростатической и более мощной электромагнитной компенсацией праги ба мембраны.На Фиг. 1 показан преобразователь давления, общий вид, разрез) на фнг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.Мембрана 1 через прокладку 2 зажата с помощью винтов 3 между крышками 4 и 5, имеющими штуцера для подсоединения подводящих пневмоприводов, Уплотнение ножевого типа крышек 4 и 5 гарантирует герметичность установки мембраны 1.Установка и фиксация электродов б и 7 в обеих крышках идентична,Изолированные металлические электроды б и 7 закреплены на оправках 8 с помощью изоляционных керамических шайб 9 и 10 и винтов 11, а оправки 8 установлены в крышках 4 и 5 на резьбе. Оправка 8 зафиксирована кольцевыми пружинными шайбами 12 н контргайками 13. бОИзолированные выводы 14 и 15 со щетками предназначены для подключения электрической обмотки 16 электрода б к компенсационной схеме н осуществления электромагнитной компенсации прогиба мембраны 1, вывод 17 и клемма 18 - для подключения к измерительной мостовой схеме, фиксирующей величину прогиба мембраны1, а вывод 19 - для подачи на электрод б компенсирующего напряженияс целью осуществления электростатической компенсации. Электрод б снабжен контактными токосъемными кольцами 20 и 21, по которым при вращении оправки 8 должны скользить щетки выводов 14 и 15 соответственно.Кольца 20 и 21 изолированы от электрода б прокладкой 22, и каждое изних подпаяно к одному из двух выводов обмотки. 16.Преобразо.атель работает следующим образом,Мембрана 1 совместно с электродами 6 и 7. представляет собой дифферен.циальный конденсатор, одна из емкостей которого образована мембраной 1и электродом 6, а другая - мембраной1 и электродом 7. При одинаковыхдавлениях в обеих плоскостях преобразователя прогиб мембраны 1 отсутствует, и зазоры между электродамиб и 7 и мембраной 1 выставляютсятаким образом, что емкости дифференциального конденсатора равны повеличине (сбалансированы), В процессе измерений под действием перепададавлений мембрана 1 перемещается,изменяя тем самым величины и соотношение емкостей конденсатора. Разбаланс емкостей фиксируется измерительной мостовой схемой, подключаемойк выводу 17 и клемме 18, котораяодновременно управляет подачей компенсирующего прогиб мембраны 1 напряжения на электрод б через вывод19В момент, когда сила электростатического притяжения (или отталкивания) мембраны 1 к электроду 6 уравновешивает силу давления, мембрана1 вернется в исходное положение,а величины емкостей дифференциальногоконденсатора сравняются. По величине подаваемого на электрод б компенсирующего напряжения определяетсяизмеряемая разность давлений.При использовании только электро-статической компенсации (в процессеизмерения небольших перепадов давлений) большее по величине давлениеподают в любую полость преобразователя, но при этом в зависимости отнаправления прогиба мембраны 1 измерительная схема взаимно меняетместами вышеуказанное функциональное подключение выводов 17 и 19 илименяет полярность подаваемого наэлектрод б компенсирующего напряжений.В случаях измерения больших перепадов давлений, когда сила электростатического притяжения (или отталкивания) мембраны 1 к электроду бнедостаточна для осуществления ком.пенсации ее прогиба или когда для этого требуется высокое (до 600 В) напряжение, возможно (одновременное с электростатической) осуществление и более мощной электромагнитной 5 компенсации. При этом напряжение электростатической компенсации повышают лишь до определенного преде" ла (например, 50 В), а дальнейшая компенсация осуществляется электромагнитной либо наоборот, ток в электрической обмотке 16 повышают до определенного значения (напри-мер, 2 А), а дальнейшая компенсация осуществляется электростатически.Электромагнитная компенсация осуществляется электродом 6, когда при прохождении тока через электрическую обмотку 16 он выполняет Функцию воздействующего на мембрану 1 электромагнита, причем сила притягивания 20 мембраны 1 к электроду 6 возрастает при увеличении силы тока. По величине силы тока определяется измеряемая разность давления (с учетом, конечно, и воздействия электростатической 15 компенсации при их одновременном осуществлении) . Нри,использовании электроиагйитной компенсации большее по величине давление подается в ту полость преобразователя, где нахо- ЗО дится электрод с электрической обмоткой, так как электромагнит работает 1 только на притягивание мембраны.Наличие электрической обмотки в теле одного из электродов позволяет испольэовать дополнительно к электростатической более мощную электромагнитную компенсацию прогиба мембраны, что расширяет диапазон измеряемых давлений в область более высоких давлений и повышает надежность за счет снижения напряжения электростатической компенсации при измерении больших перепадов давлений.Формула изобретенияПреобразователь давления, содержащий корпус, в котором расположены образующие дифференииальйый конденсатор чувствительная мембрана иметаллические электроды с выводами,включенными в электрическую схемусиловой компенсации, элементы изоляции, перемещения и фиксации электродов, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью расширения диапазонаизмерений и повышения надежности,он снабжен подключенной к выводамэлектрической обмоткой, установленной в теле одного из электродов вплоскости, параллельной плоскостимембраны,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Алексеев Н,Г. и др, Применение электронных приборов и схемв Физико-химическом исследовании.М., ГХИ, 1961, с. 436.2. Патент СйЖ Р 3232114,кл,73-398,1966 (прототип).