Преобразователь давления

азов шиловградское наладочное управлениеТрест "Ворошиловградуглеавтоматика") Заявител ВРАЗОВАТЕЛЬ ДАВЛЕНИЯ Изобрете измер тноси не мож осв част трам с х давлени ческим ман знакопеременнь ти, к электри зорезисторным амерений т ементами Кфф анныперем ески вышение точ"опеременного поррниф ом сна а гер поршень-гильз амерои смазк ователь сна метичнойПреобр винтовым жесткости шарнирно- рования ханизмом реружины. Известны приборы, основ е на преобразовании давления в ещение поршня 11 1.Известен преобразователь давления, содержащий полый цилиндрический корпус со штуцером, заключенный внутри него и жестко связанный с ним упругий элемент с тензорезисторами, включенными в мостовую измерительную схе- му, и поршень, взаимодействующий с рабочей средой и тензоэлементом 121.Однако в указанном приборе жест кое крепление упругого тензоэлемента к корпусу и криволинейные поверхности вызывают деформацию его решетки в поперечном направлении (сложное напряженное. состояние) и способствуют появлению вредной чувствительности не обеспечивающей стабильности показаний при длительных измерениях.. П. Саенко,. " - ,Упомянутый преобразовательэффективно использоваться прии записи быстроменяющихся давсовершенно не приспособлен длстрации разрежений (отрицателдавлений) и для работы в химиагрессивных средах.Цель изобретения - поности при измерении знак давления.Указанная цель достигается тем, что преобразователь снабжен баланси рованной рамкой, закрепленной на поршне и соединенной с центром упругой балки сверху шариковым фиксатором, а снизу - призмой.Балансирная рамка соединена с шнем универсальным сферическим шается цилиндрическая, гайка 12 с центральным отверстием для выхода плунжера, уплотненная свинцовой прокладкой 13, а внутри балансирной рамкиустановлен болт 14 с уплотнительнойпрокладкой 15 из свинца, которыезначительно улучшают условия смазкисцпряженных деталей универсальногосферического шарнира.10 Сменный упругий тензоэлемент прибора представляет собой симметричную балку 16 прямоугольного сечения, изготовленную из пружиннойстали и имеющую расположенные строго по центру 7 сверху сферическоеуглубление и снизу два поперечных,соосно расположенных неглубоких паза для фиксации ее в балансирнойрамке 8. При этом концы балки снизу опираются на две шаровые подушки,каждая из которых состоит из шарика17, расположенного в сферическомгнезде корпуса 1, и контактирующейс ним точно изготовленной витой цилиндрической пружины 18, установленной в глухом отверстии, а сверху коную- цы защемляются клиновидным (заостренным на клин) торцом крышки 9, "снабженной мелкой резьбой высокогокласса точности для соединения ее с1корпусом и фиксируемой в нем при помощи контргайки 20. При изгибе тензобалки 16 концы ее свободно перемещаются в продольном направлении в направляющих с боковыми ограничителя 35ми корпуса 1 (сопряжение по скользящей .посадке первого класса точности).В срединной части тензобалка 16опирается на вершину призмы, расположенной внутри. балансирной рамки 8, а40сверху защемляется в шариковом фиксаторе,. включающем шарик 21, контактирующий с торцом регулнровочногоболта .22 балансирной рамки, снаб 45 50 55 3 .8Йа чертеже показан преобразователь давления, общий вид.Преобразователь давления состоит из цилиндрического корпуса 1, снаб женного в нижней части штуцером, слу", жащим для герметичного соединения прибора с рабочей камерой исследуемого устройства. Корпус 1 является , базисной деталью преобразователя, в которой закреплены все остальные де "тали и узлы прибора и расположена рубащка 2 охлаждения со штуцерами .3 и 4 подвода и отвода охлаждающейжидкости. В нижнюю часть корпуса строго соосно и герметично эапрессована мокрая пустотелая гильза 5, сопряженная с пустотелым плунжером. (поршнем) 6, имеющим в верхней час- ти пустотелый сферический наконечник с коническим отверстием на его торце, образующие неуплотненную плунжерную пару.Концентричное расположение плунжера 6 в гильзе. 5 .постоянно поддерживается универсальным сферическим ,Тшарниром, позволяющим компенсировать вредные боковые усилия, действ щие на плунжер в процессе работы прибора, Благодаря этому в поршневой группе деталей преобразователя давлейия создаются нормальные условиясмазки сопряженных поверхностей рабочей жидкостью и обеспечивается высо кая точность измерений. Универсаль-ный сферический шарнир включает в себя шаровый наконечник плунжера 6, сухарь 7 со сферйческим гнездом, нижнюю часть балансирной рамки 8 со сферическим гнездом, регулировочную прокладку 9, свинцовую уплотнительную прокладку 1 О, служащие для обеспечения требуемого гарантийного зазора в сопряженных деталях и герметичности их соединения, и соединительные болты (показаны условно)Сопряженные поверхности шарового наконечника плунжера, сферическдго гнезда сухаря и шарового гнезда балансирной рамки для уменьшения сил тренияточно подгоняются и притираются специальными мелкоабразивными пастами. В процессе работы, как и детали неуплотненной плунжерной пары, смазываются маслами низкой консистенг ции, заполняющими специальную герметичную камеру 11 смазки. Для обеспечения герметичности камеры 11 смазки верхняя часть полой гильзы снабжена резьбой, на которую навинчива 77375 4 женного контргайкой 23. Такая конструкция позволяет устанавливать в приборе сменную тензобалку любой толщины. В углублении головки болта 22 жестко закрепляется конец сменнойвитой калиброванной пружины 24 растяжения - сжатия посредством винта 25 с пружинной шайбой 26.Верхний конец пружины 24 поддержи: вается при помощи направляющей винтовой канавки, нарезанной на конце оси 27 шарнирно-винтового устройства регулировки жесткости указанной. выше пружины, Шарнирно-винтовое устройствосостоит из трубчатого винта 28 с внутренней поперечной перегородкой, сопряженного с центральным резьбовым отверсТием (мелкая резьба высокого класса точности) крышки 19, и круглой контргайки 29 для жесткой фиксации винта в крьппке, В перегородке винта 28 строго концентрично и шар" нирно закреплена ось 27, установленная в двойном упорном шарикоподшипнике 30, обоймы которого зажимаются посредством гайки 31, фиксируемой пружиной шайбой, и упорного кольца 32.Принятая конструкция шарнирно- винтового устройства позволяет регулировать жесткость пружины 24 в больших пределах, не деформируя при этом элементы жесткой связи пружины 24 с балансирной рамкой 8. На рабочие по" верхности тензобалки 16 сверху и снизу наклеиваются тензорезисторы 33, соединенные в мостовую измерительйую схему с выходом при усиленйи сигнала на шлейф осциллографа или стрелочный прибор. Компенсация возможных погрешностей измерений при нагреве тензобалки в процессе работы прибора обеспечивается термокомпенсационным элементом, состоящим из термокомпенса. ционной пластины 34, жестко соединенной с корпусомкрышки 19, и изготовленной из того же материала, что и тензобалка 16, и тензорезистора 35, наклеенного на эту пластину.Преобразователь давления работает следующим образом.Нормальное рабочее положение прибора - строго вертикальное. Допускается незначительное отклонение от вертикали (максимально в пределах.6-12, так как при этом точность его показаний снижается). Для менее иочных измерений возможна установка прибора практически в любом положении пространства. При возрастании давления газа или жидкости, плунжер 6 перемещается вверх, увлекая за со бой балансирную рамку 8, которая взаимодействует непосредственно с тензобалкой 16 и пружиной 24 (балка прогибается вверх, а пружина сжима-. ется).При отрицательном давлении (разрежении) плунжер 6 опускается вниз, прогибая тензобалку вниз и растягивая витую пружину. Концы тензобалки при этом свободно перемещаются (скользят) в направляющих между торцом крышки 19 и подпружиненными шариками корпуса 1. Таким образом, пе О рафа или стрелочный прибор, регйстрирующий процесс. Инерционные погреш 15 Шарнирное крепление оси 27 в перегородке винта 28 позволяет с высокой точностью регулировать величину сигналов баланса и разбаланса полумоста при замерах как положительных, так и отрицательных давлений.Пружина 24, взаимодействующая с шарнирно закрепленной балансирной рамкой 8, позволяет значительно компенсировать неточности зазора между торцом крышки 19 и шаровыми подушками корпуса 1, подталкивает тензобалку 16 к положению равновесия, стабилизирует изменение ее периода колебанийпри изменении амплитуды послед них, чем способствует улучшению изох 1" ронности и снижению инерционнос ти прибора , а также точности его 45 50 55 20 25 30 35 40 ремещение плунжера 6 пропорциональнопавлению, а сигнал разбаланса полумоста пропорционален возникающим напряжениям, то есть строго обеспечивается линейность показаний прибора.Воспринимая давление, тензобалка16, деформируется, тенэорезисторы 33выдают слпбый элекрический сигнал че"рез тензоусилитель на шлейф осциллогности прибора зависят от соотношения между скоростью нарастания давленияи частотой собственных колебаний"тен" зоэлемента, определяемого жесткостью балки 16 с пружиной 24 и приведенноймассой подвижных частей. Жесткостьтензобалки и пружины и приведеннаямассаподвижных элементов определяются соответствующими расчетами иуточняются при тарйровке измерительного устройства. Следует подчеркнуть,что частота вынужденных колебанийтензоэлемента должна значительно превьппать частоту вынужденных колебаний.Этим в главных чертах и определяется предел применимости предлагаемогоприбора. В зависимости от максимального давления, развиваемого газамиили жидкостью, подбирают основныелинейные параметры сменных тензобалок и пружин. Регулировка зазорамежду торцом крышки 19 и шариками17 осуществляется поворотом упомя-,нутой крьппки вокруг оси плунжера споследующей фиксацией ее .в корпусе припомощи контргайки 20, а регулировкапредварительного подпора (жесткости)пружины 24 - поворотом трубчатоговинта 28 с последующей его фиксацией контргайкой 29,настройки и измерений. При изги - бе тензобалки 16 ее концы свободно скользят в опорно-направляющих элементах корпуса 1 и коьппки 19 прибора а волокна ее при этом только растягиваются и сжимаются (отсутствие сложного напряженного состояния ). Деформация оешетки в попеоечном напоав; ленин балки практически отсутствует, что способствует устранению появле-ния вредной поперечной чувствитель" ности и обеспечивает стабильность по,казаний при длительных измерениях. Жидкая смазка в герметичной камере 11 помимо своего основного назначения выполняет и другие важные функции, а именно; она способствует лучшему охлаждению рабочих поверхностей плунжера б и гильзы 5, предохраняя их одновременно от коррозийного воздействия химически агрессивных жидкостей или газов и значительно улучшая герметичность плунжерной пары. Жндкость, заполняющая полость плунжеоа 6, при этом является гидравлическим гасите 25 лем вредных резонансных колебаний подвижной системы поибора. В замкнутой камере 11 смазки используется эф фект тепловой трубки, основанный на четырех физических явлениях: испареЗО нии жидкости, конденсации насьпценного пара, повеохностном натяжении и смачивании твердых тел (адгезия жидкости в тонкослойных потоках). Когда в процессе работы прибора интенсивно нагревается один конец камеры 11 (в области штуцера), рабочая жидкость начинает там испаряться и пар под действием возникающей разности давлений чстоемляется вверх (к другому -концу). Здесь он конденси О руется и отдает тепло более холодным стенкам, а жидкость устремляется назад, к месту нагрева, что усиливает эффект теплопередачи в несколько десятков оаз и обеспечивает равномез ный прогрев плунжерной пары по всеи длине, При перемещении слоев смазыва ющей жиакости 1 имеющих различную температуру (конвенция)1 и ее расширении в результате нагрева последняя 50 по наклонным каналам гильзы 5 и плунжера 6 проникает принудительно (под некоторым давлением) в зазоры между сопряженными деталями плунжерной па Ры значительно улучшая условия иХ 55 смазки и эффективно повьппая при этом герметичность их подвижного соединения. При работе поеобразователя в чсловиях высоких темпеоатчр охлаждениестенок гильзы 5 осуществляется холодной водой, циркулирующей по оубашке2 охлаждения через штуцеры 3 и 4(напоавление подвода и отвода охлаждающей жидкости на чертеже покдзанострелками). В условиях низких температур в рубашку 2 подается горячаявода или попогоетый воздчх.Это обеспечивает нормальное фчнкционирование прибора в любых условиях и рас"ширяет возможности его использования.Тарировка универсального преобоазователя давления производится пообщепринятой методике пои помощиэталонных или образцовых грузопоршневых манометров или же манометрови вакуумметров высокого класса точности других систем.формула изобретения1. Преобразователь давления, содерУжащий цилиндрический корпус, в нижнейчасти которого расположена рубашкаохлаждения и коаксиально с корпусом закрепленная гильза с неуплотненным подпружиненным пустотелым поршнем,верхний конец которого выполнен вдвиде шарового наконечника, связанную с поршнем и шарнирно закреплен 1ную по двум концам упругую балку стензорезисторами, соединенными в измерительную схему, о т л и ч а ющ и й с я, тем,что, с целью повьппения точности при измерении знакопеременных давлений, преобразовательдавления снабжен балансирной рамкой,закрепленной на поршне и соединеннойс центром упругой балки сверху шариковым фиксатором, а снизу - призмой.2. Преобразователь по п. 1, о т .-.,л и ч а ю щ и й с я тем, что,балансирная рамка соединена с поршнемуниверсальным сферическим шарниром.3. Преобразователь по п, 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что парапоршень - гильза снабжена герметичной камерой смазки.4, Преобразователь по п. 1, о т ",л и ч а ю щ и й с я тем, что он снаб-.жен шарнирно-винтовым механизмомрегулирования жесткости пружины.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Жоховский М. К. Техника измерения давления и разрежения. Машгиз,1952, с. 53-56.2. Авторское свидетельство СССРФ 243919,кл. 6 О 1 1.9/04,1967.(прототип).