Патент на изобретение №2281469

(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ДАВЛЕНИЯ И СИЛЫ

(57) Реферат:

Использование: при конструировании тензометрических прецизионных средств измерений давления и силы, в поверочных схемах измерений. Сущность: измеритель содержит грузоприемную платформу, связанную с корпусом через шток двумя упругими плоско-параллельными мембранами. Мембраны имеют одинаковые эффективные площади, а на одной из них размещен тензопреобразователь. На штоке на одной оси с грузоприемной платформой между двумя упругими плоско-параллельными мембранами установлен манометрический упругий элемент в виде мембраны или сильфона, связанный с ними корпусом и образующий две камеры для измерений давления в различных режимах. Технический результат изобретения заключается в обеспечении возможности измерения одним прибором давления и силы, а также измерения абсолютного и избыточного давления, разности давлений и разрежения в аналоговом и дискретном режимах измерений. 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике повышенной точности и может быть использовано в поверочных комплексах с компьютерной обработкой результатов измерений давления и силы.

Сущность изобретения состоит в том, что в измеритель давления и силы, содержащий грузоприемную платформу, связанную с корпусом через шток двумя упругими плоско-параллельными мембранами, имеющими одинаковые эффективные площади, на одной из которых размещен тензопреобразователь, на штоке на одной оси с грузоприемной платформой между двумя упругими плоско-параллельными мембранами установлен манометрический упругий элемент в виде мембраны или сильфона, связанный с ними корпусом и образующий две камеры для измерений избыточного давления и разрежения, абсолютного давления и разности давлений в аналоговом и дискретном режимах.

Известно устройство для взвешивания (RU 2005292 С1, 30.12.1993), содержащее основание в виде рамы со стойками и два упругих элемента выполненных в виде лент, закрепленными концами на стойках, а средней частью скрепленными с грузоприемной платформой и расположенными симметрично относительно продольной оси грузоприемной платформы.

Известен тензометрический датчик давления (RU 2050743 С2, 20.12.1995), содержащий корпус, в котором размещен манометрический упругий элемент с жестким центром и штоком, взаимодействующим с прямоугольной консолью, на которой закреплены тензорезисторы.

Общим недостатком известных устройств является их ограниченное техническое применение: устройство для взвешивания может быть использовано только для измерений веса (силы), а тензометрический датчик давления предназначен только для измерений избыточного давления и разрежения в аналоговом режиме.

Задачей настоящего изобретения является измерение одним устройством:

– силы;

– избыточного давления и разрежения, абсолютного давления и разности давлений в аналоговом и дискретном режимах.

Поставленная задача решена за счет того, что в измеритель, содержащий грузоприемную платформу, связанную с корпусом через шток двумя упругими плоско-параллельными мембранами, имеющими одинаковые эффективные площади, на одной из которых размещен тензопреобразователь, на штоке на одной оси с грузоприемной платформой между двумя упругими плоско-параллельными мембранами установлен манометрический упругий элемент в виде мембраны или сильфона, связанный с ними корпусом и образующий две камеры для измерений избыточного давления и разрежения, абсолютного давления и разности давлений в аналоговом и дискретном режимах.

На фиг.1 и 2 представлены схемы измерителей, отличающихся между собой только манометрическими упругими элементами, применяемыми в зависимости от технико-экономических и метрологических требований на устройство.

Измеритель содержит грузоприемную платформу 1, связанную с корпусом 2 через шток 3 двумя упругими плоско-параллельными мембранами 4 и 5, имеющими одинаковые эффективные площади. На мембране 5 размещен тензопреобразоатель 6. На фиг.1 между двумя плоско-параллельными мембранами 4 и 5 на одной оси с грузоприемной платформой 1 на штоке 3 закреплен подвижный центр манометрического упругого элемента 7 в виде гофрированной или плоской мембраны. На фиг.2 манометрический упругий элемент 7 установлен в виде силъфона. Две плоско-параллельные мембраны и манометрический упругий элемент, жестко связанные по наружному диаметру с корпусом 2, образуют две измерительные камеры 8 и 9 для измерений избыточного давления и разрежения, абсолютного давления и разности давлений. Электронный блок 10 питает тензопреобразователь 6, корректирует температурную погрешность и нелинейность измерителя, вводит поправку, поддерживающую условие равенства эффективных площадей плоско-параллельных мембран 4 и 5, преобразует выходной сигнал тензопреобразователя в информативный сигнал устройства.

Измерение силы F, воздействующей на грузоприемную платформу 1, проводится при сообщении измерительных камер 8 и 9 с атмосферой.

Измерение избыточного давления (Р) и разрежения (-Р), абсолютного давления и разности давлений проводится в дискретном и аналоговом режимах. На фиг.1 и 2 направление действия давления Р (-Р) указано для дискретного режима измерений. При дискретном режиме избыточное давление Р подается в камеру 8, разрежение -Р создается в камере 9. В аналоговом режиме избыточное давление Р подается в камеру 9, разрежение -Р создается в камере 8.

В дискретном режиме измерение давления Р(-Р) проводится по компенсационной схеме при значении измеряемого давления соответствующему значению весу груза, находящемуся на грузоприемной платформе, причем каждое измерение в этом режиме проводится при выходном сигнале измерителя, равном нулю, т.е. при «нулевом» положении манометрического упругого элемента 7 и двух плоско-параллельных мембран 4, 5. «Нулевое» положение манометрического упругого элемента и двух упругих плоскопараллельных мембран, изготовленных соответственно из никелевого и титанового сплавов, сохраняется при различных дискретных значениях измеряемого давления во всем диапазоне измерений, что исключает дополнительную погрешность измерителя – погрешность, свойственную упругим элементам при их перемещениях.

Перед началом измерений абсолютного давления в измерительных камерах 8 и 9 создается равное разрежение, обе камеры вакуумируются.

В дискретном режиме при измерении абсолютного давления измеряемое давление Р подается в измерительную камеру 8, при этом в камере 9 поддерживается разрежение (в аналоговом режиме измерений измеряемое давление Р подается в измерительную камеру 9).

В аналоговом режиме измерение давления Р(-Р) проводится в любой точке диапазона измерений при отсутствии воздействия силы F (груза) на грузоприемную платформу 1. Манометрический упругий элемент 7, преобразуя измеряемое давление Р(-Р) в силу F, перемещает шток 3 и две плоскопараллельные мембраны 4 и 5, вызывая изменение выходного сигнала тензопреобразователя 6. В аналоговом режиме при Р(-Р), равном атмосферному, может быть проведена калибровка крутизны выходного сигнала измерителя с помощью нормированного груза, положенного на грузоприемную платформу 1.

Источники информации

1. Устройство для взвешивания. Патент RU 2005292 С1, 30.12.1993.

2. Тензометрический датчик давления. Патент RU 2050743 С2, 20.12.1995.

Формула изобретения

Измеритель давления и силы, содержащий грузоприемную платформу, связанную с корпусом через шток двумя упругими плоскопараллельными мембранами, имеющими одинаковые эффективные площади, на одной из которых размещен тензопреобразователь, на штоке на одной оси с грузоприемной платформой между двумя упругими плоско-параллельными мембранами установлен манометрический упругий элемент в виде мембраны или сильфона, связанный с ними корпусом и образующий две камеры для измерений избыточного давления и разрежения, абсолютного давления и разности давлений в аналоговом и дискретном режимах.

РИСУНКИ

TK4A – Поправки к публикациям сведений об изобретениях в бюллетенях “Изобретения (заявки и патенты)” и “Изобретения. Полезные модели”

Напечатано: (72) Ханчин Марк Моисеевич (RU)

Следует читать: (72) Ханчин Марк Моисеевич (RU), Ханчина Галина Владимировна (RU)

Номер и год публикации бюллетеня: 22-2006

Код раздела: FG4A

Извещение опубликовано: 27.10.2007 БИ: 30/2007