Патент на изобретение №2333467

(54) ДАТЧИК РАЗНОСТИ ДАВЛЕНИЙ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области измерительной техники и предназначено обеспечивать измерение разности давлений. Датчик разности давлений содержит корпус с двумя полостями, разделенными перегородкой, пружины, между полостями закреплен чувствительный элемент. На перегородке установлены два клапана с возможностью подачи давления в полости через жиклеры с проходным сечением меньшим, чем проходное сечение клапанов. Жиклеры выполнены с возможностью ограничения скорости нарастания давления в соответствующих полостях. Пружины установлены в клапанах с возможностью работы последних в режиме предохранительных клапанов. Техническим результатом изобретения является устранение погрешностей измерения. 1 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области измерительной техники и предназначено обеспечивать измерение разности давлений.

Устройства данного типа могут применяться, например, для коммерческого учета в системах передачи газа. При давлении в системе до 16 МПа идет замер перепадов давления в диапазоне работы датчика от 0 до 0,3-0,6 16 МПа. При этом возможна нештатная ситуация, когда, например, в случае обрыва подводящего трубопровода происходит резкий скачок давления, передаваемый на высокочувствительный датчик, что обычно выводит его из строя. Для устранения этого недостатка применяются устройства, предусматривающие защиту датчика от указанных явлений с использованием, например, защитных мембран.

Известен патент РФ № 1746788, МКИ G01L 13/02. В нем преобразователь перепада давления содержит индуктивный дифференциальный датчик давления с цилиндрическим корпусом с двумя подводящими штуцерами и токовыводы, причем в него введена камера с внутренней перегородкой, электрическим гермовыводом и двумя штуцерами, расположенными с двух сторон перегородки, которая выполнена из немагнитного материала и с отверстием, а дифференциальный датчик давления установлен в отверстии перегородки жестко, герметично закреплен с ней по внешней цилиндрической поверхности своего корпуса и подсоединен своими токовыводами к электрическому гермовыводу.

Известен патент Великобритании № 2165055, МКИ G01L 7/08. Там чувствительное устройство давления содержит сборку корпуса, имеющую камеру, определенную в ней; по меньшей мере одну диафрагму сделанную из металла с модулем Е продольной эластичности от 2000 до 15000 кг/мм² и разделяющей камеру сборки кожуха на первую жидкостную камеру, снабженную измеряющей жидкостью, и вторую жидкостную камеру, герметизирующую жидкость передачи давления в ней, причем давление в первой жидкостной камере передается во вторую жидкостную камеру через диафрагму; и чувствительные средства для восприятия изменения в жидкости передачи давления второй жидкостной камеры и для посылки выходного сигнала, который должен быть воспринят.

Во втором аналоге при резком скачке давления мембрана, закрепленная в корпусе с зазором, при повышении перепада давления, прогибаясь, ложится на корпус, не позволяя тем самым перепаду давления превысить допустимый уровень и предотвращая разрушение чувствительного элемента (датчика). Упомянутые устройства позволяют обеспечить защиту от резкого скачка давления, однако при этом возникает погрешность измерения из-за того, что трудно подобрать мембраны с их полностью одинаковыми механическими характеристиками.

Известен также датчик разности давлений по патенту РФ № 2098785, МКИ G01L 13/02. Он содержит корпус с двумя полостями, наполненными малосжимаемой электроизоляционной жидкостью. Каждая полость загерметизирована воспринимающей давление профилированной мембраной, расположенной с зазором относительно корпуса. Между полостями есть полупроводниковый чувствительный элемент с тензорезисторами и первый сильфон. Между подвижной крышкой первого сильфона и корпусом во второй полости размещена первая пружина сжатия, введена вторая дополнительная пружина сжатия и второй дополнительный сильфон, герметично закрепленный между полостями корпуса, а дополнительная пружина размещена между подвижной крышкой дополнительного сильфона и корпусом в первой его полости, при этом гофры сильфонов сжаты до упора. Данное устройство принято за прототип ввиду того, что совпадает с предлагаемым изобретением по большинству существенных признаков. В нем упомянутый выше недостаток лишь ослаблен за счет того, что в пределах допустимого уровня давления деформация мала и определяется только сжимаемостью жидкости и нежесткостью корпуса. Таким образом, в прототипе не обеспечивается технический результат, выраженный в устранении погрешности измерения. Указанный технический результат достигается тем, что в известном датчике разности давлений, содержащем корпус с двумя полостями, между которыми закреплен полупроводниковый чувствительный элемент с тензорезисторами (датчик), пружины, на разделяющей полости перегородке размещены встречные клапаны, причем во входы полостей встроены жиклеры с проходным сечением меньшим, чем проходное сечение клапанов, установленные с возможностью ограничения скорости нарастания давления в соответствующих полостях, пружины установлены в клапаны с возможностью работы последних в режиме предохранительных клапанов.

В результате проведенного поиска по источникам научно-технической и патентной информации не было выявлено устройств с аналогичной совокупностью существенных признаков, обеспечивающих заявленный технический результат. Таким образом, можно сказать, что предлагаемое изобретение представляет собой техническое решение задачи с новизной и промышленной применимостью и обладающее изобретательским уровнем.

На чертеже показан общий вид предлагаемого изобретения в разрезе.

Дифференциальный датчик по предлагаемому изобретению состоит из корпуса 1 с перегородкой 2 и входами для ввода давлений р1 и р2, крышек 3, жиклеров 4, электрического гермовывода 5 датчика 6 давления и предохранительных клапанов 7, установленных встречно.

Работает датчик следующим образом.

В полости А и Б подаются давления р1 и р2 соответственно. Разницу давлений воспринимает датчик 6 давления. Для его защиты от случайного скачка давления, превышающего предельно допустимое рабочее избыточное давление, установлены предохранительные клапаны 7, сбрасывающие избыточное давление, например, из полости А в полость Б или наоборот. Проходные сечения жиклеров 4 выбираются из условия ограничения скорости нарастания давления в полостях А или Б при случайном скачке давления в одной из них до уровня, при котором успеют сработать предохранительные клапаны 7.

В качестве примера конкретного исполнения необходимо отметить, что крышки и корпус устройства могут быть выполнены металлическими. В качестве чувствительного элемента можно использовать, например, полупроводниковый чувствительный элемент с тензорезисторами. Проходное сечение жиклера должно в 2-5 раз быть меньше проходного сечения клапана, но не слишком малым, чтобы не снижать быстродействие дифференциального датчика.

При проходном сечении жиклера, менее чем в 2 раза меньшем проходного сечения клапана, могут не успеть сработать предохранительные клапаны, что может вызвать скачок давления, превышающий допустимое значение для чувствительного элемента. При проходном сечении жиклера более чем в 5 раз больше проходного сечения клапана будет недопустимо снижено быстродействие дифференциального датчика, что приведет к сужению области применения.

Таким образом, как видно из описанного выше, именно заявленная совокупность существенных признаков позволяет обеспечить технический результат, выраженный в устранении погрешности измерения. Это связано с тем, что в предлагаемом изобретении мембраны как элемент конструкции отсутствуют, а приводимые выше сведения о погрешности измерения были связаны именно с невозможностью получить одинаковые механические свойства мембран.

Формула изобретения

Датчик разности давлений, содержащий корпус с двумя полостями, разделенными перегородкой, пружины, между полостями закреплен чувствительный элемент, отличающийся тем, что на перегородке установлены встречно два клапана с возможностью подачи давления в полости через жиклеры с проходным сечением меньшим, чем проходное сечение клапанов, причем жиклеры выполнены с возможностью ограничения скорости нарастания давления в соответствующих полостях, пружины установлены в клапанах с возможностью работы последних в режиме предохранительных клапанов.

РИСУНКИ