Датчик давления

Датчик давления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

498523

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 02.04.73 (21) 1900008/18-10 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 05,01.76. Бюллетень № 1 (45) Дата опубликования описания 16.06.76 (51) Ч.Кл.- G 01 1. 7 22

G 011 9/08

Государствеииый комитет

Совета Мииистров СССР ло делам изобретений (53) УДК 531,787.91:

:531.787.61 (088,8) и открытии (72) Авторы изобретения

Я. P. Абдуллаев и В. Л.:Гераськов

Смоленский филиал Московского ордена Ленина энергетического института (71) Заявитель (54) ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники, в частности к датчикам давления попла вкавого типа с электрическим выходным сигналом.

Известны датчики давления, содержащие корпус в виде двух за полненных рабочей жидкостью цилиндров, расположенных концентрично и сообщающихся между собой в нижней части, поплавок, размещенный,в жидкости, и индуктивный преобразователь его перемещения. Такие дат чики велики по размерам и имеют погрешность, обусловленную трением, возникающим при перемещении подвижной части датчика.

:В предлагаемом датчике с целью расширения диапазона измерения и уменьшения габаритов датчика, поплавок выполнен в форме колокола с замкнутым наджидкостным пространством, заполненным газом, и целиком погружен в жидкость с возможностью перемещения по наружной поверхности внутреннего цилиндра, причем корпус и поплавок образуют магнитопровод индуктивного преобразо вателя, катушки которого расположены между цилиндрами симметрично относительно торцов цилиндров и соосно одна другой, при этом линия отбора да вления измеряемой среды подведена в полость внутреннего цилиндра.

На чертеже изображен предлагаемый датщ к

Датчик состоит из корпуса 1, изготовленного IB виде двух герметичных концентрических цилиндров: наружного 2, запол |енного рабочей жидкостью 8, и внутреннего 4, сообщающегося через отверстия 5 с внутренней полостью цилиндра 2, и через центральный канал б, снабженный штуцером 7, закрепленным в крышке 8, — с измеряемой средой.

На внутреннем цилиндре 4 расположены катушки возоуждения 9 и сигнальная 10, а также свободно перемещающийся вдоль наружной поверхности внутреннего цилиндра 4 поплавок 11, целиком погруженный в жидкость и выполненный в виде колокола, замкнутая кольцеобразная наджидкостная полость 12 которого заполнена газом. Корпус 1 и поплавок 11 образуют магнитопровод дифференциального индуктивного преобразователя, катушки 9 и 10 которого включены последовательно-встречно.

Через штуцер 7 датчик заполняется жидксстью. При этом воздух из внутренней полости датчика выпускается через вентиль 18, а жидкость сливается через кран 14.

Принцип действия датчика основан на изменении объема газа, заключенного в полости

12 поплавка 11, при изменении измеряемого давления, которое от штуцера 7 передается

498523

60 газу через заполняющую датчик жидкость 8.

Изменение ооъема газа приводит по закону

Лрхимеда к изменению выталкивающей силы, действующей на поплавок 11, что вызывает его перемещение вдоль внутреннего цилиндра

4. Магнитные, потоки, созда ваемые катушками 9, на водят в электропроводящем поплавке

11 вихревые токи, при .взаимодействии с которыми возникают продольные и радиальные электромагнитные силы. Радиальные электромагнитные силы обеспечивают центрирование попла вка 11 относительно цилиндра 4, в результате полностью устраняется трение.

П родольные электромагнитные силы направлены встречно и стремятся переместить поплавок И в такое положение, в котором их результирующая равна разности веса поплавка и выталкивающей силы. При перемещении папла вка 11 .происходит изменение индуктивных сопротивлений катушек .возбуждения 9.

Причем при удалении поплавка 11 от катушки ее индуктивное сопротивление возрастает, а при п риближении — уменьшается, При этом происходит .перераспределение напряжения питания U, между катушками возбуждения, следовательно, изменяются и создаваемые .ими потоки. Это, в свою очередь, .приводит к изменению выходного напряжения U> которое определяется э. д. с., наводимыми потаками возбуждения з сигнальных;катушках 10.

Если при отсутствии измеряемого давления вес поплавка 11 целиком уравновешивается выталкивающей силой Р, т. е. P=G, тон положении равновесия результирующая продольная электромагнитная, сила F равна нулю. Выходное напряжение Uz .при этом также ра вно нулю, что достигается соответствующим подбором соотношения чисел витков

BIcTpeчно. включенных секций сигнальной катушки 10. При воздействии измеряемого давления объем газа в полости 12 поплавка 11 уменьшается. В связи ic этим уменьшается и величина выталкивающей силы. Равновесие нарушается и поплавок 11 перемещается вниз, но одновременно появляется и начинает возрастать результирующая продольная электромагнитная сила, направленная вверх. Движение поплавка 11 продолжается до тех пор, пока уменьшение выталкивающей силы не скомпенсируется соответствующим увеличением результирующей, продольной электромагнитной силы ЛЕ. В новом установившемся положении,вес G поплавка 11 уравновешивается выталкивающей силой P и электромагнитной, силой ЛР.

G=P+5F или AF G — P, т. е. электромагнитная сила уравновешивает лишь часть веса поплавка, обусловленную

5 !

О

Зо

35 уменьшением выталкивающей силы, что очень важно с метрологической точки зрения. При перемещении поплавка 11 происходит перераспределение потоков возбуждения, пронизывающих сигнальные катушки 10, и на выходе появляется напряжение U2, являющееся функцией измеряемого давления.

Та ким образом, использование центрирования,поплавка посредством действующих на .него радиальных электромагнитных сил полностью устраняет механическое трение между,поплавком и малы м цилиндром, В связи с этим предложенный датчик давления имеет более низкий порог чувствительности, что значительно расширяет диапазон измеряемых давлений и, следовательно, увеличи|вает сферу применения датчика, тем самым устраняя необходимость разработки ряда датчиков, имеющих области измеряемых давлений. близкие .к области измеряемых давлений описываемого датчика. Передача измеряемого давления газу, заключенному .в замкнутом наджидкостном пространстве .поплавка, непосредственно через рабочую жидкость упрощает конструкцию датчика и повышает ее надежность. Этому же способспвует отсутствие противодействующей .пружины, функции которой выполняют, продольные электромагнитные силы,,действующие на поплавок. Выполнение элементами датчика ряда совмещенных функций (например, поплавок одновременно является подвижным элементом,индуктивного преобразователя, а корпус датчик-сосудом для рабочей жидкости .и магнитопроводом индуктивного преобразователя) также упрощает конструкцию датчика и значительно уменьшает его габариты. Это снижает расходы на его изготовление.

Формула изобретения

Датчик,давления, содержащий корпус в виде д|вух заполненных рабочей жидкостью цилиндров, ра сположенных концентрично и сообщающихся между собой в нижней части, поплавок, размещенный в жидкости,,и индуктивный,преобразователь его перемещения, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерения и уменьшения габаритов,датчика, поплавок выполнен в форме колокола с .замкнутым на джидкостным простран ством, заполненным газом, и целиком погружен,в жид кость с возможностью перемещения по наружной поверхности внутреннего цилиндра, причем корпус и поплавок образуют магHHTQIIpoBop, индуктивного преобразо вателя, .катушки IKQTopoI o расположены между цилиндрам и симметрично относительно торцов цилиндров и соосно одна другой, при этом линия отбора давления измеряемой среды подведена в,полость внутреннего цилиндра.

498523

Составитель д. Никиточкина

Тек ред Е. Подурушина

Редактс р О. Филиппова

Корректор В. Гутман

Тип. Харьк. фил. пред, «Патент»

Заказ 491/733 Изд. № 202 Тираж 1029 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров ССС!? по делам изобретений и открытий

Москва, 5К-35, Раушская наб., д. 4/5