ПРИЕМНИК ДАВЛЕНИЯ

Полезная модель относится к измерительной технике, а именно к устройствам, осуществляющим преобразование силы давления измеряемой среды на приемную мембрану в пропорциональное изменение электрических параметров тэнзорезисторов.
Приемник давления является частью датчика давления, которые используются в различных отраслях промышленности, а именно, в пищевой, атомной, металлургической, жилищно-коммунальной, военной, железнодорожной и в других областях народного хозяйства для измерения давления жидких, газообразных, сыпучих сред в широком диапазоне температур.
Известен тензопреобразователь, содержащий измерительную мембрану со штоком, приемную мембрану, установленные на корпусе средства присоединения к измеряемой среде (патент РФ №2101688 оп. 10.01.1998).
При воздействии давления измеряемой среды на приемную мембрану, происходит ее деформация. Она находится в жесткой связи с измерительной мембраной через шток, поэтому деформация передается на измерительную мембрану, вызывая ее изгиб.
При снятии давления под действием сил упругости мембранный блок, состоящий из приемной мембраны, измерительной мембраны, соединенных штоком, возвращается в исходное состояние, без каких либо остаточных деформаций.
Номинальное давление такого тензопреобразователя определяется толщиной мембран приемной и измерительной, расчет которых, произведен исходя из предела текучести используемого материала. Поэтому обеспечивается стабильная работа прибора в пределах номинального давления.
При воздействии давления превышающего номинальное деформация мембранного блока превышает предел текучести материала мембраны, что приводит к остаточным деформациям, то есть наблюдается не возврат в исходное - нулевое положение. Подобные явления перегрузки давлением выше номинального возникают вследствие таких явлений как: гидравлические удары, кавитация, а также ошибочные действия оператора.
Такой прибор не пригоден к дальнейшей работе.
Исходя из условия надежности, при расчетах на прочность, закладывают некоторый запас по перегрузке давлением выше номинального. Этот запас негативно сказывается на таких показателях как чувствительность, точность, диапазон измерения. В итоге кратность по перегрузке давлением выше номинального обычно не превышает 3÷6.
При дальнейшем увеличении давления деформация мембранного блока превосходит предел прочности конструкции мембранного блока и происходит разрушение тензопреобразователя с прорывом измеряемой среды, что не безопасно.
Наиболее близким по конструкции является приемник давления (тензопреобразователь) установленный в датчиках давления выпускаемых промышленной группой «Микроэлектронные датчики» МИДА, а именно МИДА ДИ-07П, МИДА ДИ-08П. (http://www.midaus.com/docs/publ_4.pdf, , http://www.midaus.com/docs/12p.pdf)
Конструктивно он содержит установленные на торцах корпуса приемную и измерительные мембраны, жестко соединенные штоком.
Его работа и недостатки аналогичны описанному выше аналогу.
Задачей, на решение которой направлено данное техническое решение, является обеспечение высокой перегрузочной способности к воздействию давления, значительно превышающего номинальное с сохранением работоспособности приемника давления.
Задача обеспечивается следующим образом.
Приемник давления, содержащий установленные на корпусе приемную и измерительную мембраны, жестко соединенные штоком, согласно полезной модели, на торце корпуса, на котором установлена приемная мембрана выполнен профильный упор, форма которого повторяет форму мембраны, изогнутой под действием давления не превышающего предел пластической деформации мембраны.
На чертеже представлен приемник давления в разрезе.
Приемник давления содержит установленные на торцах корпуса 1 приемную 2 и измерительную 3 мембраны, жестко соединенные между собой штоком 4. На торце корпуса 1, на котором установлена приемная мембрана 2, выполнен профильный упор 5. Форма профиля упора 5 рассчитана из условия изгиба мембраны в пределах пластической деформации. Она точно повторяет форму мембраны, изогнутой под действием давления, не превышающего предел пластической деформации мембраны.
Приемник давления работает следующим образом.
Измеряемая среда воздействует на приемную мембрану избыточным давлением 6, вызывая изгиб приемной мембраны 2, которая, в свою очередь, толкая шток 4, изгибает измерительную мембрану 3. При снятии воздействия давления окружающей среды под действием сил упругости мембранный блок (приемная мембрана 2, шток 4, измерительная мембрана 3) возвращается в исходное положение. Так происходит в пределах номинального давления, на которое рассчитан приемник давления. Расчет максимального прогиба приемной мембраны 2 производился из условия работы в пределах пластической деформации материала приемной мембраны 2.
Явления перегрузки возникают вследствие таких явлений как: гидравлические удары, кавитация, а также ошибочных действий оператора по управлению запорной арматурой.
При воздействии давления измеряемой среды 6 выше номинального, приемная мембрана 2 одновременно всей своей площадью ложится на профильный упор 5. При этом профильный упор 5 ограничивает дальнейший изгиб приемной мембраны 2 таким образом, что уровень деформации не выходит за предел пластической деформации материала мембраны. При снятии давления приемная мембрана 2 под действием сил упругости возвращается в исходное состояние, без каких либо остаточных деформаций, т.е. разрушений. Кратность перегрузки относительно номинального давления может достигать десятки и даже сотни раз.
Преимущества заявляемого технического решения заключаются в обеспечении высокой перегрузочную способность к воздействию давления, значительно превышающее номинальное с сохранением работоспособности приемника давления.