В каких случаях датчики давления должны быть в порядке

В современных гидросистемах для организации продуктивной работы используется множество различных типов и видов датчиков, среди которых можно выделить:

• высокого давления;
• класса чистоты;
• положения;
• расхода (расходометры);
• скорости потока;
• содержания влаги;
• содержания металлических частиц;
• температуры;
• уровня масла;
• частоты вращения;
• вискозиметры;
• концевые выключатели.

Какие их основные задачи и функции?

Гидравлический датчик отличается тем, что рассчитан на высокое давление и работу в такой среде, как гидравлическое масло.

В современных гидросистемах очень важно отслеживать параметры их работы, такие как: температуру, давление, уровень масла, а также другие показатели в режиме реального времени и выводить их на приборную панель оператора.

Также, использование данных устройств позволяет автоматизировать работу гидравлики. Так, они подают сигналы на центральный пульт управления, который, в зависимости от полученного сигнала, запускает тот или иной процесс.

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства Хо

Заявлено 14Х1!.1969 (№ 1350411/25-8) с присоединением заявки Ко 1350395/25-8

Кл. 49а, 36, 02

49b, 5 05

МПК 6 05b 19/00

В 23b 25/06

УДК 62.596.9(088.8) Комитет по делам изобретений H открытий при Совете Министров

Я. М. Хаймович и Г. В. Сундуков

Тульский политехнический институт

11А TEI j -;,.0

;” ) . 1111 ;,-„”:;:А„.

ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ (ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ) ДАТЧИК

Изобретение относится к станкам с программным управлением.

Известны пневматические датчики, выполненные в виде преобразователя, взаимодействутощего с кодирующими кольцами.

Целью изобретения является создание датчика, который управляет переключением скорости перемещения узла на ползучую и остановом его в заданной позиции и перемещением узла в требуемом направлении.

5 и 6 и два выкодных сопла 7 и 8. Сопла обращены к рабочей поверхности кольца 2, которой является периферийная поверхность кольца. Воздух (масло) выходит через зазоры

15 между соплами и рабочей поверкпостью. К отверстиям 9 и 10 присоединяются трубопроводы, сообщающие проточные камеры 5 и 6 с каким-либо чувствительным элементом, реагирующим на изменение давления воздука

20 (масла) в этик камерак. На рабочей поверк— ности кольца имеется призматический выступ. образованный двумя пологими гранями 11 и

12 и ребром 18 на их пересечении. Влево от выступа по краю поверхности 14 вдоль одно25 го торца кольца проделан паз 15. Вправо от выступа по краю поверхности 16 вдоль второго торца проделан паз 17. Длина каждого паза равна примерно половине длины окружности кольца и величине кода позицпонпруеЗО мого узла. Сопла ” и 8 представляют собой

284562 щелевые прямоугольники, расположенные рядом и параллельно друг другу, ребру 18 и оси вращения кольца 2; кроме того, сопла сдвинуты одно относительно другого, так что одно сопло (ближайшее к выступу) располагается над поверхностью кольца без паза, а другое — над поверхностью с пазом.

В датчик вместо кольца может входить планка, на рабочей поверхности которой выполнены выступ и пазы, как это сделано на кольце.

Описанный датчик работает следующим образом.

При включении подачи в датчик воздуха (масла) последний выходит через зазоры между соплами и рабочей поверхностью кольца и в проточных камерах 5 и б устанавливаются определенные давления (выходные сигналы датчика), зависящие от величины этих зазоров. В случае, показанном на чертеже, против сопла 7 располагается поверхность 16, а против сопла 8 — поверхность 1б и паз 17. Следовательно, первый зазор (между соплом 7 и рабочей поверхностью) меньше второго, а тогда давление в камере 5 выше, чем в камере б. Эта разница давлений воздействует через чувствительный элемент и какое-либо исполнительное устройство на включение быстрой подачи позиционируемого узла в требуемом направлении. Одновременно кольцо 2, кинематически связанное с позиционируемым узлом, начинает поворачиваться в направлении приближения выступа к соплам. При подходе грани 12 сначала под сопло 7, а затем и 8 начинает повышаться давление сначала в камере 5, а затем и б, так как зазоры уменьшаются. Это вызывает переключение скорости движения узла с быстрой на ползучую. Наконец, когда ребро 18 приближается к середине

35 расстояния между соплами 7 и 8, соответствующие зазоры, а значит и давления начинают выравниваться, и при нулевой разнице давлений узел останавливается.

Направление перемещения узла определяется знаком разницы давлений в проточных камерах, который зависит от того, с какой стороны от сопел находится выступ кольца.

1. Пневматический (гидравлпческий) датчик для позиционирования узла станка, выполненный в виде преобразователя, взаимодействующего с кодирующим кольцом, отличающийся тем, что, с целью управления переключением скорости перемещения узла на ползучую и остановом его в заданной позиции, преобразователь выполнен в виде двух проточны.; камер со щелевыми выходными соплами, расположенными параллельно одно другому и оси вращения кольца, а на рабочей поверхности кольца выполнен призматический выступ, образованный двумя пологими гранями, линия пересечения которых параллельна оси вращения кольца.

2. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что, с целью управления перемещением узла в требуемом направлении, выходные сопла сдвинуты одно относительно другого, а на рабочей поверхности кодирующего кольца вьпюлнены два паза на половину длины окружности каждый, первый из которых расположен с одной стороны выступа вдоль одного края рабочей поверхности, а второй — с другой, вдоль другого края рабочей поверхности, причем ближайшее к выступу сопло расположено против поверхности без паза, а второе — против поверхности с пазом.

284562 а rg»Qrz б-Б

Составитель А, Андрианов

Редактор Е. П. Хорина Техред А. А. Камышникова Корректор О. Б. Тюрина

Заказ 3739/!6 Тираж 480 Подписное

ЦНИИП1Л Комитета Ilo делам изобретений и открытий прп Совете Министров СССР

Москва, iK-35, Раушская наб., д. 4)5

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к приборам измерения (датчикам) кинематических, силовых и энергетических параметров (скорость, ускорение, расход, момент или сила нагрузки) гидропривода, и может быть использовано в системах приводов автоматизированного технологического оборудования, например в металлообрабатывающем оборудовании, робототехнике и др. Заявленный гидравлический датчик включает корпус с крышкой, при этом содержит золотник, выполненный в виде имеющего прорези диска, установленного на валу, кинематически связанном с рабочим органом, и размещенный радиально по отношению к диску сопловой элемент. Техническим результатом является возможность измерения кроме кинематического параметра движения рабочего органа скорости других кинематических параметров (величина перемещения и длина участка торможения при останове), а также силовых (силы и крутящие моменты гидродвигателей) и энергетических (потребляемая приводом мощность) параметров. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Известны гидравлические датчики скорости измерения угловых и линейных скоростей, в корпусе которых размещен золотник, выполненный в виде плунжера, и втулка с винтовыми канавками встречного направления, при этом втулка золотника выполнена поворотной относительно корпуса и золотника, что обеспечивает сдвиг по фазе выходных сигналов (А.С. СССР №382000, МПКG01Р3/32, 1973 г.).

Недостаток известного устройства является возможность измерения лишь скорости передвижения рабочего органа оборудования, недостаточно высокая точность измерения скорости и значительные энергозатраты на вращение золотниковой пары.

Технический результат достигается тем, что гидравлический датчик, включающий корпус с крышкой, содержит золотник, выполненный в виде имеющего прорези диска, установленного на валу, кинематически связанном с рабочим органом, и размещенный радиально по отношению к диску сопловой элемент.

Сопловой элемент включает корпус с расположенными в нем соплом, дросселем и датчиком давления.

На фиг.1 представлен разрез общего вида предлагаемого датчика, где 1 – корпус датчика, 2 – крышка корпуса, 3 – диск с прорезями, 4 – вал датчика, 5 – корпус соплового элемента, 6 – сопло, 7 – дроссель, 8 – датчик давления.

При перемещении рабочего органа оборудования кинетическая энергия поступательного движения рабочего органа оборудования преобразуется во вращательное движение диска. Подводимая к сопловому элементу датчика рабочая жидкость из напорной полости гидродвигателя попадает через дроссель (7) в корпус (5) соплового элемента и затем через сопло (6) попадает в полость корпуса (1) датчика. При вращении диска (3) его прорези прерывают поток рабочей жидкости, вытекающей из сопла, что приводит к изменению давления между соплом и дросселем, которое регистрируется датчиком (8). При этом датчик преобразует давление рабочей жидкости, подводимой от напорной полости гидродвигателя, в дискретные электрические сигналы, направляемые в систему управления приводом.

Ниже приведен пример применения датчика для контроля параметров процесса сверления отверстий в деталях с использованием автоматизированного привода подачи сверла.

На фиг.2 представлена принципиальная гидрокинематическая схема привода для подачи сверла агрегатной головки, где АГ – агрегатная головка, Н – насос, МН – манометр, УА – электромагнит, ЗП – задатчик перемещения, Ф – фильтр, ГМ – гидромотор, ПЛК – http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D1%80%D0%BE%D0%B3%D1%80%D0%B0%D0%BC%D0%BC%D0%B8%D1%80%D1%83%D0%B5%D0%BC%D1%8B%D0%B9_%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D0%BA%D0%BE%D0%BD%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BB%D0%BB%D0%B5%D1%80″ “_blank, СУИ – система управления информацией, ДД – датчик давления, Р1, Р2, Р3 – распределители.

Привод подачи сверла с использованием датчика работает следующим образом.

Поворотный диск (3) гидравлического датчика (фиг.1) кинематически связан с валом гидромотора с передаточным отношением i2. Гидромотор обеспечивает перемещение агрегатной головки через кинематическую цепь, состоящую из зубчатой передачи с передаточным отношением i1 и передачи винт-гайка с шагом винта tв.

После запуска насоса Н рабочая жидкость поступает к распределителю Р1 и к гидравлическому датчику. При включении электромагнитов УА5 и УА4 распределителей Р2 и Р3 происходит быстрый подвод агрегатной головки в рабочую зону станка. Поступательное движение агрегатной головки преобразуется во вращательное движение диска (3) гидравлического датчика.

Рабочая жидкость через дроссель (7) гидравлического датчика поступает в корпус соплового элемента (5) (фиг.1). При вращении диска (3) его прорези прерывают поток рабочей жидкости, вытекающей из сопла (6), что приводит к изменению давления P* 1 между соплом (6) и дросселем (7), которое регистрируется датчиком давления (8). При этом датчик преобразует давление P* 1 рабочей жидкости, подводимой от напорной полости гидромотора, в дискретные электрические сигналы, направляемые в систему управления приводом.

Таким образом, выходные сигналы датчика (8) формируют импульсные сигналы с частотой, зависящей от скорости вращения диска (3) или движения агрегатной головки. Количество импульсов определяет перемещение агрегатной головки. Последовательным дифференцированием перемещения по времени определяют скорость и ускорение агрегатной головки. Расход жидкости гидромотора с учетом объемной потери определяется по скорости его движения и рабочего объема qГМ гидромотора.

С помощью ПЛК в заданной координате перемещения агрегатной головки выключается электромагнит УА4, закрывается распределитель Р2, происходит замедление движения до рабочей подачи агрегатной головки.

В конце сверления по команде ПЛК включается электромагнит УА3, распределитель Р3 перекрывает слив, обеспечивая останов агрегатной головки. По команде ПЛК отключаются электромагниты УА3 и УА4 распределителей Р2 и Р3. Агрегатная головка возвращается в исходное положение.

Расход через гидравлический датчик

– плотность рабочей жидкости, кг/м3;

dc – диаметр сопла, М;

у – расстояние между соплом и диском, М;

– местные потери давления в напорной и сливной линиях датчика и перепад давления

Использованием быстродействующего счетчика импульсов ПЛК определяется точное количество импульса n(t), изменение перепада давления

. Угол поворота вала гидромотора и перемещение агрегатной головки определяются по формулам:

где n(t) -количество импульс давления;

n0 -количество зубьев модулятора;

– шаг винта;

dB – диаметр винта, м;

α – угол наклона резьбы, град;

L-перемещение агрегатной головки, м;

– угол поворота вала гидромотора, град;

i2 – передаточное отношение между валом гидравлического датчика и валом гидромотора;

i1 – передаточное отношение кинематической цепи от вала гидромотора до агрегатной головки.

Скорость и ускорение перемещения агрегатной головки определяют последовательным дифференцированием перемещения по времени по следующим формулам, реализуемым под программой ПЛК:

– скорость перемещения агрегатной головки;

a – ускорение перемещения агрегатной головки.

Расход через гидромотор

определяется по формуле:

где qгм – рабочий объем гидромотора, м3.

На фиг.3 представлена осциллограмма процесса сверления отверстия с параметрами, измеряемыми гидравлическим датчиком в реальном времени, где 1- сигнал от расходомера, 2 – расход, 3 – давление от гидравлического датчика, 4 – импульсный сигнал, 5 – перемещение, 6 – скорость, 7- ускорение.

Крутящий момент вала гидромотора

; (7) Осевая сила

Сигнал с датчика давления (8) гидравлического датчика передает информацию об изменении перепада давлений на гидромоторе

, и количестве импульсов n(t) в ПЛК.

Таким образом, использование гидравлического датчика и ПЛК обеспечивает возможность измерения кроме кинематического параметра движения рабочего органа скорости других кинематических параметров (величина перемещения и длина участка торможения при останове), а также силовых (силы и крутящие моменты гидродвигателей) и энергетических (потребляемая приводом мощность) параметров в реальном времени и пространстве.

1. Гидравлический датчик, включающий корпус с крышкой, отличающийся тем, что содержит золотник, выполненный в виде имеющего прорези диска, установленного на валу, кинематически связанном с рабочим органом, и размещенный радиально по отношению к диску сопловой элемент.

2. Гидравлический датчик по п.1, отличающийся тем, что сопловой элемент включает корпус с расположенными в нем соплом, дросселем и датчиком давления.

Точные измерительные приборы – важная составляющая деятельности всех современных отраслей хозяйства. Они служат для своевременного учета расхода разных жидкостей, нужны в работе с газовыми смесями и паром.

Кроме классических расходомеров, обладающих различными принципами действия, часто применяются еще и электронные приборы, измеряющие давление. Подобные устройства – обязательный элемент большей части измерительных комплексов и теплосчетчиков. Они часто входят в состав систем, служащих для осуществления автоматического контроля.

Так называемые датчики давления востребованы на предприятиях энергетического комплекса, в производстве продуктов питания, нефтеперерабатывающей сфере и других отраслях, где требуется знать цифровое значение давления для обеспечения бесперебойной и безопасной работы оборудования.

Что такое датчик давления

Датчик давления – это прибор, предназначенный для мониторинга давления в жидкостной либо газообразной среде с передачей сигнала о полученных измерениях на соответствующее оборудование. Это необходимо для своевременной корректировки параметров различных технологических процессов.

Датчик для измерения давления является компактным устройством, представляющим собой жидкокристаллический дисплей в алюминиевом корпусе. В него входят специальные трубки, которые оценивают давление конкретной среды – жидкости, газа или пара, а затем преобразовывают его либо выводят на экран его числовое значение при помощи аналогового или цифрового сигнала.

Принцип осуществления деятельности данного прибора напрямую зависит от типа измеряемого давления:

• – полное значение по отношению к принятому нулю (точке перехода вакуума в давление),
• – диапазон давления между двумя заданными точками,
• – значение по отношению к атмосферному давлению.

Типы датчиков

Датчики давления используются преимущественно в пищевом или же химическом производстве. Особенно интересным вариантом можно назвать практичный и современный интеллектуальный датчик, служащий для измерения абсолютного давления, а также реализующий измерение относительно величины абсолютного вакуума. Данное измерение наиболее часто применяется там, где необходимо произвести быстрый учет давления газа, пара или же тепловой энергии.

По конструкции элементов чувствительности датчики делятся на волоконно-оптические и оптоэлектронные. Первые включают оптический волновод и определяют давление в результате поляризации света. Вторые проводят свет через многослойную конструкцию, каждый слой которой меняет его свойства в зависимости от давления среды.

По виду измерений для датчиков давления принята следующая классификация:

1. Датчик дифференциального давления помогает удачно решать задачи по учету расходования замеряемой среды. Принцип его действия заключается в замере разностей давления между двумя находящимися рядом полостями – плюсовой и минусовой. Он применяется для успешного учета расходов. Узкое устройство в коммуникациях является местным сопротивлением. В процессе прохождения через него происходит изменение характера скорости потока. Перед данным сужающим устройством давление в атмосферах значительно возрастет, а после него – снижается. Чем более высокого коэффициента достигает разница, имеющаяся на входе, а далее и на выходе сужающего устройства, тем выше будет расход той среды, которая протекает по данной трубе. Подобный датчик без особых проблем позволит произвести учет объема данной жидкости не только в самой трубе, но и в данной емкости. Это можно осуществить при помощи измерения давления в столбе жидкости, которая воздействует на плюсовую мембрану. Кроме того, в некоторых случаях производится измерение результатов в минусовой полости давления, которая находится непосредственно под куполом данной емкости. Это необходимо для того, чтобы надежно произвести исключение чрезмерного влияния большинства насыщенных паров. Этот способ называется гидростатическим.

2. Датчик избыточного давления нужен для успешной регулировки и дальнейшего управления всеми техническими процессами. Он может применяться в составе большинства водяных систем, используемых для дальнейшего теплоснабжения; входит в необходимую комплектацию узлов, служащих для коммерческого и полноценного технологического учета всех требуемых жидкостей, газов и пара.

3. Датчики абсолютного давления. Сюда относятся интеллектуальные преобразователи, способные справиться с непрерывным измерением величин абсолютного и избыточного давления. Такие приборы также являются незаменимыми помощниками в случаях, когда нужно одновременно узнать точное значение дифференциального или же гидростатического давления, определиться с величиной давления в разреженных, жидких или же газообразных средах, в которых находится насыщенный или перегретый пар.

Комплексное исполнение датчика давления позволяет использовать его по назначению. Такое устройство применяется в условиях низких и высоких температур, а также в наиболее агрессивных средах.

В каждой из отраслей хозяйства необходимость того или иного датчика определяется сугубо индивидуальным способом, а также реальной надобностью. Выбор прибора зависит от того, какие перед ним поставлены задачи, а также от текущих условий эксплуатации. Заказчик самостоятельно выбирает материал, требующийся для изготовления мембраны разделения, а также корпуса электронного блока.

Технические характеристики и преимущества

К ключевым техническим опциям интеллектуальных датчиков давления можно отнести следующие:

• измерение абсолютного, избыточного, дифференциального, гидростатического давления;
• универсальность использования – измеряемой средой может выступать морская вода, различные виды масел, дизельное топливо, керосин, газ, мазут;
• максимальная температура измеряемой среды – 120 градусов;
• диапазон температур окружающей среды – от -60 до +70;
• абсолютное давление – от 2,5 КПа до 16 МПа;
• избыточное давление – от 0,16 КПа до 100 МПа;
• погрешность измерения – от 0,1 до 0,5%;
• высокий уровень пыле- и влагозащищенности – IP54, IP67.
• межповерочный интервал составляет 5 лет;
• срок гарантии – 3 года.

Датчик давления имеет высокую точность измерений. Если осуществляется специальный заказ, погрешность не превышает 0,04%. Датчики хорошо показывают себя в широком диапазоне измерений, в процессе самодиагностики и перегрузки.

Интеллектуальный счётчик – это надежное средство измерения, которое отвечает заявленным метрологическим и технико-эксплуатационным параметрам, легко работает в агрессивной среде и при низких температурах. Дополнительные плюсы – высокий уровень визуализации, простота использования, комфортный вывод информации на дисплее. Своевременно узнав о превышении давления, можно спланировать действия для предотвращения серьезных проблем.

Устройство датчика давления

Датчик давления состоит из преобразующего элемента; элемента, воспринимающего давление; приемника давления; системы вторичной обработки цифрового сигнала и устройства вывода информации. Все это скрывается в общем корпусе, оснащенном цифровым дисплеем.

Методы измерения давления при помощи датчика:

• тензометрический – чувствительные комплектующие измеряют давление за счет чуткости элементов, которые жестко припаиваются к мембране;
• пьезорезистивный – основан на применении преобразователя давления (мембрана из монокристаллического кремния), находящегося в металло-стеклянном корпусе;
• емкостные преобразователи применяют метод изменения емкости конденсатора;
• резонансный – в основе лежат акустические или электромагнитные процессы;
• индуктивный – основан на постоянных вихревых потоках.

Области применения

Датчики можно использовать в следующих областях:

• медицинской сфере;
• пищевой промышленности;
• тепло- и водоснабжении;
• машиностроительном производстве, а также автомобильной промышленности;
• электронной промышленности, роботостроении.

Счетчики давления позволяют держать под контролем большинство производственных процессов, успешно применяются в важных социальных сферах. Без них невозможно представить нормальную жизнедеятельность.

Как выбрать

Для того чтобы избежать серьезных финансовых расходов и правильно подойти к выбору датчика давления, необходимо учесть несколько важных качественных характеристик:

• диапазон давления – для разных целей использования диапазоны могут резко отличаться друг от друга;
• точность осуществления измерений – в некоторых случаях требуется высочайший уровень точности, например, при разработке двигателей для гоночных автомобилей;
• температура является крайне важным и серьезным показателем, ведь приборы широко востребованы для тех устройств, которые используются в различных температурных диапазонах;
• качество выходного сигнала на данном приборе;
• принцип передачи информации о текущем давлении;
• удобство присоединения датчика давления к технологическому процессу;
• материал изготовления датчика – это существенно, если планируется использовать его в условиях высоких нагрузок;
• наличие сертификата качества, что делает применение датчика максимально безопасным;
• сроки доставки.

Учитывая соответствующие факторы, можно найти подходящий датчик давления, который прослужит максимально долгое время без поломок и прочих проблем. Важно лишь подобрать достойного производителя, имеющего нужную документацию и положительные отзывы, а также правильно произвести установку и начальную настройку.

Изобретение относится к гидравлическому датчику давления. Техническим результатом является повышение точности и контроля измерений. Гидравлический датчик давления содержит основной корпус, по существу, с осесимметричной чашеобразной поверхностью, имеющей кольцевой периферийный участок, центральный участок, опущенный по отношению к периферийному участку и охватываемый им, и кольцевой переходный участок, примыкающий по своей внутренней стороне к центральному участку поверхности, а по наружной стороне – к ее периферийному участку, по существу, симметричную чашеобразную разделительную мембрану с ровным кольцевым периферийным участком, опущенным по отношению к нему центральным участком и кольцевым переходным участком, примыкающим по своей внутренней стороне к центральному участку разделительной мембраны, а по наружной стороне – к ее периферийному участку. Причем центральный участок разделительной мембраны содержит кольцевые гофры, при этом разделительная мембрана соединена на своем периферийном участке по круговому стыку с периферийным участком поверхности, включая полость, заполненную передаточной жидкостью, причем полость сообщена через отверстие на поверхности основного корпуса с гидравлическим трактом, при этом переходный участок разделительной мембраны содержит желобок, имеющий наружную и внутреннюю стороны, а также переходную зону, причем наружная сторона желобка содержит первую кольцевую наклонную поверхность, примыкающую к периферийному участку разделительной мембраны, а внутренняя сторона желобка – вторую кольцевую наклонную поверхность, примыкающую к центральному участку разделительной мембраны. Кроме того, переходная зона желобка находится между первой и второй наклонными поверхностями, причем первая наклонная поверхность выполнена по отношению к плоскости, перпендикулярной к оси симметрии разделительной мембраны, с максимальным наклоном не менее 15°, а вторая наклонная поверхность выполнена по отношению к плоскости, перпендикулярной к оси симметрии разделительной мембраны, с максимальным наклоном не менее 20°. 13 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к гидравлическому датчику давления, содержащему основной корпус с основанием мембраны на его поверхности, разделительную мембрану, закрепленную своим периферийным участком вместе с полостью на основном корпусе, и гидравлический тракт, сообщенный с полостью посредством отверстия на поверхности основного корпуса, причем полость и гидравлический тракт заполнены передаточной жидкостью.

В принципе датчики давления этого типа известны, также известны из уровня техники и многообразные конструкции разделительных мембран, оптимизированных с учетом самых разных условий.

Так, например, из DE 10031120 А1 известен датчик давления, предназначенный для минимизации или исключения зависящего от температуры дефекта разделительной мембраны. Дефект разделительной мембраны – это давление в передаточной жидкости, вызванное упругой деформацией разделительной мембраны вследствие зависящего от температуры изменения объема передаточной жидкости. Например, в DE 10031120 А1 описан датчик давления с чашеобразной разделительной мембраной, содержащей ровный периферийный участок для крепления разделительной мембраны на основном корпусе и центральный, слабо гофрированный участок, опущенный по отношению к периферийному участку. Между периферийным и центральным участками находится наклонный переходный участок для их соединения. Разделительная мембрана и основной корпус согласованы между собой таким образом, что равновесное положение разделительной мембраны изменяется в зависимости от температуры, а именно таким образом, что результирующий объем в полости между разделительной мембраной и основным корпусом соответствует изменяющемуся от температуры объему передаточной жидкости. Это достигается, в числе прочего, за счет того, что основной корпус обладает более высоким коэффициентом теплового расширения, чем разделительная мембрана. И хотя уровень техники, описанный на примере DE 10031120 А1, представляет интерес в отношении тепловых равновесных состояний, однако при разности температур между основным корпусом и разделительной мембраной, образующейся, например, после очистки с помощью CIP (системы безразборной мойки и дезинфекции) с применением горячего пара с последующим заполнением холодными средами, в мембране возникают большие напряжения, вызывающие постоянное смещение нулевой точки и, следовательно, приводящие к погрешности измерения. Это зависит не в последнюю очередь от того, что переходный участок образует относительно жесткую связь между периферийным и центральным участками, посредством которой должно задаваться соответствующее, зависящее от температуры равновесное положение разделительной мембраны в качестве обязательного условия.

Проблема очистки мембран с помощью CIP и являющийся следствием этого гистерезис описаны, например, в патенте США №5495768. Согласно ему под действием импульса воздействующей очистительной среды передаточная жидкость перемещается под разделительную мембрану, вызывает образование выпуклостей на ровных мембранах и постоянные деформации на стыках между мембранами и основным корпусом. Сомнительно, чтобы это описание причин постоянных деформаций являлось действительно достоверным и полным, так как в данном случае не достаточно учитываются температурные градиенты. В качестве решения в этом документе предложен, во всяком случае, датчик давления с чашеобразной разделительной мембраной, содержащий ровный периферийный участок для крепления разделительной мембраны на основном корпусе и центральный, слабо гофрированный участок, опущенный по отношению к периферийному участку. Между периферийным и центральным участками расположен наклонный переходный участок, связывающий между собой оба первые. Основной корпус имеет существенно конгруэнтную поверхность с ровным кольцевым периферийным участком, опущенным, слабо гофрированным центральным участком и расположенным между ними наклонным кольцевым переходным участком. Периферийный участок разделительной мембраны соединен пайкой по всей поверхности с периферийным участком поверхности основного корпуса. Для разгрузки периферийного участка переходный участок выполнен очень жестким. Т.е. при отклонении разделительной мембраны для приема сместившегося объема масла почти не происходит отклонения переходного участка и предохраняемого им периферийного участка. Деформация происходит исключительно на центральном участке разделительной мембраны.

Сомнительно, чтобы описанные меры обеспечили требуемую разгрузку стыка. Однако для приема объемов масла требуются такие отклонения разделительной мембраны, которые способны вызвать пластическую деформацию и, следовательно, смещение нулевой отметки. Требуемые большие отклонения на центральном участке обусловлены не в последнюю очередь жесткостью переходного участка, ограничивающей отклонение зон центрального участка, эффективных в отношении объема, т.е. кольцевых зон большого радиуса.

Поэтому задачей настоящего изобретения является создание датчика давления, в котором отсутствуют описанные недостатки, присущие уровню техники.

Согласно изобретению эта задача решается посредством датчика давления по п.1 формулы изобретения.

Гидравлический датчик давления согласно изобретению содержит:

– основной корпус, по существу, с осесимметричной чашеобразной поверхностью, имеющей ровный кольцевой периферийный участок, центральный участок, опущенный по отношению к периферийному участку и охваченный им, и кольцевой переходный участок, примыкающий по своей внутренней стороне к центральному участку поверхности, а по наружной стороне – к ее периферийному участку,

– по существу, осесимметричную тарельчатую разделительную мембрану, содержащую ровный кольцевой периферийный участок, центральный участок, опущенный по отношению к этому периферийному участку, и кольцевой переходный участок, примыкающий по своей внутренней стороне к центральному участку поверхности, а по наружной стороны – к ее периферийному участку,

причем разделительная мембрана соединена на своем периферийном участке по круговому стыку с периферийным участком поверхности, включая полость, заполненную передаточной жидкостью, при этом полость сообщена через отверстие на поверхности основного корпуса с гидравлическим трактом, а переходный участок разделительной мембраны содержит кольцевой желобок с наружной и внутренней сторонами, а также переходной зоной, причем наружная сторона желобка содержит первую кольцевую наклонную поверхность, примыкающую к периферийному участку разделительной мембраны, внутренняя сторона желобка содержит вторую кольцевую наклонную поверхность, примыкающую к центральному участку разделительной мембраны, а переходная зона желобка находится между первой и второй наклонными поверхностями.

Первая наклонная поверхность имеет предпочтительно по отношению к плоскости, перпендикулярной к оси симметрии разделительной мембраны, максимальный наклон не менее 15°, предпочтительно не менее 20° и особо предпочтительно не менее 25°. Вторая наклонная поверхность имеет предпочтительно по отношению к плоскости, перпендикулярной к оси симметрии разделительной мембраны, максимальный наклон не менее 20°, предпочтительно не менее 25° и особо предпочтительно не менее 30°.

Угол между максимальным наклоном первой наклонной поверхности и максимальным наклоном второй наклонной поверхности, замеренный в плоскости по оси симметрии разделительной мембраны, составляет не менее 35°, предпочтительно не менее 45° и особо предпочтительно не менее 55°.

Наклон первой наклонной поверхности предпочтительно превышает наклон второй наклонной поверхности, по меньшей мере, на 5°, предпочтительно, по меньшей мере, на 10°.

Центральный участок разделительной мембраны может содержать кольцевые гофры с амплитудой в осевом направлении, например, от около 0,08 до 0,25 мм. Радиальное расстояние между максимальными смежными группами гофров составляет предпочтительно не менее 1,75 мм, более предпочтительно не менее 2,25 мм и особо предпочтительно не менее 2,75 мм. Радиальное расстояние между максимальными смежными группами гофров составляет предпочтительно не более 5 мм, более предпочтительно не более 4 мм и особо предпочтительно не более 3,5 мм. Согласно предпочтительному варианту выполнения радиальное расстояние составляет около 3 мм.

Глубина расположения центрального участка разделительной мембраны по отношению к ее периферийному участку составляет предпочтительно не менее 0,175 мм, более предпочтительно не менее 0,225 мм и особо предпочтительно не менее 0,275 мм. Глубина расположения центрального участка разделительной мембраны по отношению к периферийному участку этой же мембраны составляет предпочтительно не более 0,6 мм, более предпочтительно не менее 0,45 мм и особо предпочтительно не менее 0,35 мм. Глубина расположения центрального участка разделительной мембраны по отношению к ее периферийному участку составляет в данном предпочтительном варианте около 0,3 мм.

Глубина расположения минимальной переходной зоны желоба по отношению к центральному участку разделительной мембраны составляет предпочтительно не менее 0,25 мм, более предпочтительно не менее 0,35 мм и особо предпочтительно не менее 0,45 мм. Глубина расположения минимальной переходной зоны желобка составляет по отношению к центральному участку разделительной мембраны предпочтительно не более 0,75 мм, более предпочтительно не более 0,65 мм и особо предпочтительно не менее 0,55 мм. Согласно данному предпочтительному варианту выполнения изобретения минимальная глубина переходной зоны желобка составляет около 0,5 мм.

Согласно другому варианту выполнения изобретения чашеобразная поверхность основного корпуса содержит основание мембраны с контуром, на котором тиснением получена разделительная мембрана. В этом случае разделительная мембрана приобретает контур, задаваемый, по существу, контуром основания мембраны или значительно соответствующий ему. Вследствие упругого возврата разделительной мембраны в исходное положение после тиснения и/или вследствие жесткости материала разделительной мембраны амплитуды контура мембранного слоя могут оказаться на некоторых участках при необходимости меньше, чем амплитуды контура основания мембраны на соответствующих участках.

Гидравлический датчик давления содержит в этом варианте выполнения изобретения:

– основной корпус, по существу, с осесимметричной чашеобразной поверхностью, содержащей ровный кольцевой периферийный участок, центральный участок, опущенный по отношению к периферийному участку поверхности и охватываемый им, и кольцевой переходный участок, который по своей внутренней стороне примыкает к центральному участку поверхности, а по наружной стороне – к ее периферийному участку,

– по существу, осесимметричную чашеобразную разделительную мембрану, содержащую ровный кольцевой периферийный участок и центральный участок, опущенный по отношению к периферийному участку, и кольцевой переходный участок, примыкающий по своей внутренней стороне к центральному участку, а по наружной стороне – к периферийному участку разделительной мембраны,

причем разделительная мембрана соединена на ее периферийном участке по круговому стыку с периферийным участком поверхности, включая полость, заполненную передаточной жидкостью, при этом полость сообщена через отверстие на поверхности основного корпуса с гидравлическим трактом, а разделительная мембрана получена тиснением на чашеобразной поверхности основного корпуса, причем переходный участок поверхности имеет кольцевое углубление, содержащее наружную сторону и переходную зону, причем наружная сторона углубления имеет первую кольцевую наклонную поверхность, примыкающую к периферийному участку поверхности, а внутренняя сторона углубления содержит вторую кольцевую наклонную поверхность, примыкающую к центральному участку поверхности, при этом переходная зона углубления находится между первой и второй наклонными поверхностями.

Первая наклонная поверхность имеет предпочтительно по отношению к плоскости, вертикальной к оси симметрии чашеобразной поверхности, максимальный наклон не менее 15°, предпочтительно не менее 20° и особо предпочтительно не менее 25°. Вторая наклонная поверхность имеет предпочтительно по отношению к плоскости, перпендикулярной к оси симметрии чашеобразной поверхности, максимальный наклон не менее 20°, предпочтительно не менее 25° и особо предпочтительно не менее 30°.

Угол между максимальным наклоном первой наклонной поверхности и максимальным наклоном второй наклонной поверхности, замеренный по оси симметрии чашеобразной поверхности, составляет предпочтительно не менее 35°, более предпочтительно не менее 45° и особо предпочтительно не менее 55°.

Наклон первой наклонной поверхности превышает наклон второй наклонной поверхности предпочтительно, по меньшей мере, на 5°, особо предпочтительно, по меньшей мере, на 10°.

Центральный участок поверхности может содержать кольцевые гофры с амплитудой в осевом направлении, например, от 0,08 до 0,25 мм. Радиальное расстояние между максимальными смежными группами гофров составляет предпочтительно не менее 1,75 мм, более предпочтительно не менее 2,25 мм и особо предпочтительно не менее 2,75 мм. Радиальное расстояние между максимальными смежными группами гофров составляет предпочтительно не более 5 мм, более предпочтительно не более 4 мм и особо предпочтительно не более 3,5 мм. В данном предпочтительном варианте выполнения радиальное расстояние составляет около 3 мм.

Глубина расположения центрального участка поверхности по отношению к периферийному участку поверхности составляет предпочтительно не менее 0,175 мм, более предпочтительно не менее 0,225 мм и особо предпочтительно не менее 0,275 мм. Глубина расположения центрального участка поверхности по отношению к ее периферийному участку составляет предпочтительно не более 0,6 мм, более предпочтительно не менее 0,45 мм и особо предпочтительно не менее 0,35 мм. Глубина расположения центрального участка поверхности по отношению к ее периферийному участку составляет в данном предпочтительном варианте выполнения около 0,3 мм.

Глубина расположения минимальной переходной зоны углубления по отношению к центральному участку разделительной мембраны составляет предпочтительно не менее 0,25 мм, более предпочтительно не менее 0,35 мм и особо предпочтительно не менее 0,45 мм. Глубина расположения минимальной переходной зоны углубления по отношению к центральному участку разделительной мембраны составляет предпочтительно не более 0,75 мм, более предпочтительно не более 0,65 мм и особо предпочтительно не менее 0,55 мм. В данном предпочтительном варианте выполнения изобретения глубина расположения минимальной переходной зоны углубления составляет около 0,5 мм.

Основной корпус состоит предпочтительно из металлического материала, например, качественной стали, инконеля, хастеллоя, других сплавов или алюминия. Разделительная мембрана состоит предпочтительно также из металлического материала, например качественной стали, инконеля, хастеллоя, других сплавов или тантала.

Далее изобретение поясняется с помощью примера его выполнения, изображенного на чертежах, на которых изображено:

фиг.1 – датчик давления согласно изобретению в схематическом продольном разрезе по периферийному участку,

фиг.2 – детальный вид на датчик давления согласно изобретению в продольном разрезе по основанию мембраны.

Показанный на фиг.1 гидравлический датчик давления содержит основной корпус 1, по существу, с осесимметричной чашеобразной поверхностью 2, имеющей ровный кольцевой периферийный участок 3 и опущенный по отношению к нему центральный участок 4, охватываемый этим участком 3. Кроме того, изображен кольцевой переходный участок 5 поверхности, примыкающий по своей внутренней стороне к центральному участку 4 поверхности, а по наружной стороне – к ее периферийному участку 3. В данном примере переходный участок поверхности выполнен асимметричным, а именно таким, что склон от периферийного участка поверхности к ее переходному участку круче, чем подъем от переходного участка поверхности к ее центральному участку.

Кроме того, датчик содержит чашеобразную разделительную мембрану 6, которая соединена по круговому сварному шву 7 или паяному соединению с периферийным участком 3 поверхности и выполнена тисненой на чашеобразной поверхности.

Между разделительной мембраной 6 и поверхностью 2 основного корпуса 1 предусмотрена полость 8, заполненная передаточной жидкостью. Полость служит в качестве напорной камеры и сообщена с гидравлическим трактом через не показанное отверстие на поверхности основного корпуса для передачи возникающего на разделительной мембране давления на ячейку для его измерения.

На фиг.1 опущен ориентированный радиально внутрь участок датчика, который примыкал бы к изображению слева. На этом участке основание мембраны и тисненая на нем разделительная мембрана имеют кольцевой гофрированный узор. Размерные соотношения между этим гофрированным узором 9 и переходным участком поверхности более наглядно показаны на фиг.2. В соответствии с ней кольцевые концентрические гофры на центральном участке поверхности имеют значительно более плоские контуры, чем на переходном участке поверхности на периферии. Согласно примеру выполнения осевой шаг между впадинами гофров и их гребнями составляет около 0,14 мм при радиальном расстоянии более 3 мм между смежными гребнями гофров. Выбранный контур гофра обеспечивает достаточный объемный шаг разделительной мембраны, не придавая последней чрезмерную жесткость.

Датчики давления согласно изобретению подвергли нескольким термическим ударам для сопоставления с датчиками давления согласно уровню техники, на разделительной мембране которых отсутствовал желобок. После термических ударов известные из уровня техники датчики давления обнаружили смещение нулевой точки на около 1,2 мбар, в то время как смещение нулевой точки у датчиков давления согласно изобретению составило от 0,2 до 0,4 мбар. В соответствии с тенденцией смещение нулевой точки у датчиков давления согласно изобретению с несимметрично выполненной переходной зоной было меньшим, чем у датчиков давления согласно изобретению с симметрично выполненной переходной зоной.

1. Гидравлический датчик давления, содержащий: основной корпус, по существу, с осесимметричной чашеобразной поверхностью, имеющей кольцевой периферийный участок, центральный участок, опущенный по отношению к периферийному участку и охватываемый им, и кольцевой переходный участок, примыкающий по своей внутренней стороне к центральному участку поверхности, а по наружной стороне – к ее периферийному участку, по существу, симметричную чашеобразную разделительную мембрану с ровным кольцевым периферийным участком, опущенным по отношению к нему центральным участком и кольцевым переходным участком, примыкающим по своей внутренней стороне к центральному участку разделительной мембраны, а по наружной стороне – к ее периферийному участку, причем центральный участок разделительной мембраны содержит кольцевые гофры, при этом разделительная мембрана соединена на своем периферийном участке по круговому стыку с периферийным участком поверхности, включая полость, заполненную передаточной жидкостью, причем полость сообщена через отверстие на поверхности основного корпуса с гидравлическим трактом, при этом переходный участок разделительной мембраны содержит желобок, имеющий наружную и внутреннюю стороны, а также переходную зону, причем наружная сторона желобка содержит первую кольцевую наклонную поверхность, примыкающую к периферийному участку разделительной мембраны, а внутренняя сторона желобка – вторую кольцевую наклонную поверхность, примыкающую к центральному участку разделительной мембраны, при этом переходная зона желобка находится между первой и второй наклонными поверхностями, причем первая наклонная поверхность выполнена по отношению к плоскости, перпендикулярной к оси симметрии разделительной мембраны, с максимальным наклоном не менее 15°, а вторая наклонная поверхность выполнена по отношению к плоскости, перпендикулярной к оси симметрии разделительной мембраны, с максимальным наклоном не менее 20°.

2. Датчик давления по п.1, характеризующийся тем, что первая наклонная поверхность выполнена по отношению к плоскости, перпендикулярной к оси симметрии разделительной мембраны, с максимальным наклоном не менее 20° предпочтительно не менее 25°.

3. Датчик давления по п.1, характеризующийся тем, что вторая наклонная поверхность выполнена по отношению к плоскости, перпендикулярной к оси симметрии разделительной мембраны, с максимальным наклоном не менее 25° предпочтительно не менее 30°.

4. Датчик давления по п.1, характеризующийся тем, что угол между максимальным наклоном первой наклонной поверхности и максимальным наклоном второй наклонной поверхности, замеренный в плоскости по линии симметрии разделительной мембраны, составляет не менее 35°, предпочтительно не менее 45° и особо предпочтительно не менее 55°.

5. Датчик давления по п.1, характеризующийся тем, что наклон первой наклонной поверхности превышает наклон второй наклонной поверхности предпочтительно, по меньшей мере, на 5°, более предпочтительно, по меньшей мере, на 10°.

6. Датчик давления по п.1, характеризующийся тем, что амплитуда кольцевых гофров в осевом направлении составляет около 0,08-0,25 мм.

7. Датчик давления по п.1, характеризующийся тем, что радиальное расстояние между максимальными смежными группами гофров составляет не менее 1,75 мм, предпочтительно не менее 2,25 мм и особо предпочтительно не менее 2,75 мм.

8. Датчик давления по п.7, характеризующийся тем, что радиальное расстояние между максимальными смежными группами гофров составляет не более 5 мм, предпочтительно не более 4 мм и особо предпочтительно не более 3,5 мм.

9. Датчик давления по одному из пп.1-8, характеризующийся тем, что глубина расположения центрального участка разделительной мембраны по отношению к ее периферийному участку составляет не менее 0,175 мм, предпочтительно не менее 0,225 мм и особо предпочтительно не менее 0,275 мм.

10. Датчик давления по п.9, характеризующийся тем, что глубина расположения центрального участка разделительной мембраны по отношению к ее периферийному участку составляет не более 0,6 мм, предпочтительно не менее 0,45 мм и особо предпочтительно не менее 0,35 мм.

11. Датчик давления по одному из пп.1-8, характеризующийся тем, что глубина расположения минимальной переходной зоны желобка по отношению к центральному участку разделительной мембраны составляет не менее 0,25 мм, предпочтительно не менее 0,35 мм и особо предпочтительно не менее 0,45 мм.

12. Датчик давления по п.11, характеризующийся тем, что глубина расположения минимальной переходной зоны желобка по отношению к центральному участку разделительной мембраны составляет не более 0,75 мм, предпочтительно не более 0,65 мм и особо предпочтительно не более 0,55 мм.

13. Датчик давления по одному из пп.1-8, характеризующийся тем, что основной корпус выполнен из металлического материала, например качественной стали, инконеля, хастеллоя, других сплавов или алюминия.

14. Датчик давления по одному из пп.1-8, в котором разделительная мембрана выполнена из металлического материала, например качественной стали, инконеля, хастеллоя, других сплавов или титана.

Какие типы управляющего сигнала могут быть?

По типу управляющего сигнала, который подается на устройство обработки данных, датчики могут быть:

• нормально-открытый (NO);
• нормально-закрытый (NC);

Монтаж навесного гидравлического оборудования требует специальных навыков и подготовки специалиста. Не производите его самостоятельно, а обратитесь, пожалуйста, в специализированный сервисный центр.

Мы предлагаем широкий спектр преобразователей, датчиков и реле для обеспечения контроля давления и температуры, расхода и уровня, чистоты и наличия воды в масле.

Вся продукция, выпускаемая под товарным знаком нашей компании, имеет все необходимые сертификаты соответствия, и соответствует всем стандартам качества.

Наша компания оказывает услуги по монтажу дополнительного оборудования

• установка датчика температуры;
• установка теплообменника с воздушным или водяным охлаждением;
• установка датчика уровня масла;
• размещение фильтра в сливной магистрали;
• размещение фильтра в напорной магистрали;
• установку дополнительных плит для электромагнитных клапанов и регулирующей аппаратуры.

Кроме того, специалисты компании осуществляют дефектацию гидросистем и их компонентов с последущей частичной или полной заменой морально и физически устаревшего оборудования и модернизацией гидросистемы в целом.

Мы гарантируем своим заказчикам

• Качество выпускаемой техники – производство гидравлических станций и другой продукции (от схемы до последнего болта) происходит без экономии на комплектующих.
• Нестандартное мышление и высокий профессионализм проектировочного отдела – команда способна разработать и изготовить уникальную гидростанцию по вашему запросу.
• Прямые поставки запчастей отечественного и зарубежного производства, сохраняя адекватную стоимость на продукцию.