Преобразователь измерительный избыточного давления Сапфир-22-Ех-М-ДИ

Преобразователь измерительный избыточного давления Сапфир-22-Ех-М-ДИ, модель 2140, с мембраной из титанового сплава, с пределом допускаемой погрешности v= 0.25 % с верхним пределом измерений 0-160 кПа, с выходным сигналом 4-20 мА, состоит из измерительного блока и электронного устройства. Электронное устройство преобразователя преобразует изменение сопротивления в токовый выходной сигнал. Измеряемый параметр (избыточное давление) подается в камеру измерительного блока и линейно преобразуется в деформацию чувствительного элемента и изменение электрического сопротивления тензорезистора тензопреобразователя, размещенного в измерительном блоке.

Электронное устройство преобразователя преобразует это изменение сопротивления в токовый выходной сигнал.

Чувствительным элементом тензопреобразователя является пластина из монокристаллического сапфира с кремниевыми пленочными тензорезисторами (структура КНС-кремний на сапфире), прочно соединенная с металлической мембраной тензопреобразователя.

Принципиальная схема преобразователя Сапфир-22-Ек-М-ДИ модели 2140 представлена на рисунке 3. Тензопреобразователь 4 мембранно-рычажного типа размещен внутри основания 9 в замкнутой полости 11, заполненной кремнийорганической жидкостью, и отделен от измеряемой среды металлическими гофрированными мембранами 8. Мембраны 8 приварены по наружному контуру к основанию 9 и соединены между собой центральным штоком 6, который связан с концом рычага тензопреобразователя 4 с помощью тяги 5. Фланцы 10 уплотнены прокладками 3. Воздействие измеряемого давления, подаваемого в камеру 7, вызывает прогиб мембраны 8, изгиб мембраны тензопреобразователя 4 и изменение сопротивление тензорезисторов. (Камера 12 сообщена с атмосферой).

Электрический сигнал от тензопреобразователя передается из измерительного блока в электронное устройство 1 по проводам через гермоввод 2.

Измерительный блок выдерживает без разрушения воздействие односторонней перегрузки рабочим избыточным давлением. Это обеспечивается тем, что при такой перегрузке одна из мембран 8 ложится на профилированную поверхность основания 9.

Рисунок 3 – Схема преобразователя Сапфир 22-Ex-М-ДИ модели 2140

Электронный преобразователь смонтирован на трех платах 5, 7, 9 (рисунок 2), размещенных внутри специального корпуса 6. Плата 9 закрыта кожухом 10, который крепится двумя винтами 16. Корпус 6 закрыт крышками 4 и 8, уплотненными кольцами. Преобразователь имеет сальниковый кабельный ввод 13, клеммную колодку 1 для присоединения жил кабеля, винт 2 для подсоединения экрана, в случае экранированного кабеля, и болт 14 для заземления корпуса. Клеммная колодка закрыта крышкой 15.

Корректоры 11 и 12 служат соответственно для плавной настройки диапазона и "нуля" выходного сигнала.

Датчик давления МС-П1

Датчик давления МС-П1 является унифицированным прибором пневматической ветви ГСП. Датчик предназначен для непрерывного преобразования величины измеряемого избыточного давления газов или жидкостей в пропорциональной пневматический сигнал давлением от 0,02 до 0,1 МПа (0,2-1 кгс/см²). Датчик давления, схематически изображенный на рисунке 3, состоит из измерительного блока и унифицированного пневмосилового преобразователя. Чувствительным элементом измерительного блока этого прибора является сильфон. Унифицированный преобразователь, построенный на принципе пневматической силовой компенсации, включает в себя управляющее устройство "сопло-заслонка" с системой рычагов, усилитель и сильфон обратной связи.

Измеряемое давление подводится к сильфону 1 измерительного блока. При изменении измеряемого давления происходит небольшое перемещение рычажной системы 2 и заслонки 5 относительно сопла 6. Система "сопло-заслонка" преобразует это перемещение в сигнал давления сжатого воздуха, поступающего на усилитель 7. Выходной сигнал с усилителя направляется в пневматическую линию ко вторичному прибору и в сильфон обратной связи, уравновешивающий с помощью системы рычагов измеряемое давление . Регулирование диапазона измерений прибора может осуществляться изменением в пределах 1:10 его передаточного отношения посредством перемещения опоры 3 вдоль рычагов 2. Начальное значение выходного сигнала 0,02МПа (или 0,2 кгс/см²) устанавливается с помощью пружины – корректора нуля 4.

1 - сильфон измерительного блока; 2 - рычаги; 3 - подвижная опора; 4 - пружина; 5 - заслонка; 6 - сопло; 7 – усилитель; 8 – сильфон обратной связи

Рисунок 4 - Схема датчика давления МС-П1

Схема усилителя прибора приведена на рисунке 5. Воздух питания под давлением 0,14 МПа (1,4 кгс/см²) поступает в камеру высокого давления 11, откуда через шариковый клапан 1 направляется в камеры 6 и 9, а также через постоянный дроссель 8 в камеру 7 и к соплу 3. При полностью открытом сопле 3, благодаря жесткости пружины 10 и действию воздуха на эффективную площадь мембраны 2, в камерах 6 и 9 поддерживается давление, равное 30-50 мм.рт.ст. Когда же измеряемое давление увеличивается, заслонка 12 приближается к соплу 3, вызывая возрастание давления в камере 7. При этом мембрана 4 закрывает шариковый клапан 5 сброса воздуха в атмосферу, мембрана 2 открывает шариковый клапан 1 и давление Рвых увеличивается до восстановления равновесия сил на мембранах 2 и 4. В случае уменьшения измеряемого давления заслонка 12 отходит от сопла 3, силы на мембранах действуют в обратном направлении и давление уменьшается.

Пределы измерения датчиков давления МС-П1 от 0 до 0,4 МПа (от 0 до 4 кгс/см²). Классы точности от 0,6 до 1,6.

1,5 – шариковые клапаны; 2,4 – мембраны; 3 – сопло; 6,7,9,11 – камеры; 8 – постоянный дроссель; 10 – пружина; 12 - заслонка

Рисунок 5 - Схема усилителя МС-П1