ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ Российский патент 1995 года по МПК G01L19/06 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерений давлений в агрегатах авиационной, ракетной и космической техники в условиях воздействия повышенных виброускорений.

Известны тензорезистивные датчики давления, предназначенные для измерения давления в условиях воздействия повышенных виброускорений, содержащие накидную гайку, корпус, чувствительный элемент в виде подпружиненной по торцам втулки, охватывающий через уплотнения подводящий трубопровод, причем в трубопроводе в пределах втулки выполнены подводящие отверстия [1].

Недостатком этих датчиков является невозможность их использования для измерения средних и больших давлений из-за недостаточной надежности уплотнений и большого их количества. Из них два уплотнения принципиально не могут обеспечить требуемой герметичности в связи с отсутствием уплотняющего усилия из-за необходимости свободного перемещения чувствительного элемента относительно трубопровода. Кроме того, известные конструкции работоспособны только в относительном узком диапазоне частот виброускорений, так как при совпадении собственной частоты чувствительного элемента, определяемой его массой и жесткостью пружин с частотой виброускорений, происходят резонанс и разрушение конструкции.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является тензорезистивный датчик давления, содержащий чувствительный элемент, накидную гайку, частично расположенный внутри накидной гайки цилиндрический корпус с цилиндрическим хвостовиком, на котором при помощи бандажей закреплена кабельная перемычка, состоящая из проводов, экранирующей оплетки и каната, помещенных в изоляционную трубку [2].

Недостатком известной конструкции датчика давления является разрушение кабельной перемычки в месте заделки, т.е. месте при соединения к корпусу, при воздействии достаточно больших уровней виброускорений. Это обусловлено недостаточной прочностью пpисоединения кабельной перемычки и ее элементов: экранирующей оплетки, каната, изоляционной трубки к хвостовику корпуса датчика, а также перегревом места заделки за счет взаимного трения элементов конструкции.

Целью изобретения является повышение виброустойчивости датчика давления за счет увеличения прочности присоединения кабельной перемычки к хвостовику корпуса датчиком и уменьшения перегрева места заделки.

Для этого усовершенствуется известная конструкция датчика давления, содержащего чувствительный элемент, накидную гайку, частично расположенный внутри накидной гайки цилиндрический корпус с цилиндрическим хвостовиком, на котором при помощи бандажей закреплена кабельная перемычка, состоящая из проводов, экранирующей оплетки и каната, помещенных в изоляционную трубку.

Отличительными признаками предлагаемого датчика давления является то, что наружная поверхность конца хвостовика выполнена в виде части конической поверхности с углом при вершине, равным 10-30^о с прорезями, расположенными вдоль продольной оси хвостовика, через которые проведена разделка экранирующей оплетки и каната, а изоляционная трубка закреплена на хвостовике при помощи резьбовой втулки, навинченной на корпус датчика, причем внутренняя поверхность втулки выполнена в виде части конической поверхности с углом при вершине, равным углу при вершине конической поверхности конца хвостовика.

На чертеже изображен предлагаемый датчик давления, общий вид.

Датчик состоит из чувствительного элемента 1, накидной гайки 2, частично расположенного внутри накидной гайки цилиндрического корпуса 3 с хвостовиком 4. На хвостовике при помощи бандажа 5 закреплены экранирующая оплетка 6 и канат 7. Провода 8, экранирующая оплетка и канат помещены в изоляционную трубку 9.

Изоляция проводов в изоляционной трубке выполнена из полимера тетрафтоpэтилена, так как этот материал обладает приемлемыми диэлектрическими и механическими характеристиками в диапазоне температур от (-196) до (+250)^оС, т.е. реальных температур работы ЖРД. Кроме того, данный материал является наиболее пригодным для кабельных перемычек, работающих при больших уровнях вибровоздействий, так как в силу его минимального значения коэффициента трения он незначительно разогревается при вибрации. Изоляционная трубка закреплена на хвостовике при помощи бандажа 10. Наружная поверхность конца хвостовика 4 выполнена в виде части конической поверхности, угол при вершине которой 10-30^о. Вдоль продольной оси хвостовика расположены прорези 11. Экранирующая оплетка и канат просунуты в прорези и намотаны (перед их закреплением бандажом) на цилиндрическую поверхность хвостовика. Изоляционная трубка дополнительно закреплена на хвостовике при помощи резьбовой втулки 12, навинченой на корпус датчика с необходимым моментом затяжки. Внутренняя поверхность 13 втулки выполнена в виде части конической поверхности с углом при вершине, равным углу при вершине конической поверхности конца хвостовика.

При воздействаии виброускорений элементы датчика тоже подвергаются воздействию этих виброускорений. Так как в предлагаемой конструкции изоляционная трубка дополнительно закреплена на хвостовике при помощи втулки, то очевидно, что прочность места заделки кабельной перемычки больше по сравнению с известной конструкцией. Причем для осуществления качественного закрепления наружная поверхность конца хвостовика выполнена в виде части конической поверхности, угол при вершине которой выбран 10-30^о. Если угол меньше 10^о, то прочность присоединения будет недостаточна, так как не исключена возможность выскальзывания изоляционной трубки из под втулки. При угле, большем 30^о, затруднено надевание изоляционной трубки на втулку, так как полимер тетрафторэтилена сравнительно мало деформируется. Для осуществления равномерного сжатия изоляционной трубки между поверхностью конца хвостовика о внутреннюю поверхность втулки она также выполнена в виде части конической поверхности с углом при вершине, равным углу при вершине конической поверхности конца хвостовика. С целью уменьшения разогрева заделки кабельной перемычки при воздействии вибраций на датчик вдоль продольной оси хвостовика выполнены прорези, через которые проведена разделка экранирующей оплетки и каната. За счет этого в предлагаемой конструкции виброперемещения экранирующей оплетки и каната в самом опасном месте, т.е. месте, где они наиболее часто повреждаются при монтаже, снижены за счет перемещения (по сравнению с известным датчиком) в зону минимальных виброперемещений под защиту хвостовика.

Следовательно, снижение температуры в месте заделки кабельной перемычки при воздействии виброускорений в предлагаемой конструкции достигается перемещением наиболее опасных участков экранирующей оплетки и каната в зону минимальных виброперемещений, уменьшением взаимного трения изоляционной трубки о втулку за счет сжатия изоляционной трубки между наружной поверхностью хвостовика и внутренней поверхностью втулки, уменьшением взаимного трения за счет выполнения изоляции проводов в изоляционной трубке из полимера тетрафторэтилена.

Таким образом, технико-экономическим преимуществом предлагаемой конструкции датчика давления по сравнению с прототипом является повышение виброустойчивости. При испытаниях предлагаемой конструкции датчиков в составе изделия отмечена их работоспособность при воздействии максимально достижимых виброускорений 1200-1500g, тогда как известные датчики давления выдерживают воздействие виброускорений не более 600 g.

Использование: в измерительной технике для измерения давлений в условиях воздействия повышенных виброускоренний на датчик давления. Цель: повышение точности измерения при действии виброускорения. Сущность изобретения: в датчике давления, содержащем чувствительный элемент 1, накидную гайку 2, корпус 3 с хвостовиком 4, на котором закреплена кабельная перемычка с фиксирующими бандажами 5 и 10, состоящая из защитной оплетки 6 и каната 7, помещенных в изоляционную трубку 9. Последняя закреплена на хвостовике 4 при помощи резьбовой втулки 12 с коническим участком на внутренней поверхности 13 с углом конусности 10 - 30°. При этом на хвостовике 4 выполнена коническая поверхность, а через продольные прорези 11 хвостовика 4 проведена разделка оплетки 6 и каната 7. 1 ил.

ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ, содержащий чувствительный элемент, накидную гайку с частично расположенным внутри нее цилиндрическим корпусом с хвостовиком, на котором закреплена кабельная перемычка с фиксирующими бандажами, защитная оплетка и канат, расположенные в изоляционной трубке, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения при действии виброускорения, в него введена расположенная с наружной стороны изоляционной трубки резьбовая втулка с коническим участком, внутренний угол конусности которого равен 10 - 30^o, а в хвостовике корпуса выполнены продольные сквозные прорези, при этом угол конусности наружной поверхности хвостовика идентичен углу конусности внутренней поверхности резьбовой втулки.