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 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]
Эти датчики невозможно использовать для измерения средних и больших давлений из-за недостаточной надежности уплотнений и большого их количества. Два уплотнения принципиально не могут обеспечить требуемой герметичности из-за отсутствия уплотняющего усилия при свободном перемещении чувствительного элемента относительно трубопровода. Кроме того, известная конструкция работоспособна только в относительно узком диапазоне частот виброускорений, так как при совпадении собственной частоты чувствительного элемента, определяемой его массой и жесткостью пружин, с частотой виброускорений возникает резонанс.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является тензорезистивный датчик давления, содержащий накидную гайку, цилиндрический корпус, частично расположенный внутри накидной гайки, продольная ось которого направлена вдоль продольной оси накидной гайки, чувствительный элемент и кабельную перемычку [2]
Недостатком известной конструкции датчика давления является разрушение корпуса под воздействием больших виброускорений в процессе эксплуатации. Это обусловлено тем, что в силу конструктивных особенностей датчиков давления с накидной гайкой корпус стараются выполнять с небольшим поперечным сечением, так как увеличение поперечного сечения приводит к резкому ухудшению габаритно-массовых характеристик. Поэтому для размещения в корпусе элементов датчика его приходится вытягивать в длину, а это также снижает виброустойчивость.

Изобретение направлено на повышение виброустойчивости датчика давления за счет увеличения момента сопротивления поперечного сечения корпуса и уменьшения консоли, образованной корпусом, без уменьшения внутреннего объема корпуса и ухудшения габаритно-массовых характеристик датчика.

Отличием предлагаемого датчика давления от прототипа является выполнение корпуса датчика в виде коленчатой четырехсекционной трубчатой конструкции, каждая последующая секция которой расположена перпендикулярно предыдущей, а продольные оси секций расположены в плоскости продольной оси накидной гайки, причем три секции расположены на минимальном расстоянии от накидной гайки, обеспечивающем ее проворачивание, а четвертая секция перпендикулярна продольной оси накидной гайки и направлена в сторону от нее.

На чертеже изображен датчик давления, общий вид.

Датчик давления состоит из накидной гайки 1, корпуса 2, выполненного в виде коленчатой четырехсекционной трубчатой конструкции, чувствительного элемента 3 с тензорезисторами и кабельной перемычки 4. Каждая секция 5-8 перпендикулярна предыдущей (секция 6 перпендикулярна секции 5 и т.д.). Четвертая секция 8 перпендикулярна продольной оси 9 накидной гайки и направлена в сторону от нее.

Для максимального повышения виброустойчивости три секции корпуса находятся на минимальном расстоянии от корпуса датчика.

Для дальнейшего повышения виброустойчивости при эксплуатации предлагаемой конструкции целесообразно дополнительно закрепить ее на изделии за четвертую секцию, например с помощью хомутика. Известные конструкции датчиков давления с накидной гайкой не позволяют закреплять корпус на изделии без применения специальных сложных устройств.

При воздействии виброускорений на датчик элементы датчика также подвергнутся воздействию этих виброускорений. Вследствие уменьшения длины консоли (L₁) корпуса и увеличения поперечного сечения корпуса воздействию виброускорений сопротивляются два сечения корпуса датчика, выполненного по предлагаемому техническому решению, в результате виброустойчивость датчика повышается.

Расчеты показывают, что при воздействии одинаковых по величине виброускорений напряжения в корпусе датчика предлагаемой конструкции в 3-5 раз меньше, чем у прототипа.

Таким образом, технико-экономическим преимуществом предлагаемой конструкции датчика давления по сравнению с прототипом является повышение виброустойчивости в 3-5 раз без уменьшения внутреннего объема корпуса и ухудшения габаритно-массовых характеристик датчика.

При испытаниях датчиков предлагаемой конструкции отмечена их работоспособность при воздействии максимально постижимых виброускорений 1200-1500 g, тогда как известные датчики давления выдерживают воздействие виброускорений не более 600 g.

Использование: изобретение относится к тензорезисторным датчикам давления и может быть использовано при измерении давления на объектах, работающих в условиях повышенных выброускорений. Сущность изобретения: для повышения виброустойчивости в датчике давления, содержащем корпус 2, частично расположенный в накидной гайке 1, чувствительный элемент 3 с тензорезисторами и кабельную перемычку 4, корпус выполнен в виде коленчатой четырехсекционной трубчатой конструкции, каждая последующая секция которой расположена перпендикулярно предыдущей, причем три секции расположены на минимальном расстоянии от накидной гайки 1, а четвертая секция расположена перпендикулярно продольной оси накидной гайки 1 и направлена в сторону от нее. 1 ил.

ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ, содержащий накидную гайку, цилиндрический корпус, частично расположенный в накидной гайке, чувствительный элемент и кабельную перемычку, отличающийся тем, что, с целью повышения виброустойчивости, корпус датчика выполнен в виде коленчатой четырехсекционной трубчатой конструкции, каждая последующая секция которой расположена перпендикулярно предыдущей, а продольные оси секций расположены в плоскости продольной оси накидной гайки, причем три секции расположены на минимальном расстоянии от накидной гайки, обеспечивающем свободное ее проворачивание, а четвертая секция перпендикулярно продольной оси накидной гайки и направлена в сторону от нее.