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.

Известен датчик давления, предназначенный для измерения давления в условиях повышенных виброускорений, содержащий накидную гайку, чувствительный элемент в виде подпружиненной по торцам втулки, охватывающей через уплотнения подводящий трубопровод, причем в трубопроводе в пределах втулки выполнены подводящие отверстия [1]
Недостатком этого датчика является невозможность его 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, известная конструкция работоспособна только в относительно узком диапазоне частот виброускорений, так как при совпадении собственной частоты чувствительного элемента, определяемой его массой и жесткостью пружины, с частотой виброускорений происходит резонанс и разрушение конструкции.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является тензорезистивный датчик давления, содержащий чувствительный элемент, накидную гайку, цилиндрический корпус, частично расположенный внутри накидной гайки, с размещенными элементами коммутации, залитыми связующим материалом, кабельный ввод с кабельной перемычкой и резьбовую втулку с эксцентриком, внутренним отверстием и Г-образным каналом в стенке, установленную на корпусе [2]
К недостаткам известной конструкции датчика давления следует отнести относительно невысокую виброустойчивость.

Изобретение направлено на повышение виброустойчивости датчика за счет оптимального расположения элементов конструкции и приближения места ввода кабельной перемычки к штуцеру изделия.

Для решения этой задачи усовершенствуется известная конструкция датчика давления, содержащего чувствительный элемент, накидную гайку, цилиндрический корпус, частично расположенный внутри накидной гайки, с размещенными в нем элементами коммутации, залитыми связующим материалом, кабельный ввод с кабельной перемычкой и резьбовую втулку с Г-образным каналом в стенке.

Отличием предлагаемого датчика давления является то, что в нем Г-образный канал жестко соединен с изогнутой трубкой, отдельные участки которой последовательно расположены перпендикулярно, параллельно и перпендикулярно продольной оси датчика на минимальном расстоянии от накидной гайки, обеспечивающем свободное ее проворачивание, а последний участок трубки расположен на уровне приемного торца чувствительного элемента, направлен в сторону от него и жестко соединен с кабельным вводом, причем элементы коммутации частично расположены в каналах и трубке и залиты тем связующим материалом.

На фиг. 1 изображен общий вид датчика давления в разрезе, установленного на штуцере изделия; на фиг. 2 то же, вид сверху.

Датчик состоит из чувствительного элемента 1, накидной гайки 2, цилиндрического корпуса 3. Тензосхема чувствительного элемента выполнена методами планарно-пленочной технологии. В корпусе расположена герметичная контактная колодка 4, контакты 5 которой с одной стороны при помощи тонких выводных проводников 6 соединены с контактными площадками чувствительного элемента, а с другой стороны с приводами 7 кабельной перемычки. На контактную колодку надета герметизирующая втулка 8, которая с одной стороны по торцу сварена с контактной колодкой, а с другой стороны с чувствительным элементом. Герметизирующая втулка обеспечивает герметичность внутренней замембранной полости датчика. Контактная колодка и провода залиты связующим материалом эпоксидным компаундом ЭПК-1. На корпус датчика навинчена цилиндрическая втулка 9, внутреннее отверстие которой выполнено эксцентрично ее наружному диаметру, а в полученном утолщении сформированы два соединяющихся между собой канала 10 и 11, причем канал 10 расположен параллельно продольной оси датчика и соединен с торцом втулки, более удаленным от чувствительного элемента, а канал 11 расположен перпендикулярно продольной оси датчика и жестко соединен, например, при помощи сварки, с изогнутой трубкой 12. Отдельные участки трубки последовательно расположены перпендикулярно, параллельно и перпендикулярно продольной оси датчика на минимальном расстоянии от накидной гайки, обеспечивающем свободное ее проворачивание. Последний участок трубки расположен на уровне приемного торца 13 чувствительного элемента, направлен в сторону от него и жестко соединен, например, при помощи сварки с кабельным вводом 14. Элементы коммутации (провода 7) частично расположены в каналах и трубке и залиты там связующим материалом эпоксидным компаундом ЭПК-1. Кабельный ввод соединен с кабельной перемычкой 15 датчика. Для удобства сборки торец втулки, более удаленный от чувствительного элемента, закрыт крышкой 16, устанавливаемой на резьбе с применением клея ЭПК-1. Датчик устанавливается на штуцер 17 изделия. Уплотнительная прокладка 18 служит для герметизации соединения датчика с штуцером изделия.

В предлагаемой конструкции внутреннее отверстие выполнено эксцентрично ее наружному диаметру, во-первых, для получения необходимого утолщения стенок, а, во-вторых, для ускорения цикла изготовления датчиков, так как отпадает необходимость в передаче датчиков с участка сборки на участок сварки при изготовлении. Каналы и изогнутая трубка применены для уменьшения расстояния от кабельного ввода до штуцера. Последний участок трубки расположен на уровне приемного торца чувствительного элемента из следующих соображений. Если участок трубки расположен выше (см.фиг.1) уровня приемного торца, то виброустойчивость предлагаемой конструкции уменьшается за счет увеличения расстояния от кабельного ввода до изделия. Если участок трубки расположен ниже уровня приемного торца, то ухудшается условие для установки датчика давления на изделие и дополнительного крепления его кабельного ввода.

В предлагаемом решении повышение виброустойчивости достигается оптимизацией конструкции приближением кабельного ввода к штуцеру изделия. Вследствие уменьшения длины корпуса и оптимального расположения кабельного ввода виброустойчивость предлагаемой конструкции датчика повышается.

Для повышения виброустойчивости при эксплуатации предлагаемых датчиков целесообразно дополнительное крепление кабельной перемычки. В предлагаемой конструкции это осуществляется довольно просто при помощи простейшего хомутика 19. Известные конструкции датчиков давления с накидной гайкой не позволяют осуществлять дополнительное крепление к изделию без применения специальных сложных устройств.

При испытаниях датчиков давления Bm 212АЗ, выполненных в соответствии с заявляемым решением, подтверждена их безотказная работа при воздействии максимально достижимых виброускорений 4500 g. Известные зарубежные датчики выдерживают воздействие виброускорений не более 600 g, т.е. виброустойчивость заявляемого датчика давления более чем в 7 раз больше, чем у зарубежных конструкций.

Другим преимуществом предлагаемой конструкции является повышение технологичности конструкции за счет сокращения количества сварочных операций на последних этапах изготовления, которые могут привести к выходу из строя уже почти готового датчика, а также за счет облегчения сборки датчика.

Преимуществом предлагаемой конструкции датчика давления является также то, что повышение виброустойчивости достигнуто без изменения присоединительных размеров датчика, что позволяет приступить к эксплуатации этих датчиков без доработки посадочных мест сложных дорогостоящих изделий.

Использование: в контрольной технике, в частности в тензорезисторных датчиках давления для измерения давления на объектах в условиях воздействия на них повышенных вибраций. Сущность изобретения: для повышения виброустойчивости датчика в последнем содержится чувствительный элемент 1, накидная гайка 2, корпус 3, элементы коммутации прохода, кабельный ввод 14 с перемычкой 15 и резьбовая втулка 9 с Г-образным каналом в стенке. Последний соединен с изогнутой трубой 12, нижний участок которой расположен на уровне приемного торца 13 элемента 1, направлен в сторону от него и жестко соединен с кабельным вводом 14. Провода 7 со связующим частично расположены в трубе 12. 2 ил.

ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ, содержащий чувствительный элемент с приемным торцом, накидную гайку, цилиндрический корпус, частично расположенный внутри накидной гайки, элементы коммутации, расположенные в корпусе и залитые связующим материалом, кабельный ввод с перемычкой и цилиндрическую резьбовую втулку, установленную на корпусе со стороны, более удаленной от чувствительного элемента, причем внутреннее отверстие втулки выполнено эксцентрично ее наружному диаметру, а в полученном утолщении стенки выполнен Г-образный канал, отличающийся тем, что, с целью повышения виброустойчивости, в нем Г-образный канал жестко соединен с изогнутой трубкой, отдельные участки которой последовательно расположены перпендикулярно, параллельно и перпендикулярно к продольной оси датчика и с зазором относительно накидной гайки, а последующий участок трубки расположен на уровне приемного торца чувствительного элемента, направлен в сторону от него и жестко соединен с кабельным вводом, причем элементы коммутации со связующим материалом частично расположены в трубке.