Датчик давления Советский патент 1983 года по МПК G01L9/16 

(5) ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля давления жидкостей и газов в условиях повышенных .температур и вибраций, преимущественно для контроля давления в системе смазки и в тормозной системе автомобилей и тракторов.

Известен датчик давления для контроля давления в двигателях внутреннего сгорания две. Этот датчик давления содержит чувствительный элемент в виде мембоаны с жестким центром, взаимодействующей с-силовоспринимающим элементом в виде реостатного узла, и корпус с цилиндрическим отверстием в месте крепления мембраны, причем жесткий центр выполнен в форме толкателя (штокст), опирающегося на мембрану. Изменяющееся сопротивление обмотки реостата служит выходным сигналом датчика l.

Недостатками этой конструкции датчика явпяютсп большие погрешности из-i

мерения, ЧТО объясняется значительными перемещениямимембраны (единицы мм.) при приложении давления, приводящие к возникновению погрешности связанной с гистерезисом мембраны и трением толкателя опирающегося на мембрану, во втулке, а также невозможность при неизменных габаритах использовать данную конструкцию датчика для измерения давлений, величина которых меньше рабочего (номинального) , так как на преодоление всех трений, перемещение ползунка реостатного узла и прогиб мембраны нужны усилия, величина которых определяет нее значение рабочего давления и, следовательно, при уменьше нии рабочего давления ниже номинального необходимо увеличивать размеры мембраны, чтобы преодолеть усилия трения и соз20дать прогиб мембраны, при этом увеличение размеров мембраны ведет к увеличению габаритов конструкции датчика. 3 Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является да чик, содержащий корпус, разделительную мембрану, связанную с поршнем, и преобразователь перемещения поршня в электрический сигнал 2 . Датчик предназначен для измерения высоких давлений расплавов, имеет не высокую точность и большие габариты По своей конструкции он не может быть использован для измерения давления в две. Цель изобретения - повышение, точности, расширение диапазона измерения в сторону низких давлений, умен шение габаритов и расширение функциональных возможностей датчика. Цель достигается тем, что в датчике давления, содержащем размещенные в корпусе поршень, конец которого связан с преобразователем перемещения поршня в электрический сигнал и разделительную мембрану, разделительная мембрана выполнена в виде эластичного кольца, защемленного по внешнему контуру в проточке, выполненной в корпусе и по внутреннему контуру - в проточке, выполненной на цилиндрической поверхности поршня . В таком датчике давления преобразователь перемещения поршня в электрический сигнал может быть выполнен например, в виде консольно закрепленного магнитоупругого преобразователя . Изготовление мем&раны в виде элас тичного кольца позволяет уменьшить диаметр цилиндрического отверстия в корпусе практически до очень малых размеров, что дает возможность использовать один и тот же преобразователь для измерения различных величин давления, не увеличивая конструк тивные размеры. Применение датчика в другом диапазоне давлений влечет за собой только изменение диаметра порш ня, канала штуцера и эластичного кольца. Следовательно, возможность изготовления датчиков давления на различ ные диапазоны измеряемого давления при неизменных габаритах обуславливает расширение диапазона его измерения без увеличения габаритов. На черте ;{е изображен датчик давления конкретного варианта исполнения, об1аий вид. 85 Датчик содержит корпус 1. Один из концов консольного магнитоупругого преобразователя 2 зафиксирован в донышке 3, которое, в свою очередь, установлено в корпусе 1 и закреплено вальцовкой. К корпусу 1 приварена втулка 4, в которой также вальцовкой зафиксирован штуцер 5. В канал 6 штуцера 5 вставлен поршень 7 с заостренным концом, его охватывает кольцо 8 из масло-теплостойкой резины. Положени е кольца 8 в исходном состоянии фиксировано проточками 9 на поршне 7 и канале 6 штуцера 5. Конец поршня 7 упирается в гнездо 10 на свободном конце магнитоупругого преобразователя 2. Выводные концы 11 катушек 12 преобразователя 2 подпаяны к лепесткам изоляционной проходной стенки 13, которая также зафиксирована в корпусе 1 вальцовкой. Для подключения внешних выводов служат лепестки 14, на которые одевают разъемы. Датчик давления работает следующим образом. При подаче жидкости или газа под давлением в штуцер 5 поршень стремится переместиться вдоль своей оси с усилием, пропорциональным произеедению его площади на давление. При этом он встречает сопротивление консольного магнитоупругого преобразователя 2 усилия в электрический сигнал. Под воздействием приложенного усилия преобразователь 2 прогибается, однако поскольку он обладает повышенной жесткостью, деформация в точке соприкосновения поршня 7 с гнездом 10 не превышает 0,1-0,2 мм при полном рабочем давлении. В результате поршень 7 перемещается вдоль своей оси не более, чем на 0,1-0,2 мм. При этом уплотнительное кольцо 8 подвергается деформации сдвига в пределах, не превышающих предела упругости. Поскольку.:поршень 7 кольцом В удерживается на определенном расстоянии от стенок канала 6 штуцера 5, трение между поршнем 7 и каналом 6 не возникает. Хотя деформация преобразователя 2 и невелика, она приводит к некоторому смещению гнезда 10, в контакте с которым находится поршень 7, в направлении, перпендикулярном оси поршня 7. Это смещение также- не вызывает трений, поскольку при этом поршень 7 несколько разворачивается, а кольцо 8 служит для него как бы пространственным шар ниром. При уменьшении, или снятии давления, те же процессы происходят в обратном порядке. Выходной сигнал снимается с обмоток магнитоупругого преобразователя 2, т.е. с лепестков k. Выходной сигнал будет более точно отображать информацию о величине измеряемого давления вследствие устранения -из конструкции сил трения, расширение диапазона в сторону умень шения возможно вследствие выполнения поршня 7 в форме иглы, это расширение не влечет за собой увеличения габаритов датчика. Формула изобретения Датчик давления, содержащий размещенные в корпусе поршень, конец которого соединен с преобразователем

tf перемещения поршня в электрический сигнал, и разделительную мембрану, связанную с поршнем, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, расширения диапазона измерения, уменьшения габаритов и расширения функциональных возможнос.тей, в нем разделительная мембрана выполнена в виде эластичного кольца, защемленного по внешнему контуру в проточке, выполненной в корпусе, и по внутреннему контуру - в проточке, выполненной на цилиндрической поверхности поршня. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 369439, кл. G 01 L 9/02, 1971. 2.Авторское свидетельство СССР № 3l88i 1, кл. G 01 L 11/00, 1969 (прототип).