Датчик абсолютного давления и способ его вакуумирования Советский патент 1991 года по МПК G01L7/00 

нутри опорной полости 4. Опорная полость ограничивается основным корпусом 1,. ембраной 2 и дополнительным вакуумиру- мым корпусом 5. В вакуумируемом корпусе выполнен ниппель 6, предназначенный 5 ля вакуумирования опорной полости 4. От- качное отверстие в ниппеле 6 перекрываетя экраном 7, который исключает при аварке откачного отверстия попадание инородных частиц и брызг расплавленного 10 металла в опорную полость 4 и, что особенно важно, на преобразователь 3. С вакууми- руемым корпусом 5 герметично сварен корпус капсулы 8, на дне которого помещена таблетка 9 геттерного материала. Таб- 15 летка 9 выполнена с центральным сквозным отверстием для увеличения полезной площади абсорбции и закреплена в корпусе капсулы 8 с помощью пружины 10. Для отвода тепла и предотвращения его дальней- 20 шего распространения на вакуумируемый корпус 5 при нагреве геттерного узла на корпус капсулы 8 запрессован кольцевой теплоотвод 11.

Вакуумирование и герметизация опор- 25 ной полости датчика абсолютного давления по предлагаемому способу осуществляются следующим образом.

Датчик с открытой полостью 4 с помощью специального приспособления уста- 30 навливается в вакуумном боксе. Откачка воздуха из опорной полости 4 осуществляется через ниппельное отверстие в вакуумируемом корпусе 5.

После включения в работу откачной си- 35 стемы и достижения определенного разряжения в вакуумном боксе (например, достижение давления разрежения порядка 10-1 мм рт.ст.) на источник нагрева геттер- ной капсулы 8 подается напряжение пита- 40 ния 36 В. Источник нагрева представляет собой трубку из электронагревательной спирали, при этом внутрь данной трубки, не касаясь ее, помещается только часть корпуса капсулы 8 до теплоотвода 11.45

После выхода на необходимый температурный режим геттерного узла и включения его в работу одновременное откачкой остаточного давления из опорной полости 4 из нее также удаляются посторонние примеси, 50 которые находились на поверхностях гет- терной таблетки 9. Наличие данных примесей объясняется временным интервалом хранения геттерной таблетки от момента изготовления (спекания или прессования) 55 до момента начала ее работы в опорной полости 4. В течение данного времени имеет место загрязнение поверхностей геттерной таблетки от действия газов окружающей среды. Возможность удаления

данных примесей реализуется тем обстоятельством, что активацию геттера проводят в два этапа: до заварки ниппельного отверстия и после заварки. При достижении давления порядка - 10 мм рт. ст. в вакуумном боксе и, следовательно, в объеме опорной полости 4, ниппельное отверстие в вакуумируемом корпуре 5 заваривается, тем самым опорная полость 4 изолируется от окружающей среды. Из-за дополнительного газовыделения внутри опорной полости 4, вызванного заваркой ниппеля б, давление в полости может возрасти до величины 10 - мм рт.ст. Так как геттерный узел продолжает оставаться в активном состоянии, он компенсирует указанное дополнительное газовыделение.снижая остаточное давление внутри полости до первоначальной величины. Поддержание геттера в активном состоянии может осуществляться как непрерывно (напряжение на источник нагрева подается постоянно), так и с перерывами: источник нагрева выключается после удаления посторонних примесей из опорной полости 4 (время, необходимое для удаления примесей, считается достаточным порядка 2-3 мин с момента включения геттера в активное состояние) и включается сразу же после заварки ниппельного отверстия.

За счет нейтрализации молекул остаточного газа, присутствующих в опорной полости 4, из процесса измерения исключается воздействие остаточного давления на преобразователь и в конечном счете повышаются надежность и точность измерения датчика абсолютного давления.

Принцип действия датчика следующий. При действии на мембрану 2 измеряемого давления с преобразователя 3 снимается напряжение выходного сигнала, пропорциональное приложенному давлению. При действии на датчик повышенных температур во время измерения и увеличении вследствие этого величины остаточного давления внутри опорной полости данное приращение давления компенсируется работой геттерного узла, если действующая температура при этом достаточна для его активации.

В случае натекания в опорную полость 4 давления воздуха извне при наличии в данной полости микротрещин и изменения вследствие этого выходного сигнала с преобразователя 3 достаточным является перед установкой датчика на изделие подвергнуть его выдержке в течение определенного времени при температуре, равной температуре активации геттерного узла, если термоустойчивость прибора позволяет это осуществить. Данное обстоятельство дает возможность вернуть выходной сигнал прибора (начальный разбаланс) к своему первоначальному уровню, отмеченному в формулярной градуировочной ха- рактеристике, что, в свою очередь, отражается на точности измерения абсолютного давления.

Предложенный датчик и способ его ва- куумирования обладают следующими технико-экономическими преимуществами.

Точность измерения абсолютного давления улучшается в 1,5-2 раза за счет снижения на порядок величины остаточного давления в опорной полости датчика (в заявляемом приборе эта величина равна - мм рт.ст.).

Значительно снижается время герметизации и вакуумирования опорных полостей при изготовлении датчиков (по предлагаемому способу с учетом использования заяв- ляемой конструкции, данное время снижается до 2-3 мин).

Существенно расширяется диапазон используемых высокоэффективных геттер- ных материалов, температура активации которых лежит в пределах 550-800°С.

Формула изобретения

1. Датчик абсолютного давления, содержащий корпус, упругий чувствительный элемент, разделяющий корпус на две камеры - измерительную и опорную вакуумируемую, в которой размещен параметрический преобразователь, связанный с упругим чувствительным элементом, а в стенке камеры выполнено ниппельное отверстие, а также содержащий геттерный узел с геттерным веществом, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения за счет уменьшения давления остаточных газов в опорной камере датчика, в нем геттерный узел выполнен в виде автономной

капсулы, размещенной за пределами опорной камеры, а корпус упомянутой капсулы герметично соединен со стенкой опорной камеры и выполнен из материала, коэффициент теплопроводности которого выше коэффициента теплопроводности материала корпуса опорной камеры.

2. Способ вакуумирования датчика абсолютного давления, заключающийся а откачке через ниппельное отверстие воздуха

из опорной камеры датчика, помещенного в вакуумный бокс, герметизацию опорной камеры путем заварки-ниппельного отверстия и последующем ее обезгаживании за счет активации геттерного вещества, отличаю

щ и и с я тем, что, с целью повышения производительности и уменьшения величины остаточного давления в опорной полости, активацию геттерного вещества осуществляют путем локального нагрева

геттерной капсулы, а заварку ниппельного отверстия в стенке опорной камеры производят при нагреве геттерной капсулы.

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники, в частности к датчикам абсолютного давления, и позволяет повысить точность измерения за счет уменьшения давления остаточных газов в опорной полости и производительность труда при его изготовлении. Датчик абсолютного давления содержит корпус 1, закрепленную в нем мембрану 2, связанный с ней преобразователь 3, помещенный внутрь опорной полости 4. Опорная полость 4 ограничивается вакуумируемым корпусом 5, герметично сваренным с корпусом автономной капсулы 8, на дне которой помещена таблетка 9 геттерного материала, закрепленная с помощью пружины 10. Для отвода тепла на корпус капсулы 8 запрессован кольцевой теплоотвод 11. Для вакуумирования и герметизации датчик с открытой опорной полостью 4 помещается в вакуумный бокс. Откачка воздуха осуществляется через ниппельное отверстие. На корпус капсулы 8 от источника нагрева подается тепло для удаления из опорной полости 4 посторонних примесей и инородных частиц. При достижении давления порядка 10^-3 - 10^-4 мм рт. ст. ниппельное отверстие заваривается. Геттерный узел вторично подвергается нагреву для компенсации дополнительного газовыделения, вызванного заваркой ниппельного отверстия. Принцип действия датчика основан на преобразовании с помощью преобразователя 3 деформаций мембраны, вызванной измеряемым давлением, в электрический сигнал. При действии на датчик во время измерения повышенной температуры приращение давления в опорной полости 4, вызванное этой температурой, компенсируется работой геттерного узла, что позволяет стабилизировать начальный разбаланс датчика абсолютного давления. 2 с.п.ф-лы, 1 ил.