Высокотемпературный тензорезистор Советский патент 1982 года по МПК G01B7/16 

(54) ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНШ ТЕНЗОРЕЗИСТОР

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения динамических деформаций различных деталей, работаюьщх при высоких температурах, например лопаток колес и направляйщих аппаратов газовых турбин. Известен высокотемпературный теизорезистор, содержащий жестко закреп ленную на тензометрируемой детали электроизоляционную подложку, выполненную из жаростойкого цемента,чувст вительный элемент, размещенный на подложке, и защитный электроизоляционный слой, выполненный из жаросто кого цемента, с помощью которого чув ствительный элемент и выводные проводники прикреплены к подложке tl3Недостатком указанного тензорезяс тора является то, что он имеет малый ресурс при воздействии высоких темпе ратур порядка 900-1000 С и динамичес ких (вибрационных) деформаций порядк Е +(400-600) Ю . Например, ресурс 50% тензорезисторов с чувствительными элементами из проволоки сплава Н80Х20 диаметром 0,04 мм при динамических деформациях 6 i400-1 и температуре 1000°С составляет (390-458) 10 циклов деформирования. что в ряде случаев является совершенно недостаточным для получения данных, необходимых для достоверной оценки напряженного состояния деталей.газотурбинных двигателей. Малый ресурс указанного тенйоре- . зистора обусловлен образованием микротресшн в цементной подложке под воздействием высоких температур и динамических деформаций. Причиной разрушения чувствительного элемента и, следовательно, малого ресурса тензорезистора является возникновение локальных концентраций напряжений проволочной решетки чувствительного элемента в MecTcix ее пересечения микротрещинсши. Растрескивание цемента при высоких температурах тем больше, чем больше разность коэффициентов температурного расширения материалов тензометрируемой детали и цемента. Известен также высокотемпературный тензорезистор, содержащий электроизоляционную подложку в виде слоя сплавленных между собой частиц жаростойкого окисла, чувствительный элемент, размещенный на подложке, и защитный электроизоляционный слой, выполненный из жаростойкого окисла и закрепляпщий чувствительный элемент на электроизоляционной подложке. Частицы жаростойкого окисла при их нанесении на поверхность исследуемой детали, сплавляясь между собой, образуют прочное покрытие, выдерживающее высокие температуры (порядка 1000НОО С) без образования микротрещин 2. Недостаток этого тензорезистора заключается в том, что он имеет малый ресурс при воздействии высоких температур и: динамических деформаций. I Например, ресурс 50% тензорезистоipoB с чувствительными элементами из проволоки сплава Н80Х20 диаметром 0,04 мм при динамических деформациях g. +400-10 6 и температуре 1000°С составляет (218-330) 10 циклов деформирования. Причиной малого ресурса этих тензо резисторов является то, что в процессе нанесения защитного слоя, закрепляющего чувствительный элемент тензо резистора на подложке, под воздействием расплавленных частиц жаростойкого окисла, летящих с большой скоростью, мИКропроволока чувствительно элемента получ-ает значительные повре дения. Цель изобретения - повьошение ресу са высокотемпературного тезнзорезистора при измерении динамических дефо маций, Указанная цель достигается тем,чт в высокотемпературном тензорезисторе содержащем электроизоляционную подло ку в виде слоя, сплавленных между соб частиц жаростойкого окисла, чувствительный элемент, размещенный на подложке, защитный электроизоляционный слой,закрепляющий чувствительный элемент на электроизоляционной подпожке выполнен из жаростойкого цемента. На чертеже представлена конструкция высокотемпературного тензорезистора. Тензорезистор состоит из электроизоляционной подложки 1 в виде сплав ленных между собой частиц жаростойкого окисла, например AIjOj/ жестко связанной с поверхностью тензометрируемой деталью 2, чувствительного элемента 3 с выводными проводниками.. 4 и защитного электроизоляционного слоя 5, выполненного из жаростойкого цемента, крепящего чувствительный элемент с выводными проводниками к электроизоляционной подложке. Процесс изготовления тешзорезистора заключается в следующем. Проводят пескоструение тензометри руемой детали 2 в месте, установки тензорезистора. Наносят электроизоля ционную подложку 1 из жаростойкого окисла, например мб тодом газо пламенного или плазменного напыления. Размещают и закрепляют чуветвительный элемент 3 тензорезистора о выводными проводниками 4 на подложке 1 при помощи временных перемычек, выполненных, например, из полосок лейкопластиря, ленточкного нихрома и т.д.. НанЬсят защитный слой 5 из жаростойкого цемента на участки чувствительного элемента 3 с выводными проводниками 4, свободные от временных перемычек. Проводят воздушную сушку слоя цемента для его отверждения, удаление временных пере1 ычек с чувствительного элемента и выводных проводников, окончательное нанесение защитного слоя цемента на участки чувствительного элемента и выводных проводников, находящихся под временными перемычками. Затем проводятВоздушную сущку защитно1 о слояцемента с последующей термической обработкой тензорезистора. Основное преимущество предлагаемой конструкции -тензорезистора заключается в том, что его ресурс при 900-1000°С и динамическихдеформациях е ± (400-600) 10 в 5-8 раз выше ресурса тензорезисторов известных конструкций. Причина повышенного ресурса этого тензорезистора заключается в том, что в его конструкции чувствительный элемент расположен на электроизоляционной подлох ке в виде слоя сплавленных между собой частиц жаростойкого окисла, практически не подверженного расстрескиванию при высоких температурах, а защитный электроизоляционный слой, закрепляющий чувствительный элемент, выполнен из жаростойкого цемента, при нанесении которого не происходит повреждение чувствительного элемента. Формула изобретения Высокотемпературные тензорезистор, содержащий электроизоляционную подложку в виде слоя сплавленных между собой частиц жаростойкого окисла, чувствительнЕяй элемент, размещенный на подложке, и заьщтный электроизоляционный слой, закреплякщий чувствительный элемент на электроизоляционной подложке, отличающийся тем, что, с целью повышения ресурса тензорезистора при измерении динамических деформаций, защитный электроизоляционный слой выполнен из жаростойкого цемента. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Высокотемпературные тензодатчики. Сб. статей под ред.Н.П.Клоко.вой. М., Машгив, 1953,q. 73-77. 2.Авторское свидетельство СССР № 275487, кл. G 01 В 7/18, 1968 (прототип).

х

/

s-sffiBfiSPS sariws