Силоизмерительный датчик Советский патент 1982 года по МПК G01L1/22 

(54) СИЛОИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ДАТЧИК

1

Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано в устройствах контроля и регулирования технологических процессов.

Известен тензометрический датчик усилия, содержащий корпус, мембрану, силовоспринимающий центр, связанный через мембрану с упругим элементом, выполненным в виде тела вращения с цилиндрической внешней поверхностью, на которой навиты тензорезисторы 1.

Однако этот датчик не обеспечивает требуемой точности измерения при кратковременных осевых и боковых ударных нагрузках, превышающих номинальную.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является силоизмерительный датчик, содержащий упругий элемент с рабочей частью в виде полого цилиндра и с жесткими участками на концах цилиндра, размещенный внутри корпуса и связанный с последним одним жестким участком через мембрану, а другим участком - жестко, и тензорезисторы, укрепленные на рабочей части упругого элемента 2.

Известный силоизмерительный датчик также обладает недостаточной точностью измерения при кратковременных нагрузках, превышающих номинальные.

Цель изобретения - повышение точности измерения при кратковременных нагрузках, превышающих номинальные.

5Указанная цель достигается тем, что в

известный силоизмерительный датчик, содержащий корпус, упругий элемент с рабочей частью в виде полого цилиндра с жесткими участками на концах цилиндра, размещен,Q ный внутри корпуса и связанный с ним одним жестким участком через мембрану, а другим участком - жестко, и тензорезисторы, укрепленные на рабочей части упругого элемента, введен силопередающий элемент с дополнительной мембраной, выполненный в виде установленного коаксиально упругому элементу сплощного цилиндра, один конец которого жестко связан с одним жестким участком упругого элемента, а второй его конец связан с корпусом через дополнительную мембрану, причем второй жесткий участок упругого элемента выполнен в виде усеченного конуса с прорезями по образующей , а в верхней цилиндрической части упругий элемент снабжен четырьмя приливами, жестко связанными с мембранойг и силопередающим элементом, под которыми размещены параллельными рядами тензорезисторы, при этом цилиндрическая поверхность между этими рядами выполнена с отверстиями.

Кроме того, тензорезисторы включены в мостовую схему так, что теизорезисторы, размещенные в разных рядах по горизонгалм и в соседних по вертикали, включены в одно плечо измерительного моста последовательно.

На фиг. 1 представлен предлагаемый датчик, общий вид; на фиг. 2- сечение Л-А на фиг. 1; на фиг. 3 - развертка цилиндрической части упругого элемента и расположение тензорезисторов; на фиг. 4 - узел I на фиг. 1.

Датчик содержит упругий элемент в виде полого цилиндра 1, переходящий снизу в усеченный конус 2, имеющий четыре прорези 3 по образующей поверхности. Тензорезисторы 4-И размещены на цилиндрической поверхности упругого элемента 1 так, что тепзорезисторы одного плеча 4 и 5 измерительного моста, включенные последовательно, расположены в разных рядах по горизонтали и в соседних по вертикали. С верхнего торца цилиндр снабжен четырьмя приливами 12, жестко связаными с мембраной 13, имеющей проточку для соединения с корпусом 14. На цилиндрической части упругого элемента 1 между вертикальными pядaJMи тензорезисторов выполнены отверстия 15. Силопередающий элемент 16 связан через мембрану 17 с корпусом 14, а через мембрану 13 - с упругим элементом 1. В нижнем основании усеченного конуса 2 выполнена кольцевая проточка 18, служащая для закрепления упругого элемента в нижней части корпуса 14 винтами 19. Для соединения силопередающего элемента 16 с мембраной 17 корпуса служит фасонная шайба 20. Горизонтальные поверхности мембран 13 и 17с двух сторон выполнены с кольцевыми проточками 21, расположенными со смещением верхней проточки относительно нижней на половину щага.

Датчик работает следующим образом.

Измеряемое усилие Р, приложенное сверху на Силопередающий элемент или снизу с помощью резьбового углубления в нем, передается на упругий элемент, который подвергается упругой деформации сжатия. Эта деформация преобразуется тензорезисторами, образующими тензометрический мост, в электрический сигнал, пропорциональный измеряемому усилию. Последовательно соединенные тензорезисторы 4 и 5, 6 и 7, 8 и 9, 10 и 11 каждого плеча измерительного моста размещены в разных рядах по горизонтали и в соседних по вертикали, что обеспечивает исключение погрешности в измерениях из-за неоднородности материала упругого элемента и при действующих нагрузках, сдвинутых относительно центральной оси.

Благодаря наличию конусной части 2 с прорезями 3, служащей одновременно амортизатором упругого элемента, значительно

улучщаются метрологические характеристики датчика за счет более равномерного распределения напряжения внутри упругого элемента 1, что снижает упругие несовергиенства в нем, а цилиндрическая жесткость

упругого элемента, создаваемая четырьмя приливами в верхней его части, жестко связанными с мембраной и силопередающим элементом, обеспечивает нечувствительность датчика к кратковременным боковым ударным нагрузкам, превышающим номинальные, сохраняя при этом его работоспособность.

Формула изобретения

элемент с дополнительной мембраной, выполненный в виде установленного коаксиально упругому элементу сплощного цилиндра, один конец которого жестко связан с одним жестким участком упругого элемента, а второй его конец связан с корпусом через дополнительную мембрану, причем второй жесткий участок упругого эле.мента выполнен в виде усеченного конуса с прорезями по образующей, а в верхней цилиндрической

части упругий элемент снабжен четырь.мя приливами, жестко связанными с мембраной и силопередающим элементом, под которыми размещены параллельными рядами тензорезисторы, при этом цилиндрическая поверхность между этими рядами выполнена

с отверстиями.

по вертикали, включены в одно плечо измерительного моста последовательно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

№ 473913, кл. G 01 L 1/22, 1973 (прототип). Г2 6 Фг/г.З