Датчик давления

 

Использование: при измерении давления различных сред с повышенной точностью . Цель: повышение точности и стабильности тензометрического датчика давления. Сущность изобретения: введение тензомодуля, выполненного в виде ступенчатой чаши с соотношением размеров, исключающих влияние остаточных напряжений от сварки и термоупругих напряжений корпуса . К корпусу, имеющему штуцер для подвода давления, приварено основание, к нижней части которого по контуру приварена мембрана со штоком. К верхней части основания приварена отбортовка тонкостенного цилиндра чашеобразного тензомодуля . На нижней плоскости тензобалки, выполненной в дне тензомодуля метода вакуумного напыления, нанесены четыре металлопленочных тензорезистора, соединенные в мостовую схему. Верхний конец штока приварен к центральной части тензобалки . В выточке плоской части тензомодуля над тензобалкой установлена колодочка с жесткими токоподводами, изолированными стеклянными втулками. Нижние торцы токоподводов с помощью микропроводов соединены с контактными площадками планарной структуры тензомоста. Для предохранения мембраны от перегрузочных давлений предусмотрен упор. Положительный эффект: повышение точности и стабильности тензометрического датчика давления, работающего в условиях действия вибрации и знакопеременных температур. 2 ил. Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 G 01 i 9/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

- 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4882267/10 (22) 11.11.90 (46) 30.11.92. Бюл. М 44 (71). Энгельсское опытно-конструкторское бюро "Сигнал" (72) В.А.Раков, В,Г.Тимошенко, В.Г.Хащев и

А.И.Кармеев (56) Датчик давления ВТ-220.

Авторское свидетельство СССР

М 1345074, кл. G 0119/04, 1986. (54) ДАТЧИК ДАВВЕ НИЯ (57) Использование: при измерении давления различных сред с повышенной точностью. Цель: повышение точности и стабильности тензометрического датчика давления. Сущность изобретения: введение тензомодуля, выполненного в виде ступенчатой чаши с соотношением размеров, исключающих влияние остаточных напряжений от сварки и термоупругих напряжений корпуса, К корпусу, имеющему штуцер для подвода давления, приварено основание, к

Изобретение относится к области авиационного приборостроения, а именно к датчикам, измеряющим давление в различных системах самолетов, К авиационным штатным (влияющим на безопасность полета) бортовым приборам предъявляются требования сохранения заданных метрологических характеристик и надежности в течение длительного (20000-30000 ч) эксплуатационного ресурса в условиях действия значительных уровней виброперегруэок, высокой и низкой температуры. а также термоударов.,,5U 1778569 А1 нижней части которого по контуру приварена мембрана со штоком. К верхней части основания приварена отбортовка тонкостенного цилиндра чашеобразного тенэомодуля, На нижней плоскости тензобалки, выполненной в дне тензомодуля метода вакуумного напыления, нанесены четыре металлопленочных тензорезистора, соединенные в мостовую схему. Верхний конец штока приварен к центральной части тенэобалки. В выточке плоской части тензомодуля над тензобалкой установлена колодочка с жесткими токоподводами, изолированными стеклянными втулками. Нижние торцы токоподводов с помощью микропроводов соединены с контактными площадками планарной структуры тензомоста. Для предохранения мембраны от перегрузочных давлений предусмотрен упор. Положительный эффект: повышение точности и стабильности тензометрического датчика давления, работающего в условиях действия вибрации ! и знакопеременных температур. 2 ил. ! авввь 3

Ql

Одним из путей решения этой пробле-,о мы является создание конструкции датчика 0 с использованием монолитного механоэлектрического преоорааоаатела, например, )3и интегрального тензорезисторного, не содержащего трущихся подвижных элементов. Известен датчик давления типа ВТ-220, предназначенный для разового применения и изготавливаемый отечественной промышленностью. Он содержит корпус со штуцером, мембрану и тензомодуль. Тензомодуль представляет собой плоский диск, в котором выполнена бесконсольная упругая

1778569 балка с втулкой в центре. На полированную плоскость тензобалки способом тонкопленочной технологии нанесены четыре тензорезистора, Тензомодуль соединен с корпусом. а центральная втулка балки соединена со штоком с помощью резьбовых соединений.

Известна конструкция датчика давления с тенэорезистивным преобразователем,в котором тензомодуль выполнен в виде чаши с толстыми стенками, через которые пропущены винты крепления тензомодуля к корпусу. Центральна втулка тензобалки присоединяется к штоку также с помощью резьбьь

Недостатком этой конструкции является то, что при длительном воздействии вибрации и многократных воздействий температур от минус 60 С до + 150 С в резьбовых соединениях происходит релаксация напряжений, приводящая к микролюфтам и появлению значительных дополнительных погрешностей датчиков в процессе эксплуатации, Целью изобретения является повышение точности и стабильности датчика давления, Сущность изобретения заключается в том, что тензомодуль своей верхней частью приварен к основанию, а для исключения влияния остаточных напряжений от сварки и термомеханических напряжений, возникающих в корпусе, тензомодуль выполнен в виде ступенчатой чаши высотой более одной четверти ее диаметра, первая ступень выполнена на половине высоты чаши и образует тонкостенный цилиндрический участок, на котором по краю выполнена наружная отбортовка, а упругая балка выполнена в дне чаши оси ее симметрии, при этом толщина стенки цилиндрического участка в 7-10 раэ меньше расстояния от конца балки до внешней цилиндрической поверхности чаши, причем чаша расположена с радиальным зазором внутри полости, выполненной в основании, На фиг. 1 приведена конструкция датчика.

К корпусу 1 приварено основание 2.

Мембрана 3 приварена по наружному контуру к отбортовке основания 2. К жесткому центру мембраны приварен шток, Верхняя часть основания 2 приварена к наружной отбортовке тензомодуля 5, На нижней плоскости упругой балки, выполненной в дне тенэомодуля 5, методом вакуумного напыления нанесены четыре металлопленочных тенэореэистора, соединенные в мостовую схему(на чертеже не показано). В плоскости части тензомодуля выполнена выточка с

15

25 гораздо меньше, чем момент сопротивления кольца жесткости, образованного в дне

35

55

45 бортом, в которой установлена колодочка 6 с жесткими токопроводами 7, изолированными стеклянными втулками 8. Колодочка приварена точечной лазерной сваркой. Нижние торцы токопроводов 7 с помощью микропроводов 9 термокомпрессионной сваркой присоединены к контактным площадкам планарной тензоструктуры тензомоста. Для предохранения мембраны 3 от перегрузочных давлений в основании 2 установлен регулируемый предохранительный упор 10. Датчик закрыт кожухом 11, который в нижней части приварен герметично к корпусу 1, а в верхней части — к корпусу герметичной электрической вилки 12, Внутренняя полость датчика вакуумирована, На фиг. 2 приведена конструкция тензомодуля с упругой бесконсольной балкой, Тонкостенная цилиндрическая часть тензомодуля 5 выбранной высоты является компенсатором термомеханических и остаточных напряжений, возникающих в сварном шве и околошовной зоне, т.к. момент сопротивления тонких стенок при их изгибе тензомодуля. При этом термомеханические и остаточные напряжения не передаются на измерительный элемент-балку и не ухудшают метрологические характеристики датчика, Работа датчика заключается в следующем, Измеряемое давление поступает в штуцер корпуса 1 и воздействует на мембрану

3. Мембрана деформируется и с помощью штока 4 прогибает упругую балку тензомодуля 5, При этом происходит деформация тензореэисторов. расположенных на нижней плоскости балки, изменение их сопротивлений и разбалансировка мостовой схемы. При питании мостовой схемы электрическим током изменение выходного сигнала пропорционально изменению давления и регистрируется вторичной аппаратурой.

Формула изобретения

Датчик давления, содержащий корпус со штуцером,установленное в корпусеоснование с прикрепленным к нему тензомодулем с упругой балкой с тензорезисторами и мембрану. связанную с центром упругой балки с помощью штока, пропущенного через отверстие основания, о т л и ч а ю щи йс я тем, что, с целью повышения точности и стабильности, в нем тензомодуль выполнен в виде ступенчатой чаши высотой более одной четверти ее диаметра, первая ступень выполнена на половине высоты чаши и образует тонкостенный цилиндрический уча1778569

Составитель О.Полее

Редактор Н.Коляда Техред М.Моргентал Корректор А.Мотыль

Заказ 4184 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 сток, на котором по краю выполнена наружная отбортовка, а упругая балка выполнена в дне чаши вдоль оси ее симметрии. при этом толщина стенки цилиндрического участка в 7-10 раз меньше расстояния от конца балки до внешней цилиндрической поверхности чаши, причем чаша расположена с радиальным зазором внутри полости, выполненной в основании, и прикреплена к нему

5 своей отбортовкой при помощи сварки.