Датчик абсолютного давления и способ его вакуумирования

(51)5 6 01 ГОСУДАРСТВЕ ПО ИЗОБРЕТЕ ПРИ ГКНТ ССС ЫЙ КОМИТЕТЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПИ ИЗС)БР Т И ВТОРСКОМ ВИДЕТЕЛ ЬСТВ конт- может нии и давле- тациыше- ьшернОй ения, остей(21) 4656559/10 (22) 14.12.88 (46) 07.08.91. Бюл, М 29 (72) В,Н;Марин, П.Г,Михайлов, В,Г.Бещеков и Н,В.Иванова (53) 531.787(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР М 1569608, кл, 0 01 1 7/00, 1988, (54) ДАТЧИК АБСОЛЮТНОГО ДАВЛЕНИЯ И СПОСОБ ЕГО ВАКУУМИРОВАНИЯ (57) Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники, в частности к датчикам абсолютногодавления, 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 Изобретение относится к областирольно-измерительной техники ибыть использовано при конструироваизготовлении датчиков абсолютногония с высокими точностными и эксплуаонными характеристиками. Целью изобретения является пов ние точности измерения за счет умен ния давления остаточных газов в опо полости датчика абсолютного давл расширение конструктивных возможн 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 иноаодных частиц. При достижении давления порядка 10 - 10 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 Ы мембраны, вызванной измеряемым давлением, в электрический сигнал. При действиина датчик во время измерения повышенной температуры приращение давления в опор- . - ной полости 4, вызванной этой температурой, компенсируется работой геттерного узла, что позволяет стабилизировать на- д чальный разбаланс датчика абсолютного 0 давления, 2 с.п, ф-лы, 1 ил.(ь прибора и повышение производительности 0 труда при его изготовлении.Изобретение поясняется чертежом, на котором изображен датчик абсолютного давления.Датчик абсолютного давления содержит корпус 1, в котором жестко закреплен воспринимающий давление элемент, выполненный, например, в виде мембраны 2, параметрический преобразователь 3, например тензометрический, связанный с корпусом 1 и мембраной 2 и находящийсявн т и опо ной полости 4. Опорная полость данных примесей реализуется тем обстоя 4 ограничивается основным корпусом 1,. тельством, что активаци г р р дию гетте ап ово ятмембраной 2 и дополнительным вакуумиру- в два этапа: до заварки ниппельного отверемым корпусом 5, В вакуумируемом корпусе стия и после заварки, При д 4 остижении дав- .5 выполнен ниппель б, предназначенный 5 ления порядка 10 - 10 мм рт, ст. во орной полости 4. От- вакуумном боксе и, следовательно, в объемекачное отверстие в ниппеле б перекрывает- опорной полости 4, ниппельное отверстие вся эк аном 7; который исключает при вакуумируемомкорпуре 5 заваривается,темзаварке откачного отверстия попадание самым опорная полость 4 изолируется отинородных частиц и брызг расплавленного 10 окружающей среды. Из-за дополнительногометалла в опорную полость 4 и, что особен- . газовыделения внутри опорной полости 4,но важйо, на преобразователь 3. С вакууми- вызванного заваркой ниппеля б, давленизе в5 герметично сварен полости может возрасти до величины 10гкорпус капсулы 8, на дне которого помеще мм рт,ст. Так как геттерный узел прона таблетка 9 геттерного материала. Таб должает оставаться в активном состоянии,летка 9 выполнена с центральным сквозным он компенсирует укаэанное дополнительотверстием для увеля увеличения полезной пло- ное газовыделение,снижая остаточное давщади абсорбции и закреплена в корпусе ление внутри полости до первоначальной8 р жины 10. Для от- величины. Поддержание геттера в активномвода тепла и предотвращения его дальней состоянии может осуществляться как нешего распространения на вакуумируемый прерывно (напряжение на источник нагревакорпус 5 при нагреве геттерного узла на подается постоянно), так и с перерывами: .корпус капсулы 8 запрессован кольцевой источник нагрева выключается после удалетв 11., ния посторонних примесей из опорной поВакуумирование и герметизация опор лости 4 время, необх ди дл удной полости датчика абсолютного давления примесей, считается достаточным порядкапо предлагаемому способу осуществляются 2 - 3 мин с момента включения геттера в акследующим образом. тивное состояние) и включается сразу жеДатчик с открытой полостью.4 с по- после заварки ниппельного отверстия.мощью специального приспособления уста За счет нейтрализации молекул остаточнавливается в вакуумном боксе, Откачка ного газа, присутствующихвопорнойполоости 4 осуществля- .сти 4, иэ процесса измерения исключаетсявоздуха из опорнои полостиется через ниппельное отверстие в вакууми- воздействие остаточного давления на преруемом корпусе 5, образователь и в конечном счете повышаютП с включения в работу откачнойси ся надежность и точность измерениястемы и достижения определенного разря- датчика абсолютного давлвления.к мном боксе (например, Принцип действия датчика следующий,б н 2 изме яемогодостижение давления разрежения порядка При действии на мембрану р10 - 1 мм рт.ст.) на источник нагрева геттер- давления с преобразователя 3 снимаетсяной капсулы подает8 дается напряжение пита напряжение выходного сигнала, пропорциению. П иния 36 В. Источник нагрева представляет овальное приложенному давлению. рисобой трубку из электронагревательной действии на датчик повышенных темперам вн т ь анной трубки, не тур во время измерения и увеличении вследкасаясь ее, помещается только часть корпу- ствие этого величины остаточного давленияса капсулы 8 до теплоотвода 11. 45 внутри опорной полости данное приращеПосле выхода на необходимый темпера- ние давления компенсируется работой геттурный режим геттерного узла и включения терного узла,"зла," если действующаяего в работу одновременно с откачкой оста- температура при этом достаточна для еготочного давления из опорной полости 4 из активации,нее также удаляются посторонние примеси, 50 В случаечае натекания в опорную полостьво ха извне и и наличии вкото рые находились на поверхностях гет давления в зду рб 9, Н личие данных приме- данной полости микротрещин и из елицим нениятерной та летки, аличиг игнала с п всей объясняется временным интервалом вследствие этого выходного с Яб от момента образователя 3 достаточным является пеиэготовления (спекания или прессования) 55 ред установкой датчика на изделиеб в опорной подвергнуть его выдержке в течение опреполости 4, В течение данного ве анного времени име- деленного времени при температуре, равгоет место загрязнение поверхност йхностейгеттер- ной температуре активации геттерногной таблетки от деиствиствия газов узла, если термоустойчивость прибора по- стояокружающей среды, озможност, В, сть удаления зволяет это осуществить. Данное обсттельство дает возможность вернуть выход- образователь, связанный супругимчувствиной сигнал прибора (начальный разбаланс) . тельным элементом, а в стенке камеры вык своему первоначальному уровню, отме- полнено ниппельное отверстие, а также ченному в формулярной градуировочной ха- содержащий геттерный узел с геттерным верактеристике, что, в свою очередь, 5 ществом, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с отражается на точности измерения абсо-целью повышения точности измерения за лютного давления. счет уменьшения давления остаточных гаПредложенный датчик и способ его ва- зов в опорной камере датчика, в нем геттеркуумирования обладают следующими техни- ный узел выполнен. в виде автономной ко-экономическими преимуществами. 10 капсулы, размещенной за пределами опорТочность измерения абсолютного дав- ной камеры, а корпус упомянутой капсулы ления улучшается в 1,5-2 раза за счет сни- герметично соединен со стенкой опорной жения на порядок величины остаточного камеры и выполнен из материала, коэффидавления в опорной полости датчика (в за- циент теплопроводности которого выше коявляемом приборе эта величина равна 1 О 15 эффициента теплоправодности материала - 10 мм рт.ст.), корпуса опорной камеры.Значительно снижается время гермети; Способ вакуумирования датчика абзации и вакуумирования опорных полостей солютного давления, заключающийся в атпри изготовлении датчиков (по предлагае- качке через ниппельное отверстие воздуха мому способу с учетом использования заяв из опорной камеры датчика, помещенного в ляемой конструкции, данное время . вакуумный бокс, герметизацию. опорной.каснижается до 2-3 мин), меры путем заварки ниппеаьного отверстияСущественно расширяется диапазон . и последующем ве обезгаживании за счет . используемых высокоэффективных гетнер-:. активации геттерного вещества, о т л и ч а юныхматериалов,температураактивациико щ и й с я тем, что, с целью повышения торых лежит в пределах 550-800 С.: производительности и уменьшения величиФормула изобретения ны остаточного давления в опорной поло,Датчикабсолютногодавления,содер- сти, активацию геттерного вещества жащий корпус, упругий чувствительный эле- осуществляют путем локального нагрева мент, разделяющий корпус на две камеры - 30 геттерной капсулы, а заварку ниппельного измерительную и опорную вакуумируемую, отверстия в стенке опорной камеры произв которой размещен параметрический пре- водят при нагреве геттерной капсулы.