Датчик для определения давления высокотемпературных сред

(19 ТЕНИ- 7 2 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Днепропетровский филиал Научно-исследовательского института резиновой промышленности(56) Авторское свидетельство СССРМ 882296, кл, 6 011 19/06, 1976,Патент ВеликобританииМ 1088723, кл, 6 011 9/04, 1967,(54) ДАТЧИК ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДАБЛНИЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ СРЕД 742659 А 1(57) Использование; контрольно-измерительная техника, а именно датчики для определения давления высокотемпературных средств, Сущность изобретения: датчик содержит капилляр (10), установленный между чувствительным элементом (2) и мембраной (4), выполненной из эластичного материала. В центре мембраны (4) со стороны капилляра выполнена полость в виде части сферы радиусом, равным 1,2 - 1,6 диаметра рабочей части мембраны, а толщина в ее центре равна 0,6 - 0,8 толщины ее периферийной части, Перемещение мембраны (4) под действием давления через разделительную жидкость передается на чувствительный элемент. 1 з.п. ф-лы, 2 ил,Изобретение относится к контрольноизмерительной технике, в частности к датчикам для определения давления высокотемпературных сред, например давления резины в формующем гнезде прессформы в процессе вулканизации резинотехнического изделия (РТИ).Широко используемые в промышленности тензорезисторные датчики давления работоспособны в ограниченном диапазоне температур чС, Известные конструкции устройств для измерения давления высокотемпературных сред направлены на выведение тензорезисторного датчика из зоны действия высокой температуры с помощью различного рода систем (поршней штоков, капиллятор с жидкостью и т.д,), передающих давление от элемента, отделяющего устройство от измеряемой среды (разделительный элемент), к тензорезисторному датчику (чувствительный элемент).Недостатками указанных устройств являются низкая чувствительность и значительные погрешности измерения в диапазоне невысоких давлений,до 10 МПа), при которых производится вулканизация РТИ,Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является датчик для определения давления высокотемпературных сред, содержащий упругий разделительный элемент в виде плоской металлической мембраны с сферической полостью, чувствительный элемент, связанный с преобразователем перемещения, между которыми по оси симметрии установлен капилляр, заполненныйй разделительной жидкостью.Недостатком известного датчика является недостаточная чувствительность к низким давлениям измеряемой среды из-за ненапряженного исходного состояния мембраны и выполнение ее из металла.Целью изобретения является повышение чувствительности датчика.Указанная цель достигается тем, что в датчике для определения давления высокотемпературных сред, содержащем разделительный элемент, выполненный в виде плоской мембраны, чувствительный элемент, связанный с преобразователем перемещения, между которыми по оси симметрии установлен капилляр, заполненный разделительной жидкостью, разделительный элемент выполнен из эластичного материала в виде плоской мембраны, в центре мембраны со стороны капилляра выполнена полость в форме части сферы радиусом, равным 1,2 - 1,6 диаметра рабочей части мембраны, при этом толщина мембраны в центре равна 0,6 - 0,8 ее толщиныпериферийной части. Объем разделительной жидкости на 10 - 1500 превышает объем,5 образованный чувствительным элементом,капилляром и мембраной. Длина капилляравыбрана из соотношения=к - Р,Тч10 где К - эмпирический коэффициент, равный100 мм;Тр - расчетная температура измеряемой среды;Тч- предельно допустимая температура15 чувствительного элемента.Резина на основе теплостойкого каучука, из которого выполнена мембрана, должна иметь относительное удлинение прирастяжении не менее 300 и условную20 прочность при разрыве не ниже 10 МПа,На фиг,1 показан датчик, общий вид; нафиг.2 - мембрана до установки в датчик.Датчик для определения давления высокотемпературных сред содержит штуцер25 1, в котором установлен чувствительныйэлемент 2 (например, тензорезисторныйдатчик давления типа ВТ в 2 по ТУ ВТ2.832,017), уплотненный фторопластовойпрокладкой 3. Мембрана 4 (фиг.2) из эла 30 стичного материала, в которой выполненаполость в форме части сферы радиусом В,равным 1,2 - 1,6 диаметра рабочей частимембраны Ом, ограниченной внутреннимдиаметром втулки б, имеет толщину и в ее35 центре, равную 0,6 - 0,8 ее толщины периферийной части Н. Мембрана 4 установлена вштуцере 5 и закреплена с помощью втулкиб и гайки 7, Штуцер 5 снабжен по наружномудиаметру резьбой 8 для установки в устрой 40 ство с высокотемпературной средой. Уплотнение штуцера 5 в устройствеобеспечивается фторопластовой прокладкой 9. Штуцеры 1 и 5 соединены капилляром10 длиной, заключенным в корпус 11, име 45 ющим продольные прорези 12 для улучшения охлаждения капилляра, Внутреннийобъем устройства образован полостью 13 вштуцере 5, ограниченной мембраной 4, полостью 14 капилляра 10 и полостью 15 в50 штуцере 1, ограниченной мембраной тензорезисторного датчика. Полости 13, 14 и 15заполнены разделительной жидкостью,объем которой на 10 - 15;4 превышает объемуказанных полостей, что позволяет дефор 55 мировать плоскую мембрану (фиг,2) в сферическую (фиг.1) и тем самым перевестимембрану в напряженно-неравновесное состояние, повышающее чувств;. гельностьдатчика давления.1742659 40 45 50 55 Датчик давления, заполненный жидкостью, тарируют известным способом по образцовому манометру.П р и м е р. Определение давления резины в процессе ее вулканизации в прессформе. В собранную пресс-форму, загруженную резиновой смесью, устанавливают датчик давления путем вворачивания штуцера 5 в соответствующее отверстие формующего гнезда пресс-формы (не показано). Пресс-форму перемещают в рабочую зону вулканизационного пресса. Тензорезисторный датчик 2 подсоединяют к источнику питания постоянного тока и потенциометру (не показано) для регистрации и автоматической записи определяемого давления резины. Закрывают вулканизационный пресс и задают усилие прессования на пресс-форму. Мембрана воспринимает давление резины в пресс-форме и через разделительную жидкость, заполняющую датчик, передает его тензорезисторному датчику 2 давления, соединенному с потенциометром, показывающим и записывающим давление резины на диаграмме. Диаграмма расшифровывается с помощью тарировочного графика.Изобретение позволяет определять давление резины в формующем гнезде пресс-формы в течение всего цикла вулканизации РТИ в диапазоне 0 - 15 МПа с погрешностью не более й 2 ф, от измеряемого значения. Определение давления резины используется для целенаправленного изменения технологии изготовления РТИ с целью достижения заданных свойств и качества РТИ, а также для контроля процесса вулканизации серийных РТИ для повышения их качества. Формула изобретения1. Датчик для определения давления высокотемпературных сред, содержащий разделительный элемент, выполненный в виде5 плоской мембраны, и чувствительный элемент, связанный с преобразователем перемещения, между которыми по осисимметрии установлен капилляр, заполненный разделительной жидкостью, о т л и ч а 10 ю щ и й с я тем, что, с целью повышениячувствительности, в нем плоская мембранавыполнена из эластичного материала, а в еецентре со стороны. капилляра выполненаполость в форме части сферы радиусом, рав 15 ным 1,2-1,6 диаметра рабочей части мембраны, при этом толщина мембраны в еецентре равна 0,6 - 0,8 толщины ее периферийной части, а объем разделительной жидкости на 10 - 15 ф превышает объем,20 образованный чувствительным элементом,капилляром и мембраной, причем длина капилляра выбрана из соотношенияТсрТч25 где К - эмпирический коэффициент, равный100 мм;Тср - расчетная температура измеряемой среды;Тч - предельно допустимая температура30 чувствительного элемента,2. Датчик по п,1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что мембрана выполнена из резины на основе теплостойкого каучука, имеющей от носительное удлинение при растяжении неменее 300 и условную прочность при разрыве не ниже 10 МПа.1742659ХОЗАб."РОСоставитель Е, Шваяактор М, Янкович Техред М,Моргентал Корректор В, Гирняк Заказ 2278 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при Г:; гр С113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5роизводственно-издательский комбинат "Патент"г, Ужгород, ул.Гагарина, 101