Датчик разности давлений

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 9/12, 7/О 4 С в в. Е: "прибо- ьзован змеревных во СССР 1979. л. 338-40, алых и зн ым чениями рабочихпредъявляются вы 19 кие требования ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГННТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ 21) 4309821/24-1022) 06.07.8746) 23.05.89. Бюл, Иф 1972) В.А.Раков, В.Г.ТимоЕ,П.Емцев53) 531.787(088.8)56) Авторское свидетель87000, кл. С О 1 Ь 9/ОПатент США ив 3013234(57) Изобретение ростроению и мож при разработке д ния разности давл сред, в том числ разностей давлен атно сится т быть исп тчиков для ений агрес датчиков м ий с высокимавлений, к1481 тойчивости к воздействию температурных и механических нагрузок, и позволяет обеспечить высокую точность измерения. Измеряемые давления подаются к каналам 2 и 3 и через трубку 11, канал 9 в плате 4 и внутреннюю полость корпуса 1 соответственно к чувствительным манометрическим элементам, выполненным за одно целое с платой 4 в виде двух идентичных стоек 5 и б прямоугольного сечения, обращенных широкими продольными гранями друг к другу. В каждой стойке 5 и 6 выполнены по четыре глухих цилиндрических канала, расположенных вдоль широких продольных граней сим 607метрично поперечной оси стоек, причем два средних канала каждой стойки смещены в сторону одной широкой продольной грани, а два крайних - в сторону противоположной грани, Одно давление поступает в два средних канала каждой стойки, а другое - в крайние каналы, что вызывает поворот обоих стоек вследствие асимметричного расположения каналов в ней. На концах стоек установлены диски 12 и и 13, на которых нанесены электроды 16 и 17 емкостного преобразователяПри деформации стоек 5 и 6 изменяется емкость между электродами 16.6 ил.1Изобретение относится к области приборо. строения и может быть использовано при разработке датчиков для измерения разности давлений агрессивных сред, в том числе датчиков малых разностей давлений с высокими значениями рабочих давлений, к которым предъявляются высокие требования устойчивости к воздействию температурных и механических нагрузок.Целью изобретения является ловышение точности.На фиг. 1 показан датчик разности давлений, сечение; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг, 3 - вид Б на фиг. 1; на фиг. 4 - конструкция чувствительного элемента; на фиг. 5- вид В на фиг. 4; на фиг. 6 - сечение Г-Г на фиг, 4.Датчик содержит корпус 1, в котором выполнены каналы 2 и 3 для подвода давлений Р и Рсоответственно,1К корпусу 1 приварена плата 4, а за одной целое с ней выполнены две упругие стойки 5 и 6 прямоугольного сечения с четырьмя попарно смещенными цилиндрическими калиброванными глухими каналами 7,7 и 8,8 (фиг.б),Парные центральные каналы 7 и 7 смещены параллельно к внутренней продольной грани каждой стойки 5 и б, а крайние каналы 8 и 8 - к наружной грани, Центральные отверстия обеих стоек соединены каналами 9 Каждая пара центральных каналов обеих стоек10 1520 25 30 35 2внизу объединена цилиндрическими полостями, которые заварены заглушками. В заглушке 1 О вмонтирована труб- ка 11, второй конец которой приварен к концу канала 2. Крайние каналы стоек через внутреннюю полость корпуса сообщаются с каналом 3. На верхних концах стоек 6 и 5 закреплен емкостный квазидифференциальный преобразователь, содержащий диски 12 и 13В диске 13 выполнен жесткий центр 14, который удерживается на гибких перемычках 15 и может перемещаться ссосно диску. Стойка 6 соединена с диском 12, а стойка 5 - с жестким центром 14 диска 13. По наружному диаметру диски 12 и 3 сварены между собой лазерной сваркой на расстоянии фиксированного зазора. На поверхностях дисков, обращенных друг к другу, образовано две пары электродов: дисковые электроды 16 в центре и кольцевые 17 по периферии. Периферийные электроды 17 образуют конденсатор постоянной емкости С а центральные, дисковые электроды 16 - конденсатор переменной емкости С. Зазор между дисками обусловливает начальные емкости конденсаторов. Электроды 16 и 17 нанесены на полированные поверхности металлических дисков 12 и 13 и на жесткий центр 14 через диэлектрический слой методом микроэлектронной технологии, например вакуумным напылением, Кор-.пус датчика закрывается кожухом 18, в который вварена панель 19 с элект" рическими гермовыводами 20. Кожух 18 закрывается крышкой 21, содержащей вилку 22 штепсельного разъема, По 5 лость внутри кожуха вакуумируется, а все соединения выполняются сваркой.Датчик работает следующим образом.Рабочие давления Р и Рподводят О через каналы 2 и 3 и соответствующие каналы и внутреннюю полость в корпусе 1 к чувствительным манометрическим элементам. При этом к парным центральным каналам 7 и 7 каждой стойки 5 и 6 подводится первое давление, к парным крайним каналам 8 и 8 - второе давление. При одинаковых значениях давлений Р, и Р концы стоек неподвижны, При превьппении ,давлений Рнад Р, за счет разности продольных напряжений в толстых и тонких стенках стоек возникают изгибные усилия, поворачивающие концы стоек 5 и 6 друг к другу.25Происходит сближение концов стоек, уменьшение зазора между электродами 16 и соответствующие увеличение емкости рабочего конденсатора С, которое преобразуется в изменение электрического сигнала.При превышении давления Р, над Р происходит обратное перемещение коняцов стоек и, соответственно, увеличение рабочего зазора конденсатора, уменьшениеего емкости.35Выполнение стоек прямоугольного сечения с парным расположением одинаково смещенных параллельных отверстий позволяет обеспечить устойчивое перемещение конца стойки в плоскости ее грани и исключить поворот стойки. Чувствительный элемент предлагаемого датчика обеспечивает малый ход подвижного элемента преобразователя от нескольких единиц до несколь" ких десятков микрон, достаточный для функционирования емкостного преобразователя.Выполнение чувствительного элемента в виде массивных стоек за одно целое с основанием обеспечивает высокую жесткость и, соответственно,высокую устойчивость к механическимнагрузкам - вибрации, ударам, линейным ускорениям.Выполнение жесткой сварной конструкции датчика с упругими стойкамис калиброванными отверстиями, в качестве чувствительных элементов,при выборе соответствующих материаловпозволяет обеспечить повышенную ус-.тойчивость к коррозионным средам и,соответственно, повьппенную стабильность показаний прибора,Сечение каналов в стойках выбрано,цилиндрическим, так как легко обеспечивается их идентичность при изготовлении, например доводка развертка"мии это сечение имеет минимальныемикродеформации от внутреннего давления. Остаточной погрешностью отнедифференциальности можно управлять,меняя толщину стенок шлифованием илипритиркой,Формула изобретенияДатчик разности давлений, содержащий плату с каналами для подвода давлений, на которой установлены два чувствительных манометрических элемента, на концах которых закреплены электроды емкостного преобразователя, отличающийся тем, что, с .целью повышения точности, в нем манометрические элементы выполнены за одно целое с платой в виде двух идентичных стоек прямоугольного сечения, обращенных широкими продольными гранями друг к другу, в каждой из которых выполнены по четыре глухих цилиндрических канала, расположенных вдоль широких продольных граней симметрично поперечной оси стоек, причем два средних каналакаждой стойки смещены в сторону одной широкой продольной грани, а два крайних - в сторону противоположной грани, прн этом средние и крайние каналы в обоих стойках соответственно соединены между собой и подсоеди" Невы к каналам для подвода давления.1481607 акт орректор И,Муск Подпи ака е ГКНТ СССР ИИПИ ти Производственно-Издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 Составитель М.Жуко Бобкова Техред Л. Сердюков