Датчик для определения давления высокотемпературных сред

 

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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л С 01 1 19/04, 19/06

I ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ -- 15 — 71

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4748892/10 (22) 16.10.89 (46) 23,06.92. Бюл. No 23 (71) Днепропетровский филиал Научно-исследовательского института резиновой промышленности (72) А.И.Киселев, В.Б,Тилько, А.Ф,Чернухина, А,И,Скоков, А.А.Сачка и M.Ñ.Õîðåëüñêèé

{53) 531.787(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 882296, кл. G 01 1 19/06, 1976, Патент Великобритании

N 1088723, кл. G 01! 9/04, 1967, (54) ДАТЧИК ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ СРЕД,... Ж„„1742659 А1 (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, I

1742659

20

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 +50 С, 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.

Цепью 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 толщины периферийной части. Объем разделительной жидкости на 10 — 15% превышает объем, образованный чувствительным элементом, капилляром и мембраной. Длина капилляра выбрана из соотношения

I=K —, Tcp

Тч где К вЂ” эмпирический коэффициент, равный

100 мм;

T p — расчетная температура измеряемой среды;

Тч — предельно допустимая температура чувствительного элемента.

Резина на основе теплостойкого каучука, из которого выполнена мембрана, должна иметь относительное удлинение при растяжении не менее 300% и условную прочность при разрыве не ниже 10 МПа, На фиг.1 показан датчик, общий вид; на фиг.2 — мембрана до установки в датчик.

Датчик для определения давления высокотемпературных сред содержит штуцер

1, в котором установлен чувствительный элемент 2 (например, тензорезисторный датчик давления типа BT — 206 по ТУ ВТ

2.832,017), уплотненный фторопластовой прокладкой 3. Мембрана 4 (фиг.2) из эластичного материала, в которой выполнена полость в форме части сферы радиусом Вс, равным 1,2 — 1,6 диаметра рабочей части мембраны 0, ограниченной внутренним диаметром втулки 6, имеет толщину h в ее центре, равную 0,6 — 0,8 ее толщины периферийной части Н. Мембрана 4 установлена в штуцере 5 и закреплена с помощью втулки

6и гайки 7, Штуцер 5 снабжен по наружному диаметру резьбой 8 для установки в устройство с высокотемпературной средой. Уплотнение штуцера 5 в устройстве обеспечивается фторопластовой и рокладкой 9. Штуцеры 1 и 5 соединены капилляром

10 длиной I, заключенным в корпус 11, имеющим продольные прорези 12 для улучшения охлаждения капилляра, Внутренний объем устройства образован полостью 13 s штуцере 5, ограниченной мембраной 4, полостью 14 капилляра 10 и полостью 15 в штуцере 1, ограниченной мембраной тензорезисторного датчика. Полости 13, 14 и 15 заполнены разделительной жидкостью, объем которой на 10 — 15% превышает объем указанных полостей, что позволяет деформировать плоскую мембрану (фиг,2) в сферическую (фиг.1) и тем самым перевести мембрану в напряженно-неравновесное состояние, повышающее чувств:: гельность датчика давления..1742659

45

55

Датчик давления, заполненный жидкостью, тарируют известным способом по образцовому манометру.

Пример. Определение давления резины в процессе ее вулканизации в прессформе. В собранную пресс-форму, загруженную резиновой смесью, устанавливают датчик давления путем вворачиван ия 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 2 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 изобретения

1. Датчик для определения давления высокотемпературных сред, содержащий разделительный элемент, выполненный в виде

5 плоской мембраны, и чувствительный элемент, связанный с преобразователем перемещения, между которыми по оси симметрии установлен капилляр, заполненный разделительной жидкостью, о т л и ч а10 ю шийся тем, что, с целью повышения чувствительности, в нем плоская мембрана выполнена из эластичного материала, а в ее центре со стороны. капилляра выполнена полость в форме части сферы радиусом, рав15 ным 1,2-1,6 диаметра рабочей части мембраны, при этом толщина мембраны в ее центре равна 0,6 — 0,8 толщины ее периферийной части, а объем разделительной жидкости на 10 — 15 превышает объем, 20 образованный чувствительным элементом, капилляром и мембраной, причем длина капилляра 1 выбрана из соотношения

Тср

Тч

25 где К вЂ” эмпирический коэффициент, равный

100 мм;

Т р — расчетная температура измеряемой среды;

Тч — предельно допустимая температура

З0 чувствительного элемента.

2. Датчик по п,1, отличающийся тем, что мембрана выполнена из резины на основе теплостойкого каучука, имеющей отЗ5 носительное удлинение при растяжении не менее 300 и условную прочность при разрыве не ниже 10 МПа.

1742659

5О

Составитель Е, Швая

Техред M,Ìîðãåíòàë

Корректор В. Гирняк

Редактор M. Янкович

Производственно-издательский комбинат "Патент"„r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2278 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при Г:; -гр СССР

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