Датчик давления

 

Изобретение относится к измерителям газового давления с мембранным чувствительным элементом и емкостным преобразователем и позволяет улучшить динамические характеристики и повысить надежность . Датчик имеет цилиндрический сварной кварцевый корпус с мембраной и основанием с уступом, образующим предохранительный упор для мембраны. Электроды емкостного преобразователя нанесены соответственно на основании со стороны, противоположной мембране, и на саму мембрану . На уступе выполнены радиальные углубления , которые позволяют исключить эффект залипания мембраны и снизить степень демпфирования воздушного зазора между мембраной и уступом. 4 ил.

СОК, 3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з G 01 1 9/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.l (21) 4754398/10 (22) 30.10,89 (46) 30.11.92. Бюл. N 44 (71) Московский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе (72) В.Е.Мельников, К,М.Лукомский и

Е,Н.Мельникова (56) Авторское свидетельство СССР

М 823913, кл. G 01 L 9/12, 1978. (54) ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерителям газового давления с мембранным чувствительным элементом и емкостным преобраИзобретение относится к измерителям давления газовых сред с мембранным чувствительным элементом и емкостным преобразователем.

Известны датчики давления, содержащие плоскую мембрану и цилиндрический корпус, выполненные из диэлектрического материала, подвижную и неподвижную части емкостного преобразователя, расположенные соответственно на мембране и основании корпуса.

В таких датчиках мембрана и корпусные части, выполненные, например, из кварца, расположены с относительно малым зазором друг относительно друга. Это создает значительный демпфирующий эффект, что ухудшает динамические характеристики, хотя мембрана и предохраняется от разрушения при перегрузочных давлениях, поскольку основание корпуса образует упор, Целью изобретения является улучшение динамических характеристик и повышение надежносги.

« .. Ж 1778575 А1 зователем и позволяет улучшить динамические характеристики и повысить надежность. Датчик имеет цилиндрический сварной кварцевый корпус с мембраной и основанием с уступом, образующим предохранительный упор для мембраны. Электроды емкостного преобразователя нанесены соответственно на основании со стороны, противоположной мембране, и на саму мембрану. На уступе выполнены радиальные углубления, которые позволяют исключить эффект "залипания" мембраны и снизить степень демпфирования воздушного зазора между мембраной и уступом. 4 ил.

Цель достигается благодаря тому, что в датчике давления, содержащем цилиндрический корпус и плоскую мембрану, выполненные из диэлектрического материала, подвижную и неподвижную части электродов емкостного преобразователя, расположенные соответственно на мембране и основании корпуса, нэ упомянутом основании корпуса со стороны, обращенной к мембране, выполнена кольцевая проточка, образующая плоский уступ и сквозное осевое отверстие, соединенные между собой радиальными углублениями, выполненными на поверхности уступа. а неподвижная часть электродов емкостного преобразователя расположена с противоположной от мембраны стороны основания.

На фиг.1 изображена схема датчика; на фиг.2 — вид по стрелке А в разрезе датчика; на фиг.3 — вид по стрелке Б в разрезе датчика; на фиг,4 — вид по стрелке В. . Ha плате 1 (фиг.1) закреплен цельносваренный кварцевый узел датчика, имеющий цилиндрический корпус 2 и относительно

1778575 массивное цилиндрическое основание 3, и мембрану 4, Кварцевый узел крепится к корпусу периферийной частью основания 3, имеющего в своей центральной части уступ

5 и сквозное осевое отверстие 6. Кроме этого на основании 3 со стороны, противоположной уступу 5, нанесены электроды 7 (фиг.1, 4) емкостного преобразователя перемещения центра мембраны, На мембране 4 со стороны, обращенной к уступу 5, нанесен . электрод 8 (фиг. 1, 3) емкостного преобразователя. Кварцевый узел охвачен защитным тонкостенным кожухом 9 с отверстием 10 в верхней части, через которое и осуществляется связь кварцевого узла с газовой средой, На плате. 1 со стороны, противоположной креплению кварцевого узла 2, установлены кварцевый резонатор 11 и автогенератор 12, которые подключены к электродам 7 и закрыты жесткой крышкой 13, образующей 1 герметичный обьем. Для снижения отрицательного последствия скачков давления газа через отверстие 10 с внутренней стороны кожуха 9 установлена предохранительная ажурная пластина 14, имеющая перед отверстием 10 сплошную центральную часть 15. Поверхность уступа 5 основания 3 имеет зазор с мембраной в единицы мкм, при этом на поверхности уступа 5 выполнены радиальные углубления 16 (фиг.2), сообщающие кольцевую полость 17 с осевым отверстием 6.

В датчике предусмотрена возможность получения релейного сигнала о предельном давлении, для чего на уступе 5 в центральной части нанесены электроды 18. замыкаемые электродом 8 мембраны.

Датчик давления работает следующим образом.

При поступлении газовой среды через отверстие 10 силовое равновесие мембраны 4 нарушается, при этом деформация мембраны приводит к изменению емкости между электродами 7 и 8 и соответственно к изменению частоты резонанса колебаний кварцевого генератора. При резких изменениях давления, например в случае аварийной разгерметизации газовых магистралей, 5

45 зазор между мембраной 4 и уступом 5 основания 3 выполняет роль воздушного демпфера, препятствующего ударам мембраны об основание. Однако благодаря тому, что газ протекает по каналам-углублениям 16, соединяющим отверстие 6 и полость

17, удается избежать эффекта "залипания" мембраны и снизить степень демпфирования, что расширяет частотный диапазон измерения в область высоких частот, Выбирая глубину, число и протяженность каналов-углублений на основании, можно получить оптимальную степень демпфирования, исключающую жесткий удар мембраны. При статических перегрузочных давлениях мембрана ложится на уступ и не испытывает разрушающей нагрузки.

Выполнение неподвижной части электродов емкостного преобразователя на основании со стороны, противоположной мембране, позволяет повысить линейность выходной характеристики и защитить эти электроды от механических повреждений.

В таком датчике сочетаются уникальные свойства кварцевого стекла и кристаллического кварца с высокой надежностью работы и хорошими динамическими характеристиками.

Формула изобретения

Датчик давления, содержащий цилиндрический корпус и плоскую. мембрану, выполненные из диэлектрического материала, подвижную и неподвижную части электродов емкостного преобразователя, расположенные соответственно на мембране и основании корпуса, отличающийся тем, что. с целью улучшения динамических характеристик и повышения надежности, в нем на основании корпуса со стороны, обращенной к мембране, выполнена кольцевая проточка, образующая плоский уступ, и сквозное осевое отверстие, соединенные между собой радиальными углублениями, выполненными на поверхности уступа, а неподвижная часть электродов емкостного преобразователя расположена с противоположной от мембраны стороны основания.

1778575

РиЮА

8uob

Составитель И. Невский

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор, М.Максимишинец

Редактор

Заказ 4185 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