Датчик давления

 

Использование: изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения давления в условиях воздействия широкого диапазона температур и повышенных виброускорений. Сущность изобретения: датчик содержит корпус, цилиндрическую контактную площадку, чувствительный элемент в виде жесткозащемленной мембраны, на которой расположена тензочувствительная схема, плоские выводные проводники, соединяющие контактные площадки чувствительного элемента с контактами колодки, частично расположенные в пазах основания колодки на поверхности чувствительного элемента, а частично расположенные в пазах на боковой поверхности колодок, и закреплены на контактах, выполненных в пазах на боковой поверхности колодки заподлицо с поверхностью пазов, например, при помощи сварки. При этом введена втулка из изоляционного материала, надетая на цилиндрическую контактную колодку, пазы в колодке выполнены в размер плоских проводников, а контакты установлены в колодке заподлицо с поверхностью пазов. 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения давления в условиях воздействия широкого диапазона температур и повышенных виброускорений.

Известны датчики давления, предназначенные для измерения давления в условиях воздействия широкого диапазона температур, содержащие корпус, цилиндрическую контактную колодку, чувствительный элемент в виде мембраны, на которой расположена тензочувствительная схема и свободновисящие выводные проводники, соединяющие контактные площадки чувствительного элемента с контактами колодки [1] Данная конструкция не обладает необходимой виброустойчивостью, так как при эксплуатации ее в условиях воздействия достаточно больших виброускорений происходит обрыв выводных проводников, обусловленный их свободным провисанием в датчике. Кроме того, свободное, неориентированное расположение выводных проводников приводит к необходимости неоправданного ужесточения требований на прочность присоединения проводников к контактным площадкам чувствительного элемента и контактам колодок вследствие разброса и значительной величины остаточных механических напряжений в месте присоединения из-за производственного распределения деформаций по длине проводников при сборке.

Наиболее близким к изобретению является датчик давления, содержащий корпус, цилиндрическую контактную колодку, чувствительный элемент в виде жесткозамещенной мембраны, на которой расположена тензочувствительная схема и частично расположенные на поверхности чувствительного элемента и частично свободновисящие плоские выводные проводники, соединяющие контактные площадки чувствительного элемента с контактами колодки [2] Общими признаками изобретения и прототипа является корпус, цилиндрическая контактная колодка, чувствительный элемент в виде жесткозащемленной мембраны, на которой расположена тензочувствительная схема и частично расположенные на поверхности чувствительного элемента плоские выводные проводники, соединяющие контактные площадки чувствительного элемента с контактами колодки.

Данная конструкция также не обладает требуемой виброустойчивостью, так как, хотя длина свободновисящей части проводников несколько уменьшена за счет частичного расположения проводников на поверхности чувствительного элемента, но все же имеет значительные размеры и при воздействии виброускорений свободновисящая часть проводников будет иметь значительные виброперемещения, которые могут привести к обрыву проводников, как правило, в месте их закрепления на контактных площадках чувствительного элемента или контактах колодки.

Целью изобретения является повышение виброустойчивости датчиков давления за счет жесткого, ориентированного расположения, полного устранения свободного провисания и ограничения виброперемещений выводных проводников.

Для достижения цели усовершенствуется датчик давления, содержащий корпус, цилиндрическую контактную колодку, чувствительный элемент в виде жесткозамещенной мембраны, на которой расположена тензочувствительная схема и частично расположенные на поверхности чувствительного элемента плоские выводные проводники, соединяющие контактные площадки чувствительного элемента с контактами колодки.

Отличительными признаками изобретения является то, что плоские выводные проводники расположены в выполненных на периферийной части основания контактной колодки по его радиусу и продолженных на боковой поверхности колодки по ее образующей пазах, глубина которых равна толщине выводных проводников, а ширина равна ширине выводных проводников, и закреплены на контактах, выполненных в пазах на боковой поверхности колодок заподлицо с поверхностью пазов, а на колодку надета втулка из изоляционного материала, внутренний диаметр которой равен наружному диаметру контактной колодки.

На фиг.1, 2 изображен датчик в разрезе, общий вид.

Датчик состоит из корпуса 1, цилиндрической контактной колодки 7, чувствительного элемента в виде жесткозащемленной мембраны 2, на которой расположена тензочувствительная схема 3, плоские выводные проводники 10, соединяющие контактные площадки 4 чувствительного элемента с контактами 6, колодки которых частично расположены в пазах 9 основания колодки на поверхности чувствительного элемента, а частично расположены в пазах 8 на боковой поверхности колодок и закреплены на контактах, выполненных в пазах на боковой поверхности колодки заподлицо с поверхностью пазов, например, при помощи сварки.

Глубина пазов 8 и 9 равна толщине выводных проводников, а ширина равна ширине выводных проводников.

На контактную колодку 7 надета втулка 5 из изоляционного материала, внутренний диаметр которой равен наружному диаметру контактной колодки.

Датчик работает следующим образом.

Под воздействием измеряемого давления Р в жесткозащемленной мембране возникают поверхностные радиальные и тангенциальные деформации, которые воспринимаются и преобразуются в относительные изменения сопротивлений тензочувствительной схемой 3.

Выводные проводники 10 служат для подачи на тензочувствительную схему напряжения питания и съема с нее выходного сигнала для передачи через контактную колодку и кабельную перемычку 11 датчика на регистратор.

Жесткое ориентированное расположение и наличие только одного места сгиба выводных проводников в месте соединения пазов основания и боковой поверхности колодки приводят к минимизации остаточных механических напряжений в месте присоединения проводников, в связи с удаленностью места перегиба от места закрепления по сравнению с поперечным сечением проводников.

Минимизация остаточных напряжений при сборке позволяет уменьшить суммарные напряжения в месте закрепления, равные сумме остаточных статических напряжений сборки и динамических напряжений от воздействия виброускорений.

В изобретении свободное провисание выводных проводников устранено за счет того, что проводники частично расположены в пазах основания колодки на поверхности чувствительного элемента и частично расположены в пазах на боковой поверхности колодки. Виброперемещения выводных проводников также сведены к минимуму за счет введения ограничительных поверхностей. Виброперемещения выводных проводников, расположенных на поверхности чувствительного элемента, в направлении, перпендикулярном поверхности чувствительного элемента, ограничены с одной стороны поверхностью чувствительного элемента, а с другой стороны поверхностью пазов основания контактной колодки, так как глубина пазов выбрана равной толщине проводников.

Виброперемещения выводных проводников, расположенных на поверхности чувствительного элемента в направлении, параллельном его поверхности, ограничены поверхностью пазов основания контактной колодки, так как ширина пазов основания контактной колодки выбрана равной ширине проводников. Виброперемещения выводных проводников, расположенных в пазах боковой поверхности контактной колодки в направлении, перпендикулярном ее образующей и параллельном радиусу чувствительного элемента, с одной стороны ограничены поверхностью пазов на боковой поверхности колодки, так как глубина пазов выбрана равной толщине проводников, и поверхностью контактов, расположенных в пазах на боковой поверхности колодки, так как они выполнены заподлицо с поверхностью пазов, а с другой стороны ограничены поверхностью втулки, надетой на колодку, так как внутренний диаметр втулки выбран равным наружному диаметру контактной колодки. Виброперемещения выводных проводников, расположенных в пазах боковой поверхности контактной колодки в направлении, перпендикулярном ее образующей и перпендикулярном радиусу чувствительного элемента, ограничены поверхностью пазов на боковой поверхности колодки, так как ширина пазов выбрана равной ширине проводников.

При воздействии виброускорений на датчик в процессе эксплуатации выводные проводники также подвергнутся этому воздействию. Так как в изобретении виброперемещения выводных проводников относительно других элементов конструкции датчика сведены к минимуму, динамические напряжения, обусловленные воздействием виброускорений, в месте закрепления проводников также будут сведены к минимуму. Учитывая, что статические деформации в месте закрепления проводников минимизированы, можно сделать вывод, что суммарные напряжения в месте закрепления проводников при воздействии виброускорений также будут минимальными. Таким образом, конструкция датчика позволяет использовать его в условиях воздействия повышенных виброускорений.

Формула изобретения

ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ, содержащий корпус, цилиндрическую колодку с контактами, чувствительный элемент в виде жесткозащемленной мембраны с тензочувствительной схемой и плоские проводники, соединяющие контактные площадки чувствительного элемента с контактами колодки, отличающийся тем, что, с целью повышения виброустойчивости, он снабжен втулкой из изоляционного материала, надетой на цилиндрическую контактную колодку, а в периферийной части основания колодки по радиусам выполнены пазы в размер плоских проводников с продолжением по образующим цилиндрической поверхности, при этом контакты установлены в колодке заподлицо с поверхностью пазов, выполненных на цилиндрической поверхности колодки, и соединены с плоскими проводниками.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2