RU2040782C1

RU2040782C1 - Pressure transducer

Info

Publication number: RU2040782C1
Authority: RU
Inventors: Е.М. Белозубов; О.Б. Новосельцева
Original assignee: Научно-исследовательский институт физических измерений
Priority date: 1984-11-20
Filing date: 1984-11-20
Publication date: 1995-07-25

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: pressure transducer has case 2 partially placed into coupling nut 1, sensitive element 3 with resistance strain gauges and cable jumper 4. Case is manufactured in the form of cranked four-section tubular structure each following section of which is arranged perpendicular to preceding one. Three sections are located at minimal distance from coupling nut 1 and fourth one is positioned perpendicular to longitudinal axis of coupling but 1 and directed away from it. EFFECT: increased vibration stability. 1 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерений давлений в агрегатах авиационной, ракетной и космической техники в условиях повышенных виброускорений. The invention relates to measuring equipment and can be used for measuring pressure in units of aviation, rocket and space technology in conditions of increased vibration acceleration.

Известны тензорезистивные датчики давления, предназначенные для измерения давления в условиях воздействия повышенных виброускорений, содержащие накидную гайку, корпус, чувствительный элемент в виде подпружиненной по торцам втулки, охватывающий через уплотнения подводящий трубопровод, причем в трубопроводе в пределах втулки выполнены подводящие отверстия [1]
Эти датчики невозможно использовать для измерения средних и больших давлений из-за недостаточной надежности уплотнений и большого их количества. Два уплотнения принципиально не могут обеспечить требуемой герметичности из-за отсутствия уплотняющего усилия при свободном перемещении чувствительного элемента относительно трубопровода. Кроме того, известная конструкция работоспособна только в относительно узком диапазоне частот виброускорений, так как при совпадении собственной частоты чувствительного элемента, определяемой его массой и жесткостью пружин, с частотой виброускорений возникает резонанс.Known strain gauge pressure sensors designed to measure pressure under conditions of increased vibration acceleration, containing a union nut, a housing, a sensing element in the form of a spring loaded sleeve at the ends of the sleeve, covering the supply pipe through the seals, the supply holes being made in the pipe within the sleeve [1]
These sensors cannot be used to measure medium and high pressures due to the insufficient reliability of the seals and their large number. Two seals cannot fundamentally provide the required tightness due to the lack of sealing force during the free movement of the sensing element relative to the pipeline. In addition, the known design is operable only in a relatively narrow range of vibration acceleration frequencies, since when the natural frequency of the sensing element, determined by its mass and spring stiffness, coincides with the vibration acceleration frequency.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является тензорезистивный датчик давления, содержащий накидную гайку, цилиндрический корпус, частично расположенный внутри накидной гайки, продольная ось которого направлена вдоль продольной оси накидной гайки, чувствительный элемент и кабельную перемычку [2]
Недостатком известной конструкции датчика давления является разрушение корпуса под воздействием больших виброускорений в процессе эксплуатации. Это обусловлено тем, что в силу конструктивных особенностей датчиков давления с накидной гайкой корпус стараются выполнять с небольшим поперечным сечением, так как увеличение поперечного сечения приводит к резкому ухудшению габаритно-массовых характеристик. Поэтому для размещения в корпусе элементов датчика его приходится вытягивать в длину, а это также снижает виброустойчивость.The closest in technical essence and the achieved result to the present invention is a strain gauge pressure sensor containing a union nut, a cylindrical body partially located inside the union nut, the longitudinal axis of which is directed along the longitudinal axis of the union nut, a sensing element and a cable jumper [2]
A disadvantage of the known design of the pressure sensor is the destruction of the housing under the influence of large vibration accelerations during operation. This is due to the fact that, due to the design features of pressure sensors with a union nut, they try to carry out the casing with a small cross section, since an increase in the cross section leads to a sharp deterioration in the overall mass characteristics. Therefore, to accommodate the sensor elements in the housing, it has to be pulled in length, and this also reduces vibration resistance.

Изобретение направлено на повышение виброустойчивости датчика давления за счет увеличения момента сопротивления поперечного сечения корпуса и уменьшения консоли, образованной корпусом, без уменьшения внутреннего объема корпуса и ухудшения габаритно-массовых характеристик датчика. The invention is aimed at increasing the vibration resistance of the pressure sensor by increasing the moment of resistance of the cross section of the housing and reducing the console formed by the housing without reducing the internal volume of the housing and the deterioration of the overall mass characteristics of the sensor.

Отличием предлагаемого датчика давления от прототипа является выполнение корпуса датчика в виде коленчатой четырехсекционной трубчатой конструкции, каждая последующая секция которой расположена перпендикулярно предыдущей, а продольные оси секций расположены в плоскости продольной оси накидной гайки, причем три секции расположены на минимальном расстоянии от накидной гайки, обеспечивающем ее проворачивание, а четвертая секция перпендикулярна продольной оси накидной гайки и направлена в сторону от нее. The difference between the proposed pressure sensor and the prototype is the implementation of the sensor housing in the form of a cranked four-section tubular structure, each subsequent section of which is located perpendicular to the previous one, and the longitudinal axis of the sections are located in the plane of the longitudinal axis of the union nut, with three sections located at a minimum distance from the union nut, providing it turning, and the fourth section is perpendicular to the longitudinal axis of the union nut and is directed away from it.

На чертеже изображен датчик давления, общий вид. The drawing shows a pressure sensor, General view.

Датчик давления состоит из накидной гайки 1, корпуса 2, выполненного в виде коленчатой четырехсекционной трубчатой конструкции, чувствительного элемента 3 с тензорезисторами и кабельной перемычки 4. Каждая секция 5-8 перпендикулярна предыдущей (секция 6 перпендикулярна секции 5 и т.д.). Четвертая секция 8 перпендикулярна продольной оси 9 накидной гайки и направлена в сторону от нее. The pressure sensor consists of a union nut 1, housing 2, made in the form of a cranked four-section tubular structure, a sensing element 3 with strain gauges and a cable jumper 4. Each section 5-8 is perpendicular to the previous one (section 6 is perpendicular to section 5, etc.). The fourth section 8 is perpendicular to the longitudinal axis 9 of the union nut and is directed away from it.

Для максимального повышения виброустойчивости три секции корпуса находятся на минимальном расстоянии от корпуса датчика. To maximize vibration resistance, three sections of the housing are located at a minimum distance from the sensor housing.

Для дальнейшего повышения виброустойчивости при эксплуатации предлагаемой конструкции целесообразно дополнительно закрепить ее на изделии за четвертую секцию, например с помощью хомутика. Известные конструкции датчиков давления с накидной гайкой не позволяют закреплять корпус на изделии без применения специальных сложных устройств. To further increase vibration resistance during operation of the proposed design, it is advisable to additionally fix it on the product for the fourth section, for example using a clamp. Known designs of pressure sensors with a union nut do not allow to fix the housing on the product without the use of special complex devices.

При воздействии виброускорений на датчик элементы датчика также подвергнутся воздействию этих виброускорений. Вследствие уменьшения длины консоли (L₁) корпуса и увеличения поперечного сечения корпуса воздействию виброускорений сопротивляются два сечения корпуса датчика, выполненного по предлагаемому техническому решению, в результате виброустойчивость датчика повышается.When vibration acceleration is applied to the sensor, the sensor elements will also be exposed to these vibration accelerations. Due to the reduction of the cantilever length (L ₁ ) of the casing and the increase in the cross-section of the casing, two sections of the sensor casing made according to the proposed technical solution are resisted by vibration accelerations, as a result, the vibration resistance of the sensor increases.

Расчеты показывают, что при воздействии одинаковых по величине виброускорений напряжения в корпусе датчика предлагаемой конструкции в 3-5 раз меньше, чем у прототипа. Calculations show that when exposed to the same magnitude of vibration acceleration, the voltage in the sensor housing of the proposed design is 3-5 times less than that of the prototype.

Таким образом, технико-экономическим преимуществом предлагаемой конструкции датчика давления по сравнению с прототипом является повышение виброустойчивости в 3-5 раз без уменьшения внутреннего объема корпуса и ухудшения габаритно-массовых характеристик датчика. Thus, the technical and economic advantage of the proposed design of the pressure sensor in comparison with the prototype is to increase the vibration resistance by 3-5 times without reducing the internal volume of the housing and the deterioration of the overall mass characteristics of the sensor.

При испытаниях датчиков предлагаемой конструкции отмечена их работоспособность при воздействии максимально постижимых виброускорений 1200-1500 g, тогда как известные датчики давления выдерживают воздействие виброускорений не более 600 g. When testing the sensors of the proposed design, their operability was noted under the influence of the most understandable vibration accelerations of 1200-1500 g, while the known pressure sensors withstand the effects of vibration accelerations of not more than 600 g.

Claims

A PRESSURE SENSOR comprising a flare nut, a cylindrical body partially located in a flare nut, a sensing element and a cable jumper, characterized in that, in order to increase vibration resistance, the casing of the sensor is made in the form of a cranked four-section tubular structure, each subsequent section of which is perpendicular to the previous one and the longitudinal axis of the sections are located in the plane of the longitudinal axis of the union nut, and three sections are located at a minimum distance from the union nut, I provide it free it from turning, and the fourth section is perpendicular to the longitudinal axis of the union nut and is directed away from it.