Датчик давления

 

Изобретение относится к датчикам давления и предназначено для определения внутренних напряжений в грунтах, сыпучих и композитных материалах на основе мелкодисперсных веществ. Датчик включает в себя корпус 1, приемную 2 и измерительную 6 мембраны. Между мембранами расположена силопередающая среда, выполненная из двух слоев, эластомера 5 и отвержденного компаунда 4. Использование двухслойного силопередающего элемента в совокупности с плоской металлической приемной мембраной обеспечивает высокую надежность и жесткость датчика. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (I 9) (1l) (я)ю G 01 3 7/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4623113/10 (22) 31.10;88 (46) 30.11.92. Бюл. М 44 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела (72) Ф.П.Глушихин, Б.Ю.Зуев, В,П.Калинников и Л.А,Дукина (56) Авторское свидетельство СССР

М 1208486, кл. G 01 1 7/08, 1984. (54) ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к датчикам давления и предназначено для определения внутренних напряжений в грунтах, сыпучих и композитных материалах на основе мелкодисперсных веществ. Датчик включает в себя корпус 1, приемную 2 и измерительную 6 мембраны. Между мембранами расположена силопередающая среда, выполненная из двух слоев, эластомера 5 и отвержденного компаунда 4, Использование двухслойного силопередающего злемента в совокупности с плоской металлической приемной мембраной обеспечивает высокую надежность и жесткость датчика. 1 ил.

1778566

Изобретение относится к технике измерения давлений и предназначено для измерения внутренних напряжений в грунтах и сыпучих средах.

Целью изобретения является повышение надежности.

На чертеже показан предлагаемый датчик.

Датчик давления имеет дискообразный корпус 1, в котором расположены две мембраны. Верхняя приемная мембрана 2, выполненная в виде металлического диска, воспринимает давление среды и передает его силопередающему элементу 3. Силопередающий элемент 3 выполнен сложносоставным из двух частей: верхнего тонкого слоя 4 из отвержденного компаунда и нижнего слоя 5 из высокоэластичного материала в твердой фазе с высоким модулем объемной упругости (не меньше модуля объемной упругости жидкости), Измерительная мембрана с буртиком 6 представляет собой отдельный тензомодуль с нанесенными на него по интегральной технологии тензорезисторами, которые через отверстие 7 соединены электрическим кабелем 8 с регистрирующим устройством.

В исходном состоянии нижний слой находится в жидком состоянии и заливается в цилиндрическое углубление в центре датчика, частью дна у которого служит измерительная мембрана 6 с таким расчетом, чтобы свободная поверхность жидкости была ниже внешней верхней поверхности корпуса датчика на 0,05-0,1 мм, В конечном состоянии нижний слой находится в твердой фазе.

Однако внешняя свободная поверхность эластомера, как в жидкой, так и в твердой фазе существенно отличается от плоской поверхности вследствие сил поверхностного натяжения. Механическая обработка эластомера практически невозможна из-за высокой эластичности ниэкомолекулярных каучуков, Второй слой — из эпоксиднего компаунда заполняет оставшуюся часть цилиндрического углубления таким образом, что . нижняя поверхность этого слоя вплотную прилегает к верхней криволинейной поверхности первого слоя, а верхняя поверхность второго слоя совпадает с плоскостью верхней поверхности корпуса датчика. Подобное выполнение второго слоя может быть обеспечено заливкой компаунда в жидкой фазе в оставшуюся часть цилиндрического углубления с небольшим избытком. После перехода компаунда, хорошо поддающегося механической обработке, в твердую фазу производится снятие избыточной части

15 слоя путем шлифовки с таким расчетом, чтобы верхняя поверхность корпуса и верхняя поверхность второго слоя совпадали.

После этого к образованной плоской поверхности приклеивается также плоский сплошной тонкий металлический диск приемной мембраны, Толщина второго слоя выбирается минимально возможной, исходя из точности механической обработки, и не должна превышать толщины приемной мембраны (0,05 — 0,1 мм), что обеспечивает минимальное влияние на передачу усилия от приемной к измерительной мембране, Оценка этого влияния показывает, что при совпадении радиусов и несущественном отличии таких параметров второго слоя, как коэффициент Пуассона и толщина, определяющее влияния на величину, характеризу20 ющую жесткость слоя, оказывает различие по модулю упругости. Модуль упругости металла и эпоксидного компаунда отличается на два порядка (1-2 . 10 и 1-2 10 МПа), Таким образом добавка к жесткости прием25 ной мембраны, обусловленная вторым слоем сил о передающего элемента, не превышает 1 .

Отсутствие воздушных включений в обоих слоях силопередающего элемента и

30 на его границах обеспечивается проведением всех операций по сборке датчика в вакууме. При этом слои не приклеиваются друг к другу, вследствие низкой адгезии, но плотно соприкасаются. В отличие от этого при35 емная мембрана приклеивается к верхней поверхности датчика частично к корпусу, частично к верхней поверхности силопередающего слоя. В частном случае в качестве клея может быть использован эпоксидный

40 компаунд.

При работе датчик давления устанавливается в материале так, чтобы направление вектора исследуемого напряжения совпало с нормалью к приемной мембране. Под дей45 ствием на датчик давления прогибается приемная мембрана 2 и уменьшается объем полости между мембранами, заполненной каучуком. При этом каучук находится в состоянии близком к воспринимаемому давле50 нию и воздействует на измерительную мембрану 6, что приводит к ее прогибу и изменению сопротивления тензорезисторов, фиксируемому регистрирующим прибором.

55 Высокая надежность и жесткость датчика обеспечивается отсутствием пустот между двумя мембранами вследствие использования двухслойного силопередающего элемента в комплексе с плоской

1778566 сплошной металлической приемной мемб раной.

Составитель И.Невский

Техред М.Моргентал Корректор А,Мотыль

Редактор Н.Коляда

Заказ 4184 Тираж Подписное

8НИИПИ 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

Формула изобретения

Датчик давления, содержащий расположенные в корпусе приемную и измерительную мембраны и размещенный между ними силопередающий элемент в виде слоя эластомера в твердой фазе, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения надежности, в нем между слоем эластомера и приемной мембраной, выполненной в виде

5 металлического диска. введен слой отвержденного эпоксидного компаунда толщиной, не превышающей толщины приемной мембраны.