RU111648U1 - PRESSURE METER - Google Patents

Abstract

1. Датчик давления, содержащий расположенный в корпусе чувствительный элемент с измерительной платой, связанный со штекерным разъемом, при этом в корпусе выполнено отверстие для сообщения с атмосферой, отличающийся тем, что части сборного корпуса между собой соединены через прокладки, упругие свойства которых сохраняются в рабочем диапазоне температур датчика, при этом над чувствительным элементом расположен экран, отделяющий его от измерительной платы, а уплотнение для измеряемого давления расположено в проточке отростка фланца корпуса. ! 2. Датчик давления по п.1, отличающийся тем, что экран и измерительная плата закреплены в корпусе на стойках в резьбовых сквозных отверстиях, играющих роль атмосферного отверстия. ! 3. Датчик давления по п.1, отличающийся тем, что экран выполнен из тонкой полированной фольги, например, нержавеющей. 1. A pressure sensor comprising a sensing element located in the housing with a measuring board connected to a plug connector, wherein a hole is made in the housing for communication with the atmosphere, characterized in that the parts of the prefabricated housing are interconnected via gaskets whose elastic properties are preserved in the working the temperature range of the sensor, while above the sensitive element there is a screen separating it from the measuring board, and the seal for the measured pressure is located in the groove of the process of the flange of the body sa. ! 2. The pressure sensor according to claim 1, characterized in that the screen and the measuring board are fixed in the housing on racks in threaded through holes that play the role of an atmospheric hole. ! 3. The pressure sensor according to claim 1, characterized in that the screen is made of thin polished foil, for example, stainless.

Description

Полезная модель относится к приборостроению, в частности к измерительным малогабаритным датчикам давления для систем пневмогидравлики, и может быть использована при их конструировании и производстве.The utility model relates to instrumentation, in particular to measuring small-sized pressure sensors for pneumatic systems, and can be used in their design and production.

Простейший датчик давления представляет собой первичный преобразователь (механический, емкостной, тензометрический или иной), расположенный в корпусе с соответствующим выходом для указателя величины давления. Корпус состоит из различных по конструкции корпусных деталей, в том числе для герметичного фланцевого или резьбового соединения датчика с объектом. В более сложном варианте датчик в полости корпуса включает также измерительную плату для создания унифицированного выходного сигнала. При этом электрическая схема, расположенная на измерительной плате, представляет собой источник тепла внутри корпуса. Ее расположение относительно оси корпуса (чаще всего цилиндрического) может быть различным. При конструировании обычно исходят из требования уменьшения погрешности датчика, увеличения точности измерения в обоснованных эксплуатацией пределах.The simplest pressure sensor is a primary transducer (mechanical, capacitive, strain gauge or other) located in the housing with the corresponding output for the pressure value indicator. The housing consists of body parts of various designs, including for a sealed flange or threaded connection of the sensor to the object. In a more complex embodiment, the sensor in the housing cavity also includes a measurement board for creating a unified output signal. In this case, the electrical circuit located on the measuring board is a heat source inside the housing. Its location relative to the axis of the housing (most often cylindrical) may be different. When designing, they usually proceed from the requirement of reducing the sensor error, increasing the accuracy of measurements within the limits justified by the operation.

Известен малогабаритный датчик, содержащий чувствительный элемент, размещенный в корпусе, который частично расположен в накидной гайке для крепления к объекту измерения (пат. RU №2040782, G01L 19/06, от 20.11.1984). При этом корпус выполнен в виде коленчатой четырехсекционной трубчатой конструкции, каждая последующая секция которой расположена перпендикулярно предыдущей, причем три секции расположены на минимальном расстоянии от накидной гайки, а четвертая секция расположена перпендикулярно продольной оси накидной гайки и направлена в сторону от нее. За счет отсутствия измерительной платы датчик имеет небольшую высоту, но значительный размер по горизонтали. Резьбовое крепление не относится к виброустойчивым.A small-sized sensor is known that contains a sensing element located in a housing that is partially located in a union nut for fastening to the measurement object (US Pat. RU No. 2040782, G01L 19/06, from 20.11.1984). In this case, the housing is made in the form of a cranked four-section tubular structure, each subsequent section of which is located perpendicular to the previous one, with three sections located at a minimum distance from the union nut, and the fourth section is located perpendicular to the longitudinal axis of the union nut and is directed away from it. Due to the lack of a measuring board, the sensor has a small height, but a significant horizontal size. The threaded mount is not vibration resistant.

В тоже время известен датчик давления, имеющий в корпусе измерительную плату, которая ориентирована параллельно оси цилиндрического корпуса (заяв. WO №2011047919. G01L 9/00, от 19.10.2009). Несмотря на то, что датчик предназначен для контроля давления тормозных приборов детали корпуса соединяются использованием замков за счет трения. А это не совсем надежно при вибрациях транспортных средств. Кроме того, измерительная плата расположена непосредственно над измерительным преобразователем, что может изменять его температуру при работе электрической схемы.At the same time, a pressure sensor is known having a measuring board in the housing, which is oriented parallel to the axis of the cylindrical housing (application WO No. 20111047919. G01L 9/00, dated 10.19.2009). Despite the fact that the sensor is designed to control the pressure of brake devices, body parts are connected using locks due to friction. And this is not entirely reliable with vehicle vibrations. In addition, the measuring board is located directly above the measuring transducer, which can change its temperature during operation of the electrical circuit.

В ряде других технических решений измерительная плата расположена параллельно измерительному преобразователю. Так известен датчик давления, в котором измерительная плата крепится на выступах дополнительных втулок корпуса (пат. US №6298730, G01L 9/00, от 10.12.1998). При этом в выступ посадочного фланца через герметизирующую прокладку завальцовывается верхняя часть корпуса со штекерным разъемом. Входной отросток фланца при установке датчика входит в соответствующее отверстие на объекте с измеряемым давлением. Сам фланец с двумя отверстиями под болты может быть и накладным. Конструкция получилась с одной стороны компактной, а с другой стороны имеет много деталей сложной формы. Отсутствие экрана между преобразователем и платой не способствует созданию постоянных температурных условий для преобразователя. Известен датчик давления содержащий расположенный в общей полости корпуса чувствительный элемент с измерительной платой и тепловыделяющим элементом например, транзистором (пат. RU №2360221, G01L 9/04, от 29.03.2006). Введенный этим решением экран расположен над измерительным преобразователем и платой. То есть какая-то часть тепла от платы может воздействовать на преобразователь. Другой недостаток такого предложения заключается в необходимости его приклейки к корпусу и, следовательно, возникающих трудностей при необходимости его разборки. Кроме того, наличие резьбовых соединений между деталями корпуса не препятствует раскручиванию при воздействии вибраций.In a number of other technical solutions, the measuring board is parallel to the measuring transducer. So known is a pressure sensor in which the measuring board is mounted on the protrusions of the additional body sleeves (US Pat. No. 6298730, G01L 9/00, dated 10.12.1998). At the same time, the upper part of the housing with a plug connector is rolled into the protrusion of the landing flange through the sealing gasket. The input process of the flange when installing the sensor enters the corresponding hole in the object with a measured pressure. The flange itself with two bolt holes can also be overhead. The design turned out to be compact on the one hand, and on the other hand has many details of complex shape. The absence of a screen between the converter and the board does not contribute to the creation of constant temperature conditions for the converter. A known pressure sensor containing a sensing element located in a common cavity of the housing with a measuring board and a fuel element, for example, a transistor (US Pat. RU No. 2360221, G01L 9/04, from 29.03.2006). The screen introduced by this solution is located above the transmitter and the board. That is, some of the heat from the board can affect the converter. Another drawback of such a proposal is the need for gluing it to the body and, therefore, the difficulties that arise when it is necessary to disassemble it. In addition, the presence of threaded connections between the parts of the housing does not prevent unwinding when exposed to vibrations.

Наиболее близким к предлагаемому решению является датчик давления, содержащий последовательно расположенные в общей полости корпуса чувствительный элемент и измерительную плату, которая связана со штекерной колодкой и выполнена в виде гибридной интегральной схемы, встроенной в измерительную плату (пат. RU №2261419, G01L 9/00, от 23.03.2001). Атмосферного отверстия как такового в датчике нет. К чувствительному элементу приклеена гибридная интегральная схема. Все тепловые и электромагнитные воздействия от источника тепла в виде измерительной платы датчика распространяются в полости с мембраной и тензорезисторами. Это изменяет их электрические параметры, увеличивая погрешность датчика.Closest to the proposed solution is a pressure sensor containing a sensing element sequentially located in a common cavity of the housing and a measuring board, which is connected to the connector block and made in the form of a hybrid integrated circuit integrated into the measuring board (US Pat. RU No. 2261419, G01L 9/00 , 03/23/2001). There is no atmospheric hole as such in the sensor. A hybrid integrated circuit is glued to the sensor. All thermal and electromagnetic effects from the heat source in the form of a measuring board of the sensor are distributed in the cavity with the membrane and strain gauges. This changes their electrical parameters, increasing the accuracy of the sensor.

Использование прижимных контактов создает наводки в элементах измерительной платы, что отрицательно влияет на используемую интегральную схему и другие подключения. Это ухудшает погрешность датчика. Передача механических усилий от контактов на мембрану также не способствует уменьшению погрешности датчика, потому что, различные воздействия, заложенные в конструкции, увеличивают время перехода к установившемуся режиму измерений давления. Кроме того, сложна конструкция в области соединения верхней и нижней части корпуса, хотя представленный вариант достаточно вибро и пылевлагоустойчив.The use of pressure contacts creates interference in the elements of the measuring board, which negatively affects the integrated circuit used and other connections. This impairs the accuracy of the sensor. The transfer of mechanical forces from the contacts to the membrane also does not help to reduce the error of the sensor, because various influences inherent in the design increase the transition time to the steady state pressure measurement mode. In addition, the structure is complex in the area of connection of the upper and lower parts of the body, although the presented option is quite vibration and dust and moisture resistant.

Поэтому остается необходимость в усовершенствовании конструкции датчика устраняя при этом некоторые из указанных недостатков, сохраняя его корпус разборным и повышая вибро и пылевлагоустойчивость.Therefore, there remains a need to improve the design of the sensor while eliminating some of these drawbacks, keeping its body collapsible and increasing vibration and dust and moisture resistance.

То есть, задачей полезной модели является снижение температурного влияния измерительной платы на точность измерения, и повышение вибро и пылевлагоустойчивости конструкции. Достоинство усовершенствованного датчика состоит в возможности сборки частей корпуса между собой через прокладки, упругие свойства которых сохраняются в рабочем диапазоне температур датчика, при этом над чувствительным элементом расположен экран, отделяющий его от измерительной платы, а герметизация измеряемого давления осуществляется уплотнением, расположеным в проточке отростка (штуцера) фланца корпуса. Измерительную ячейку наиболее предпочтительно располагать на сборном, состоящем из нескольких частей корпусе, у которого измерительная ячейка изначально зафиксирована через прокладку, и который для подвода анализируемой среды жестко и неподвижно привинчивается к агрегату или трубопроводу как фланец со штуцером (отводом) или резьбовой штуцер. Эластомерная прокладка служит для компенсации внутренних напряжений датчика давления, передаваемых от корпуса датчика давления на металлический корпус чувствительного элемента, если чувствительный элемент вворачивается в материал с отличными характеристиками температурного коэффициента линейного расширения. Кроме того, упругие прокладки соответствующей формы устанавливаются между цилиндрической частью корпуса и посадочным местом на фланце и верхней крышкой. А также между указанной крышкой и посадочным местом для штекерного разъема, установленного сверху стоек над измерительной платой.That is, the objective of the utility model is to reduce the temperature effect of the measuring board on the measurement accuracy, and increase the vibration and dust and moisture resistance of the structure. The advantage of the improved sensor is that it is possible to assemble the housing parts together through gaskets, the elastic properties of which are preserved in the working temperature range of the sensor, while a screen separating it from the measuring board is located above the sensitive element, and the measured pressure is sealed by a seal located in the process groove ( fitting) of the housing flange. It is most preferable to place the measuring cell on a prefabricated, multi-part housing, in which the measuring cell is initially fixed through the gasket, and which is rigidly and motionlessly screwed to the unit or pipeline to supply the analyzed medium as a flange with a fitting (outlet) or a threaded fitting. The elastomeric gasket is used to compensate for the internal stresses of the pressure sensor transmitted from the pressure sensor housing to the metal housing of the sensor if the sensor is screwed into a material with excellent linear expansion coefficient. In addition, elastic gaskets of appropriate shape are installed between the cylindrical part of the housing and the seat on the flange and the top cover. And also between the specified cover and the seat for the plug connector mounted on top of the racks above the measuring board.

При этом, экран и измерительная плата закреплены в корпусе на стойках ввинченных в сквозные отверстия, выполняющих роль атмосферного отверстия, и размещенных до указанного уплотнения. При таком изменении конструкции отпадает необходимость в проведении нескольких операций, что упрощает и удешевляет конструкцию.At the same time, the screen and the measuring board are fixed in the housing on racks screwed into the through holes, acting as an atmospheric hole, and placed before the specified seal. With this design change, there is no need to conduct several operations, which simplifies and reduces the cost of the design.

А сам экран может быть выполнен из тонкой полированной фольги, например, нержавеющей. Выполнение экрана из материала с низкой теплопроводностью повышает его экранирующую способность. Это уменьшает тепловые и электромагнитные воздействия на чувствительный элемент, снижая погрешность датчика.And the screen itself can be made of thin polished foil, for example, stainless. The implementation of the screen from a material with low thermal conductivity increases its shielding ability. This reduces thermal and electromagnetic effects on the sensing element, reducing the error of the sensor.

Благодаря предложенным изменениям датчик имеет компактную конструкцию и обладает более высокой вибро- и пылевлагозащищенностью. Это важно при использовании, например, на подвижном составе в системе управления тормозами поезда. Испытания показали, что дополнительные уплотнения уменьшают воздействия вибраций на винтовые соединения корпуса, а стоечное резьбовое соединение пропускает воздух в полость корпуса, но влагу и пыль не пропускает. Таким образом, указанные признаки решают поставленную задачу. Рассмотренные выше, а также другие отличительные особенности вариантов осуществления предлагаемых изменений помимо формулы представлены более подробно также с использованием чертежа, где показано:Thanks to the proposed changes, the sensor has a compact design and has a higher vibration and dust and moisture resistance. This is important when used, for example, on rolling stock in a train brake control system. Tests have shown that additional seals reduce the effects of vibrations on the screw connections of the housing, and the threaded threaded connection passes air into the cavity of the housing, but does not allow moisture and dust to pass through. Thus, these signs solve the problem. The above, as well as other distinguishing features of the embodiments of the proposed changes, in addition to the formula, are presented in more detail also using the drawing, which shows:

на фиг.1 - разрез выполненного датчика давления, имеющего измерительную ячейку и плату, которая с помощью отдельных резьбовых стоек крепятся к фланцу корпуса и над которой установлен электрический разъем.figure 1 is a section of a made pressure sensor having a measuring cell and a board, which with the help of separate threaded posts are attached to the flange of the housing and over which an electrical connector is installed.

Датчик давления содержит нижнюю фланцевую часть корпуса 1 с отводом 2, в котором по диаметру имеется проточка 3 для прокладки 4, изолирующей измеряемое давление от атмосферного давления. На эту деталь через прокладку 5 крепится измерительный преобразователь 6. А в сквозные резьбовые отверстия 7, расположенные до цилиндрической части 8 корпуса вворачиваются стойки 9, на которых крепятся через втулки экран 10, измерительная плата 11 и плата 12 со штекерным разъемом 13. Плата 12 привинчивается сверху на стойки 9, а к ней в свою очередь крепится верхняя крышка 14, которая прижимает цилиндрическую часть к фланцевой части корпуса. Тонкие зластомерные прокладки 15 установлены между цилиндрической частью и фланцевой (или крепежной, если применяется, например, винтовое крепление к измеряемому объекту), а также между верхней крышкой 14 и цилиндрической частью 8 корпуса. Между платой 12 с разъемом и верхней крышкой также устанавливается прокладка 16 соответствующей толщины. Экран 10 разделяет корпус на две полости, экранирует тензопреобразователь от тепловых воздействий платы, а прокладки выполняют функцию по вибро- и пылевлагозащищенности. Материал для прокладок выбран так, чтобы упругие свойства сохранялись в рабочем температурном диапазоне датчика. Экран может быть выполнен из малопроводящего тепло материала, в том числе нержавеющей полированной фольги.The pressure sensor comprises a lower flange part of the housing 1 with a branch 2, in which there is a diameter 3 groove for a gasket 4, isolating the measured pressure from atmospheric pressure. The transmitter 6 is attached to this part through the gasket 5. And, through the threaded holes 7 located to the cylindrical part 8 of the housing, racks 9 are screwed, on which the screen 10, the measurement board 11 and the board 12 with the plug-in connector 13 are fastened. The board 12 is screwed on top of the rack 9, and to it, in turn, is attached to the upper cover 14, which presses the cylindrical part to the flange part of the housing. Thin zlastomernye gaskets 15 are installed between the cylindrical part and the flange (or mounting, if, for example, screw fastening to the measured object is used), as well as between the top cover 14 and the cylindrical part 8 of the housing. Between the board 12 with the connector and the top cover, a gasket 16 of the corresponding thickness is also installed. The screen 10 divides the housing into two cavities, shields the strain gauge from the thermal effects of the board, and the gaskets perform the function of vibration and dust and moisture protection. The gasket material is selected so that the elastic properties are maintained in the operating temperature range of the sensor. The screen can be made of a low-conductive heat material, including polished stainless foil.

Предлагаемые усовершенствования внесены в конструкторскую документацию для производства датчиков давления.Proposed improvements have been made to the design documentation for the production of pressure sensors.

Claims (3)

1. Датчик давления, содержащий расположенный в корпусе чувствительный элемент с измерительной платой, связанный со штекерным разъемом, при этом в корпусе выполнено отверстие для сообщения с атмосферой, отличающийся тем, что части сборного корпуса между собой соединены через прокладки, упругие свойства которых сохраняются в рабочем диапазоне температур датчика, при этом над чувствительным элементом расположен экран, отделяющий его от измерительной платы, а уплотнение для измеряемого давления расположено в проточке отростка фланца корпуса.1. A pressure sensor comprising a sensing element located in the housing with a measuring board connected to a plug connector, wherein a hole is made in the housing for communication with the atmosphere, characterized in that the parts of the prefabricated housing are interconnected via gaskets whose elastic properties are preserved in the working the temperature range of the sensor, while above the sensitive element there is a screen separating it from the measuring board, and the seal for the measured pressure is located in the groove of the process of the flange of the body sa. 2. Датчик давления по п.1, отличающийся тем, что экран и измерительная плата закреплены в корпусе на стойках в резьбовых сквозных отверстиях, играющих роль атмосферного отверстия.2. The pressure sensor according to claim 1, characterized in that the screen and the measuring board are fixed in the housing on racks in threaded through holes that play the role of an atmospheric hole. 3. Датчик давления по п.1, отличающийся тем, что экран выполнен из тонкой полированной фольги, например, нержавеющей.

3. The pressure sensor according to claim 1, characterized in that the screen is made of thin polished foil, for example, stainless.