ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЙ ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ

Устройство относится к контрольно-измерительной технике, в частности к высокотемпературным датчикам давления.
Известен высокотемпературный датчик MTZ фирмы Trafag (1), для снятия индикаторной диаграммы дизелей, состоящий корпуса, припаянной к нему стальной мембраны и керамического (гибридного) чувствительного элемента, разделенный слоем диэлектрика. Такое решение позволяет достичь устойчивых результатов измерений при температуре на мембране до 200° С.
Известен высокотемпературный датчик НТТ - 04 фирмы IMES (2), входящий в состав измерительного комплекса ЕРМ-ХР Германия (3), для снятия индикаторной диаграммы дизелей, состоящий из штуцера, припаянной к нему мембраны, и напаянным чувствительного элемента. В нижней части к штуцеру прикрепляется цилиндрический радиатор.
Недостатком аналогов является измерение давления при сравнительно невысокой температуре рабочей среды.
Наиболее близким по технической сущности является устройство по патенту США US 7808365. Датчик давления состоит из корпуса с резьбой, мембраны, чувствительного элемента и выходных электрических контактов.
Недостатками данного датчика так же является измерение, например, давления при сравнительно невысокой температуре рабочей среды.
Технический результат заявленной полезной модели - измерение давления при более высокой температуре рабочей среды.
Технический результат достигается следующим образом. Устройство, состоящее из корпуса, мембраны, термобарьерного слоя, чувствительного элемента (ЧЭ), второго термобарьерного слоя, бокового охладителя, гибкого теплопроводника, и второго охладителя. Корпус со стороны рабочей среды покрыт термобарьерным слоем (например, оксидом циркония стабилизированного оксидом иттрия (ZrO2-Y203). Мембрана покрывается вторым термобарьерным слоем (который может состоять нескольких материалов, например оксида циркония и термоизолятора -терморасширенного графита) в месте касания ЧЭ. К краю мембраны присоеднинен боковой охладитель, соединенный одним концом с гибким теплопроводником (например, гибкая медная оплетка), закрепленным вторым концом на корпусе датчика (не показан). На ЧЭ сверху монтируется второй радиатор (например, из теплорассеивающей пластмассы) и/или устанавливается термоэлектрический модуль (элемент Пельтье).
Такое схемное решение устройства позволяет уменьшить теплопоток на элементы датчика, и измерение давление может быть измерено при более высокой температуре рабочей среды.
На схеме полезной модели Фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства, состоящая из корпуса 1, мембраны 2, термобарьерного слоя 3, чувствительного элемента (ЧЭ) 4, второго термобарьерного слоя 5, бокового охладителя 6, гибкого теплопроводника 7, второго охладителя 8. Рабочая среда показана стрелкой.
Устройство работает следующим образом. Давление внутри корпуса 1 преобразуется в перемещение мембраны 2, это перемещение передается ЧЭ 4 и преобразуется в сигнал давления. Мембрана 2 защищена от воздействия высокой температуры термобарьерным слоем 3, а ЧЭ 4 защищен вторым термобарьерным слоем 5. Охлаждение мембраны 2, происходит за счет соединенного с ней бокового охладителя 6, соединенным с одним концом гибкого теплопроводника 7, второй конец которого соединен с корпусом датчика (не показан). Охлаждение ЧЭ 4 происходит за счет прикрепленного сверху второго охладителя и/или термоэлектрического модуля 8 (питание не показано). Заявленная полезная модель апробирована в реальных производственных условиях и показала существенное (около 25%) снижение температуры на чувствительном элементе, которые позволяют повысить надежность работы датчика или использовать его при более высокой температуре рабочей среды.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Описание датчика датчик MTZ фирмы Trafag http://www.trafag.com/H70637
2. Описание датчика НТТ - 04 фирмы IMES http://www.sensorsportal.com/HTML/DIGEST/may_01/9c_4b-08.pdf
3. Описание датчика НТТ - 04 фирмы IMES http://imes.de/download/htt-04_en_11-2009.pdf
4. Измерительный комплекс ЕРМ-ХР фирмы IMES http://imes.de/download/epm-xp_brochure_10_2011.pdf
5. Патент США US 7808365 (прототип) http://www.freepatentsonline.com/ 7808365.pdf