НАКЛАДНОЙ ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ

Полезная модель относится к устройствам для определения давления в топливопроводах высокого давления дизельных двигателей внутреннего сгорания.
Известен датчик давления с использованием сжимаемого корпуса датчика (RU 2007148914 А), деформируемый корпус датчика, выполнен из сжимаемого материала, датчик деформации, встроен в деформируемый корпус, имеющий электрические свойства, которые изменяются в ответ на деформацию деформируемого корпуса, и электрические соединения, которые проходят снаружи деформируемого корпуса к встроенному датчику деформации. Деформируемый корпус датчика содержит стеклянный корпус датчика из сжимаемого стеклянного материала, датчик деформации содержит тензометр, который установлен на подложке и содержит резистивный элемент, имеющий сопротивление, которое изменяется в ответ на растяжение. Датчик давления связан с технологической текучей средой через изолирующую текучую среду и предназначен для непосредственного контакта с технологической текучей средой. За счет определения перепада давления на основе отклонения диафрагмы, установленной в корпусе датчика, и определяют давление в трубопроводе на основе деформации корпуса датчика. Недостатком такого датчика является обязательное помещение его в среду, где необходимо измерить давление. В виду того, что размеры топливопроводов дизелей используемых в автомобилестроении имеют незначительные размеры и в соответствии с рекомендациями производителей - их разбор нежелателен, то использование такого типа датчика для целей определения давления в топливопроводах дизельных ДВС невозможно.
В качестве прототипа выбран известный пьезоэлектрический датчик давления (RU 2010143803 А), содержащий корпус с внутренним отверстием и перекрывающей его мембраной, выполненной как единое целое с корпусом, последовательно установленные в отверстии корпуса цилиндрическую силопередающую втулку, пьезоэлементы в виде дисков, токосъемник и прижимной элемент. Мембрана выполнена плосковогнутой, с радиусом кривизны вогнутой части 0,5d≤R≤3d, где d - диаметр мембраны, цилиндрическая силопередающая втулка выполнена со стороны мембраны в виде усеченного конуса, а со стороны пьезоэлементов имеет цилиндрическое углубление с цилиндрическим выступом в центре углубления, сами пьезоэлементы помещены в токоизолирующую цилиндрическую гильзу, которая размещается в углублении силопередающей втулки так, что один из пьезоэлементов контактирует с выступом в углублении силопередающей втулки, а другой пьезоэлемент контактирует с токосъемником, при этом с внешней стороны корпуса вокруг мембраны имеется уплотнительный элемент из мягкого металла, например из медно-никелевого сплава МН19, который расположен в кольцевой канавке на корпусе датчика. Недостатком такого датчика для определения давления в топливопроводе дизельного ДВС является изготовление сложного и дорогостоящего крепления для его установки на топливопровод, так как передача давления от топливопровода к датчику должна осуществляться через силопередающую втулку. Изготовление такого крепления датчика к топливопроводу приведет к увеличению размеров итогового изделия, которое приведет к неудобству его монтажа непосредственно на топливной аппаратуре дизельных ДВС и ограниченности его применения в зависимости от марки машины.
Цель полезной модели - упрощение определения давления топлива в топливопроводах высокого давления дизельных двигателей внутреннего сгорания, за счет конструктивного исполнения крепежного элемента датчика к топливопроводу.
Датчик давления предназначен для определения давления (диапазон от 1 МПа до 200 МПа) в топливопроводах высокого давления, дизельных ДВС, диаметром от 5 мм. до 8 мм. Область применения датчика - диагностика топливных систем дизельных ДВС.
Датчик давления состоит из пьезоэлектрического датчика давления (2 фиг.), элементов крепления датчика давления к топливопроводу высокого давления (3, 4, 5 фиг.) и электрического двухпроводного разъема (6 фиг.).
Датчик работает следующим образом.
При подаче измеряемого давления от стенок топливопровода высокого давления через соединительный элемент крепления датчика (3, 4, 5 фиг.) на измерительную плоскость чувствительного элемента датчика (2 фиг.), которая прогибается, пьезоэлектрическая пластина испытывает деформацию, вследствие этого на выходах электрического разъема (6 фиг.) датчика появляется сигнал, пропорциональный измеряемому давлению. Установка датчика на топливопровод осуществляется за счет С-образной скобы (3 фиг.) жестко соединенной с чувствительным элементом датчика и топливопроводом высокого давления. За счет этого давление в топливопроводе приводящее к его расширению фиксируется датчиком, а применение в конструкции крепления С-образной скобы (3 фиг.), прижимной пластины (4 фиг.) и прижимного болта (5 фиг.) позволяет использовать датчик при измерении давления на топливопроводах различного диаметра не изменяя конструкции чувствительного элемента датчика и размеров самого датчика, что приводит к упрощению процедуры измерения давления топлива на различных дизелях. Сигнал при необходимости может быть отфильтрован, как с помощью электронных фильтров, так и программно при обработке сигнала в программном обеспечении. Также при высоких давлениях (в современных дизельных ДВС давление в топливопроводах высокого давления достигает 200 МПа), сигнал может поступать на измерительную аппаратуру через делитель, который уменьшает генерируемое напряжение до 10 раз.
Датчик давления (2 фиг.) имеет металлический корпус цилиндрической формы с цилиндрическим отверстием посередине для его крепления под болт М8×1,5 мм. (1 фиг.), в корпусе датчика размещен чувствительный элемент в виде пьезоэлектрической пластины. От чувствительного элемента датчика идут проводники, которые соединяются с двухконтактной вилкой электрического соединителя, объединенной с корпусом датчика.
Соединительный элемент (3 фиг.) выполнен в виде С-образной скобы, которая с одной стороны имеет плоскость соответствующую по профилю и диаметру размерам датчика давления. По середине в плоскости элемента крепления выполнено отверстие соосно отверстию датчика давления с резьбой М8×1,5 мм. для крепления к ней датчика давления. Со стороны топливопровода элемент крепления имеет закругление для обеспечения лучшего контакта с поверхностью топливопровода. Толщина элемента крепления в центральной части (где проходит отверстие с резьбой для крепления датчика) составляет 6 мм. Крепление датчика к топливопроводу осуществляется за счет его прижатия болтом М6×1 мм. (5 фиг.) через пластину (4 фиг.) имеющую закругление по форме топливопровода высокого давления, за счет этого обеспечивается возможность проводить измерения давления на топливопроводах диаметром от 5 мм. до 8 мм.
Соединительный элемент (3 фиг.) изготовлен из стали и имеет жесткую конструкцию с минимальной толщиной 6 мм. За счет этого при жестком соединении элемента крепления с датчиком (2 фиг.) все вибрации, передающиеся через элемент крепления поступают на чувствительный элемент датчика.
Датчик имеет следующие характеристики - электрическая емкость: 900…1300пФ; осевая чувствительность: 28±0,8MB/g; неравномерность амплитудно-частотной характеристики в диапазоне 5-10 кГц ±1дБ; электрическое сопротивление изоляции: не менее 50Мом.
Использование данного датчика давления в системах для диагностики дизельных ДВС позволит снизить время на проведение диагностических операций, упростить монтаж датчика давления на топливопроводы высокого давления различных дизельных ДВС, возможность использования одного датчика при диагностировании дизелей с различными диаметрами топливопроводов.
Источники информации
1. Заявка на изобретение RU 2007148914 А «ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СЖИМАЕМОГО КОРПУСА ДАТЧИКА», заяв. РОУЗМАУНТ ИНК. (US), авт. БРОДЕН Дэвид A. (US), ХЕДКЕ Роберт К. (US).
2. Заявка на изобретение RU 2010143803 А «ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ», заяв. Капцов Владимир Васильевич (RU), авт. Капцов Владимир Васильевич (RU).