Способ относится к конструированию и изготовлению контрольно-измерительной техники и может быть применен относительно проектируемых емкостных датчиков с металлическими коаксиально расположенными трубчатыми электродами для работы в диэлектрических жидкостях.The method relates to the design and manufacture of instrumentation and can be applied relative to the designed capacitive sensors with metal coaxially arranged tubular electrodes for operation in dielectric liquids.
Известен принятый за прототип способ изготовления и сборки емкостного датчика с металлическими коаксиально расположенными трубчатыми электродами, соединенными с выходным узлом, из патента RU, №2112931, МПК G01F 23/26, заключающийся в коаксиальном соединении трубчатых электродов и последующем креплении электродов через электроизоляционные элементы к выходному узлу.A known adopted as a prototype method of manufacturing and assembling a capacitive sensor with metal coaxially arranged tubular electrodes connected to the output node, from patent RU, No. 2112931, IPC G01F 23/26, which consists in coaxial connection of tubular electrodes and subsequent mounting of the electrodes through electrical insulating elements to the output node.
Недостатком данного способа является низкая технологичность, высокая трудоемкость его реализации и то, что изготовленные по нему устройства оказываются ненадежными и дорогими. Способ сборки предполагает наличие большого количества ранее изготовленных с высоким классом точности деталей из различных материалов и соответственно необходимость выполнения большого количества операций при сборке, причем соединение электродов с выходным узлом осуществляется посредством винтов и гаек.The disadvantage of this method is the low manufacturability, the high complexity of its implementation and the fact that the devices manufactured by it are unreliable and expensive. The assembly method involves the presence of a large number of parts previously made with high accuracy class from various materials and, accordingly, the need to perform a large number of assembly operations, moreover, the electrodes are connected to the output unit using screws and nuts.
Техническим результатом при применении предлагаемого способа изготовления и сборки емкостного датчика уровня жидкости является повышение технологичности изготовления, повышение надежности и снижение стоимости конечного изделия.The technical result when applying the proposed method for the manufacture and assembly of a capacitive liquid level sensor is to increase the manufacturability of production, increase reliability and reduce the cost of the final product.
Технический результат способа достигается тем, что при сборке коаксиально соединенных трубчатых электродов с выходным узлом новым является то, что электроды располагаются вертикально, выходной узел, выполненный в виде патрубка с внутренним диаметром больше диаметра внешнего электрода, коаксиально размещается в верхней части электродов, внутрь электрода меньшего диаметра, между электродами, и между внешним электродом и выходным узлом, на необходимую глубину устанавливаются несъемные изоляционные эластичные заглушки, а сборка осуществляется одновременной заливкой полостей между выходным узлом и внешним электродом, между электродами, и меньшим электродом пластифицированной эпоксидной смолой.The technical result of the method is achieved by the fact that when assembling the coaxially connected tubular electrodes with the output node, the new one is that the electrodes are arranged vertically, the output node, made in the form of a pipe with an inner diameter larger than the diameter of the external electrode, is coaxially placed in the upper part of the electrodes, inside the smaller electrode diameter, between the electrodes, and between the external electrode and the output node, fixed insulating elastic plugs are installed at the required depth, and the assembly is carried out It is simultaneously filled with cavities between the output unit and the external electrode, between the electrodes, and the smaller electrode with plasticized epoxy resin.
На основе предлагаемого способа могут быть реализованы различные устройства, на чертеже показано одно из возможных технических решений, например, для измерения уровня топлива в резервуарах, цистернах, топливных баках, и т.п. Здесь: 1 - внутренний трубчатый электрод, 2 - внешний трубчатый электрод, 3 - эластичные изоляционные элементы, центрирующие и фиксирующие между собой электроды 1 и 2, 4 - выходной узел, выполненный в виде патрубка с внутренним диаметром больше диаметра внешнего электрода и коаксиально расположенный относительно электродов, 5 и 6 - несъемные изоляционные эластичные заглушки, выполненные, например из пенополиуретана, соответственно в виде цилиндра и шайбы, 7 - уплотнительное эластичное кольцо, так же являющееся заглушкой, 8 - пластифицированная эпоксидная смола.Based on the proposed method, various devices can be implemented, the drawing shows one of the possible technical solutions, for example, for measuring the fuel level in tanks, cisterns, fuel tanks, etc. Here: 1 - inner tubular electrode, 2 - outer tubular electrode, 3 - elastic insulating elements, centering and fixing electrodes 1 and 2, 4 - output unit, made in the form of a pipe with an inner diameter larger than the diameter of the outer electrode and coaxially located relative to electrodes, 5 and 6 - fixed insulating elastic caps made, for example, of polyurethane foam, respectively, in the form of a cylinder and a washer, 7 - elastic sealing ring, which is also a cap, 8 - plasticized ep ksidnaya resin.
Сборка датчика осуществляется в следующей последовательности. На электродах 1 и 2, в верхнем торце фиксируются электрические отводы для последующего подключения к электронной схеме (не показано). Изоляционные элементы 3 устанавливаются в отверстия электрода 1, электрод 1 с некоторым усилием вставляется в электрод 2 до совпадения торцов электродов. Электроды с некоторым усилием вставляются в патрубок выходного узла 4, в котором установлено уплотнительное эластичное кольцо 7. С верхней стороны выходного узла 4 вставляются на необходимую глубину заглушки 5 и 6 соответственно в виде цилиндра и шайбы. В дальнейшем заглушки останутся на своих местах, не влияя на работу датчика. Все детали центруются и фиксируются в вертикальном положении, сверху выходного узла 4 заливается пластифицированная эпоксидная смола 8 (все контактирующие со смолой поверхности изначально подготовлены), протекая в полости между внешней поверхностью электрода 2 и внутренней поверхностью патрубка 4, заполняя кольцевую полость до уплотнительного кольца 7, между электродами 1 и 2, заполняя внутреннюю полость электрода 1 на глубину до заглушек 5 и 6.The sensor assembly is carried out in the following sequence. On electrodes 1 and 2, electrical taps are fixed in the upper end for subsequent connection to an electronic circuit (not shown). The insulating elements 3 are installed in the holes of the electrode 1, the electrode 1 with some effort is inserted into the electrode 2 until the ends of the electrodes coincide. The electrodes with some effort are inserted into the pipe of the output unit 4, in which the elastic sealing ring 7 is installed. On the upper side of the output unit 4, plugs 5 and 6 are inserted to the required depth in the form of a cylinder and a washer. In the future, the plugs will remain in their places, without affecting the operation of the sensor. All parts are centered and fixed in a vertical position, plasticized epoxy resin 8 is poured on top of the output assembly 4 (all surfaces in contact with the resin were prepared initially), flowing into the cavity between the outer surface of the electrode 2 and the inner surface of the pipe 4, filling the annular cavity to the sealing ring 7, between the electrodes 1 and 2, filling the internal cavity of the electrode 1 to a depth of to plugs 5 and 6.
Важной особенностью предлагаемого способа является то, что он допускает применение в составе устройства труб электродов и патрубка выходного узла с любыми допусками в рамках ГОСТ, что исключает необходимость предварительного изготовления деталей устройства с высоким классом точности и обеспечивает минимальную себестоимость устройства. Единовременное соединение электродов между собой и с выходным узлом посредством эпоксидной смолы максимально упростило технологию сборки датчика и соответственно его стоимость. Наличие в составе эпоксидной смолы пластификатора обеспечило не только высокую адгезию соединенных деталей и герметичность всего устройства, но и дало небольшую степень свободы колебаниям электродов относительно выходного узла, исключив тем самым возможность возникновения каких-либо нагрузок на излом, и соответственно повысило надежность датчика даже при работе в условиях вибрации. В целом применение предлагаемого способа упрощает технологию сборки, отсутствие резьбовых соединений и небольшое количество деталей, уменьшает стоимость датчика и также положительно влияет на надежность.An important feature of the proposed method is that it allows the use of electrodes and an outlet unit pipe with any tolerances within the framework of GOST as part of the device, which eliminates the need for prefabrication of device parts with a high accuracy class and ensures the minimum cost of the device. The simultaneous connection of the electrodes with each other and with the output node by means of epoxy resin has simplified the technology of sensor assembly and, accordingly, its cost. The presence of a plasticizer in the epoxy resin ensured not only high adhesion of the connected parts and the tightness of the entire device, but also gave a small degree of freedom to the vibrations of the electrodes relative to the output node, thereby eliminating the possibility of any breaking loads, and accordingly increased the reliability of the sensor even during operation under vibration. In general, the application of the proposed method simplifies the assembly technology, the absence of threaded connections and a small number of parts, reduces the cost of the sensor and also positively affects reliability.