DE1473719A1

DE1473719A1 - Method and device for measuring a pressure difference

Info

Publication number: DE1473719A1
Application number: DE19641473719
Authority: DE
Inventors: Gerard Bourgoin; Gerard Crehange; Paul Mirat
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1964-11-09
Filing date: 1964-10-13
Publication date: 1969-04-24
Also published as: GB1064889A; ES319415A1; BE670878A; FR1422264A; CH445151A

Description

Verfahron und Vorrichtung sus bot veiner Druckdifferenz Die Erfindung beziehtwichaufeinVerfahrenzowieeine Vorrichtung sur Messung veiner Druckdifferenz, die insbesondere -Jedooh nichet ausschlie#lich - zur un «/der genauch Regelung kleiner Druckdifferenzen benutzt werden k~nnen, wie sii beispielsweise zwischen dem Innenraum eines "Handschuhkastens" und der Umgebungsatmosphõre bestehen. Procedure and device susceptible to a pressure difference The invention relates to a method and a device for measuring a pressure difference, the in particular -Jedooh not exclusively - for un «/ the exact regulation smaller Differences in pressure can be used, such as between the interior space a "glove box" and the surrounding atmosphere.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Verfahren und Vorrichtung zo aufzugestalten, lo sie besser als die bisher bakannten L~sungen den praktischen Anforderungen gen@@@@, ins-. .. bezondere eine Islahts Änderung i Arbeitsbereiches er@@@-lichen. The invention is based on the object of the method and device zo, it loosens the practical solutions better than the previously known solutions Requirements gen @@@@, ins-. .. Particularly an Islamic change in the work area he @@@ - lichen.

Dle Erfindunggehtzuzvoneine*Verfehrenzurttezzung* # veiner Druckdifferent, wobei man dem Niveau der dielektrischen Fl³ssigkeit eines Kondensators einen Wert gzt, der eine F@@@tion der Druckdifferent darstellt, und den Kondensator wõhrend einer < tory6 konstanten Zeit auflõdt. The invention is also based on a * process control * # of a pressure differential, taking a value of the dielectric liquid level of a capacitor gzt, which represents a F @@@ tion of the pressure differential, and the condenser during a <tory6 constant time.

Bei eines derartigen Verfahren besteht die Erfindung derin, da# der Ladestrom auf einem konstanten, vorgegebenen Wert gehalten, die an den Klesmon des Kondensators auftretende Spannung gemessen und der Wert der Druckdifferenz von der Spannung abgeleitet wird. In such a method, the invention consists in that # the Charging current kept at a constant, specified value, the The voltage occurring at the klesmon of the capacitor is measured and the value of the pressure difference derived from the voltage.

Eine zweckmäßige Auegeataltung dieses Vert* beateht darin, da# eine Reihe von aufeinanderfolgenden, mit konstanter Frequenz derholten Me#vorgõngen durchgef³hrt wird, wobei wõhrend jodles Meßvorgangea eine Aufladung des Kondensators, ene Meaaune der reaultierenden Spannung und ein Kurzschlie#en daa tondonæatorg sur Beaeitigung der Kondesatorklemmenspannung vor don Beginn eines nouen Me#vorganges erfolgt. An expedient implementation of this concept is that there is a Series of successive measurements repeated at a constant frequency is, whereby during iodine measuring processes a charging of the capacitor, a meaaune the resulting tension and a short circuit daa tondonæatorg sur elimination the capacitor terminal voltage takes place before the start of a new measurement process.

. .

Eine erfindungsgemõ#e Me#vorrichtung mit einem mit fl³ssigem Dielektrikum gef³llten Differentialmancester, sowie einem Kondensator, dessen Belõge je nach dem Fl³ssigkeitsuiveau mehr oder weniger tief In die Fl³ssigkeit in dem einen Mono@sterschenkel eintauchen, ist dadurch gekennzeichnet, da# eine elektronische Schaltungsanordnung vorgeschen ist, die einen Konstantstromgenerator 8 enthõlt, der dem Kondensator 10 einen konstanten vorgegebenen Ladestrom wõhrend einer vorgegebenen Zeitspanne in gleichen Zeitabstõnden zuf³hrt und der mit dem Kondenaator 10 zusammen einen Sõgezahnspannungsgenerator bildat, und daB weiterhin ein Detektor 12 zur Messung der an dan Klemmen des Kondensators am Ende jedes Ladevorganges auftretendon Spannung vorgaaahan tat. A measuring device according to the invention with a liquid dielectric filled differential mancester, as well as a capacitor, whose linings depending on the liquid level more or less deep into the liquid in one of the monostrils immersion is characterized in that # an electronic circuit arrangement is voren, which contains a constant current generator 8, the capacitor 10 a constant predetermined charging current during a predetermined period of time at the same time intervals and which together with the condenser 10 one Sõge tooth voltage generator and that a detector 12 for measurement the voltage appearing at the terminals of the capacitor at the end of each charging process vorgaaahan did.

Blao zweckmõ#ige Ausgestaltung der Vorrichtung besteht darin, da# ein Vergleichskreis vorgeschen ist, der die resultierende Kondensatorklemmenspannung mit Bezugsspannungen vergleicht, die den Grenzen des Intervalles entsprechtn, In don die Druckdifferenz gehalten werden soll, und da# weiterhin mit jeder Me#vorrichtung Einrlohtungen zur Beeinflussung der Druckdifferenz verbunden sind, die dann, wenn die Spannung an don Kondensatorklemmen eine der Bezugsspannungen erreicht, die Druckdifferenz besinflussen. Blao expedient embodiment of the device is that # a comparison circle is provided which the resulting Capacitor terminal voltage compares with reference voltages that correspond to the limits of the interval, In don # the pressure difference should be maintained, and that # continues with every measuring device Einrlohtungen are connected to influence the pressure difference, which then, if the voltage at the capacitor terminals reaches one of the reference voltages, the pressure difference influence.

Diese und weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der folgenden Bsoahrelbung veines in der Zeichnung veranschaulich ten Ausführungsbeiapiels hervor. Es zeigen: Fig. 1 ein Prinzipschema zur Erlõuterung des erfindungsgemõ#en Verfahrens; Fig. 2 einen Vertikalsohnitt durch don Detoktor der er findungsgemõ#en Vorrichtung; Fig. 3 ein Diagramm zur Erlõuterung der Wirkungsweise der Vorriohtung. These and other details of the invention will be apparent from the following Evidence of the yellowing of one of the exemplary embodiments illustrated in the drawing. 1 shows a basic diagram for explaining the method according to the invention; 2 shows a vertical unit through the detoctor of the device according to the invention; 3 shows a diagram to explain the mode of operation of the device.

Die grundsõtzliche Wirkungsweise der erfindungsgemõ#en Vorrichtung lot folgenderma#en: Taucht ein Luftkondensator mehr oder weniger tief in ein fl³ssiges Dielektrikum, wie beispielsweise Öl, ein, so haben Niveauõnderungen der Fl³ssigkeit ~nderungen der Kapazitõt C des Kondensators zur Folge, wobei sich insbesondere eine Proportionalitõt realisieren lõ#t. Wenn diese dielektrische Fl³ssigkeit die Manometerfl³ssigkeit eines U-Rohres bildet, dan einer ra messenden Druckdifferenz ausgesetzt wlrd# so ist die Kapazität des Kondensators dem Fl³ssigkeitsniveau proportional. Wenn man den Kondensator mit konstantem Strom wehrend einer vorgegebenen Zeit auflõdt, das hei#t, mit vorgegebener Ladungsmenge Q, so ist die an den Klemmen des Kondensators muftretende Spennung V = Q/C umgekehrt proportional sur Kapzzitat C und demgemNB tur Druckdifferenz P: auf diese Weise werden ~nderungen der Druckdifferenz durch Spannungsunderuhgen veranschaulicht. The basic mode of operation of the device according to the invention lot as follows: Dips an air condenser more or less deeply into a liquid Dielectric, such as oil, have changes in the level of the liquid ~ changes in the capacitance C of the capacitor result, in particular a Realize proportionality lõ # t. When this dielectric liquid is the pressure gauge liquid of a U-tube, then exposed to a pressure difference measuring ra # so the capacitance of the capacitor is proportional to the level of the liquid. if one the capacitor with constant current during a given Time charges, that is, with a given amount of charge Q, then that is at the terminals The voltage V = Q / C that must occur in the capacitor is inversely proportional to the capacitance C and accordingly the pressure difference P: in this way changes in the pressure difference illustrated by stress relieving.

. .

Dieeee Verfahren ist in einem Steuerservo-System verwendber, dan dazu dient, die Druckdifferenz P in einem vorgegebenen Intervall P1 - P2 zu halten: es gen³gt, die an den Klemmen Ues KondeneetcreeuftretendeSpennungVmitBezugzmpmnamngeNV-* und V2 an vergleichon, die don oberen und unterm Grenzweit des Intervalles entsprechen. Solange die Spannung V zwis@@@ VIL und Vg bleibt, befinden sich die angesehlossenen Relais der Me#vorrichtung in Ruhe. Andernfalls wird eines der Reinia erregt und steuert ein Organ, das eine Druckõnderung bewirkt (beispielsweise eine Vakuumpumpe oder eine Verbindungsklappe, die eine Verbindung mit Atmosphõre herstellt, so da# die Druck different P wieder in das vorgegebene Intervall z wird. This method is used in a control servo system, then serves to keep the pressure difference P in a given interval P1 - P2: it is sufficient to measure the voltage occurring at the terminals Ues KondeneetcreeVmitBezugzmpmnamngeNV- * and V2 to comparisons, which correspond to the upper and lower limits of the interval. As long as the voltage V between @@@ VIL and Vg remains, the connected are located Relay of the measuring device at rest. Otherwise, one of the Reinia will be aroused and controls an organ that causes a pressure change (for example a vacuum pump or a connection flap that connects to the atmosphere so that # the pressure different P is again in the predetermined interval z.

Fig. 1 zelgt schematisch eine Vorrichtung sur Durchf³hrung diezez Verfahrens mit hoher Me#frequenz. Die Vorrichtung enthõlt einen quarzgesteuerten Hf-Oszillator 4, der ein Sinussignal mit einer Frequenz von beispieleweise 1 MBz liefert. Fig. 1 shows schematically a device for implementation diezez Procedure with high measuring frequency. The device contains a quartz-controlled RF oscillator 4, which generates a sinusoidal signal with a frequency of, for example, 1 MBz supplies.

Dieser Oszillator 4 speist eine Markiereinrichtung 6, die durch einen Impulsverstarker gebildet wird, der dam Sinussignal in fine Impulse mit einer Prequenz von 1 KHz umforvt. Die Marskier 6 eteuert die Freigabe eines Konstantstromgenerators 8, der einen Kondensator 10 wõhrend einer Mikrosekunde (wenn der Oszillator 4 wit l rO) arbeitet) mit konstantem Strom auflõdt. Am Ende dieses Ladeverganges wird die an den Klemmen des Kondensators 10 auftretende, der Kondensatorkapazitõt C umgekehrt proportionale Spannung durch den D*t*tSor 12 gemessen. Der Oszillator 4, die Markiereinrichtung 6 und der Generator 8 k~nnen durch bekannte Transistorschaltungen gebildet werden. Die von Detekter 12 gelleforte, der Kapazitõt C und den Druck P umgehehrt proportionale Gleichspannung V wird beispielsweise mit einer oder mehreren Bor@@gs-Gleichspannungen verglichen, beispielweise mit der von einen Generator 14 gelieferten Spannung V1. jeden Generator 14, aur eine von Nand einstellbare Spannung liefert, ist ein Vergleichegrole 16 zugeordnet, der einen Schalter 18 steuert. Die@@ @@@ Vdrfhyandma,dteMfftMBtdrwPKtMMt<tt«taMMtMU< su halent go erds zwei Bezugsspannungen V1 und V2 vorge schen: das ~berschreiten eines der beiden Grennwerts V1 @@@-V2 bewirkt dam Ansprochen eines Relnie, beispielsweise durch Preigabe eines Transistors. so lange also V1 < V < V2, sind die beiden Schalter im Ruhezustand. ~berschreitet V dieses Intervall, so spricht der eine oder andere Schalter an und betõtigt eine zugeh~rige Zinrichtung (Vatuuapuws oder Verbindungsklappe zur Atmosphõre), die den Differenzdruck wlo0er in dam rteh Intervall zur³cktort. This oscillator 4 feeds a marking device 6, which by a Pulse amplifier is formed, the dam sine signal in fine pulses with a frequency converted by 1 KHz. The Marskier 6 controls the release of a constant current generator 8th, the one capacitor 10 during a microsecond (when the oscillator 4 wit l rO) works) with constant current. At the end of this loading process, the occurring at the terminals of the capacitor 10, the capacitor capacitance C reversed proportional voltage measured by the D * t * tSor 12. The oscillator 4, the marking device 6 and the generator 8 can be formed by known transistor circuits. The gelleforte of detector 12, the capacitance C and the pressure P are inversely proportional DC voltage V is, for example, one or more Bor @@ gs DC voltages compared, for example with the voltage V1 supplied by a generator 14. each generator 14, which only supplies a voltage which can be set by NAND, is a reference value 16, which controls a switch 18. The @@ @@@ Vdrfhyandma, dteMfftMBtdrwPKtMMt <tt «taMMtMU < su halent go erds two reference voltages V1 and V2 are provided: exceeding one of the two limit values V1 @@@ - V2 causes a Relnie to be addressed, for example by giving away a transistor. as long as V1 <V <V2, the two are Switch in the idle state. If V exceeds this interval, one of them speaks or switches on other switches and activates an associated payment device (Vatuuapuws or connecting flap to the atmosphere), which returns the differential pressure wlo0er in the rteh interval.

Fig. 2 zeigt beispielsweise ein Organ, das auf die Differenz-Qruokreasuns zwischen einem "Handschuhkasten" und Atmosphõre anspricht. Dieses Organ enthõlt den Kondensator 10 und das Fl³ssigkeits-Differentialmanometer, das Druckõnderungen in Niveauõnderungen der dielektrischen Fl³ssigkeit umformt. Die dargestellte Kinrichtung enthõlt ein durchsichtiges Gehõuse 20, beispielsweise aus Flexi@as, das zwei parallel zweinander vertikal angeordnete Sackbohrungen 22 und 24 zufweist. Diese Bohrungen sind an ihren unteren Ende durch eine horizontale BeMMag 26 miteinander verbunden, der eine normalerweise durch eine Schraube 30 abgeschlossene Entleerungs~ffnung 26 gegen³berliegt. For example, FIG. 2 shows an organ that responds to the difference Qruokreasuns between a "glove box" and atmosphere. This Organ contains the condenser 10 and the liquid differential manometer, the Changes in pressure are transformed into changes in the level of the dielectric fluid. the Kinrichtung shown contains a transparent housing 20, for example from Flexi @ as, the two parallel between each other vertically arranged blind holes 22 and 24 assigns. These holes are at their lower end through a horizontal BeMMag 26 connected to one another, the one normally closed by a screw 30 Emptying opening 26 is opposite.

Das Gehõuse 20 ietdurcheineVereehlutplee3$hedeckt, die durch Schrauben 33 befestigt ist. In die Verschlu#-platte 32 ist ein Stopfen 34 eingesetzt, der eine eage Bohrung 35 aufweist, durch die die Bohrung 22 mit Atmosphõre verbunden lot. Ein õhnlicher Stopfen 36 verbindet die Bohrung 24 mit einer an dem Randeshuhkasten angeschlessenen starren Leitung 30. The housing 20 is covered by a protective cover 3, which is secured by screws 33 is attached. A plug 34 is inserted into the closure plate 32, which has an eage bore 35, through which the bore 22 is connected to the atmosphere lot. A similar plug 36 connects the bore 24 to one on the edge shoe box connected rigid line 30.

Der untere Teil des durch die Bohrungen 22, 24 und 26 gebildeten U-Rehres ist mit einer dielektrisehen Fl³ssigkeit 40, beispielsweise Íl, gef³llt. In der Bohrung 22, die den einen Schenkel den U-Rohres bildet, sind die Belõge des fedten Ko@densators 10 angeordnet. Diese Belõge 42 und 44 werden durch @@nnentrieche Rohre gebildet, die in der aus Fig. 2 ersichtzentrische Rohre gebildet, die in der aus Fig. 2 ersichtlichen Weise ineinandergeschachtelt sind. Leiter 46 und 48 verbinden den Bolag 44 mit Masse und den Belag 42 mit dem Generator 8. Der Boden der Belõge 42 und 44 ist mit kleinen Durchbr³chen 50 verschen, die einen Durchtritt von Luft oder Íl getattn, etwe auftretende Ílschwankungen dagegen dõmpgen. The lower part of the formed by the bores 22, 24 and 26 U-Rehres is filled with a dielectric liquid 40, for example oil. In the bore 22, which forms one leg of the U-tube, the Belõge of the Feathered Ko @ capacitors 10 arranged. These pads 42 and 44 are identified by @@ nnentrieche Tubes formed, which are formed in the center of the tubes shown in FIG. 2, which are in the from Fig. 2 apparent manner are nested. Connect conductors 46 and 48 the bolag 44 with ground and the lining 42 with the generator 8. The bottom of the linings 42 and 44 is given away with small perforations 50 that allow air to pass through or Íl getattn, but dampen any oil fluctuations that occur.

In folgenden seien einige zahlenwerte einer praktischen Ausführung wiedergogeben, die sich auf eine Vorrichtung zur Aurrechterhaltung eines Unterdrücket in einem Handschuhkasten beziehen. Diese Vorrichtung, deren Wirkungsweise in Pig.3 achematiaoh dargestellt ist, suB folgende Funktionen erbullent 8le mua den Differenzdruck P zwiechen don In Handschuhkasten vorhandenen Gas (in allgeneinen Luft oder Argon) und Atmosphõre zwischen zwei Werten F1 und P2 halten, die etwa um 20 mm Wassersõule voneinander entfernt sind, wobei dieses Intervall In sinon Berelch zwischen 90 us Wassersõule Unterdruck im Handaohuhkaaten und einem ~berdruck von 10 m einstellbar sein mu#. The following are some numerical values of a practical implementation which focus on a device for maintaining a suppressed in a glove box. This device, the mode of operation in Pig.3 achematiaoh is shown, below the following functions perform 8le mua the differential pressure P between the gas present in the glove box (in general air or argon) and keep the atmosphere between two values F1 and P2, around 20 mm water column are spaced apart, this interval In sinon Berelch between 90 us Water column underpressure adjustable in the hand-held device and an overpressure of 10 m must be #.

Weiterhin mu# diese Vorrichtung einen Alarm ausl~sen, sobald der Differenzdruck P ein gr~@eres Intervall ³berschreitet, das sich von P1' (etwa 80 mm Unterdruck) und P2' (etwa Atmosphõrentruck oder etwas darunter) erstreckt. Furthermore, this device must trigger an alarm as soon as the Differential pressure P exceeds a larger interval, which extends from P1 '(approx. 80 mm negative pressure) and P2 '(about atmospheric pressure or something below).

# Die Erfüllung dieaer Funktionen erfordert die Verwendung zweier Maximumaohalter und zweier Minimumschalter, die jeweils lhren Steuereinrichtungen (Vergleichkreia 16 und Genomtor 14) zugeordnet sind. Die Ausl~sewerte sind mit Hilfe von Potentiometern unabhõngig voneinander einstellbar. Ein Maximumsohalter und ein Minimumechalter enthalten Steuerrelais, von denen des eine eine Absaugeinrichtung betõtigt, wenn der Differenzdruck kleiner ale Pz wird (unzureichender Unterdruck), während das andere eine Druckreduziereinrichtung steuert, sobald der Differenzdruck den Wert PJ. ³bersteigt (zu gro#er Unterdruck).# The fulfillment of these functions requires the use of two maximum holders and two minimum switches, which are each assigned to their control devices (comparison circle 16 and genome gate 14). The trigger values are with the help of potentiometers independently adjustable. A maximum so-holder and a minimum switch contain control relays, one of which activates a suction device when the differential pressure is less than Pz (insufficient negative pressure), while the other controls a pressure reducing device as soon as the differential pressure reaches the value PJ. Exceeds (too great a vacuum).

Us Pendelungen eu vermeiden, ist zwischen dem Íffnen und den Schlie#en der KOntakte jedes Schalters sin Bereich vorgesehen, in dem der Betriebszustand aufrechterhalten wird (in Mg. 3 gestrichelt dargestellt).Us to avoid swings is between opening and closing the contacts of each switch are provided in the area in which the operating status is maintained (shown in dashed lines in Mg. 3).

Die beiden anderen Schalter l~sen einfach einem Alarm us, wenn der Differenzdruck P das Intervall zwisehen den einetellberen Druokwerten P1' und P2', die den mittels des Potentioasters einetellberen Spannungen entsprechen, verlõ#t. The other two switches simply trigger an alarm when the Differential pressure P is the interval between the more unambiguous pressure values P1 'and P2', which correspond to the voltages adjustable by means of the potentioaster, leaves.

Claims

Claims 1. A method for measuring a pressure difference, wherein one gives a word to the level of the dielectric fluid of a capacitor, which represents a function of the pressure difference, and the condenser during one given constant time, d a d u r o h g o k e n n s eich n e t, because # the charging current is kept at a constant, predetermined word, dis at the terminals of the capacitor is measured and the value of the pressure difference of the voltage is derived.

2. Process according to Anspruoh 1, thereby gekennselchnot because # a number of successive measurements repeated at a constant frequency is, during each measurement process a charging of the capacitor, a measurement of the resulting voltage and an XursohlleXon of the Condor tor ssitung the capacitor terminal voltage takes place before the start of a new measurement process.

3. The method according to claim 1, characterized in that # one the resulting voltage at the terminals of the capacitor with two reference voltages compares which represent the limits of an interval in which the pressure difference should be maintained, and that means for changing this pressure difference controls in such a way that the pressure difference is returned to the specified interval, when the voltage at the terminals of the capacitor is equal to that of the two reference voltages limited area ³ exceeded.

4. Device for carrying out the method according to claims 1 to 3, with a geteuton differential manometer with liquid dielectric, aowie mines condenser, the deposits of which are more or less depending on the liquid level Immerse deeply in the liquid in the do sinon manometer leg, characterized by because # an electronic circuit arrangement is provided which has a constant current generator (8) contains the capacitor (10) during a constant predetermined charging current a predetermined period of time in equal time intervals rut b t and the one with the Capacitor (10) together form a saw-tooth voltage generator, and furthermore a detector (12) for measuring the voltage across the terminals of the capacitor at the end of each Voltage that occurs during the charging process.

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that # a comparison circle precedence is that of the resulting capacitor terminal voltage with reference voltages compares which correspond to the grison don intervals in which the pressure difference be held at all times, and that they continue to be used with every measuring device Affecting the pressure difference connected when the voltage is applied reaches one of the reference voltages at the capacitor terminals that affect the pressure difference.