NL8902462A

NL8902462A - Pressure-sensor protective equipment - has liq.-filled intermediate chamber in two parts connected by restrictive passages

Info

Publication number: NL8902462A
Application number: NL8902462A
Authority: NL
Original assignee: R & H Technology B V
Priority date: 1989-10-04
Filing date: 1989-10-04
Publication date: 1991-05-01

Abstract

The equipment protects a pressure sensor from excess pressure, and forms an intermediate chamber filled with incompressible liquid and through which pressure can be measured. The chamber is enclosed by a movable partition, against whose underside the process pressure acts, and whose movement is limited by stops, and also by the movable component of an accumulator, and which seals off an accumulator chamber on the underside. The intermediate chamber comprises a first part (2) adjacent to the partition (4), and a second part (3) adjacent to the pressure sensor (1). These parts are connected together via one or more restrictive passages (5).

Description

Inrichting voor overdrukbeveiliging van een druksensor.Device for overpressure protection of a pressure sensor.

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting die kan worden aangebracht bij een druksensor ter beveiliging daarvan tegen overdruk, welke inrichting in de gemonteerde toestand een met een in wezen in-compressibele tussenvloeistof gevulde tussenkamer vormt, waarvan de druk door de druksensor kan worden gemeten, welke tussenkamer zowel wordt begrensd door een verplaatsbaar scheidingsorgaan, waarvan de onderzijde onder invloed staat van de procesdruk en welk scheidingsorgaan tevens is voorzien van aanslagmiddelen waardoor dit orgaan slechts een beperkte verplaatsing kan uitvoeren, als door een verplaatsbaar accumulatororgaan van een accumulator waarvan de onderzijde een accumulatie-ruimte afsluit.The invention relates to a device which can be applied to a pressure sensor for protecting it against overpressure, which device in the mounted state forms an intermediate chamber filled with an essentially in-compressible intermediate liquid, the pressure of which can be measured by the pressure sensor, intermediate chamber is bounded both by a movable separating member, the underside of which is under the influence of the process pressure and which separating member is also provided with stop means, so that this member can only carry out a limited displacement, as well as by a movable accumulator member of an accumulator, the underside of which accumulates space.

Een dergelijke inrichting voor overdrukbeveiliging is bekend uit het Duits octrooi No. 3.436.184. De in dit octrooi genoemde overdrukbeveiligingsinrichtingen worden toegepast in meetsystemen waarbij hoge drukken of drukstoten kunnen ontstaan, bijvoorbeeld door het optreden van waterslag, die zeer veel groter zijn dan het nominale maximum meetbereik van de druksensor. De gebruikelijke druksensoren hebben een overbelastbaarheidsgrens van 2 tot 10 maal het nominale maximum meetbereik. Deze overbelastbaarheidsgrens kan echter in vele situaties gemakkelijk overschreden worden, bijvoorbeeld door drukstoten.Such an overpressure protection device is known from German patent no. 3,436,184. The overpressure protection devices mentioned in this patent are used in measuring systems where high pressures or pressure surges can occur, for example due to the occurrence of water hammer, which are very much larger than the nominal maximum measuring range of the pressure sensor. The usual pressure sensors have an overload limit of 2 to 10 times the nominal maximum measuring range. However, this overload limit can easily be exceeded in many situations, for example by pressure surges.

Bij de bekende inrichting voor overdrukbeveiliging is het mogelijk dat steile drukstoten, die door het scheidingsorgaan op de tussenvloeistof worden overgebracht, toch nog kortstondig op de druksensor komen te staan omdat het accumulatororgaan een zekere traagheid heeft en daarom niet voldoende snel kan reageren. Verder is de bekende overdrukbeveiligingsinrichting nogal groot ten opzichte van de drukopnemer.In the known device for overpressure protection it is possible that steep pressure pulses, which are transferred by the separating member to the intermediate liquid, may still briefly stand on the pressure sensor because the accumulator member has a certain inertia and therefore cannot react sufficiently quickly. Furthermore, the known overpressure protection device is quite large compared to the pressure sensor.

De uitvinding beoogt nu een inrichting voor overdrukbeveiliging te verschaffen waarbij de bovengenoemde nadelen worden voorkomen.The object of the invention is now to provide an overpressure protection device in which the above-mentioned drawbacks are avoided.

Dit doel wordt volgens de uitvinding bereikt doordat de tussenkamer bestaat uit een eerste deel grenzend aan het scheidingsorgaan en een tweede deel grenzend aan de druksensor, welke beide delen via één of meer restricties met elkaar zijn verbonden.This object is achieved according to the invention in that the intermediate chamber consists of a first part adjacent to the separating member and a second part adjacent to the pressure sensor, the two parts of which are connected to each other via one or more restrictions.

Hierdoor worden steile drukstoten vertraagd en in afgezwakte vorm via de restricties doorgeleid naar het tweede deel van de tussenkamer grenzend aan de druksensor. Doordat het accumulatororgaan nu wel voldoende tijd beschikbaar heeft om door verplaatsing de drukstijging te compenseren wordt de druksensor niet overbelast.Steep pressure pulses are hereby delayed and passed through the restrictions in a weakened form to the second part of the intermediate chamber adjacent to the pressure sensor. Because the accumulator member now has sufficient time available to compensate the rise in pressure due to displacement, the pressure sensor is not overloaded.

Een bijzonder voordelige uitvoeringsvorm van de inrichting wordt volgens de uitvinding verkregen wanneer het tweede deel van de tussenkamer tevens begrensd wordt door het verplaatsbare accumulatororgaan.According to the invention, a particularly advantageous embodiment of the device is obtained when the second part of the intermediate chamber is also bounded by the movable accumulator member.

Hierdoor wordt ook het accumulatororgaan beschermd tegen steile drukstoten omdat drukstoten in het tweede deel van de drukkamer door de er voor geschakelde restricties zijn afgezwakt.This also protects the accumulator member from steep pressure surges because pressure surges in the second part of the pressure chamber have been weakened by the restrictions upstream.

Een bijzonder compacte en gunstige constructie wordt volgens de uitvinding verkregen wanneer één of beide delen van de tussenkamer en de accumulatorruimte beide een cilindrische wand bezitten en de accumulatorruimte centrisch binnen de tussenkamer is aangebracht. Hierdoor kan binnen de inrichting een groot accumulator-volume worden bereikt.A particularly compact and favorable construction is obtained according to the invention when one or both parts of the intermediate chamber and the accumulator space both have a cylindrical wall and the accumulator space is arranged centrally within the intermediate chamber. As a result, a large accumulator volume can be achieved within the device.

Volgens een nadere uitwerking van de uitvinding worden de aanslagmiddelen voor het verplaatsbare scheidingsorgaan gevormd door het bodemvlak van de accumulator.According to a further elaboration of the invention, the stop means for the movable separating member are formed by the bottom surface of the accumulator.

De inrichting kan volgens de uitvinding op eenvoudige wijze worden aangepast aan het nominale maximum meetbereik en op de overbelastbaarheidsgrens van de te beveiligen druksensor doordat het accumulatororgaan is voorzien van middelen voor het instellen van de voordruk.According to the invention, the device can be adapted in a simple manner to the nominal maximum measuring range and to the overload limit of the pressure sensor to be protected, because the accumulator member is provided with means for adjusting the pre-pressure.

Volgens een verdere uitwerking van de uitvinding wordt het accumulatororgaan gesteund door een steunzuiger die verschuifbaar in de accumulatorruimte is opgenomen, welke steunzuiger bij indrukking vanuit een ruststand waarbij de steunzuiger tegen een aanslag wordt gedrukt, belast wordt door veermiddelen met een instelbare voorspanning.According to a further elaboration of the invention, the accumulator member is supported by a support piston which is slidably received in the accumulator space, which support piston, when pressed from a rest position in which the support piston is pressed against a stop, is loaded by spring means with an adjustable preload.

Hierdoor wordt een eenvoudige, bedrijfszekere en gemakkelijk instelbare constructie voor de accumulator verkregen.This provides a simple, reliable and easily adjustable construction for the accumulator.

De uitvinding zal thans nader worden toegelicht aan de hand van de tekening die een dwarsdoorsnede van een uitvoeringsvoorbeeld van de uitvinding weergeeft. Hierbij geeft de linkerhelft van de figuur de situatie aan bij het nominale meetbereik, terwijl de rechterhelft van de figuur de situatie aangeeft bij de maximale procesdruk die men op de druksensor wil toelaten.The invention will now be further elucidated with reference to the drawing, which shows a cross-section of an exemplary embodiment of the invention. The left half of the figure indicates the situation at the nominal measuring range, while the right half of the figure indicates the situation at the maximum process pressure that you want to allow on the pressure sensor.

De getoonde inrichting voor overdrukbeveiliging van een druksensor 1 bestaat in de gemonteerde toestand uit een cilindrische tussenkamer 2, 3, welke is verdeeld in een eerste deel 2 grenzend aan een verplaatsbaar scheidingsorgaan 4 waarvan de onderzijde onder invloed staat van de te meten procesdruk, en een tweede deel 3 grenzend aan de druksensor 1, welke delen via ëén of meer restricties 5 met elkaar zijn verbonden. In dit uitvoeringsvoorbeeld wordt de restrictie 5 gevormd door de ringvormige spelingsruimte tussen de cilindrische buitenwand van de accumulator 6 en de cilindrische binnenwand van het huis 14 van de overdrukbeveiligings-inrichting. De restrictie kan ook op een andere wijze worden uitgevoerd, bijvoorbeeld als één of meer nauwe boringen door de accumulatorwand 6. De beide delen 2 en 3 van de tussenkamer zijn via een niet in de tekening aangegeven afsluitbare vulopening gevuld met een in wezen incompressibele tussenvloeistof, bijvoorbeeld siliconenolie. Een accumulator 6 met instelbare voordruk en voorzien van een cilindrische wand is centrisch binnen de cilindrische tussenkamer 2, 3 geplaatst waarbij het verplaatsbare accumulatororgaan 7 tevens een begrenzing vormt van het tweede deel 3 van de tussenkamer. In het getoonde uitvoeringsvoorbeeld zijn het scheidingsorgaan 4 en het accumulatororgaan 7 uitgevoerd als membranen. Deze organen kunnen echter ook anders uitgevoerd zijn, bijvoorbeeld als vrije zuigers.The shown pressure relief device of a pressure sensor 1 in the assembled state consists of a cylindrical intermediate chamber 2, 3, which is divided into a first part 2 adjacent to a movable separating member 4, the underside of which is under the influence of the process pressure to be measured, and a second part 3 adjacent to the pressure sensor 1, which parts are connected to each other via one or more restrictions 5. In this exemplary embodiment, the restriction 5 is formed by the annular clearance between the cylindrical outer wall of the accumulator 6 and the inner cylindrical wall of the housing 14 of the overpressure protection device. The restriction can also be carried out in another way, for instance as one or more narrow bores through the accumulator wall 6. The two parts 2 and 3 of the intermediate chamber are filled with an essentially incompressible intermediate liquid via a closable filling opening not shown in the drawing, for example silicone oil. An accumulator 6 with adjustable pre-pressure and provided with a cylindrical wall is placed centrally within the cylindrical intermediate chamber 2, 3, the movable accumulator member 7 also forming a boundary of the second part 3 of the intermediate chamber. In the exemplary embodiment shown, the separating member 4 and the accumulator member 7 are designed as membranes. However, these members can also be designed differently, for example as free pistons.

De werking van de inrichting is als volgt:The operation of the device is as follows:

Een in de procesdruk optredende drukpiek wordt door het scheidingsorgaan 4 praktisch ongewijzigd overgebracht op de tussenvloeistof in het eerste deel 2 van de tussenkamer. Via de restricties 5 wordt de drukpiek vertraagd en in afgezwakte vorm doorgeleid naar het tweede deel 3 van de tussenkamer, waardoor eventuele steile flanken van de drukpiek in aanzienlijke mate worden afgevlakt. Hierbij wordt tevens tussenvloeistof verplaatst van het eerste deel 2 van de tussenkamer naar het tweede deel 3 van de tussenkamer terwijl dit verplaatste vloeistof-volume opgenomen wordt door een verplaatsing van het accumulatororgaan 7. De werking van de restricties in samenwerking met de accumulator is te vergelijken met de werking van een elektrisch RC-netwerk. De verplaatsing van het verplaatsbare scheidingsorgaan 4 onder invloed van de te meten procesdruk wordt begrensd door aanslag-middelen welke worden gevormd door het bodemvlak 8 van de accumulator 6.A pressure peak occurring in the process pressure is transferred practically unchanged by the separator 4 to the intermediate liquid in the first part 2 of the intermediate chamber. Via the restrictions 5, the pressure peak is slowed down and passed in a weakened form to the second part 3 of the intermediate chamber, so that any steep edges of the pressure peak are smoothed to a considerable extent. Intermediate fluid is also moved from the first part 2 of the intermediate chamber to the second part 3 of the intermediate chamber, while this displaced liquid volume is absorbed by a displacement of the accumulator member 7. The operation of the restrictions in cooperation with the accumulator is comparable. with the operation of an electric RC network. The displacement of the movable separating member 4 under the influence of the process pressure to be measured is limited by stop means which are formed by the bottom surface 8 of the accumulator 6.

Het door het verplaatsbare scheidingsorgaan 4 verplaatste vloeistofvolume wordt opgenomen door een binnenwaartse verplaatsing van het accumulatororgaan 7 dat onderhevig is aan een instelbare voordruk. Hiertoe wordt het accumulatororgaan 7 gesteund door een steun-zuiger 9 die verschuifbaar in de accumulatorruimte 10 is opgenomen. Deze steunzuiger 9 wordt bij indrukking vanuit een ruststand, waarbij de steunzuiger 9 tegen een aanslag 11, gevormd door de kap van een stelhout 12, wordt gedrukt, belast door een drukveer 13 waarvan de voorspanning met behulp van de stelhout 12 instelbaar is. Indien nodig kunnen boven de drukveer 13 nog vulplaatjes worden aangebracht, terwijl ook een veer met een andere karakteristiek kan worden gemonteerd.The volume of liquid displaced by the movable separator 4 is received by an inward displacement of the accumulator member 7 which is subject to an adjustable pre-pressure. For this purpose the accumulator member 7 is supported by a support piston 9 which is slidably received in the accumulator space 10. This support piston 9, when pressed from a rest position, wherein the support piston 9 is pressed against a stop 11, formed by the cap of an adjusting wood 12, is loaded by a compression spring 13 whose pretension is adjustable by means of the adjusting wood 12. If necessary, shims can be fitted above the compression spring 13, while a spring with a different characteristic can also be mounted.

De voordruk van het accumulatororgaan 7 kan bijvoorbeeld worden ingesteld op een waarde die gelijk is aan het nominale maximum meetbereik. Bij een procesdruk tot aan deze waarde wordt dan in de tussenkamer 2, 3 geen vloeistof verplaatst. De veerkarakteristiek van de drukveer 13, de dimensionering van het accumulatororgaan 7 en het scheidingsorgaan 4 en de maximale verplaatsing hiervan worden bij voorkeur zodanig gekozen, dat het scheidingsorgaan 4 bij een procesdruk gelijk aan of iets lager dan de overbelastbaarheidsgrens van de druksensor 1, bijvoorbeeld twee maal het nominale maximum meetbereik, geheel tegen de aanslag 8 komt te rusten, waardoor de druk in de tussenkamer 2,3 niet verder kan toenemen en de druksensor 1 dus niet overbelast kan worden.For example, the pre-pressure of the accumulator member 7 can be set to a value equal to the nominal maximum measuring range. At a process pressure up to this value, no liquid is then displaced in the intermediate chamber 2, 3. The spring characteristic of the compression spring 13, the dimensioning of the accumulator member 7 and the separating member 4 and the maximum displacement thereof are preferably chosen such that the separating member 4 at a process pressure is equal to or slightly lower than the overload limit of the pressure sensor 1, for example two times the nominal maximum measuring range, completely rests against the stop 8, so that the pressure in the intermediate chamber 2,3 cannot increase further and the pressure sensor 1 can therefore not be overloaded.

Claims

An apparatus which can be applied to a pressure sensor to protect it against overpressure, which device in the mounted state forms an intermediate chamber filled with an essentially incompressible intermediate liquid, the pressure of which can be measured by the pressure sensor, which intermediate chamber is both limited by a movable separating member, the underside of which is under the influence of the process pressure and which separating member is also provided with stop means, so that this member can only carry out a limited movement, as by a movable accumulator member of an accumulator, the underside of which closes an accumulation space, with the characterized in that the intermediate chamber (2.3) consists of a first part (2) adjacent to the separating member (4) and a second part (3) adjacent to the pressure sensor (1), both parts via one or more restrictions (5) with are connected.

2. Device according to claim 1, characterized in that the second part (3) of the intermediate chamber (2.3) is also bounded by the movable accumulator member (7).

Device according to claim 1 or 2, characterized in that one or both parts of the intermediate chamber (2.3) and the accumulator space (10) both have a cylindrical wall and the accumulator space (10) is centered within the intermediate chamber (2,3) has been applied.

Device according to any one of claims 1-3, characterized in that the stop means for the movable separating member (4) are formed by the bottom surface (8) of the accumulator (6).

Device according to any one of claims 1-4, characterized in that the accumulator member (7) is provided with means for adjusting the pre-pressure.

Device according to claim 5, characterized in that the accumulator member (7) is supported by a support piston (9) which is slidably received in the accumulator space (10), which support piston (9) when pressed from a rest position, the support piston (9) is pressed against a stop (11), is loaded by spring means (13) with an adjustable preload.

Pressure sensor provided with a over-protection device according to one or more of the preceding claims.