RU100242U1

RU100242U1 - ELECTRONIC MULTI-PARAMETER PRESSURE, TEMPERATURE AND FLOW SENSOR

Info

Publication number: RU100242U1
Application number: RU2010102507/28U
Authority: RU
Inventors: Ренат Ахатович Садыков; Юрий Иосифович Правник; Дмитрий Натанович Антропов; Владимир Витальевич Краев; Айрат Азатович Насыбуллин; Юрий Леонидович Линючкин
Original assignee: Ренат Ахатович Садыков
Priority date: 2010-01-26
Filing date: 2010-01-26
Publication date: 2010-12-10

Abstract

Электронный многопараметрический датчик давления, температуры и расхода, включающий корпус, имеющий канал измерения статического давления, в верхней части которого выполнено ответвление, закрываемое пробкой, и капсулу измерения температуры; запорное устройство в виде подпружиненной крышки, а также микропроцессор, обеспечивающий преобразование значений физических параметров в стандартные электрические сигналы, отличающийся тем, что корпус датчика жестко закреплен на отрезке трубы, имеющей сужение в месте его крепления, и снабжен каналом восприятия полного давления, представляющим собой трубку Пито, встроенную в капсулу измерения температуры и имеющую ответвление в верхней части, закрываемое пробкой, при этом корпус и крышка запорного устройства установлены во втулку, закрепленную в штуцере, приваренном к трубе датчика таким образом, что вход в трубку Пито, размещенный по оси узкой части трубы датчика, крышка и пробка ответвления канала статического давления ориентированы против потока рабочей среды посредством штифта на штуцере. An electronic multi-parameter pressure, temperature and flow sensor, including a housing having a channel for measuring static pressure, in the upper part of which a branch is closed, closed by a plug, and a capsule for measuring temperature; a locking device in the form of a spring-loaded cover, as well as a microprocessor that provides the conversion of physical parameters to standard electrical signals, characterized in that the sensor housing is rigidly fixed to a pipe segment having a narrowing in the place of its attachment, and is equipped with a full pressure sensing channel, which is a tube A pitot integrated in the temperature measuring capsule and having a branch in the upper part, closed by a plug, while the housing and the cover of the locking device are installed in the sleeve replicated in the fitting welded to the sensor pipe in such a way that the entrance to the pitot tube placed along the axis of the narrow part of the sensor pipe, the cover and the branch pipe of the static pressure channel are oriented against the flow of the working medium by means of a pin on the fitting.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к области системы измерений и предназначена для определения величины давления, температуры и расхода в жидких (небольшой вязкости) и газообразных средах и может использоваться в газовом хозяйстве, теплоэнергетике, химической промышленности, машиностроении и т.д.The proposed utility model relates to the field of a measurement system and is intended to determine the magnitude of pressure, temperature and flow rate in liquid (low viscosity) and gaseous media and can be used in gas facilities, heat power engineering, chemical industry, mechanical engineering, etc.

Известен электронный многопараметрический датчик для определения параметров температуры, давления и расхода в газообразных средах, называемый вихревым счетчиком газа Метран-331. Прибор конструктивно совмещает в себе 3 датчика, что позволяет одновременно измерить 3 параметра среды - расход, давление и температуру, что обеспечивает существенное сокращение кабельных линий и врезок в трубопровод, удобство монтажа, исключение дополнительных погрешностей возникающих при раздельном монтаже первичных датчиков, (госреестр средств измерений под №23191L04, сертификат №17377) (_57.html)Known electronic multi-parameter sensor for determining the parameters of temperature, pressure and flow in gaseous media, called a vortex gas meter Metran-331. The device constructively combines 3 sensors, which allows you to simultaneously measure 3 environmental parameters - flow, pressure and temperature, which provides a significant reduction in cable lines and cuts into the pipeline, ease of installation, elimination of additional errors arising from the separate installation of primary sensors, (state register of measuring instruments under No. 23191L04, certificate No. 17377) (_57.html)

Недостатком датчика является невозможность его монтажа и демонтажа без остановки рабочего процесса.The disadvantage of the sensor is the impossibility of its installation and dismantling without stopping the work process.

Прототипом полезной модели служит электронный многопараметрический датчик давления и температуры в жидких и газообразных средах, с обеспечением монтажа и демонтажа датчика без остановки рабочего процесса, в который вмонтированы чувствительные элементы измерения давления, температуры и микропроцессор, обеспечивающий преобразование значений физических параметров в стандартные электрические сигналы. Корпус датчика установлен в штуцер, к которому прикреплена крышка с пружинным механизмом. Датчик закреплен на штуцере накидной гайкой. В верхней части канала измерения давления установлена пробка для стравливания рабочей среды. (Решение о выдаче патента по заявке №2009120306/22 от 17.06.09.).The prototype of the utility model is an electronic multiparameter pressure and temperature sensor in liquid and gaseous media, with mounting and dismounting of the sensor without stopping the work process, in which sensitive elements of pressure, temperature and a microprocessor are mounted, ensuring the conversion of physical parameters into standard electrical signals. The sensor housing is installed in the fitting, to which is attached a cover with a spring mechanism. The sensor is mounted on the union with a union nut. In the upper part of the pressure measurement channel, a plug is installed for bleeding the working medium. (The decision to grant a patent for application No. 2009130306/22 dated 06/17/09.).

Недостатком этого устройства является прикрепление крышки к штуцеру, который не может быть демонтирован без остановки процесса в случае необходимости ремонта крышки.The disadvantage of this device is the attachment of the cover to the fitting, which cannot be removed without stopping the process if it is necessary to repair the cover.

Полезная модель направлена на создание электронного многопараметрического датчика для определения величин давления, температуры и расхода жидкой и газообразной рабочей среды, с обеспечением ремонта крышки запорного устройства, монтажа и демонтажа датчика без остановки рабочего процесса.The utility model is aimed at creating an electronic multi-parameter sensor for determining the pressure, temperature and flow rate of a liquid and gaseous working medium, ensuring the repair of the cover of the locking device, mounting and dismounting the sensor without stopping the working process.

Решение задачи достигается тем, что в электронном многопараметрическом датчике давления, температуры и расхода, включающем корпус, имеющий канал измерения статического давления, в верхней части которого выполнено ответвление закрываемое пробкой, и капсулу измерения температуры; запорное устройство в виде подпружиненной крышки, а также микропроцессор, обеспечивающий преобразование значений физических параметров в стандартные электрические сигналы согласно полезной модели корпус датчика жестко закреплен на отрезке трубы, имеющей сужение в месте его крепления и снабжен каналом восприятия полного давления, представляющим собой трубку Пито, встроенную в капсулу измерения температуры и имеющую ответвление в верхней части, закрываемое пробкой, при этом корпус и крышка запорного устройства установлены во втулку, закрепленную в штуцере, приваренном к трубе датчика, таким образом, что вход в трубку Пито, размещенный по оси узкой части трубы датчика, крышка и пробка ответвления канала статического давления ориентированы против потока рабочей среды посредством штифта на штуцере.The solution to the problem is achieved by the fact that in an electronic multi-parameter pressure, temperature and flow sensor, including a housing having a channel for measuring static pressure, in the upper part of which a branch is closed by a stopper, and a temperature measurement capsule; a locking device in the form of a spring-loaded cover, as well as a microprocessor that provides the conversion of physical parameters into standard electrical signals according to a utility model, the sensor housing is rigidly fixed to a pipe segment that has a narrowing in the place of its attachment and is equipped with a full pressure sensing channel, which is an integrated Pitot tube in a temperature measurement capsule and having a branch in the upper part, closed by a plug, while the housing and the cover of the locking device are installed in the sleeve, akreplennuyu a fitting that is welded to the tube of the sensor, so that the entrance to the pitot tube disposed axially narrowest portion of the tube sensor cap and cork channel taps are oriented against the static pressure of the medium flow through a pin on the fitting.

Электронный многопараметрический датчик давления, температуры и расхода представлен на чертеже: Фиг.1 - общий вид датчика, Фиг.2 - крышка Фиг.3 пробка, Фиг.4 - заглушка.An electronic multi-parameter pressure, temperature and flow sensor is shown in the drawing: FIG. 1 is a general view of the sensor, FIG. 2 is a cap, FIG. 3 is a plug, FIG. 4 is a plug.

Электронный многопараметрический датчик давления, температуры и расхода включает корпус 1, в который вмонтирована капсула 2, внутри которой размещен чувствительный элемент термодатчика и канал 3, воспринимающий полное давление рабочей среды и выполненный в виде трубки Пито (Фиг.1). Корпус 1 имеет канал 4 для измерения статического давления. На выходе из каналов 3 и 4 размещены чувствительные элементы для восприятия давления в виде мембран 5, припаянных к соответствующим штуцерам корпуса 1. Для предотвращения разрушения мембран 5 при превышении рабочего давления на штуцера навернуты гайки-упоры 6. Каналы 3 и 4 имеют ответвления, расположенные в верхней части ниже мембран 5 и закрываемые пробками 7А и 7 соответственно (Фиг.3). Оба канала 3 и 4 расположены в одной плоскости по оси трубы датчика 8, имеющего сужение в месте установки корпуса так, что вход в трубку Пито канала 3 располагается в узкой части трубы датчика 8 против движения рабочей среды. Верхняя часть датчика защищена от внешнего воздействия окружающей среды стаканом 9. Корпус 1 датчика вставлен во втулку 10 посредством накидной гайкой 11, и положение каналов 3 и 4 координируется пробкой 7А против потока рабочей среды, так как направление трубки Пито канала 3 и пробки 7А совмещены. Втулка 10 закреплена в штуцере 12, приваренном к трубе датчика 8. Запорное устройство в виде подпружиненной крышки 14 (Фиг.2) закреплено в нижней части втулки 10. Втулка 10 ориентирована штифтом 13 относительно штуцера 12 так, чтобы подпружиненная крышка 14, прикрепленная к нижней части втулки 10, находилась бы с тыльной стороны корпуса 1 т.е. против движения рабочей среды. Крышка 14 с помощью пружины плотно прилегает к седлу втулки 10, когда корпус датчика 1 с чувствительными элементами изъят для каких-либо целей. Крышка 14 имеет мягкую уплотнительную вставку, соответствующую профилю седла втулки 10 и паз сбоку для прикрытия крышки 14 при выемке втулки 10, если пружина не действует. Герметичность соединения втулки 10, штуцера 12 и корпуса 1 обеспечивается уплотнительными кольцами 15. Штуцер 12 приварен к трубе датчика 8 так, что штифт 13 размещается против потока рабочей среды. Труба датчика 8 является трубой Вентури и имеет узкую часть проходного сечения для ускорения потока рабочей среды. Диаметр проходного сечения замеряется с точностью до ±0,01 мм и вводится в программное обеспечение. В верхней части датчика размещен микропроцессор, получающий информацию от чувствительных элементов датчика. Параметры статического давления, температуры и полного давления, с введенной предварительно в программу микропроцессора стандартной плотностью и вязкостью рабочей среды и приведенными программой в соответствие с замеренными давлением и температурой, преобразуются в расход рабочей среды программным обеспечением датчика и передаются на электронное табло, где отображаются в виде цифр и символов.An electronic multi-parameter pressure, temperature and flow sensor includes a housing 1, in which a capsule 2 is mounted, inside which a sensitive element of the temperature sensor and a channel 3, which receives the full pressure of the working medium and is made in the form of a pitot tube, are installed (Figure 1). The housing 1 has a channel 4 for measuring static pressure. At the outlet of channels 3 and 4, sensing elements are placed for sensing pressure in the form of membranes 5 soldered to the corresponding fittings of the housing 1. To prevent the destruction of the membranes 5 when the working pressure is exceeded, the stop nuts 6 are screwed on. The channels 3 and 4 have branches located in the upper part below the membranes 5 and closed by plugs 7A and 7, respectively (Figure 3). Both channels 3 and 4 are located in the same plane along the axis of the pipe of the sensor 8, having a narrowing at the installation site of the housing so that the entrance to the pitot tube of channel 3 is located in a narrow part of the pipe of the sensor 8 against the movement of the working medium. The upper part of the sensor is protected from the external environment by the glass 9. The sensor housing 1 is inserted into the sleeve 10 by means of a union nut 11, and the position of the channels 3 and 4 is coordinated by the plug 7A against the flow of the working medium, since the direction of the Pitot tube of channel 3 and the plug 7A are aligned. The sleeve 10 is fixed in the fitting 12, welded to the pipe of the sensor 8. The locking device in the form of a spring-loaded cover 14 (Figure 2) is fixed in the lower part of the sleeve 10. The sleeve 10 is oriented with a pin 13 relative to the fitting 12 so that the spring-loaded cover 14 is attached to the bottom part of the sleeve 10, would be located on the back of the housing 1 i.e. against the movement of the working environment. The cover 14 by means of a spring fits snugly on the saddle of the sleeve 10, when the housing of the sensor 1 with the sensitive elements is removed for any purpose. The cover 14 has a soft sealing insert corresponding to the profile of the seat of the sleeve 10 and a groove on the side to cover the cover 14 when removing the sleeve 10, if the spring does not work. The tightness of the connection of the sleeve 10, the fitting 12 and the housing 1 is provided by the sealing rings 15. The fitting 12 is welded to the pipe of the sensor 8 so that the pin 13 is placed against the flow of the working medium. The sensor pipe 8 is a venturi pipe and has a narrow bore to accelerate the flow of the medium. The bore diameter is measured with an accuracy of ± 0.01 mm and entered into the software. In the upper part of the sensor is a microprocessor that receives information from the sensor elements. The parameters of static pressure, temperature, and total pressure, with the standard density and viscosity of the working medium previously introduced into the microprocessor program and adjusted by the program to the measured pressure and temperature, are converted into the working medium flow by the sensor software and transferred to the electronic display, where they are displayed in the form numbers and symbols.

При необходимости демонтировать корпус 1 датчика надо отворачивать накидную гайку 11 до момента закрытия крышки 14 (отмечена нитка резьбы пропилом), через пробки 7 стравить давление рабочей среды с каналов 3 и 4, окончательно выкрутить накидную гайку 11 и вынуть корпус 1. Крышка 14, упертая в седло втулки 10, обеспечивает рабочий процесс без датчика. Для надежности можно установить заглушку (Фиг.4)If it is necessary to dismantle the sensor housing 1, it is necessary to unscrew the union nut 11 until the cover 14 is closed (the thread is marked with a saw cut), drain the working medium pressure from channels 3 and 4 through the plugs 7, finally unscrew the union nut 11 and remove the housing 1. Cover 14, restrained into the seat of the sleeve 10, provides a workflow without a sensor. For reliability, you can install a cap (Figure 4)

Для установки корпуса 1 на рабочее место нужно ввести его во втулку 10, навернуть накидную гайку 11 до момента открытия крышки 14, через пробки 7 и 7А стравить воздух из каналов 3 и 4 до появления устойчивой струи рабочей среды и затянуть пробки 7 и 7А обратно. Накидную гайку 11 затянуть до упора. В момент открытия крышки 14, корпус 1 датчика должен находиться в контакте с уплотнительными кольцами 15. Необходимо обязательно соблюдать точность взаиморасположения элементов конструкции, гарантирующую правильное расположение трубки Пито канала 3 в рабочей среде по глубине и направлению.To install the housing 1 at the workplace, you need to insert it into the sleeve 10, screw the union nut 11 until the cover 14 is opened, drain air from channels 3 and 4 through the plugs 7 and 7A until a stable jet of the working medium appears and tighten the plugs 7 and 7A back. Tighten union nut 11 all the way. At the moment of opening the cover 14, the sensor housing 1 must be in contact with the sealing rings 15. It is necessary to observe the accuracy of the relative positions of the structural elements, which ensures the correct location of the Pitot tube channel 3 in the working medium in depth and direction.

Электронный многопараметрический датчик давления, температуры и расхода работает следующим образом. Рабочая среда проходит по каналам 3 и 4 к чувствительным элементам мембранам 5, деформация которых оказывает влияние на величину электрического сигнала. Одновременно рабочая среда через капсулу 2 воздействует на чувствительный элемент измерения температуры, преобразуя в электрический сигнал. Перед началом работы датчика вводят в программу микропроцессора стандартное значение плотности и вязкости рабочей среды, которые в процессе измерения преобразуется в расчетные параметры. Заданная программа определяет метод осреднения величины скорости потока. Секундный расход рабочей среды таймером переводят в суммарный. Микропроцессор обрабатывает электрические сигналы, производит программные операции, выводит данные на электронное табло, и осуществляет контроль над рабочим процессом, и изменениями значений параметров рабочей среды, а также позволяет выполнять другие операции.Electronic multi-parameter pressure, temperature and flow sensor operates as follows. The working medium passes through channels 3 and 4 to the sensitive elements of the membranes 5, the deformation of which affects the magnitude of the electric signal. At the same time, the working medium through the capsule 2 acts on the sensitive element of the temperature measurement, converting it into an electrical signal. Before starting the operation of the sensor, the standard value of the density and viscosity of the working medium is introduced into the microprocessor program, which is converted into calculated parameters during the measurement process. The specified program determines the method of averaging the value of the flow velocity. The second consumption of the working medium by the timer is transferred to the total. The microprocessor processes electrical signals, performs program operations, displays data on an electronic display, and exercises control over the work process, and changes in the values of the parameters of the working environment, and also allows you to perform other operations.

Электронный многопараметрический датчик давления, температуры и расхода может работать и как реле давления. При равенстве величин статического и полного давлений (это означает, что поток рабочей среды остановился) сигнал от него может поступать на управление и будет произведено ответное действие.The electronic multi-parameter pressure, temperature and flow sensor can also work as a pressure switch. If the static and total pressures are equal (this means that the flow of the working medium has stopped), the signal from it can go to the control and a response will be performed.

Электронный многопараметрический датчик давления, температуры и расхода заменяет собой три датчика и позволяет сократить затраты при изготовлении, снизить по совокупности стоимость и упростить техническое обслуживание теплотехнического оборудования. Достоинством является то, что электронный многопараметрический датчик может быть установлен и демонтирован без отключения рабочего процесса, так как он имеет надежный запорный механизм в виде подпружиненной крышки 14. Преимущество перед механическими датчиками в том, что электронный многопараметрический датчик имеет интеллектуальный цифровой интерфейс, который позволяет использовать значение измеряемых параметров в системах управления технологическими процессами и других устройствах. Точность электронного многопараметрического датчика многократно превосходит точность механических благодаря более точной электронной обработки сигнала. Преимущество перед прототипом данного датчика состоит в том, что крышка запорного устройства может быть демонтирована без нарушения целостности конструкции.An electronic multi-parameter pressure, temperature and flow sensor replaces three sensors and allows you to reduce manufacturing costs, reduce costs in the aggregate and simplify maintenance of heating equipment. The advantage is that the electronic multi-parameter sensor can be installed and dismantled without shutting down the workflow, as it has a reliable locking mechanism in the form of a spring-loaded cover 14. The advantage over mechanical sensors is that the electronic multi-parameter sensor has an intelligent digital interface that allows you to use the value of the measured parameters in process control systems and other devices. The accuracy of an electronic multi-parameter sensor is many times greater than the accuracy of mechanical sensors due to more accurate electronic signal processing. The advantage over the prototype of this sensor is that the cover of the locking device can be removed without violating the integrity of the structure.

Claims

An electronic multi-parameter pressure, temperature and flow sensor, including a housing having a channel for measuring static pressure, in the upper part of which a branch is closed, closed by a plug, and a capsule for measuring temperature; a locking device in the form of a spring-loaded cover, as well as a microprocessor that provides the conversion of physical parameters to standard electrical signals, characterized in that the sensor housing is rigidly fixed to a pipe segment having a narrowing in the place of its attachment, and is equipped with a full pressure sensing channel, which is a tube A pitot integrated in the temperature measuring capsule and having a branch in the upper part, closed by a plug, while the housing and the cover of the locking device are installed in the sleeve replicated in the fitting welded to the sensor pipe in such a way that the entrance to the pitot tube placed along the axis of the narrow part of the sensor pipe, the cover and the branch pipe of the static pressure channel are oriented against the flow of the working medium by means of a pin on the fitting.