RU116630U1

RU116630U1 - HYDROSTATIC PRESSURE CONVERTER

Info

Publication number: RU116630U1
Application number: RU2011146028/28U
Authority: RU
Inventors: Марат Асгатович Гимадиев; Азат Асгатович Гимадиев; Асгат Гатьятович Гимадиев; Алексей Золяевич Ермошкин
Original assignee: Марат Асгатович Гимадиев
Priority date: 2011-11-11
Filing date: 2011-11-11
Publication date: 2012-05-27

Abstract

Преобразователь гидростатического давления, содержащий корпус, внутри которого установлен жестко через переходник датчик, гидравлический вход которого соединен с полостью разделительного элемента, заполненной компенсационной жидкостью с малым коэффициентом термического расширения, например кремнийорганической жидкостью, а воздушный вход соединен с атмосферой через стойкую к агрессивным средам соединительную трубку, например, из фторопласта, герметично соединяющей корпус датчика с корпусом электронного преобразователя, внутри трубки размещен электрический кабель, связывающий электрический выход датчика с входом электронной платы, отличающийся тем, что разделительный элемент выполнен из тонкой упругой мембраны, корпус электронного преобразователя, выполненный в виде штепсельного разъема, ввернут во втулку, прикрепленную к штативу, установленному жестко на фланце, в котором выполнено коническое отверстие, обращенное большим диаметром к штативу, в коническое отверстие фланца вставлена и прижата разрезанная с одной стороны вдоль оси конусная резиновая втулка, через которую пропущена соединительная трубка. A hydrostatic pressure transducer containing a housing, inside of which a sensor is rigidly installed through an adapter, the hydraulic inlet of which is connected to the cavity of the separating element filled with a compensating liquid with a low thermal expansion coefficient, for example, an organosilicon liquid, and the air inlet is connected to the atmosphere through a connecting pipe resistant to aggressive media , for example, made of fluoroplastic, hermetically connecting the sensor housing to the housing of the electronic converter, an electric cable is placed inside the tube connecting the electrical output of the sensor with the input of the electronic board, characterized in that the separating element is made of a thin elastic membrane, the housing of the electronic converter is made in the form of a plug connector, screwed into a sleeve attached to a tripod, rigidly mounted on a flange, in which a tapered hole is made, facing a large diameter to the tripod, inserted into a tapered flange hole, etc. a tapered rubber bushing, cut from one side along the axis, is pressed, through which a connecting tube is passed.

Description

Полезная модель относится к области систем контроля и учета жидкостей в баках, в том числе с агрессивными средами, в различных отраслях промышленности.The utility model relates to the field of control systems and metering liquids in tanks, including with aggressive environments, in various industries.

Известно устройство для измерения гидростатического давления и уровня жидкости [Авторское свидетельство СССР №1566220, кл. G01F 23/18, 1987], которое содержит в качестве чувствительного элемента два сильфона, первый из которых соединен с контролируемой жидкостью, второй сильфон сообщается с атмосферой. Сильфонные чувствительные элементы дифференциально механически связаны между собой и с рычагом тензопреобразователя и преобразуют разность давления со стороны жидкости и противодавления со стороны атмосферного давления в силу, действующую на рычаг тензопреобразователя.A device is known for measuring hydrostatic pressure and liquid level [USSR Author's Certificate No. 1566220, class. G01F 23/18, 1987], which contains two bellows as a sensing element, the first of which is connected to a controlled fluid, the second bellows communicates with the atmosphere. The bellows-type sensing elements are mechanically differentially connected with each other and with the strain gauge lever and convert the pressure difference from the liquid side and the back pressure from the atmospheric pressure side to the force acting on the strain gauge lever.

Известное устройство имеет простую конструкцию,. однако применение подвижных элементов в рычажном тензопреобразователе снижает надежность устройства, а осевое смещение сильфонных чувствительных элементов, вызванное, например, температурными перепадами, может существенно снизить точность измерения.The known device has a simple design. however, the use of movable elements in the lever strain gauge reduces the reliability of the device, and the axial displacement of the bellows sensitive elements caused, for example, by temperature differences, can significantly reduce the measurement accuracy.

Известен также гидростатический датчик уровня жидкости [Авторское свидетельство СССР №1809317, кл. G01F 23/18, 1991], содержащий чувствительный элемент в виде сильфона, компенсатор плотности, включающий поплавок постоянного погружения, закрепленный на двух дополнительных сильфонах между двумя кронштейнами, оптоэлектронный преобразователь малых перемещений, преобразователь импульсов в код, блок обработки информации, два блока памяти и блок индикации.Also known is a hydrostatic liquid level sensor [USSR Author's Certificate No. 1809317, class. G01F 23/18, 1991], containing a sensing element in the form of a bellows, a density compensator, including a constant immersion float, mounted on two additional bellows between the two brackets, an optoelectronic small displacement transducer, a pulse to code converter, an information processing unit, two memory units and display unit.

Измерение уровня жидкости в известном гидростатическом датчике уровня жидкости происходит следующим образом: при заполнении емкости с контролируемой жидкостью, последняя оказывает давление на измерительный сильфон, при этом перемещение дна сильфона приводит к перемещению связанного с ним штока оптической решетки. С помощью оптоэлектронного преобразователя малых перемещений судят об уровне жидкости в емкости. Недостатком данного устройства является сложность конструкции, обусловленная необходимостью дополнительных сильфонов, крепление которых осуществляется внутри емкости между двумя кронштейнами и низкая надежность, обусловленная наличием подвижных элементов в конструкции оптоэлектронного преобразователя малых перемещений. Так, например, при перекосе, смещении или заедании штока оптической решетки считываемый кодовый сигнал не будет соответствовать уровню контролируемой жидкости.The measurement of the liquid level in the known hydrostatic liquid level sensor is as follows: when filling a container with a controlled liquid, the latter exerts pressure on the measuring bellows, while moving the bottom of the bellows moves the associated optical rod rod. Using an optoelectronic transducer of small displacements, one can judge the liquid level in the tank. The disadvantage of this device is the design complexity, due to the need for additional bellows, the fastening of which is carried out inside the tank between the two brackets and low reliability due to the presence of moving elements in the design of the optoelectronic transducer of small displacements. So, for example, when the rod of the optical grating is skewed, shifted or stuck, the read-out code signal will not correspond to the level of the controlled liquid.

Наиболее близкой к заявляемому устройству по совокупности существенных признаков является выбранный авторами в качестве прототипа уровнемер агрессивных сред [Свидетельство на полезную модель RU 36515 U1, МПК G01F 23/18, 2004], содержащий датчик, имеющий корпус с крышкой, разделительный сильфон, соединительную трубку, включающую провода связи с электронным преобразователем, имеющим корпус с крышкой, электронную плату. В корпусе датчика установлен жестко через переходник тензорезистивный преобразователь давления дифференциального типа, гидравлический вход которого соединен с полостью разделительного сильфона, заполненной компенсационной жидкостью с малым коэффициентом термического расширения, например кремнийорганической жидкостью, а воздушный вход соединен через капиллярную трубку и разделительный элемент с атмосферой, корпус датчика соединен герметично с корпусом электронного преобразователя при помощи стойкой к агрессивным средам соединительной трубки, например, из фторопласта, внутри которой размещен электрический кабель, соединяющий электрический выход тензорезистивного преобразователя давления с входом электронной платы, выход капиллярной трубки с разделительным элементом и электрический кабель с выхода электронной платы выведены из корпуса электронного преобразователя наружу при помощи герметичного штуцера, жестко соединенного с корпусом электронного преобразователя.The closest to the claimed device in terms of essential features is a level gauge of aggressive media selected by the authors as a prototype [Utility Model Certificate RU 36515 U1, IPC G01F 23/18, 2004], comprising a sensor having a housing with a cover, a separation bellows, a connecting pipe, including communication wires with an electronic converter having a housing with a cover, an electronic board. A differential strain gauge pressure transducer is rigidly installed through the adapter through the adapter, the hydraulic inlet of which is connected to the separation bellows cavity filled with a compensation liquid with a low coefficient of thermal expansion, for example, organosilicon liquid, and the air inlet is connected through the capillary tube and the separation element to the atmosphere, the sensor case tightly connected to the housing of the electronic transducer using a resistant to aggressive media a tube, for example, of fluoroplastic, inside which there is an electric cable connecting the electrical output of the strain gauge pressure transducer to the input of the electronic board, the output of the capillary tube with a spacer element and the electric cable from the output of the electronic board are brought out of the housing of the electronic converter to the outside with a tight fitting connected to the housing of the electronic converter.

Недостатком прототипа - уровнемера агрессивных сред являются низкая точность, обусловленная применением в качестве разделительного элемента - сильфона, обладающего существенным гистерезисом, вносящим погрешность в измерение уровня жидкости. Кроме того, устройство обладает тем недостатком, что не обеспечивает удобство при его монтаже на баке и в процессе эксплуатации.The disadvantage of the prototype - the level gauge of aggressive environments is the low accuracy due to the use as a separation element - the bellows, which has significant hysteresis, introducing an error in the measurement of liquid level. In addition, the device has the disadvantage that it does not provide convenience when it is mounted on the tank and during operation.

В основу полезной модели поставлена задача снижения погрешности измерения гидростатического давления и повышения технологичности в монтаже и эксплуатации.The utility model is based on the task of reducing the measurement error of hydrostatic pressure and improving manufacturability in installation and operation.

Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве, содержащем корпус внутри которого установлен жестко через переходник датчик, гидравлический вход которого соединен с полостью разделительного элемента, заполненной компенсационной жидкостью с малым коэффициентом термического расширения, например кремнийорганической жидкостью, а воздушный вход соединен с атмосферой через стойкую к агрессивным средам соединительную трубку, например, из фторопласта, герметично соединяющей корпус датчика с корпусом электронного преобразователя, внутри трубки размещен электрический кабель, связывающий электрический выход датчика с входом электронной платы, согласно полезной модели разделительный элемент выполнен из тонкой упругой мембраны, корпус электронного преобразователя, выполненный в виде штепсельного разъема, ввернут во втулку, прикрепленную к штативу, установленному жестко на фланце, в котором выполнено коническое отверстие, обращенное большим диаметром к штативу, в коническое отверстие фланца вставлена и прижата разрезанная с одной стороны вдоль оси конусная резиновая втулка, через которую пропущена соединительная трубка.The problem is solved due to the fact that in the device containing the housing inside which the sensor is mounted rigidly through an adapter, the hydraulic inlet of which is connected to the cavity of the separation element filled with a compensation liquid with a low coefficient of thermal expansion, for example, an organosilicon liquid, and the air inlet is connected to the atmosphere through aggressive pipe resistant to aggressive media, for example, made of fluoroplastic, hermetically connecting the sensor housing to the electronic conversion housing eating, inside the tube there is an electric cable connecting the sensor’s electrical output to the input of the electronic board, according to a utility model, the separation element is made of a thin elastic membrane, the housing of the electronic converter, made in the form of a plug connector, is screwed into a sleeve attached to a tripod mounted rigidly on the flange , in which a conical hole is made, facing a large diameter to the tripod, a conical cone, cut from one side along the axis, is inserted and pressed into the conical hole of the flange rubber sleeve through which the connecting pipe is passed.

Сущность предполагаемой полезной модели поясняется чертежом на фиг.1 - общий вид.The essence of the proposed utility model is illustrated by the drawing in figure 1 - General view.

Преобразователь гидростатического давления состоит из датчика 1, установленного в корпусе 2 при помощи стопорного кольца 3 и уплотненного резиновым кольцом 4. Гидравлический вход датчика соединен каналом 5 с полостью 6, заполненной кремнийорганической жидкостью и запертой упругой мембраной 7, приваренной к корпусу 2. В корпусе 2 установлена также электронная плата 8, электрический вход которой связан проводами 9 с электрическим выходом датчика 1, а электрический выход - проводами 10, пропущенными через фторопластовую трубку 11, со штепсельным разъемом 12, ввернутым в металлическую втулку 13. Фторопластовая трубка 11 соединена с одной стороны с корпусом 2, а с другой стороны с металлической втулкой 13 и герметично уплотнена при помощи ввернутых изнутри конусных вставок 14 и 15, соответственно. Металлическая втулка 13 прикреплена к штативу 16 при помощи фиксирующего болта 17. Основание штатива 16 прикреплено к фланцу 18, в котором выполнено коническое отверстие 19, обращенное большим диаметром к штативу 16. В коническое отверстие 18 вставлена и прижата разрезанная с одной стороны вдоль оси конусная резиновая втулка 20, через которую пропущена соединительная трубка 11. Фланец 18 приварен к крышке бака 21, в котором производится измерение гидростатического давления.The hydrostatic pressure transducer consists of a sensor 1 installed in the housing 2 by means of a retaining ring 3 and sealed with a rubber ring 4. The hydraulic input of the sensor is connected by a channel 5 to a cavity 6 filled with an organosilicon liquid and a locked elastic membrane 7 welded to the housing 2. In the housing 2 an electronic board 8 is also installed, the electrical input of which is connected by wires 9 to the electrical output of the sensor 1, and the electrical output is connected by wires 10, passed through a fluoroplastic tube 11, with a plug connector 12, screwed into the metal sleeve 13. The fluoroplastic tube 11 is connected on one side to the housing 2, and on the other hand to the metal sleeve 13 and hermetically sealed using inside-taper inserts 14 and 15, respectively. The metal sleeve 13 is attached to the tripod 16 by means of a fixing bolt 17. The base of the tripod 16 is attached to the flange 18, in which a conical hole 19 is made, facing a large diameter to the tripod 16. A conical rubber is inserted and pressed into the conical hole 18 and cut to one side along the axis a sleeve 20 through which the connecting tube 11 is passed. The flange 18 is welded to the lid of the tank 21, in which hydrostatic pressure is measured.

Преобразователь гидростатического давления работает следующим образом.The hydrostatic pressure transducer operates as follows.

Гидростатическое давление контролируемой жидкости в баке 21 передается через разделительную мембрану 7 в кремнийорганическую жидкость и далее по каналу 5 в корпусе 2 к датчику 1. Электрическое напряжение с выхода датчика 1, пропорциональное гидростатическому давлению, передается по кабелю 9 на вход электронной платы 8, где преобразуется в код и в аналоговый токовый сигнал для передачи по кабелю 10 к штепсельному разъему 12 и далее во вторичный прибор, который на фиг.1 не показан.The hydrostatic pressure of the controlled fluid in the tank 21 is transmitted through the separation membrane 7 to the organosilicon liquid and then through the channel 5 in the housing 2 to the sensor 1. The electrical voltage from the output of the sensor 1, proportional to the hydrostatic pressure, is transmitted via cable 9 to the input of the electronic board 8, where it is converted into the code and into the analog current signal for transmission via cable 10 to the plug connector 12 and further to the secondary device, which is not shown in figure 1.

Удобство в монтаже и эксплуатации устройства заключается в том, что корпус 2 с датчиком 1 легко фиксируется в баке 21 зажатием фторопластовой трубки 11 в резиновой конусной втулке 20, прижатой к отверстию 19 фланца 18. Для контроля работоспособности устройства или подъема датчика 1 с корпусом 2 из бака 21 достаточно приподнять фторопластовую трубку 11 вместе с резиновой втулкой 20, которая легко снимается с фланца 18.Convenience in installation and operation of the device lies in the fact that the housing 2 with the sensor 1 is easily fixed in the tank 21 by clamping the fluoroplastic tube 11 in the rubber conical sleeve 20 pressed against the hole 19 of the flange 18. To monitor the operability of the device or lifting the sensor 1 with the housing 2 of of the tank 21, it is enough to lift the fluoroplastic tube 11 together with the rubber sleeve 20, which is easily removed from the flange 18.

Сопоставление с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается:Comparison with the prototype shows that the claimed device is different:

- наличием нового типа разделителя - упругой металлической мембраны, практически не обладающего гистерезисом и передающего гидростатическое давление без искажения;- the presence of a new type of separator - an elastic metal membrane that practically does not have hysteresis and transmits hydrostatic pressure without distortion;

- наличием новых элементов: штатива, конусной резиновой втулки и фланца с центральным конусным отверстием, придающим устройству удобство в монтаже и регулировке уровня, до которого нужно опустить датчик в бак.- the presence of new elements: a tripod, a conical rubber sleeve and a flange with a central conical hole, which makes the device easy to install and adjust the level to which the sensor must be lowered into the tank.

Указанные преимущества в предлагаемом устройстве обеспечивают большую точность измерения гидростатического давления жидкости в баке, а также высокий уровень технологичности при монтаже и эксплуатации.These advantages in the proposed device provide greater accuracy in measuring the hydrostatic pressure of the liquid in the tank, as well as a high level of manufacturability during installation and operation.

Claims

A hydrostatic pressure transducer comprising a housing inside which a sensor is rigidly mounted through an adapter, the hydraulic inlet of which is connected to the cavity of the separation element filled with a compensation liquid with a small coefficient of thermal expansion, for example, organosilicon liquid, and the air inlet is connected to the atmosphere through a connecting pipe that is resistant to aggressive media , for example, made of fluoroplastic, hermetically connecting the sensor housing with the housing of the electronic converter, inside of the plug there is an electric cable connecting the electrical output of the sensor with the input of the electronic board, characterized in that the separation element is made of a thin elastic membrane, the housing of the electronic converter, made in the form of a plug connector, is screwed into a sleeve attached to a tripod mounted rigidly on the flange, in which has a conical hole facing a large diameter to the tripod, a conical rubber sleeve, cut from one side along the axis, is inserted and pressed into the conical hole of the flange, h Through which the connecting pipe is missing.