RU2087884C1

RU2087884C1 - Instrument converter of pressure difference

Info

Publication number: RU2087884C1
Application number: RU94037807A
Authority: RU
Inventors: А.Я. Юровский; А.В. Фетисов
Original assignee: Фирма "Метран" Товарищество с ограниченной ответственностью
Priority date: 1994-10-06
Filing date: 1994-10-06
Publication date: 1997-08-20
Also published as: RU94037807A

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: invention is meant for use in various branches of industry. Instrument converter includes base, flange, measurement membrane anchored over outer outline between base and flange, strain-measuring module on which outer diameter resistance strain gauges are located, unit to transmit movement of membrane under action of level of strain-measuring module, sealed space with separating liquid formed by outer outline of strain-measuring module, sealed adapter connector anchored in base and soft flexible separator of media mounted tight in base and electron converter. EFFECT: enhanced functional efficiency of converter. 1 dwg

Description

Изобретение относится к средствам измерения давления газообразных и жидких веществ, а именно к устройствам для измерения разности давлений с помощью упруго деформируемых элементов в качестве чувствительных элементов и может использоваться в металлургической, нефтеперерабатывающей, газодобывающей, химической промышленности и т.п. The invention relates to means for measuring the pressure of gaseous and liquid substances, and in particular to devices for measuring the pressure difference with the help of elastically deformable elements as sensitive elements and can be used in the metallurgical, oil refining, gas producing, chemical industries, etc.

Известен измерительный преобразователь разности давлений, содержащий чувствительный элемент, состоящий из двух мембранных коробок, внутренние полости которых, соединенные между собой, заполнены разделительной жидкостью, расположенных друг над другом в полостях для подачи давления и через средство передачи движения чувствительного элемента соединены с преобразователем перемещения в давление [1]
Недостаток известного измерительного преобразователя заключается в том, что он имеет большие размеры, неудобен в эксплуатации и чувствителен к изменению температуры измеряемой среды.Known pressure differential pressure transducer containing a sensing element, consisting of two membrane boxes, the internal cavities of which are interconnected, are filled with a separation fluid located one above the other in the cavities for supplying pressure and through the means of transmitting the movement of the sensitive element are connected to the transducer of movement into pressure [1]
A disadvantage of the known measuring transducer is that it is large, inconvenient in operation and sensitive to changes in temperature of the measured medium.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является датчик давления, содержащий основание, фланец, две измерительные мембраны, жестко прикрепленные концами к противоположным сторонам основания и образующие с ним общую герметичную полость, заполненную разделительной жидкостью, окружающей внутреннюю и наружную поверхность тензомодуля с тензорезисторами, средство для передачи перемещения мембран под действием разности давлений в перемещение рычага тензомодуля, в результате которого происходит разбаланс тензомоста, находящегося на внешнем контуре тензомодуля, гермопроходник и устройство преобразования этого разбаланса в электрический сигнал, пропорциональный разности давлений [2]
Недостатком известного измерительного преобразователя разности давлений является наличие дополнительных погрешностей от изменения температуры и статического давления рабочей среды. Эти факторы изменяют начальный объем разделительной жидкости, заполняющей общую герметичную полость, образованную двумя измерительными мембранами и основанием. При этом из-за неидентичности мембран, проявляющейся, например, в различии эффективных площадей, геометрических размеров и жесткостей оболочек, происходит их нежелательное перемещение, которое преобразуется в изменение выходного сигнала и вносит погрешность в измерение давления.Closest to the technical nature of the claimed is a pressure sensor containing a base, a flange, two measuring membranes, rigidly attached with their ends to opposite sides of the base and forming with it a common sealed cavity filled with a separation fluid surrounding the inner and outer surfaces of the strain gauge with strain gauges, means for transferring the membrane displacement under the action of the pressure difference to the displacement of the tensomodule lever, which results in the imbalance of the tensor bridge, finding schegosya tenzomodulya on the outer contour of the bushing and the unbalance conversion unit into an electrical signal proportional to the pressure difference [2]
A disadvantage of the known differential pressure transducer is the presence of additional errors from changes in temperature and static pressure of the working medium. These factors change the initial volume of the separation fluid filling the common sealed cavity formed by two measuring membranes and a base. Moreover, due to the non-identity of the membranes, which manifests itself, for example, in the difference between the effective areas, geometric dimensions and stiffness of the shells, their unwanted movement occurs, which is converted into a change in the output signal and introduces an error in the pressure measurement.

Техническим результатом использования изобретения является уменьшение погрешностей измерения от изменения температуры и статического давления контролируемой среды. The technical result of using the invention is to reduce measurement errors from changes in temperature and static pressure of the controlled environment.

Данный результат достигается за счет того, что в измерительном преобразователе разности давлений, содержащем основание, в котором выполнена герметичная полость с разделительной жидкостью, и установлен тензомодуль с тензорезисторами и рычагом, связанным через тягу с жестким центром измерительной гофрированной мембраны, закрепленной по контуру между основанием и фланцем, гермопроходник и электронный преобразователь, согласно изобретению, герметичная полость с разделительной жидкостью образована наружной поверхностью тензомодуля с тензорезисторами, поверхностью гермопроходника, закрепленного в основании и внутренней поверхностью введенного мягкого упругого разделителя сред, герметично установленного в основании. This result is achieved due to the fact that in the pressure difference measuring transducer containing a base in which a sealed cavity with a separation liquid is made, a strain module with strain gages and a lever connected through a rod with a rigid center of the measuring corrugated membrane fixed along the contour between the base and a flange, a pressure seal and an electronic converter, according to the invention, a sealed cavity with a separation fluid is formed by the outer surface of the strain module with t with resistors, a surface of a pressure seal, fixed in the base and the inner surface of the introduced soft elastic media separator, sealed in the base.

Кроме того, в измерительном преобразователе разности давлений, описанном выше, поверхности основания и фланца, обращенные к мембране, совпадают по форме с формой мембранных гофр и расположены с зазором относительно поверхности мембраны. In addition, in the pressure difference measuring transducer described above, the surfaces of the base and flange facing the membrane coincide in shape with the shape of the membrane corrugations and are located with a gap relative to the surface of the membrane.

Выполнение герметичной полости с разделительной жидкостью образованной наружным контуром тензомодуля, гермопроходником, закрепленным в основании, и мягким упругим разделителем сред, герметично установленным в основании, позволяет исключить одностороннюю перегрузку тензомодуля и предохраняет его от разрушения при работе с высоким статистическим давлением, т.к. рабочее давление контролируемой среды в одной из полостей измерительного преобразователя действует как с внутренней, так и с наружной стороны тензомодуля через мягкий упругий разделитель сред. Расположение внутри герметичной полости с разделительной жидкостью только наружной поверхности тензомодуля с тензорезисторами не вызывает изменения сигнала на тензорезисторах при расширении или уменьшении объема жидкости, вызванном изменением температуры, т.к. при этом не создается перепада давления, а происходит лишь перемещение мягкого упругого элемента. The implementation of a sealed cavity with a separation fluid formed by the outer contour of the strain gauge module, a pressure passage fixed to the base, and a soft elastic media separator sealed at the base, eliminates unilateral overload of the strain gauge module and prevents it from destruction when working with high statistical pressure, because the working pressure of the controlled medium in one of the cavities of the measuring transducer acts both from the inside and from the outside of the strain gauge through a soft elastic media separator. The location inside the sealed cavity with the separation fluid only the outer surface of the strain gauge with strain gauges does not cause a change in the signal on the strain gauges with the expansion or reduction of the volume of fluid caused by the temperature change, because this does not create a pressure drop, but only the movement of the soft elastic element.

Кроме того, описанная выше форма поверхностей основания и фланца, обращенных к мембране, защищает мембрану от разрушения при перегрузках большим статистическим давлением с одной либо с другой стороны мембраны. In addition, the above-described form of the surfaces of the base and flange facing the membrane protects the membrane from destruction during overload by high statistical pressure from one or the other side of the membrane.

Изобретение поясняется чертежом. The invention is illustrated in the drawing.

Измерительный преобразователь разности давлений содержит основание 1, фланец 2, измерительную мембрану 3. The pressure differential measuring transducer comprises a base 1, a flange 2, a measuring membrane 3.

На центральном участке мембраны 3 закреплен диск 4, к которому прикреплен узел 5 передачи перемещения мембраны 3 к рычагу тензомодуля. Внутренняя поверхность фланца 2 и мембраны 3 образуют полость 6 для подачи измеряемой среды с большим контролируемым давлением, а внутренняя поверхность основания 1 и мембраны 3 образуют полость 7 для подачи измеряемой среды с меньшим контролируемым давлением. A disk 4 is attached to the central portion of the membrane 3, to which is attached a node 5 for transmitting the movement of the membrane 3 to the strain gauge lever. The inner surface of the flange 2 and the membrane 3 form a cavity 6 for supplying a measured medium with a large controlled pressure, and the inner surface of the base 1 and the membrane 3 form a cavity 7 for supplying a measured medium with a lower controlled pressure.

Тензомодуль 8 герметично установлен в основании 1 при помощи гайки 9 и прокладки 10. Наружная поверхность тензомодуля 8, на которой находятся тензорезистор 11 и тензомост (на чертеже не обозначен), расположена в герметичной полости 12, образованной гермопроходником 13, закрепленным в основании 1, и мягким разделителем сред, например, сильфоном 14, герметично установленным в основании 1, и защищена от воздействия рабочей среды в полости 7 разделительной жидкостью. Отверстия 15 и 16 во фланце 2 и основании 1 служат для подачи в полости 6 и 7 контролируемых давлений. The strain gauge 8 is hermetically installed in the base 1 with a nut 9 and gasket 10. The outer surface of the strain gauge 8, on which the strain gauge 11 and the strain gauge (not shown) are located, is located in a sealed cavity 12 formed by a pressure passage 13, mounted in the base 1, and soft media separator, for example, bellows 14, hermetically installed in the base 1, and is protected from the influence of the working medium in the cavity 7 by a separation fluid. Holes 15 and 16 in the flange 2 and base 1 are used to supply controlled pressures in the cavities 6 and 7.

Поверхности 17 и 18 на основании 1 и фланца 2 выполнены на некотором расстоянии от измерительной мембраны 3, совпадающими с формой мембранных гофр. Сверху на основании 1 установлен электронный преобразователь 19, связанный с тензомодулем 8 через гермопроходник 13. Surfaces 17 and 18 on the base 1 and flange 2 are made at some distance from the measuring membrane 3, which coincides with the shape of the membrane corrugations. On top of the base 1, an electronic converter 19 is installed, connected to the strain module 8 through a pressure passage 13.

Измерительный преобразователь разности давлений работает следующим образом. Measuring Converter differential pressure works as follows.

Среду с большим контролируемым давлением подводят к мембране 3 через отверстие 15, с меньшим через отверстие 16. Результирующая сила перемещает измерительную мембрану 3, которая через узел 6 поворачивает на некоторый угол рычаг чувствительных элементов тензорезисторов 11 тензомодуля 8. На наружной поверхности тензомодуля 8 происходит разбаланс тензомоста пропорционально перемещению мембраны 3, который взаимодействуя с электронным преобразователем 19, преобразует его в сигнал, пропорциональный разности давлений. При одностороннем воздействии перегрузочного статического давления мембрана 3 прижимается к профильным поверхностям 17 и 18 основания 1 или фланца 2, которые совпадают с формой мембранных гофр. Наличие объема разделительной жидкости с упругим разделителем 14 сред позволяет исключить одностороннюю перегрузку тензомодуля 8 и предохраняет его от разрушения при работе с высоким статистическим давлением, т.к. давление действует как непосредственно с внутренней, так и с наружной стороны тензомодуля 8 через мягкий упругий разделитель 14 сред. The medium with a large controlled pressure is supplied to the membrane 3 through the hole 15, with a smaller one through the hole 16. The resulting force moves the measuring membrane 3, which through the node 6 rotates the lever of the sensitive elements of the strain gauges 11 of the strain gauge 8. On the outer surface of the strain gauge 8, the strain gage is unbalanced in proportion to the movement of the membrane 3, which, interacting with the electronic transducer 19, converts it into a signal proportional to the pressure difference. When unilaterally exposed to overload static pressure, the membrane 3 is pressed against the profile surfaces 17 and 18 of the base 1 or flange 2, which coincide with the shape of the membrane corrugations. The presence of the volume of the separation fluid with an elastic separator 14 of the medium eliminates the unilateral overload of the strain module 8 and protects it from destruction when working with high statistical pressure, because the pressure acts both directly from the inside and outside of the strain gauge 8 through a soft elastic separator 14 environments.

Claims

1. A pressure difference measuring transducer containing a base in which a sealed cavity with a separation fluid is made and a strain gauge with strain gauges and a lever connected through a rod with a rigid center of the measuring corrugated membrane fixed along the contour between the base and the flange, a pressure passage and an electronic transducer, which is different the fact that a soft elastic media separator is inserted into it, hermetically installed in the base, and a sealed cavity with a separation liquid is formed tenzomodulya outer surface with strain gauges, bushing surface, fixed in the ground, and the inner surface of the separator media.

2. The Converter according to claim 1, characterized in that in it the surface of the base and flange facing the membrane match in shape with the shape of the membrane corrugations and are located with a gap relative to the membrane.