RU2645442C1 - Differential pressure sensor - Google Patents

Differential pressure sensor Download PDF

Info

Publication number
RU2645442C1
RU2645442C1 RU2016151430A RU2016151430A RU2645442C1 RU 2645442 C1 RU2645442 C1 RU 2645442C1 RU 2016151430 A RU2016151430 A RU 2016151430A RU 2016151430 A RU2016151430 A RU 2016151430A RU 2645442 C1 RU2645442 C1 RU 2645442C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
plunger
differential pressure
sensor
che
measuring
Prior art date
Application number
RU2016151430A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Станиславович Куржий
Светлана Анатольевна Полякова
Надежда Борисовна Резникова
Виктор Константинович Судариков
Роман Вячеславович Тишкин
Original Assignee
Акционерное общество "Научно-исследовательский институт теплоэнергетического приборостроения" АО "НИИТеплоприбор"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Научно-исследовательский институт теплоэнергетического приборостроения" АО "НИИТеплоприбор" filed Critical Акционерное общество "Научно-исследовательский институт теплоэнергетического приборостроения" АО "НИИТеплоприбор"
Priority to RU2016151430A priority Critical patent/RU2645442C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2645442C1 publication Critical patent/RU2645442C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/10—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in inductance, i.e. electric circuits therefor

Landscapes

  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

FIELD: instrument engineering.
SUBSTANCE: invention relates to instrument engineering, namely to differential pressure sensors, the primary converter (PP) of which includes sensing elements (CHE) and an inductive converter (PI). Differential pressure sensor can be used in special conditions with shock and long vibration loads, and also has the ability to control a wide range of media, including aggressive and crystallizing media. Differential pressure sensor has two ME, measuring and compensating, which are coaxially located in the negative and positive cavities of the sensor. Each CHE is a membrane box that consist of two welded membranes. IP consists of an inductive transformer and a plunger rigidly coupled to the axis with a measuring CE. Plunger moves inside the separation tube, welded to the sensor housing coaxially with the CHE. Additionally inserted channel combines the internal cavities of the CHE and the internal cavity of the separation tube into a leakproof working cavity, which is filled with a transmission fluid. Under the influence of the pressures of controlled media, deformation of the FE and the movement of associated with them plunger occur. Introduction of a special additional channel alters the correlation of the forces acting on the SC under impact conditions. In this case, the movement of the plunger from the impact of the impulsive load can be completely compensated. Sensor plunger is located in the transmission fluid and is isolated from the influence of controlled media causing additional interference.
EFFECT: providing the ability to control a wider range of environments, including aggressive and crystallizing.
1 cl, 2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к приборостроению, а именно к датчикам дифференциального давления.The present invention relates to instrumentation, namely to differential pressure sensors.

Известны датчики дифференциального давления, например типа ДМЭ-16 [1]. Основными измерительными узлами известных датчиков являются:Known differential pressure sensors, for example type DME-16 [1]. The main measuring nodes of known sensors are:

- первичный преобразователь (ПП), имеющий в своем составе измерительный блок и индуктивный преобразователь (ИП);- primary transducer (PP), incorporating a measuring unit and inductive transducer (IP);

- электронный преобразователь.- electronic converter.

Измерительный блок состоит из двух чувствительных элементов (ЧЭ) - измерительного и компенсационного, непосредственно воспринимающих давление контролируемых сред и преобразующих его в перемещение плунжера. ИП осуществляет преобразование перемещения плунжера в напряжение переменного тока. Электронный преобразователь преобразует напряжения переменного тока в унифицированный выходной сигнал.The measuring unit consists of two sensing elements (SE) - measuring and compensation, directly perceiving the pressure of the controlled media and converting it into the movement of the plunger. IP converts the movement of the plunger into AC voltage. An electronic converter converts AC voltages into a unified output signal.

На фигуре 1 изображена конструктивная схема ПП известного датчика дифференциального давления [1].The figure 1 shows a structural diagram of the PP known differential pressure sensor [1].

Каждый ЧЭ представляет из себя мембранную коробку, состоящую из двух сваренных между собой мембран. Последовательно расположенные и связанные между собой измерительный 1 и компенсационный 2 ЧЭ находятся в минусовой и плюсовой полости датчика. Внутренние полости мембранных коробок объединены и заполнены передающей жидкостью 3.Each SE is a membrane box consisting of two membranes welded together. Sequentially located and interconnected measuring 1 and compensation 2 SE are in the negative and positive cavities of the sensor. The internal cavities of the membrane boxes are combined and filled with a transfer fluid 3.

ИП состоит из индуктивного трансформатора 4 и плунжера 5, жестко связанного осью 6 с измерительным блоком. Плунжер перемещается внутри разделительной трубки 7, приваренной к корпусу датчика соосно с измерительным блоком.IP consists of an inductive transformer 4 and a plunger 5, rigidly connected by an axis 6 to the measuring unit. The plunger moves inside the separation tube 7, welded to the sensor housing coaxially with the measuring unit.

Известный датчик работает следующим образом. Под воздействием давлений контролируемых сред P1 и P2 происходит деформация ЧЭ 1 и 2 и перемещение связанного с ними плунжера 5. Перемещение плунжера 5 вызывает изменение взаимоиндуктивности обмоток трансформатора 4, в результате чего во вторичных обмотках появляется переменное напряжение, пропорциональное перемещению плунжера 5.A known sensor operates as follows. Under the influence of the pressures of the controlled media P 1 and P 2 , the SE 1 and 2 are deformed and the associated plunger 5 moves. Moving the plunger 5 causes a change in the mutual inductance of the transformer 4 windings, as a result of which an alternating voltage appears in the secondary windings, proportional to the movement of the plunger 5.

Перемещение плунжера λ, зависящее от деформации ЧЭ 1 и 2, в общем виде выражается формулой:The movement of the plunger λ, depending on the deformation of the CE 1 and 2, in the general form is expressed by the formula:

Figure 00000001
Figure 00000001

где ΣFi - сумма сил, воздействующих на ЧЭ 1 и 2;where ΣF i is the sum of the forces acting on the SE 1 and 2;

ΣCi - суммарная жесткость ЧЭ 1 и 2.ΣCi is the total stiffness of SE 1 and 2.

При воздействии ударных нагрузок на подвижные части (жесткие центры) ЧЭ 1 и 2 перемещение плунжера 5 имеет вид:Under the influence of shock loads on the moving parts (rigid centers) of the CE 1 and 2, the movement of the plunger 5 has the form:

Figure 00000002
Figure 00000002

где λg - перемещение плунжера 5 от воздействия ударной нагрузки;where λ g - the movement of the plunger 5 from the effects of shock;

Fи и Fк - импульсы силы от воздействия на подвижные жесткие центры измерительного 1 и компенсационного 2 ЧЭ соответственно;F and and F to - force pulses from the impact on the moving rigid centers of the measuring 1 and compensation 2 SE, respectively;

Fж - импульс силы от подвижки массы передающей жидкости 3;F W - the momentum of the force from the movement of the mass of the transmitting fluid 3;

C1 и C2 - жесткость измерительного 1 и компенсационного 2 ЧЭ соответственно.C 1 and C 2 - rigidity of measuring 1 and compensation 2 SE, respectively.

Импульсы силы Fи, Fк, Fж вычисляются по формулам:Impulses of force F and , F to , F W are calculated by the formulas:

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

Figure 00000005
Figure 00000005

где Ми и Мк - массы подвижных жестких центров измерительного 1 и компенсационного 2 ЧЭ;where M and and M to - the mass of the movable rigid centers of the measuring 1 and compensation 2 SE;

Мж - масса передающей жидкости 3;M W - the mass of the transmitting fluid 3;

g - ускорение свободного падения.g is the acceleration of gravity.

Перемещение λg может быть сравнимо или превышать перемещение от рабочего давления контролируемых сред, что приводит к резкому увеличению выходного сигнала и выходу его за пределы измерения.The displacement λ g can be comparable to or exceed the displacement from the working pressure of the controlled media, which leads to a sharp increase in the output signal and its output beyond the limits of measurement.

Недостатком известных датчиков дифференциального давления является:A disadvantage of the known differential pressure sensors is:

- нахождение плунжера 5 непосредственно в контролируемой среде, что приводит к возможности засорения зазора между плунжером 5 и разделительной трубкой 7 примесями, находящимися в контролируемой среде. Наличие примесей препятствует свободному ходу плунжера;- the location of the plunger 5 directly in the controlled environment, which leads to the possibility of clogging the gap between the plunger 5 and the separation tube 7 impurities located in the controlled environment. The presence of impurities prevents the free movement of the plunger;

- неустойчивость к ударным и вибрационным нагрузкам.- instability to shock and vibration loads.

Датчик дифференциального давления, выполненный по предлагаемому изобретению, позволяет применять его в специальных условиях с ударными и длительными вибрационными нагрузками, а также контролировать более широкий диапазон сред. Для обеспечения этой возможности в конструкцию ПП датчика дополнительно введен специальный канал, позволяющий перенаправить гидравлические воздействия от импульсов сил, полученных от подвижных элементов системы измерения.The differential pressure sensor made according to the invention allows it to be used in special conditions with shock and prolonged vibration loads, as well as to control a wider range of media. To provide this possibility, a special channel is additionally introduced into the design of the sensor PP, which allows redirecting hydraulic influences from impulses of forces received from moving elements of the measurement system.

На фигуре 2 изображена конструктивная схема ПП датчика дифференциального давления, выполненного по предлагаемому изобретению.The figure 2 shows a structural diagram of the PP differential pressure sensor made according to the invention.

Датчик имеет два ЧЭ, измерительный 1 и компенсационный 2, которые соосно расположены в минусовой и плюсовой полости датчика. Каждый ЧЭ является мембраной коробкой, состоящей из двух сваренных между собой мембран. ИП состоит из индуктивного трансформатора 4 и плунжера 5, жестко связанного осью 6 с измерительным ЧЭ 1. Плунжер 5 перемещается внутри разделительной трубки 7, приваренной к корпусу датчика соосно с ЧЭ 1 и 2. Дополнительно введенный канал 8 объединяет внутренние полости ЧЭ 1, 2 и внутреннюю полость разделительной трубки 7 в герметичную рабочую полость, которая заполняется передающей жидкостью 3.The sensor has two SEs, measuring 1 and compensation 2, which are coaxially located in the minus and plus cavities of the sensor. Each SE is a membrane box consisting of two membranes welded together. The PI consists of an inductive transformer 4 and a plunger 5, rigidly connected by the axis 6 to the measuring part 1. The plunger 5 moves inside the dividing tube 7, welded to the sensor housing coaxially with the part 1 and 2. Additionally, the introduced channel 8 combines the internal cavities of the part 1, 2 and the internal cavity of the separation tube 7 into a sealed working cavity, which is filled with a transfer fluid 3.

Введение обратной гидравлической связи, обеспеченное дополнительным каналом, изменяет соотношение сил, воздействующих на ЧЭ 1 и 2 при ударных нагрузках. При этом перемещение плунжера 5 от воздействия ударной нагрузки λg может быть полностью скомпенсировано (для ударных нагрузок до 1000 g):The introduction of hydraulic feedback provided by an additional channel changes the ratio of forces acting on the SE 1 and 2 under shock loads. The movement of the plunger 5 from the impact of the shock load λ g can be fully compensated (for shock loads up to 1000 g):

Figure 00000006
Figure 00000006

Положительный технический результат от применения предлагаемого изобретения состоит в возможности использования датчика дифференциального давления в специальных условиях с ударными и длительными вибрационными нагрузками. Плунжер датчика находится в передающей жидкости и изолирован от влияния контролируемых сред, в том числе агрессивных и кристаллизующихся.A positive technical result from the application of the invention consists in the possibility of using a differential pressure sensor in special conditions with shock and prolonged vibration loads. The plunger of the sensor is located in the transmitting fluid and is isolated from the influence of controlled environments, including aggressive and crystallizing ones.

Источники информацииInformation sources

1. Дифманометр мембранный электрический ДМЭ-16. Техническое описание и инструкция по эксплуатации 08902051 ТО. Министерство приборостроения, средств автоматизации и систем управления, 1975 г.1. The differential pressure gauge membrane electric DME-16. Technical description and operating instructions 08902051 TO. Ministry of Instrument Engineering, Automation and Control Systems, 1975

Claims (2)

1. Датчик дифференциального давления, содержащий индуктивный преобразователь, состоящий из индуктивного трансформатора и плунжера, и двух упругих чувствительных элементов - измерительного и компенсационного, причем плунжер связан осью с подвижным жестким центром измерительного чувствительного элемента, отличающийся тем, что измерительный и компенсационный чувствительные элементы связаны не прямой, а обратной связью через дополнительно вводимый специальный канал.1. The differential pressure sensor containing an inductive transducer, consisting of an inductive transformer and a plunger, and two elastic sensing elements - measuring and compensation, moreover, the plunger is connected by an axis to the movable rigid center of the measuring sensing element, characterized in that the measuring and compensation sensing elements are not connected direct, and feedback through an additionally introduced special channel. 2. Датчик дифференциального давления по п. 1, отличающийся тем, что плунжер изолирован от нежелательного воздействия загрязненных контролируемых сред.2. The differential pressure sensor according to claim 1, characterized in that the plunger is isolated from unwanted exposure to contaminated controlled environments.
RU2016151430A 2016-12-27 2016-12-27 Differential pressure sensor RU2645442C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016151430A RU2645442C1 (en) 2016-12-27 2016-12-27 Differential pressure sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016151430A RU2645442C1 (en) 2016-12-27 2016-12-27 Differential pressure sensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2645442C1 true RU2645442C1 (en) 2018-02-21

Family

ID=61258867

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016151430A RU2645442C1 (en) 2016-12-27 2016-12-27 Differential pressure sensor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2645442C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2679640C1 (en) * 2018-06-05 2019-02-12 Общество с ограниченной ответственностью "Специальное конструкторское техническое бюро электроники, приборостроения и автоматизации" ООО "СКТБ ЭлПА" Frequency-response sensitive element for differential pressure sensor

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU259658A1 (en) * Ю. В. Лавров DEVICE FOR MEASURING PRESSURE
US4663974A (en) * 1984-10-15 1987-05-12 Huba Control Ag Pressure sensing device
RU2295119C2 (en) * 2002-07-30 2007-03-10 Эндресс+Хаузер Гмбх+Ко. Кг Differential pressure indicator with symmetric error

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU259658A1 (en) * Ю. В. Лавров DEVICE FOR MEASURING PRESSURE
US4663974A (en) * 1984-10-15 1987-05-12 Huba Control Ag Pressure sensing device
RU2295119C2 (en) * 2002-07-30 2007-03-10 Эндресс+Хаузер Гмбх+Ко. Кг Differential pressure indicator with symmetric error

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Дифманометр мембранный электрический ДМЭ-16. Техническое описание и инструкция по эксплуатации 08902051 ТО. Министерство приборостроения, средств автоматизации и систем управления, 1975 г. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2679640C1 (en) * 2018-06-05 2019-02-12 Общество с ограниченной ответственностью "Специальное конструкторское техническое бюро электроники, приборостроения и автоматизации" ООО "СКТБ ЭлПА" Frequency-response sensitive element for differential pressure sensor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107643423B (en) Three-degree-of-freedom weak coupling resonant accelerometer based on modal localization effect
AU2012205212B2 (en) An electrostatically coupled pressure sensor
CN108761134B (en) Linear output detection method of weak coupling resonant sensor
CN108375371A (en) A kind of four-degree-of-freedom weak coupling resonance type accelerometer based on mode localization effect
RU2645442C1 (en) Differential pressure sensor
CN103675351A (en) Novel inductive magnetic liquid acceleration sensor
US5144847A (en) Pressure or force measuring device
Chitra et al. A novel design of capacitive MEMS pressure sensor for lubricating system
RU2566655C1 (en) Measurement of apparent acceleration and piezoelectric accelerometer to this end
CN100595591C (en) Two-dimension magnetic fluid acceleration transducer
CA1040883A (en) Open-loop differential-pressure transmitter
RU2514158C1 (en) Method of converting signals from differential inductive or capacitive sensitive elements
CN206891626U (en) A kind of novel fiber grating soil pressure sensor
CN208588496U (en) Hydrostatic sensor anti-disturbance device and hydrostatic sensor
CN104251657A (en) Displacement sensor
RU2483284C1 (en) Hydrostatic downhole densitometer
CN209673840U (en) A kind of dumbbell slide block type optical fiber acceleration transducer
CN203084008U (en) Anti-interference quartz flexible acceleration sensor
UA127035U (en) Vibration Compensation Pressure Sensor
US2912863A (en) Pressure transducer
RU2670244C1 (en) Pressure sensor
CN104251658A (en) Displacement sensor
CN201476872U (en) integrated vibration transmitter
RU2620450C1 (en) Pressure sensor
RU2265857C1 (en) Linear acceleration pick-up