RU4608U1

RU4608U1 - PRESSURE DIFFERENTIAL TRANSMITTER

Info

Publication number: RU4608U1
Application number: RU96107554/20U
Authority: RU
Inventors: А.В. Фетисов; А.Я. Юровский
Original assignee: Товарищество с ограниченной ответственностью - Фирма "Метран"
Priority date: 1996-04-18
Filing date: 1996-04-18
Publication date: 1997-07-16

Abstract

Измерительный преобразователь перепада давлений, содержащий герметично размещенный в корпусе и соединенный через гермовывод с электронным преобразователем сигнала тензомодуль с тензорезистивным слоем на его наружной поверхности и с внутренней полой поверхностью, образующей с внутренней поверхностью корпуса герметичную полость, и вторую герметичную полость, заполненную разделительной жидкостью, отличающийся тем, что первая полость сообщена с источником большего из измеряемых давлений, а вторая герметичная полость образована внутренней поверхностью корпуса, наружной поверхностью тензомодуля и мягким упругим разделителем сред, размещенным в дополнительной полости корпуса, сообщающейся с источником меньшего из измеряемых давлений.A differential pressure transducer comprising a strain gauge module sealed in a housing and connected through a pressure gland with an electronic signal transducer with a strain gauge layer on its outer surface and with an inner hollow surface forming a sealed cavity with the inner surface of the housing, and a second sealed cavity filled with a separation fluid, characterized in the fact that the first cavity is in communication with the source of the larger of the measured pressures, and the second sealed cavity is formed internally the lower surface of the housing, the outer surface of the strain gauge and a soft elastic media separator located in an additional cavity of the housing communicating with the source of the smaller of the measured pressures.

Description

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ riPEOBPASOMllJIb ПЕРЕ1ЩА MEASURING riPEOBPASOMllJIb CHANGE

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

Известен измерительный преобразователь перепада давлений, описанный в Техническом описании и инструкции по эксплуатации 08906128 ТО Преобразователь измерительный САПФИР-22М, стр. 27-29, рис. 4.The known differential pressure transmitter described in the Technical Description and Operating Instructions 08906128 TO Measuring transducer SAPFIR-22M, pp. 27-29, Fig. 4.

Известный преобразователь содержит тензопреобразователь мембранно-рычажного типа, размещенный внутри корпуса в замкнутой полости, заполненной разделительной жидкостью, и отделенный от измеряемой среды двумя гофрированными измерительными мембранами, жестко прикрепленными к фланцам корпуса и соединенными между собой центральным штоком, связанным с концрм . тензопреобразователя с помощью тяги, образуя с внутренней пс ёрхнзйсд&ю корпуса герметичную полость, которая заполнена разделительнойThe known converter comprises a membrane-type strain gauge transducer located inside the housing in a closed cavity filled with a separation fluid, and separated from the medium by two corrugated measuring membranes, rigidly attached to the housing flanges and interconnected by a central rod connected to the end. strain gauge with the help of traction, forming an airtight cavity, which is filled with a separation

жидкостью, при этом тензодатчик связан с электронным преобразователем сигнала.fluid, while the strain gauge is connected to an electronic signal converter.

Недостатком известного преобразователя яв ш Мгто что он может измерять только небольшие величины перепада давлений (f до 2,5 атм.).A disadvantage of the known converter is that it can only measure small values of pressure drop (f up to 2.5 atm.).

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является измерительный преобразователь перепада давлений, опиДАВЛЕНИЙThe closest in technical essence to the claimed is a differential pressure measuring transducer

.%. ,. ; .%. ,. ;

; ;

ЗШ i ZH i

санный в вышеназванной книге (см. выше), стр. 29-30, рис. 5.Sanny in the above book (see above), pp. 29-30, Fig. 5.

Известный измерительный преобразователь перепада давлений содержит герметично размещенный в корпусе и соединенный через гермовывод с электронным преобразователем сигнала мембранный тензомодуль с тензорезистлвньм слоем на его наружной поверхности и внутренней полой поверхностью, жестко прикрепленные к фланцам две гофрированные мембраны, образущие с корпусом две заполненные разделительной жидкостью герметичные полости, одна из которых образована внутренней поверхностью корпуса, внутренней поверхностью мембраны и наружной поверхностью тензомодуля, а другая образована внутренней поверхностью второй мембраны и внутренними поверхностями и тензомодуля.The known differential pressure transducer comprises a membrane strain module with a strain gauge layer on its outer surface and inner hollow surface sealed in a housing and connected through a pressure seal with an electronic signal transducer, two corrugated membranes rigidly attached to the flanges, forming two sealed cavities filled with a separation fluid, one of which is formed by the inner surface of the housing, the inner surface of the membrane and the outer surface tenzomodulya spine, and the other is formed by the inner surface of the second membrane and the inner surfaces and tenzomodulya.

При этом большее из измеряемых давлений воздействует при измерении на мембрану, образующую герметичную полость с внутренней поверхностью тензомодуля, а меньшее из измеряемых давлений воздействует через вторую мембрану на наружную поверхность тензомодуля.In this case, the greater of the measured pressures acts on the membrane forming a sealed cavity with the inner surface of the strain gauge when measuring, and the smaller of the measured pressures acts through the second membrane on the outer surface of the strain gauge.

Недостатком известного измерительного преобразователя является то, что хотя он и позволяет замерять большие перепады давлений, однако обладает значительной погрешностью при измерениях. Это объясняется следующим.A disadvantage of the known measuring transducer is that although it allows you to measure large pressure drops, however, it has a significant measurement error. This is explained by the following.

При изменении температуры, а также при изменении статического давления рабочей среды изменяются начальные объемы разделительных жидкостей, заполняющих герметичные полости более высокого и более низкого давлений, образованные каждой из мембран и поверхностью корпуса. При этом из-за неидентичности мембран, проявляющейся, например в различии эффективных площадей, геометрических размеров и жесткостей оболочек, создается дополнительный, изменяющийся от температуры окружающей среды и величины статического давления перепад давлений на мембране тензомодуля, приводящий к изменению выходного сигнала и появлению погрешности в измеряемом давлении.With a change in temperature, as well as with a change in the static pressure of the working medium, the initial volumes of the separation fluids change, filling the airtight cavities of higher and lower pressures formed by each of the membranes and the housing surface. In this case, due to the non-identity of the membranes, which manifests itself, for example, in the difference between the effective areas, geometrical sizes, and stiffnesses of the shells, an additional pressure differential across the tensomodule membrane, which varies with the ambient temperature and static pressure, leads to a change in the output signal and an error in the measured pressure.

Кроме того, т.к. при изготовлении измерительного преобразователя очень трудно обеспечить равные объемы разделительной жидкости в камерах с более высоким и более низким давлением из-за допусков на размеры и сложности конструкции, то неидентичность объемов также приводит к увеличению погрешности при изменении температуры и статического давления, поскольку мембраны, обладая определенной жесткостью., совершают при зтом перемещения разной величины, в результате чего на мембране тог1зомодуля возникает дополнительный перепад и вносится погрешность в измерение.In addition, since in the manufacture of a measuring transducer, it is very difficult to ensure equal volumes of separation liquid in chambers with higher and lower pressures due to tolerances on the size and complexity of the structure, then the identity of the volumes also leads to an increase in error with changes in temperature and static pressure, since the membranes having a certain stiffness., perform various displacements during this, as a result of which an additional difference occurs on the membrane of the module and an error is introduced into the measurement ix.

Целью заявляемой полезной модели является уменьшение погрешности при измерении больших перепадов давления.The purpose of the claimed utility model is to reduce the error in the measurement of large pressure drops.

Поставленная цель достигается тем, что, в измерительном преобразователе перепада давлений, содержащем герметично размещенный в корпусе и соединенный через гермовывод с электронньм преобразователем сигнала мембранный тензомодуль с тензорезистивным слоем на его наружной поверхности и с внз,тренней полой поверхностью, образующей с внутренней поверхностью корпуса герметичную полость, и вторую герметичную полость, заполненную разделительной жидкостью, согласно полезной модели, первая полость сообщена с ихзточником большего из измеряемых давлений, а вторая герметичная полость образована внутренней поверхностью корпуса, наружной поверхностью тензомодуля и мягким упругим разделителем сред, размещенным в дополнительной полости корпуса, сообщающейся с источником меньшего из измеряемых давлений.This goal is achieved by the fact that, in the differential pressure transducer, which contains a membrane tensomodule sealed in the housing and connected through a gas outlet with an electronic signal transducer, with a strain-resisting layer on its outer surface and with a penetrating cavity, forming a sealed cavity with the inner surface of the housing , and a second sealed cavity filled with a separation liquid, according to a utility model, the first cavity is in communication with their source of the largest of the measured pressure, and the second sealed cavity is formed by the inner surface of the housing, the outer surface of the strain gauge and a soft elastic media separator located in the additional cavity of the housing, communicating with the source of the smaller of the measured pressures.

Введение в устройство мягкого упругого разделителя сред (ЩРС), который через герметичную полость, заполненную разделительной жидкостью, воздействует на наружную поверхность тензомодуля С тензорезистивным слоем, в совокупности с тем, что источник большего из измеряемых давлений сообщен с полостью, образованной внутренними поверхностями тензомод -ля и корпуса, а источник меньшего из измеряемых давлений - с полостью в которой размещен WPC, позволяет обойтись без специальных измерительных мембран и иметь одну полость с разделительной жидкостью, избегая тем самым погрешностей, связанных с неидентичностью мембран и объемов разделительной жидкости, так как при изменении температуры окружающей среды происходит просто сжатие либо расширение мягкого упругого разделителя сред и никаких перепадов давлений на мембране тензомодуля не возникает.The introduction into the device of a soft elastic media separator (SHRS), which, through a sealed cavity filled with a separation fluid, acts on the outer surface of the strain gauge C with a strain-resisting layer, in conjunction with the fact that the source of the greater of the measured pressures is in communication with the cavity formed by the inner surfaces of the strain gauge and the case, and the source of the smallest of the measured pressures — with the cavity in which the WPC is located — eliminates the need for special measuring membranes and has one cavity with a separation liquid Tew, thereby avoiding errors associated with membranes and volumes nonidentity liquid separation, since the ambient temperature is simply compression or expansion of the soft elastic media separator and no pressure differences across the membrane tenzomodulya arises.

При этом заявляемая конструкция дает возможность измерять большие перепады давлений, поскольку рабочее давление контролируемой среды, подаваемое в полость, образованную внутренней поверхностью тензодатчика и корпуса, уравновешивается статическим давлением, воздействующим на наружную сторону тензомодуля через мягкий упругий разделитель сред, исключая одностороннюю перегрузку тензомодуля и возможность его разрушения при больших перепадах давлений.At the same time, the claimed design makes it possible to measure large pressure differences, since the working pressure of the controlled medium supplied to the cavity formed by the inner surface of the strain gauge and the housing is balanced by the static pressure acting on the outside of the strain gauge through a soft elastic separator of the media, eliminating unilateral overload of the strain gauge and the possibility of it destruction at large pressure differences.

Заявляемый измерительный преобразователь давлений обладает новизной в сравнении с прототипом, отличаясь от него тем, что одна герметичная полость, заполненная разделительной жидкостью, образована внутренней поверхностью корпуса, наружной поверхностью тензомодуля и упругим мягким разделителем сред, размещенным внутри специального отверстия в корпусе, сообщающегося с источником меньшего из измеряемых давлений, а вторая герметичная полость, образованная внутренними поверхностями тензомодуля и корпуса, сообщена с источником большего из измеряемых давлений.The inventive pressure transducer has a novelty in comparison with the prototype, differing from it in that one sealed cavity filled with a separation fluid is formed by the inner surface of the housing, the outer surface of the strain gauge and an elastic soft separator of media placed inside a special hole in the housing communicating with a smaller source from the measured pressures, and the second sealed cavity formed by the internal surfaces of the strain module and the housing is in communication with a larger source from measured pressures.

щей, газодобывающей, химической промьппленности и поэтому соответствует критерию промышленная применимость.gas, gas, chemical industry and therefore meets the criterion of industrial applicability.

Полезная модель иллюстрируется чертежом, где показан общий вид измерительного преобразователя перепада давлений в разрезе.The utility model is illustrated in the drawing, which shows a General view of the measuring transducer differential pressure in the context.

Измерительный преобразователь перепада давлений содержит размещенный герметично в корпусе I и соединенный через гермовывод 2 с электронным преобразователем 3 сигнала мембранный тензомодуль 4 с тензорезистивным слоем о на его .. наружной поверхности и внутренней полой поверхностью б, образующей совместно с внутренней поверхностью корпуса герметичную полость 7. Гермет.чная полость 7 сообщена с источником большего из измеряемых давлений (на чертеже не показан). В специально вьшолненной полости 8 корпуса I размещен мягкий упругий разделитель 9 сред, образующий совместно с внутренней полой поверхностью корпуса I, и наружной поверхностью тензомодуля 4 вторую герметичн ю полость 10, залолненную разделительной жидкостью. Полость 8, в которой размещен мягкий упругий разделитель 9, сообщена с источником меньшего из измеряемых давлений (на чертеже не показан) посредством отверстия II в корпусе 1.The differential pressure measuring transducer comprises a membrane tensomodule 4 sealed in a housing I and connected through a pressure gland 2 to an electronic signal transducer 3 with a strain gauge layer о on its .. outer surface and inner hollow surface b, which forms a sealed cavity 7. together with the inner surface of the housing The cavity 7 is in communication with the source of the larger of the measured pressures (not shown in the drawing). In a specially filled cavity 8 of the housing I, a soft elastic separator 9 of the media is placed, which forms, together with the inner hollow surface of the housing I, and the outer surface of the strain module 4 a second sealed cavity 10 filled with a release fluid. The cavity 8, in which the soft elastic separator 9 is placed, is in communication with the source of the smaller of the measured pressures (not shown in the drawing) through the hole II in the housing 1.

Конструктивно тензомодз-ль 4 содержит мембрану, на которой снаружи нанесен тензорезистивный слой 5 и тензомост (на чертеже не обозначен), а мягкий упругий разделитель 9 сред представляет собой, например сильфон.Structurally, the strain gauge 4 contains a membrane on which the strain gauge layer 5 and a strain gauge bridge (not indicated in the drawing) are applied on the outside, and the soft elastic separator 9 of the medium is, for example, a bellows.

Выполнение электронного преобразователя 3 сигнала описано, например, в Техническом описании и инструкции по эксплуатации 08906128 ТО Преобразователь измерительный САПФИР-221У1, стр.The implementation of the electronic signal converter 3 is described, for example, in the Technical Description and Operating Instructions 08906128 TO Measuring converter SAPFIR-221U1, p.

/ J О / J O

а среду с меньшем измеряемым давлением - в полость 10. большее давление через полость 7 воздействует изнутри на мембрану тензомодуля 4, а давление из отверстия II через полость 6 воздействует на мягкий упругий разделитель 9 сред и посредством него через разделительную жидкость в герметичной полости 10 на наружную поверхность тензомодуля 4. Результирующая сила прогибает мембрану тензомодуля 4, на наружном тензорезистивном слое 5 которого происходит разбаланс тензомоста пропорционально величине разности давлений, который в виде сигнала поступает через гермовывод 2 на электронный преобразователь 3, преобразующий его в сигнал, пропорциональный разности, т.е. перепаду давлений.and the medium with a lower measured pressure into the cavity 10. The greater pressure through the cavity 7 exerts an inside pressure on the membrane of the strain module 4, and the pressure from the hole II through the cavity 6 acts on the soft elastic medium separator 9 and through it through the separation liquid in the sealed cavity 10 to the outer the surface of the strain gauge module 4. The resulting force bends the membrane of the strain gauge 4, on the outer resistive layer 5 of which the strain gage is unbalanced in proportion to the pressure difference, which is received as a signal 2 through a sealed leads on electronic converter 3, which converts it into a signal proportional to the difference, i.e., differential pressure.

В сравнении с прототипом заявляемый измерительный преобразователь перепада давлений обладает гораздо меньшей погрешностью, поскольку в измерение не вносятся погрешности, обусловленные неидентичностью измерительных мембран и объемов разделительной жидкости, т.к. в процессе измерения задействована лишь мембрана тензомодуля и один объем разделительной жидкости с мягким упругим разделителем сред. При изменении температуры окружающей среды происходит сжатие или расширение объема разделительной жидкости, при котором происходит только сжатие или растяжение мягкого упругого разделителя сред, не возникает никакого перепада давлений на мембране тензомодуля и не появляется погрешность измерения.Compared with the prototype, the inventive differential pressure transmitter has a much smaller error, since the measurement does not introduce errors due to the non-identicalness of the measuring membranes and the volumes of the separation liquid, because in the measurement process, only the tensomodule membrane and one volume of the separation liquid with a soft elastic medium separator are involved. When the ambient temperature changes, compression or expansion of the volume of the separation fluid occurs, at which only compression or stretching of the soft elastic media separator occurs, there is no pressure difference on the tensomodule membrane and the measurement error does not appear.

Авторы А.В.Фетисов А.Я.ЮровскийAuthors A.V. Fetisov A.Ya. Yurovsky

Claims

A differential pressure transducer comprising a strain gauge module sealed in a housing and connected through a pressure gland with an electronic signal transducer with a strain gauge layer on its outer surface and with an internal hollow surface forming a sealed cavity with the inner surface of the housing, and a second sealed cavity filled with a separation liquid, characterized the fact that the first cavity is in communication with the source of the larger of the measured pressures, and the second sealed cavity is formed internally the lower surface of the housing, the outer surface of the strain gauge and a soft elastic media separator located in an additional cavity of the housing communicating with the source of the smaller of the measured pressures.