RU205642U1

RU205642U1 - External diaphragm with a function for diagnostics of the technical condition of the diaphragm seal

Info

Publication number: RU205642U1
Application number: RU2021111301U
Authority: RU
Inventors: Екатерина Сергеевна Тугова; Владимир Владимирович Синицин
Priority date: 2021-04-21
Filing date: 2021-04-21
Publication date: 2021-07-26

Abstract

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована при диагностике технического состояния раздельной диафрагмы в датчиках давления и уровня.Выносная мембрана с функцией диагностики технического состояния разделительной диафрагмы, согласно полезной модели, содержит корпус, с установленной в нем разделительной диафрагмой, в корпусе, на границе с диафрагмой выполнен цилиндрический паз, в указанный паз герметично установлен пьезокерамический элемент, имеющий цилиндрическую форму, сверху и снизу указанный элемент снабжен металлизированными обкладками электродов, к верхним обкладкам присоединены выводные провода, а нижние обкладки установлены в контакте с разделительной диафрагмой.Технический результат заключается в расширении арсенала технических средств, представленных в виде выносной мембраны датчиков давления и уровня для диагностики технического состояния разделительной диафрагмы на ранних стадиях деградации. 2 ил.The utility model relates to measuring equipment and can be used in diagnostics of the technical condition of a split diaphragm in pressure and level sensors. a cylindrical groove is made at the boundary with the diaphragm, a piezoceramic element having a cylindrical shape is hermetically installed in the said groove, the said element is equipped with metallized electrode plates at the top and bottom, lead wires are connected to the upper plates, and the lower plates are installed in contact with the separating diaphragm. The technical result consists in expanding the arsenal of technical means presented in the form of a remote membrane of pressure and level sensors for diagnosing the technical condition of the separating diaphragm in the early stages of degradation. 2 ill.

Description

Полезная модель относится к контрольно-измерительной технике, а именно к датчикам давления и уровня с выносной разделительной мембраной, и может быть использована в приборостроении при разработке, изготовлении и диагностике разделительных мембран датчиков.The utility model relates to instrumentation, namely, pressure and level sensors with a remote isolating diaphragm, and can be used in instrumentation in the development, manufacture and diagnostics of isolating diaphragms of sensors.

Из существующего уровня техники известен ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ С РАЗДЕЛИТЕЛЬНОЙ ДИАФРАГМОЙ С ФУНКЦИЕЙ МЕТРОЛОГИЧЕСКОГО САМОКОНТРОЛЯ (RU145163U1, опубл. 10.09.2014), главной особенностью которого является наличие пьезокерамического кольца в корпусе датчика возле разделительной мембраны. На обкладки пьезокерамического кольца подается эталонный сигнал, а по отклику датчика на сигнал определяется состояние мембраны. Недостатком данного технического решения является то, что для его реализации потребуется изменение всей конструкции датчика давления. A PRESSURE SENSOR WITH SEPARATING DIAPHRAGM WITH THE FUNCTION OF METROLOGICAL SELF-CONTROL (RU145163U1, publ. 09/10/2014) is known from the existing prior art, the main feature of which is the presence of a piezoceramic ring in the sensor housing near the separation membrane. A reference signal is applied to the plates of the piezoceramic ring, and the state of the membrane is determined by the response of the sensor to the signal. The disadvantage of this technical solution is that its implementation will require a change in the entire design of the pressure sensor.

Аналогом к заявленному техническому решению также является патент ИЗМЕРЕНИЕ СКОРОСТИ КОРРОЗИИ (RU 2636408 C1, опубл. 23.11.2017). В данном решении определяется только конкретный тип неисправности разделительной мембраны - коррозия выносной разделительной мембраны. Неисправность определяется путем сравнения измеряемой величины с помощью двух выносных разделительных мембран, выполненных с отличиями в конструкторских размерах и сделанных из разных материалов. Недостатком данного решения является неэкономичное использование материалов для создания первичного преобразователя (выносной разделительной мембраны), что приводит к удорожанию производства таких датчиков. An analogue to the claimed technical solution is also a patent CORROSION RATE MEASUREMENT (RU 2636408 C1, publ. 23.11.2017). This solution only identifies a specific type of seal failure — remote seal corrosion. The malfunction is determined by comparing the measured value using two remote seals, made with different design dimensions and made of different materials. The disadvantage of this solution is the uneconomical use of materials to create a primary transducer (remote separating membrane), which leads to an increase in the cost of manufacturing such sensors.

Техническая задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, заключается в расширении арсенала технических средств, представленных в виде выносной мембраны датчиков давления и уровня для диагностики технического состояния разделительной диафрагмы на ранних стадиях деградации за счет добавления дополнительного элемента в конструкцию первичного преобразователя без изменения конструкции датчика. The technical problem to be solved by the claimed utility model is to expand the arsenal of technical means presented in the form of a remote membrane of pressure and level sensors for diagnosing the technical condition of the separating diaphragm in the early stages of degradation by adding an additional element to the design of the primary converter without changing the design of the sensor ...

Техническая задача достигается за счет того, что выносная мембрана с функцией диагностики технического состояния разделительной диафрагмы, согласно полезной модели, содержит корпус, с установленной в нем разделительной диафрагмой, в корпусе, на границе с диафрагмой выполнен цилиндрический паз, в указанный паз герметично установлен пьезокерамический элемент, имеющий цилиндрическую форму, сверху и снизу указанный элемент снабжен металлизированными обкладками электродов, к верхним обкладкам присоединены выводные провода, а нижние обкладки установлены в контакте с разделительной диафрагмой. The technical task is achieved due to the fact that a remote diaphragm with the function of diagnosing the technical condition of the separating diaphragm, according to the utility model, contains a housing with a separating diaphragm installed in it, a cylindrical groove is made in the housing, on the border with the diaphragm, a piezoceramic element having a cylindrical shape is hermetically installed in the said groove, from above and below the specified element is equipped with metallized electrode plates, lead wires are connected to the upper plates, and the lower plates are installed in contact with the separating diaphragm.

Согласно поставленной задаче, предложена конструкция выносной мембраны с функцией диагностики технического состояния разделительной диафрагмы, содержащая в себе пьезокерамический элемент, который соединен с выносной мембраной, с возможностью подавать на пьезокерамический элемент высокочастотные воздействия. According to the task at hand, a design of a remote membrane with the function of diagnosing the technical state of a separating diaphragm is proposed, containing a piezoceramic element, which is connected to a remote membrane, with the ability to supply high-frequency influences to the piezoceramic element.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является диагностика технического состояния выносной разделительной диафрагмы с помощью отслеживания характеристик выходного сигнала датчика на эталонное воздействие, подающееся на выводы пьезокерамического элемента, позволяющая, во-первых, удешевить производство датчиков давления и уровня с функцией диагностики технического состояния (т.к. предприятию-изготовителю не нужно воссоздавать сам датчик с функцией диагностики технического состояния, а только реализовать конструкцию первичного преобразователя - конструкцию выносной разделительной мембраны), во-вторых, сократить использование материалов в создании датчиков с функцией диагностики и самоконтроля.The technical result provided by the given set of features is diagnostics of the technical condition of the remote separating diaphragm by tracking the characteristics of the sensor output signal to the reference effect supplied to the outputs of the piezoceramic element, which allows, firstly, to reduce the cost of production of pressure and level sensors with the function of diagnosing the technical condition ( since the manufacturer does not need to recreate the sensor itself with the function of diagnosing the technical condition, but only to implement the design of the primary converter - the design of the external separating membrane), secondly, to reduce the use of materials in the creation of sensors with the diagnostic and self-monitoring function.

Сущность технического решения поясняется графическими материалами: на фиг. 1 показана выносная мембрана с функцией диагностики технического состояния разделительной диафрагмы, на фиг.2 - увеличенный вид А выносной мембраны.The essence of the technical solution is illustrated by graphic materials: in Fig. 1 shows a remote membrane with the function of diagnosing the technical condition of a separating diaphragm, figure 2 is an enlarged view A of the remote membrane.

Выносная мембрана содержит корпус 1 с разделительной диафрагмой 2; в корпусе 1 на границе с диафрагмой 2 выполнен цилиндрический паз для герметичной установки в него за счет герметизирующего компаунда 5, пьезокерамического элемента 3, имеющего цилиндрическую форму. Сверху и снизу пьезокерамический элемент 3 выполнен с металлизированными верхними и нижними обкладками электродов 4, к верхней обкладке присоединены выводы проводов 6, а нижние обкладки 4 установлены в контакте с разделительной диафрагмой 2. The remote diaphragm contains a housing 1 with a separating diaphragm 2; in the housing 1 at the border with the diaphragm 2 a cylindrical groove is made for hermetic installation in it due to the sealing compound 5, a piezoceramic element 3 having a cylindrical shape. Above and below, the piezoceramic element 3 is made with metallized upper and lower electrode plates 4, the leads 6 are connected to the upper plate, and the lower plates 4 are installed in contact with the separating diaphragm 2.

Диагностика технического состояния разделительной диафрагмы 2 осуществляется следующим образом: перед непосредственным вводом в эксплуатацию выносной мембраны, на обкладки 4 пьезокерамического элемента 3 по выводным проводам 6 подается высокочастотный эталонный импульс напряжения с внешнего генератора (на фиг.1, 2 не показан). В качестве диагностического параметра технического состояния выносной мембраны выступает изменение собственных частот fs выносной мембраны в спектре выходного сигнала с датчика давления при подаче на пьезоэлемент 3 на металлизированные обкладки электродов 4 по выводным проводам 6 импульса фиксированной величины (как по частоте, так и по амплитуде) с внешнего генератора. Затем выносная мембрана вводится в эксплуатацию. Diagnostics of the technical condition of the diaphragm seal 2 is carried out as follows: before the direct commissioning of the remote membrane, a high-frequency reference voltage pulse from an external generator is supplied to the plates 4 of the piezoceramic element 3 via the output wires 6 (not shown in Figs. 1, 2). The diagnostic parameter of the technical state of the remote membrane is the change in the natural frequencies fs of the remote membrane in the spectrum of the output signal from the pressure sensor when the piezoelectric element 3 is fed to the metallized electrodes 4 through the output wires 6 of a pulse of a fixed value (both in frequency and amplitude) with external generator. Then the remote diaphragm is put into operation.

Во время каждого планового осмотра оборудования, пользователь подает с внешнего генератора импульс фиксированной величины (как по частоте, так и по амплитуде) на обкладки 4 пьезоэлемента 3, получает новые значения собственных частот fsn отклика выносной мембраны и вычисляет разность между fs и fsn. На основании сравнения делается вывод о техническом состоянии разделительной диафрагмы выносной мембраны датчика. During each routine inspection of the equipment, the user sends a pulse of a fixed value (both in frequency and amplitude) from an external generator to the plates 4 of the piezoelectric element 3, receives new values of the natural frequencies fsn of the response of the remote membrane and calculates the difference between fs and fsn. Based on the comparison, a conclusion is made about the technical condition of the separating diaphragm of the remote sensor membrane.

Claims

A remote diaphragm with the function of diagnosing the technical condition of the separating diaphragm, containing a housing, with a separating diaphragm installed in it, a cylindrical groove is made in the housing, on the border with the diaphragm, a piezoceramic element having a cylindrical shape is hermetically installed in the said groove, and above and below said element is equipped with metallized electrode plates, lead wires are connected to the upper plates, and the lower plates are installed in contact with the separating diaphragm.