JPS5863829A - 差圧測定装置 - Google Patents

差圧測定装置

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JPS5863829A
JPS5863829A JP16358781A JP16358781A JPS5863829A JP S5863829 A JPS5863829 A JP S5863829A JP 16358781 A JP16358781 A JP 16358781A JP 16358781 A JP16358781 A JP 16358781A JP S5863829 A JPS5863829 A JP S5863829A
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JP
Japan
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electrode
fixed
movable electrode
screw
perot
Prior art date
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Pending
Application number
JP16358781A
Other languages
English (en)
Inventor
Tadashi Nishihara
正 西原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
Yokogawa Hokushin Electric Corp
Yokogawa Electric Works Ltd
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Publication date
Application filed by Yokogawa Electric Corp, Yokogawa Hokushin Electric Corp, Yokogawa Electric Works Ltd filed Critical Yokogawa Electric Corp
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L13/00Devices or apparatus for measuring differences of two or more fluid pressure values
    • G01L13/02Devices or apparatus for measuring differences of two or more fluid pressure values using elastically-deformable members or pistons as sensing elements
    • G01L13/025Devices or apparatus for measuring differences of two or more fluid pressure values using elastically-deformable members or pistons as sensing elements using diaphragms

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は差圧測定装置に関するものである。更に詳述す
れば、ペローの内外にそれぞれ測定圧を加え、ペローの
自由端の変位を電気容量の変化として検出する電気容量
検出方式の差圧測定装置に関するものである。
近年、容量検出方式の差圧測定装置としては、ストレッ
チダイアフラムを圧力−変位変換要素として用いたもの
が多用されている。
このようなものにおいては、ダイアフラムには常に一定
の引張力が加えられていなければならない。このため、
ダイアフラムを固定するカプセル本体やカプセルを固定
するノ・ウジングは、周囲温度等の変化によって、ダイ
アフラムの引張力に悪影響を与えないように、ダイアプ
ラムの線膨張係数に合わせた高価な材料を用いねばなら
ず高価なものとなる。
次に、差圧伝送器においては、大きな静圧で使用される
ことが多い。このような場合には、大きなり圧によって
ハウジングがダイアフラムの半径方向に膨らみ、ダイア
フラムを引張り、ダイアフラムが剛くなる、このため静
圧スパンシフトを生ずる。また、大きな静圧に耐えるよ
うにするためにハウジング等は、ボルト等によυ強く締
めて組み立てられるが、この締付力もダイアフラムに影
響を及ぼしスパンシフトとして特性に悪影響を及ぼす。
更に、電気容量検出方式の差圧測定装置においては、測
定ダイアフラムを可動電極とし、測定ダイアフラムの両
側に対向して固定電極を配置して、変位を差動的に処理
するのが一般的であり、可動電極は固定電極間の中央に
正確に配置することが望オしい。次に、可動電極は固定
電極に対して平行に配置されることが望せしい。しかし
ながら、可動電極間は固定電極間の間に配置されている
ので斜に配置されていても出力としては面全体として平
均化されて出力が表われるので、組立て時に簡単にこれ
を知ることは困雉である。
本発明は、これ等の問題点を解決したものである。
本発明の目的は、静圧スパン誤差、温度スパン誤差、締
付はスパン誤差の少く、零点調整可能で、かつ、組立て
時に固定電極と可動電極が容易に、平行に組み立て可能
な差圧測定装置を提供するにある。
第1図は、本発明の一実施例の構成説明図である。
図において、1はカプセルユニットで、ペロー11、可
動電極12.スペーサー13.絶縁体14.15と固定
電極16.17よ沙なる。ベロー11の自由端11.1
には、ベロー11の軸に直交して板状の可動電極12が
固定されている。可動電極12のペローの自由端111
への固定部附近には、第2図に示す如く、同心状に半円
形の溝122が多数段けられ、オーバーレンジ可撓部1
2コが構成されている。絶縁体14゜15は円板状をな
し、可動電極12の両側にそれぞれ対向して配置され、
その周辺部において、リング状のスペーサ13が挾持さ
れている。固定用電極16゜17はリング状を表し、可
動電極12に対向して、絶縁体1.4.15の表面に配
置され、この場合は、真空蒸着により形成されている。
而して、固定電極16゜(17)は、第5図に示す如く
放射状に設けられた絶縁部163 (173)によりこ
の場合は3個の電極部164゜165、166 (17
4,175,176)に分けられている。而して、電極
部164.165.166 (174,175,176
)は電気的に一個の電極となるように、図の裏側に導き
出されたリード(図示せず)よりなる連結部167(1
77)によシミ気菌に連結されている。
2はハウジングユニットで、円柱状のハウジング本体2
1.22とシールダイアフラム23.24と、リング状
のシール押え25.26より彦る0ハウジング本体21
.22はその凹部21:L、 221によりカプセルユ
ニット1を内蔵すると共に、その外周縁部において、互
に一体的になるよりに溶接27されている。
ハウジング本体21.22の外側表面部212.222
には同心円状の波型面が形成されている。而して、ペロ
ー11の固定端112は、ハウジング本体21の外事面
部212において溶接工13固定されている。而して、
ベロー11の外側とハウジング本体21,22.絶縁体
14,15.スペーサー13とによυ室31が形成され
る。シールダイアフラム23.24はハウジング本体2
1.22の外事面212.222をそれぞれ覆い、ハウ
ジング本体21.22とそれぞれ室231.241を形
成し、その周縁部はシール押え25.26によりハウジ
ング本体21.22に固定されている。32は、ベロー
11内部と室231を連通する連通孔である。33は室
31と室241を連通する連通孔である。4はペロ−1
1内部と連通孔32と室231を満すシリコンオイル等
の封入液、5は室31と連通孔33と室241を;肯す
シリコンオイル等の封入液である。6,7は、それぞれ
シールダイアフラム23.24とシール押え25.26
を覆い、測定室61.71を形成するカバーである。
611、711は測定室61.71に測定圧を導入する
導入孔である。161.171は固定電極16.17よ
り外部に引き出されたリードで、ハウジング2からの取
出し目部分に於ては、バーメチ、クシール1−62.1
72されている。8は零点調整機構で、スクリュー81
とスプリング82とよりなる。スクリー−81は、第3
図、第4図に示す如く、カプセルユニット1の外周近く
を貫通し、ハウジング本体21にねじ固定され、この場
合は、5個用いられている。スプリング82は、スクリ
ュー81に挿入され、カプセルユニ、ト1を図の右方向
に押圧している。
以上の構成において、たとえば、測定室61に導入孔6
11より高い測定圧P1□が導入され、測定室71゜に
導入孔711より低い測定圧pが導入されると、その圧
力は、シールダイアフラム23.24を介して封入液4
,5に伝えられる。この圧力はベロー11の表裏面で力
に変換され、ベロー11の有効面積をAeとすれば(P
 −P )AeO力を発生する。ベロー11の    
L ばね定数をkとすれば、ベロー11−の先端の変位ばδ
=(P −P )Ae/k  となる。ベロー11の先
端には可I  L 動電極12が取付けられているので、賄〉PLの場合は
可動電極12は図の右方に移動し、電極12と16間の
電気容量は減少し、電極12と17間の電気容量は増加
する。ベロー11と差圧(pH−pL)の関係は、変位
が小さい間はリニヤ−であり精度のよい圧力→変位の特
性が得られる。
而して、大きな静圧が測定圧として加わった場合に、従
来のストレッチダイアフラムを測定ダイアフラムとして
使用した場合の如く、ストレッチダイアフラムを支持し
ているハウジングが半径方向に膨らみ、この結果、測定
ダイアフラムを引張って、測定ダイアフラム自身が剛く
なり、スパン誤差を生ずると言うストレッチダイアプラ
ム方式の欠点は生じない。
即ち、受圧素子としてベロー11を用いたので、ベロー
エンドが半径方向に伸縮しても、その影響を受けるのは
ベローエンドに近い部分のみであり、ベローの平均有効
面積としては殆んど変化しない。
また、ベローは原理的には薄肉円筒とみなされるが、薄
肉円筒では円筒端末の変形が円筒内部に影響する軸方向
の長さは短く、ベロー主要部の寸法は安定な性質を有す
る。さらに、ベースに固定されるベローズエンド部分に
は、やや長い円筒部がつけられているのが普通であり、
この円筒部分もペースのひずみがベローに伝達されるの
を防止している。
帰するに、犬き々静圧によって、ハウジングが半径方向
に歪みを発生しても、ベローズエンドの円筒部でひずみ
が吸収される。さらに、取付は部分のひずみに強い性質
を本質的に有するベローズを用いているために静圧によ
るスパン誤差の生じにくい装置を得ることができる。
同様な理由によって、ボルト等による締付はスパンシフ
トに対しても強いものが得られる。
更に、ストレッチダイアフラム型の場合には、ハウジン
グとダイアフラムに材質的な差があると、温度変化によ
ってダイアフラムの張力が変化し、大きなスパン変化を
生じる。したがって、たとえば、ダイアフラムとして恒
弾性材料を用いれば、ハウジングも同様としなければな
らず高価となる。
本願においては、ハウジングとベローの材質が異なって
も、ハウジングの変形が前述の如く、ベロ一本体部分に
伝わらないため、材質の選択は自由となり安価な材料を
用いることができる。而して、熱膨張係数の差による温
度スパン誤差要因がない。
したがって、たとえば、ベローを恒弾性材料で作れば、
材質的な温度スパン誤差がなく、装置全体として温度ス
パン誤差のきわめて小さなものが得られかつ、安価にす
ることができる。
次に、装置としては、測定圧として過圧が加わった場合
に対しての保護が必要である。
本願においては、過圧が加わった場合に、シールダイア
フラム23.24がハウジング本体21.22にそれぞ
れ接することにより過圧からシールダイアフラム23.
24を保護する。しかしながら、測定受圧素子たるベロ
ー11においては、シールダイアプラム面積はベロー面
積に比べて太きいだめに過圧に対して、ベローの変位は
ひじょうに大きくなる。
これに対して固定電極16.17と可動電極12のギャ
ツブは小さい。このだめ可動電極が破壊される恐れがあ
る。この理由により従来においては、測定受圧素子とし
てベローを選択することができなかった。本願において
は、可動電極12にオーバーレンジ可撓部121を設け
だので、オーバーレンジ可撓部121が可撓変形してベ
ロー11の変位を吸収し、可動電極が破壊する恐れのな
いものが得られる。
次に、本願においては、測定圧が加わらない状態におい
て零調整機構8のスフIJ、−81をまわすことにより
、可動電極12は、固定電極16.17の中央に容易に
配置することができ、可動電極12−固定電極16と可
動電極12−固定電極17の電気容量を正確に等しくす
ることができ、正確な零調整が容易にできる。而して、
たとえば、電極164と可動電極12、電極174と可
動電極12との間の電気容量を、電極164近くに設け
られたスクリー−81Aを使用して調整し、次に、電極
165.175と可動電極12間の容量をスクリュー8
1Bで等しくなるように調節し、次に電極166、17
6と可動電極12間の容量をスフIJ 、、 −81C
で調整すれば、電極間の平行を、可動電極を基準に調整
すると共に零点調整を行うことができる。調整終了後、
電極164〜166を電気的に一個の電極となるように
、リードよりなる連結部167で連結し、電極174〜
176も同様に連結部177により連結する。
この結果、 (1)  可動電極12の両側に封入液が配置され可動
電極12と固定電極16.17間のそれぞれの電気容量
が周囲温度等の影響を受けてアンバランスとはならず、
しかも、固定電極16.17の中央に正確に可動電極1
2が配置できるので、可動電極12の図の左右両方向に
必要な測定変位を精度よく取ることができる。
(2)可動電極12−固定電極16と可動電極12−固
定電極17それぞれのストレイ容量が等しくなり一定の
特性が得られる。
(3)変位検出部分において、零点が、あらかじめ最初
に正確に調整できるので、リード161.171より取
シ出した電気容量信号を処理する電気回路部分(図示せ
ず)において、ゼロ調整・スパン調整が回路設計上、相
互に干渉するような欠点を有しない。
(4)  可動電極12は正確に中央に配置できるので
、周囲温度の変化等圧よるゼロシフトが小さい。
(5)固定電極16.17に対して、可動電極12は平
行に配置できるので、装置としての特性の良好なものが
得られる。
等の利点が得られる。
以上説明したように、本発明によれば、静圧スパン誤差
、温度スパン誤差、締付はスパン誤差の少く、零点調整
可能で、特性の良好な差圧測定装置を実現することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の構成説明図、第2図〜第4
図は第1図の要部説明図でおる。 1・・・カフセルユニット、11・・・ぺo−1111
・・・自由端、112・・・固定端、12・・・可動電
極、121・・・オーバーレンジ可撓部、122・・・
溝、13・・・スペーサー、14、15・・・絶縁体、
16.17・・・固定電極、163.173・・・絶縁
部、164〜166、174〜176・・・電極部、1
67、177・・・連結部、2・・・ハウジングユニッ
ト、21゜22・・・ハウジング本体、211.221
 、、、凹部、212.222・・・外事面、23.2
4・・・シールダイアフラム、231゜241・・・室
、31・・・室、32.33・・・連通孔、4,5・・
・封入液、6,7・・・カバー、61.71・・・測定
室、611.612・・・導入孔、8・・・零点調整機
構、81・・・スクリュー、82・・・スプリング。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. ペローと該ペローの自由端に該ペローの軸に直交して固
    定され該ペローとの固定部分附近に設けられた溝により
    形成されたオーバーレンジ可撓部を有する板状の可動電
    極と、該可動電極にそれぞれ対面しリング状のスペーサ
    ーを介して対向して配置された板状の絶縁体と該絶縁体
    の前記可動電極と対面した面にそれぞれ設けられ中心部
    分より放射状に設けられた絶縁部により互に絶縁された
    少くとも2個の電極部と該電極部を相互に電気的に連結
    する連結部とからなる固定電極を備えるカプセルユニッ
    トと、該カプセルユニットを内部に設けられた室に配置
    すると共に前記ペローの固定端が固定されその外側表面
    に同心状の波型面が形成されたハウジング本体と前記波
    型面を覆いその周面が該波型面に固定され過負荷時に該
    波形面にヨリバックアップされるシールダイアフラムと
    を具備するハウジングユニットと、該ノ・ウジングユニ
    ットに前記カプセルユニットを取付けるスクリューと該
    ハウジングユニットと前記カプセルユニットとの間に設
    けられ該スクリューの締結力に対抗して配置されたスプ
    リングとを具える零点調整機構と、前記シールダイアフ
    ラムを覆い該シールダイアフラムと測定室を構成するカ
    バーとを具備してなる差圧測定装置。
JP16358781A 1981-10-14 1981-10-14 差圧測定装置 Pending JPS5863829A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021110431A1 (de) * 2019-12-03 2021-06-10 Endress+Hauser SE+Co. KG Verfahren zum herstellen eines differenzdruckmessaufnehmers

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021110431A1 (de) * 2019-12-03 2021-06-10 Endress+Hauser SE+Co. KG Verfahren zum herstellen eines differenzdruckmessaufnehmers
CN114746734A (zh) * 2019-12-03 2022-07-12 恩德莱斯和豪瑟尔欧洲两合公司 用于制作差压传感器的方法

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