JP2540970B2 - Differential pressure detector - Google Patents
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- JP2540970B2 JP2540970B2 JP2051969A JP5196990A JP2540970B2 JP 2540970 B2 JP2540970 B2 JP 2540970B2 JP 2051969 A JP2051969 A JP 2051969A JP 5196990 A JP5196990 A JP 5196990A JP 2540970 B2 JP2540970 B2 JP 2540970B2
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Description
この発明は、測定すべき差圧に応じた信号を出力する
検出部と、この検出部に外設され差圧を生じる各導入圧
力に対し検出部を保護するための保護ダイヤフラムとを
具備する検出装置であって、ときにゼロ点変動と保護ダ
イヤフラムに生じる応力とを抑制するように改善した差
圧検出装置に関する。なお、この差圧検出装置は、導入
圧力の一方が大気圧または真空であることによって、ゲ
ージ圧用または絶対圧用の圧力検出装置になる。The present invention includes a detection unit that outputs a signal corresponding to a differential pressure to be measured, and a detection diaphragm that is provided outside the detection unit and that protects the detection unit against each introduced pressure that causes a differential pressure. The present invention relates to a differential pressure detecting device improved so as to suppress zero-point fluctuation and stress generated in a protective diaphragm at times. It should be noted that this differential pressure detection device becomes a pressure detection device for gauge pressure or absolute pressure because one of the introduction pressures is atmospheric pressure or vacuum.
従来装置について、この断面図である第4図を参照し
ながら説明する。第4図において、従来装置は大別する
と、検出部20と保護部30とからなり、これらは各導圧管
6,7を介して連結される。検出部20は測定すべき差圧を
電気信号に変換して出力し、保護部30は詳しくは後述す
るが、導入圧力に対して検出部20を保護する。この検出
部20の構成は周知のとおりであるから、その説明は省略
する。なお、検出部20を保護部30に内設させる構成にし
た別の従来装置もあるが、検出部20を保護部30に外設さ
せる構成にした目的は、測定流体が高温度の場合にその
温度の影響が検出部20に及ばないようにするためであ
る。 さて、保護部30は主として、本体31,32、保護ダイヤ
フラム3、シールダイヤフラム4,5、Oリング8および
カバー9からなる。ここで、本体31,32およびシールダ
イヤフラム4,5の各同一名称の部材同士は同じであり、
Oリング8およびカバー9はそれぞれ2個である。保護
ダイヤフラム3を挟んで、左右にそれぞれ本体31,32が
配設され、それぞれの外周ないし周縁部で互いに接合さ
れる。 また、本体31,32には、それぞれ同じ凹部11,21、孔1
4,24および孔45,55が形成される。さらに詳しくは、右
側の本体31で代表して述べると、次のとおりである。凹
部11は本体31の左側面にこれと同軸の擂鉢状に形成さ
れ、孔14は本体31をその軸線に沿って貫通し、孔45は一
方では凹部11の外周近傍に開口し、他方では導圧管を6
を貫通して検出部20の図示してない導圧空間に連通す
る。本体31の右側面は断面が波形に形成され、この波形
とほぼ同じけ形状のシールダイヤフラム4が、本体31の
右側面との間に空間をもってその周縁で固着される。本
体31の右側の、シールダイヤフラム4のさらに外方の周
縁部にOリング8を介してカバー9が取り付けられる。 以上のことは、左側の本体32についても実質的に同様
である。そして、シールダイヤフラム4,5と接する空
間、孔14,24、凹部11,21および孔45,55からなる空間に
は、それぞれ圧力伝達用流体としてのシリコーンオイル
(封入液)が充填される。 この従来装置の作用は次のとおりである。差圧流量
計、たとえばオリフィスの内側の各導入圧力(静圧を含
む)が、それぞれシールダイヤフラム4,5で受圧される
と、その各導入圧力はそれぞれシールダイヤフラム4に
接する空間,孔14,凹部11,孔45をへて検出部20の一方の
導圧空間に、またシールダイヤフラム5に接する空間,
孔24,凹部21,孔55をへて検出部20の他方の導圧空間に伝
達される。なお、シールダイヤフラム4,5はそのバネ定
数が極めて小さく(軟らかく)、検出部の図示してない
検出用ダイヤフラムはそのバネ定数が極めて大きく(剛
く)、保護ダイヤフラム3はそのバネ定数が前記の二つ
の中間値をとる。検出部20では、各導入圧力に基づく差
圧が周知の方式、たとえば静電容量方式によって電気信
号に変換され出力される。以上は正常な圧力導入操作が
おこなわれた場合である。 ところが、誤操作によって右側のシールダイヤフラム
4だけが受圧したとすると、もし保護部30がなければ、
検出部20は大きい片圧を受けてセンサが破壊されるおそ
れがある。オリフィスの両側の各圧力の導入に誤操作が
あって、たとえ一方の圧力だけがシールダイヤフラムで
受圧されたとしても、保護部30は次に述べるような動作
によって検出部20を保護する。 第4図において、シールダイヤフラム4だけが受圧し
たとすると、この圧力は、封入液を介して孔14,凹部11
から一方では、保護ダイヤフラム3を介して左側の凹部
21,孔24を経て伝達されシールダイヤフラム5を膨らま
せる。また他方では、孔45を経て検出部20の右側の導圧
空間に伝達される。しかし、この伝達圧力は、シールダ
イヤフラム4が対向する本体31の右側の波形表面と当接
することによってある値以下に制御されるから、センサ
が破壊されるおそれはなく、保護機能が働いたことにな
る。A conventional device will be described with reference to FIG. 4, which is a cross-sectional view. In FIG. 4, the conventional device is roughly divided into a detection unit 20 and a protection unit 30, which are each pressure guiding tube.
Connected via 6,7. The detection unit 20 converts the differential pressure to be measured into an electric signal and outputs the electric signal, and the protection unit 30 protects the detection unit 20 against the introduced pressure, which will be described later in detail. Since the configuration of the detection unit 20 is well known, its description is omitted. Although there is another conventional device in which the detection unit 20 is internally provided in the protection unit 30, the purpose of the configuration in which the detection unit 20 is externally provided in the protection unit 30 is that when the measurement fluid has a high temperature. This is to prevent the influence of temperature from affecting the detection unit 20. Now, the protection part 30 mainly comprises the main bodies 31 and 32, the protection diaphragm 3, the seal diaphragms 4 and 5, the O-ring 8 and the cover 9. Here, the members having the same names of the main body 31, 32 and the seal diaphragms 4, 5 are the same,
There are two O-rings 8 and two covers 9. Main bodies 31 and 32 are respectively arranged on the left and right sides with the protective diaphragm 3 interposed therebetween, and are joined to each other at their outer circumferences or peripheral portions. In addition, the same recesses 11, 21 and holes 1 are provided in the main bodies 31, 32, respectively.
4,24 and holes 45,55 are formed. More specifically, the main body 31 on the right side is described as follows. The recess 11 is formed on the left side surface of the main body 31 in the shape of a mortar that is coaxial therewith, the hole 14 penetrates the main body 31 along its axis, and the hole 45 is opened near the outer periphery of the recess 11 on the one hand and is guided on the other. 6 pressure tube
Through to communicate with a pressure guiding space (not shown) of the detection unit 20. The right side surface of the main body 31 is formed in a corrugated cross section, and the seal diaphragm 4 having substantially the same shape as the corrugated shape is fixed to the right side surface of the main body 31 at a peripheral edge thereof with a space. A cover 9 is attached to the right side of the main body 31 on the outer peripheral edge of the seal diaphragm 4 via an O-ring 8. The above is substantially the same for the left main body 32. A space in contact with the seal diaphragms 4 and 5, the holes 14 and 24, the recesses 11 and 21 and the holes 45 and 55 are filled with silicone oil (filled liquid) as a pressure transmitting fluid. The operation of this conventional device is as follows. Differential pressure flow meters, for example, when the respective introduction pressures (including static pressure) inside the orifice are received by the seal diaphragms 4 and 5, respectively, the respective introduction pressures are the space in contact with the seal diaphragm 4, the hole 14 and the recess. 11, a space through the hole 45 to one of the pressure guiding space of the detecting portion 20 and the seal diaphragm 5
It is transmitted to the other pressure guiding space of the detection unit 20 through the hole 24, the recess 21, and the hole 55. The seal diaphragms 4 and 5 have extremely small spring constants (soft), the detection diaphragm (not shown) of the detection unit has extremely large spring constants (rigid), and the protective diaphragm 3 has the above spring constants. Takes two intermediate values. The detection unit 20 converts the differential pressure based on each introduction pressure into an electric signal by a known method, for example, a capacitance method, and outputs the electric signal. The above is the case where the normal pressure introduction operation is performed. However, if only the right seal diaphragm 4 receives pressure due to an erroneous operation, if there is no protective portion 30,
The detection unit 20 may be damaged by a large one-sided pressure. Even if only one of the pressures is received by the seal diaphragm due to an erroneous operation in introducing each pressure on both sides of the orifice, the protection unit 30 protects the detection unit 20 by the following operation. In FIG. 4, assuming that only the seal diaphragm 4 receives pressure, this pressure is applied to the hole 14 and the recess 11 via the filled liquid.
On the other hand, the recess on the left side through the protection diaphragm 3
21, transmitted through the hole 24 to inflate the seal diaphragm 5. On the other hand, it is transmitted to the pressure guiding space on the right side of the detecting portion 20 via the hole 45. However, this transmission pressure is controlled to a certain value or less by the contact of the seal diaphragm 4 with the corrugated surface on the right side of the opposing main body 31, so that there is no danger of the sensor being damaged and the protection function has been activated. Become.
以上説明したように、従来の技術では、保護ダイヤフ
ラム6は、できるだけ軟らかく、いいかえれば小さい圧
力で大きく変位するように作れば、検出部20に伝達され
る片圧を抑えることができる。しかも、そのとき保護ダ
イヤフラム6は、自身に生じる応力を大きくしないよう
にして破損から守必要がある。 そのため従来、保護ダイヤフラムとして、複数個のダ
イヤフラムを積層して構成する方式がとられることがあ
る。しかし、この方式では互いに隣接するダイヤフラム
間の面摩擦のために、作用する片圧が除去されたとき完
全に初期位置に復帰せず、つまり残留変位が生じ、その
結果ゼロ点変動を生じるという問題がある。 この発明の課題は、従来の技術がもつ以上の問題点を
解消し、ゼロ点変動と保護ダイヤフラムに生じる応力と
を抑制するように改善した差圧検出装置を提供すること
にある。As described above, in the conventional technique, if the protective diaphragm 6 is made to be as soft as possible and, in other words, to be largely displaced by a small pressure, the one-sided pressure transmitted to the detection unit 20 can be suppressed. Moreover, at this time, the protective diaphragm 6 must be protected from damage by not increasing the stress generated in itself. Therefore, conventionally, a method of stacking a plurality of diaphragms may be used as the protective diaphragm. However, in this method, due to the surface friction between the diaphragms adjacent to each other, when the acting one-sided pressure is removed, it does not completely return to the initial position, that is, residual displacement occurs, and as a result, zero point fluctuation occurs. There is. An object of the present invention is to provide a differential pressure detecting device which solves the above problems of the conventional technique and improves so as to suppress the zero point fluctuation and the stress generated in the protective diaphragm.
この課題を解決するために、本発明に係る差圧検出装
置は、 測定すべき差圧に応じた信号を出力する検出部と、こ
の検出部に外設された前記差圧を生じる各導入圧力に対
して前記検出部を保護するための保護ダイヤフラムとを
具備する検出装置において、 前記保護ダイヤフラムは、円盤状をなす1個の中央ダ
イヤフラムと; この中央ダイヤフラムの両面の各側に積層され中心部
に円形穴を有し前記中央ダイヤフラムと同径,同厚,同
材質の円盤状をなすとともに作動部分の直径に対する前
記穴の直径の比率が0.1〜0.4の範囲である側ダイヤフラ
ムと;を備える。In order to solve this problem, the differential pressure detection device according to the present invention includes a detection unit that outputs a signal corresponding to the differential pressure to be measured, and each introduced pressure that is externally provided to the detection unit and that causes the differential pressure. A protective diaphragm for protecting the detecting part with respect to the detecting diaphragm, wherein the protective diaphragm has one disk-shaped central diaphragm; and a central part laminated on both sides of the central diaphragm. A side diaphragm having a circular hole and having the same diameter, thickness, and material as the central diaphragm and having a ratio of the diameter of the hole to the diameter of the operating portion in the range of 0.1 to 0.4.
側ダイヤフラムの中心部にあけた円形穴によって、中
央ダイヤフラム,側ダイヤフラム間の中心部における変
位時の半径方向のずれに基づいて起こりうる摩擦が存在
しなくなる。また、側ダイヤフラムの作動部分の直径に
対する前記穴の直径の比率を0.1〜0.4の範囲に定めるこ
とによって、中央ダイヤフラムの中心部と作動部分の円
周上と、側ダイヤフラムの中心穴の周上と作動部分の円
周上とにおいて生じる各応力の最大値を抑制することが
できる。The circular hole drilled in the center of the side diaphragm eliminates any friction that may occur due to radial displacement during displacement in the center between the central diaphragm and the side diaphragm. Further, by setting the ratio of the diameter of the hole to the diameter of the working portion of the side diaphragm in the range of 0.1 to 0.4, the center portion of the central diaphragm and the circumference of the working portion, and the circumference of the center hole of the side diaphragm. The maximum value of each stress generated on the circumference of the operating portion can be suppressed.
本発明に係る差圧検出装置の実施例について、以下に
図を参照しながら説明する。第1図はこの第1実施例に
おける保護ダイヤフラムの側断面図、第2図は同じくそ
の正面図である。 第1図において、保護ダイヤフラム60は、1個の中央
ダイヤフラム61と、その各側に隣接して配置される側ダ
イヤフラム62とからなる。中央ダイヤフラム61,各側ダ
イヤフラム62はともに同じ直径の平面円盤状であるが、
中央ダイヤフラム61には中心部に穴がないのに対して、
各側ダイヤフラム62には中心部に穴62aがある。 したがって、穴62aが存在することによって、中央ダ
イヤフラム61と、これに隣接する側ダイヤフラム62との
間の中心部における変形時の半径方向のずれに基づき起
こり得る摩擦が除去され、各相互間の面摩擦力が減少す
る。その結果、保護ダイヤフラム60は、これに作用する
片圧が除去されたときほぼ完全に初期位置に復帰し、そ
の結果ゼロ点変動が抑制される。 ところで、保護ダイヤフラム60は、構造的には3層構
造体であるが、動作的には2層構造体と等価である。す
なわち、差圧を受けたたときに変位するのは、中央ダイ
ヤフラム61と、いずれかの側ダイヤフラム62とであるか
らである。 以下に、中央ダイヤフラム,側ダイヤフラムに生じる
応力について詳しく解析する。各ダイヤフラムで最大応
力の生じる箇所と、その応力方向とは、中央ダイヤフラ
ムについては、中心部で半径方向、作動部円周上で
半径方向、のいずれかであり、側ダイヤフラムについて
は、中心穴の周上で円周方向、作動部円周上で半径
方向、の内のいずれかである。 さて、円盤状部材がその面に直角な圧力を受けたとき
の応力に関する公式と、中央,側の各ダイヤフラムの各
箇所の変位が共通であるとの仮定とに基づいて、前記
〜の各応力を導出すると次のようになる。いま、 h:中央,側の各ダイヤフラムの共通な板厚 a:作動部の半径 b:側ダイヤフラムの円形穴の半径 ν:各ダイヤフラムのポアソン比 E:各ダイヤフラムのヤング率 P:作用する差圧 としたとき、前記,,,に対応する各応力σ1,
σ2,σ3,σ4は、 σ1=3(1+ν){a2(Y2−Y1−X1)+b2〔(b/a)
2 +4ln(a/b)〕X1}P/8h2(Y2−Y1) ……(1) σ2=3{a2(X1+Y1−Y2)+b2〔(b/a)2 −2〕X1}P/4h2(Y2−Y1) ……(2) σ3=3a2[{(1+3ν)+4(1+ν)(A +ln(a/b))+2(1−ν)}(b/a)2 +(1−ν)B(a/b)2]X1・P/8h2(Y2−Y1) ……
(3) σ4=3a2{3+ν+4A(1+ν)(b/a)2 −(1−ν)〔2(b/a)2+B〕}X1・P/8h2(Y2 −Y1) ……(4) ただし、X1=(a2−b2)2/64D Y1=〔−a4+6a2b2−3b4−12b4ln(a/b) −2b6/a2〕/64D Y2=−〔a4−9b4+8a2b2+8A(a2b2−b4)+4(a4B −2b4)ln(a/b)〕/64D D=E,3/12(1−ν2) A=−a2{(1−ν)(2+a2/b2)+[(1+3ν) +4(1+ν)ln(a/b〕b2/a2}/4〔(1−ν}a2 +(1+ν)b2〕 B=−b2{(1+ν)〔1−4ln(a/b)b2/a2〕+(1 −ν)b2/a2}/〔(1−ν)a2+(1+ν)b2〕 さて、b/a=εとし、式(1)〜(4)を整理する
と、それぞれ次のようになる。なお、εは作動部径に対
する円形穴径の比率で、以下これを穴径率という。 σ1=(a/h)2・P・F1(ε) ……(5) σ2=(a/h)2・P・F2(ε) ……(6) σ3=(a/h)2・P・F3(ε) ……(7) σ4=(a/h)2・P・F4(ε) ……(8) Fi(ε):i=1,2,3,4は、εつまり側ダイヤフラムの
穴径率によって定まる関数である。 ここで、横軸に側ダイヤフラムの穴径率ε、縦軸に各
関数Fi(ε):i=1,2,3,4をとって図示すると、第3図
のようになる。第3図において、εが0.1〜0.4の範囲の
とき、各関数Fi(ε)の内の最大値を、ある許容値以下
に抑えることができる。その最大値は、第3図から明ら
かなように、ε=0.1におけるF3(ε)と、ε=0.4にお
けるF4(ε)とである。 なお、若干補足すると、前記の最大値が最小になるの
は、正確には、ε=0.13(点M1に対応)のときと、ε=
0.31(点M2に対応)のときとで、その各値はF2(0.1
3),F2(0.31)である。なお、各点M1,M2の範囲で、1
%強の差があるだけで、ほぼ同じ値になる。つまり、F2
(0.22)≒F2(0.13)≒F2(0.31)≒F3(0.13)≒F4
(0.13)である。実際には、公式,仮定,製造上の各誤
差を考慮して、図の各点N1,N2の範囲に限定する。なお
各点N1,N2は、ε=0.1,0.4に対応する。 次に、実施例でのε=0.1または0.4における応力値
と、従来の1枚形の保護ダイヤフラムでの応力値とを数
字的に比較してみる。 単位差圧に対する変位、つまり保護ダイヤフラムのバ
ネ定数の、実施例での値Kb、従来例での値Kは、Vbを差
圧Pにおける実施例での変位、Vを差圧Pにおける従来
例での変位とすると、 Kb=Vb/P =π(1−ν2)a6〔1+(−1+3ε2−3ε4 +ε6)X1/(Y2−Y1)〕/16Eh3 K=V/P =π(1−ν2)a6/16Et3 ただし、tは従来の1枚形の保護ダイヤフラムの板厚
である。当然ながら、実施例と従来例とのバネ定数は同
じでなければならないから、Kb=Kである。 したがって、 〔1+(−1+3ε2−3ε4+ε6)X1/(Y2 −Y1)〕/h3=1/t3 ……(9) また、従来例での保護ダイヤフラムの最大応力σは、
作動径上での半径方向の応力であり、 σ=3(a/t)2P/4 ……(10) 式(9),(10)からtを消去し、ε=0.1または0.4
としたときのσを計算すると、これが求めるべき従来例
での保護ダイヤフラムの最大応力になる。なお、E=20
000Kg/mm2,ν=0.3とする。 計算の結果は結論的に次のようになる。実施例でのε
=0.1における応力値は、同じバネ定数の従来例におけ
る応力値の約87%、またε=0.4における応力値は、従
来例における応力値の約82%となり、いずれの場合にお
いても従来より最大応力をかなり抑制することができ
る。An embodiment of the differential pressure detecting device according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a side sectional view of a protective diaphragm in the first embodiment, and FIG. 2 is a front view of the same. In FIG. 1, the protective diaphragm 60 comprises a central diaphragm 61 and side diaphragms 62 arranged adjacent to each side thereof. Both the central diaphragm 61 and the diaphragms 62 on each side are flat discs having the same diameter,
While the central diaphragm 61 has no hole in the center,
Each side diaphragm 62 has a hole 62a at the center. Therefore, the presence of the hole 62a eliminates the friction that may occur due to the radial deviation at the center between the central diaphragm 61 and the side diaphragm 62 adjacent to the central diaphragm 61, and eliminates the friction between the surfaces. Friction is reduced. As a result, the protective diaphragm 60 returns almost completely to the initial position when the partial pressure acting on it is removed, and as a result, the zero point fluctuation is suppressed. By the way, the protective diaphragm 60 is structurally a three-layer structure, but is operationally equivalent to a two-layer structure. That is, it is the central diaphragm 61 and either side diaphragm 62 that are displaced when a differential pressure is applied. The stresses generated in the central diaphragm and side diaphragms will be analyzed in detail below. The location where the maximum stress occurs in each diaphragm and its stress direction are either the radial direction at the center for the central diaphragm or the radial direction on the circumference of the working part, and the location of the central hole for the side diaphragm. It is either in the circumferential direction on the circumference or in the radial direction on the circumference of the working portion. Now, based on the formula regarding the stress when the disk-shaped member is subjected to the pressure perpendicular to its surface and the assumption that the displacements of the central and side diaphragms are the same, Is derived as follows. Where h: common plate thickness of the center and side diaphragms a: radius of the operating part b: radius of the circular hole of the side diaphragm ν: Poisson's ratio of each diaphragm E: Young's modulus of each diaphragm P: differential pressure acting , Each stress σ1, corresponding to the above ,,,
σ2, σ3, σ4 are σ1 = 3 (1 + ν) {a 2 (Y2-Y1-X1) + b 2 [(b / a)
2 + 4ln (a / b)] X1} P / 8h 2 (Y2 -Y1) ...... (1) σ2 = 3 {a 2 (X1 + Y1-Y2) + b 2 [(b / a) 2 -2] X1} P / 4h 2 (Y2-Y1) ...... (2) σ3 = 3a 2 [{(1 + 3ν) +4 (1 + ν) (A + ln (a / b)) + 2 (1-ν)} (b / a) 2 + ( 1-ν) B (a / b) 2 ] X1 ・ P / 8h 2 (Y2-Y1) ……
(3) σ4 = 3a 2 {3 + ν + 4A (1 + ν) (b / a) 2 − (1-ν) [2 (b / a) 2 + B]} X1 ・ P / 8h 2 (Y2-Y1) ...... (4 ) However, X1 = (a 2 -b 2 ) 2 / 64D Y1 = [- a 4 + 6a 2 b 2 -3b 4 -12b 4 ln (a / b) -2b 6 / a 2 ] / 64D Y2 = - [ a 4 -9b 4 + 8a 2 b 2 + 8A (a 2 b 2 -b 4) +4 (a 4 B -2b 4) ln (a / b) ] / 64D D = E, 3/ 12 (1-ν 2) A = −a 2 {(1-ν) (2 + a 2 / b 2 ) + [(1 + 3ν) +4 (1 + ν) ln (a / b] b 2 / a 2 } / 4 [(1-ν} a 2 + (1 + ν) b 2 ] B = −b 2 {(1 + ν) [1−4ln (a / b) b 2 / a 2 ] + (1−ν) b 2 / a 2 } / [(1-ν) a 2 + (1 + ν) b 2 ] Now, let b / a = ε and rearrange equations (1) to (4) to obtain the following, where ε is the ratio of the circular hole diameter to the working portion diameter. , following this is referred to hole diameter ratio. σ1 = (a / h) 2 · P · F1 (ε) ...... (5) σ2 = (A / h) 2 · P · F2 (ε) …… (6) σ3 = (a / h) 2 · P · F3 (ε) …… (7) σ4 = (a / h) 2 · P · F4 (Ε) (8) Fi (ε): i = 1,2,3,4 is a function determined by ε, that is, the hole diameter ratio of the side diaphragm, where the horizontal axis shows the hole diameter ratio of the side diaphragm. ε and the vertical axis of each function Fi (ε): i = 1,2,3,4 are shown in Fig. 3. In Fig. 3, when ε is in the range of 0.1 to 0.4, The maximum value of each function Fi (ε) can be suppressed to a certain allowable value or less, which is F3 (ε) at ε = 0.1 and ε = 0.4, as is clear from FIG. Note that, to be a little supplementary, the above-mentioned maximum value becomes the minimum when ε = 0.13 (corresponding to the point M 1 ) and ε =
With 0.31 (corresponding to point M 2 ), the values are F2 (0.1
3) and F2 (0.31). In addition, within the range of each point M 1 and M 2 ,
The values are almost the same with only a slight difference in%. That is, F2
(0.22) ≈F2 (0.13) ≈F2 (0.31) ≈F3 (0.13) ≈F4
(0.13). In practice, the range is limited to the points N 1 and N 2 in the figure in consideration of formulas, assumptions, and manufacturing errors. The points N 1 and N 2 correspond to ε = 0.1 and 0.4. Next, the stress value at ε = 0.1 or 0.4 in the embodiment is numerically compared with the stress value of the conventional one-piece protective diaphragm. The displacement with respect to the unit pressure difference, that is, the value Kb in the embodiment of the spring constant of the protective diaphragm, and the value K in the conventional example are Vb in the embodiment in the differential pressure P and V in the conventional example in the differential pressure P. When the displacement, Kb = Vb / P = π (1-ν 2) a 6 [1 + (- 1 + 3ε 2 -3ε 4 + ε 6) X1 / (Y2-Y1) ] / 16Eh 3 K = V / P = π (1-ν 2 ) a 6 / 16Et 3 However, t is the plate thickness of the conventional one-piece protective diaphragm. As a matter of course, the spring constants of the embodiment and the conventional example must be the same, so Kb = K. Accordingly, [1 + (- 1 + 3ε 2 -3ε 4 + ε 6) X1 / (Y2 -Y1) ] / h 3 = 1 / t 3 ...... (9) Further, the maximum stress σ of the protective diaphragm in the prior art,
Radial stress on the working diameter, σ = 3 (a / t) 2 P / 4 (10) Eliminating t from equations (9) and (10), ε = 0.1 or 0.4
When σ is calculated, it becomes the maximum stress of the protective diaphragm in the conventional example to be obtained. E = 20
000Kg / mm 2 and ν = 0.3. In conclusion, the calculation result is as follows. Ε in the example
The stress value at = 0.1 is about 87% of the stress value in the conventional example with the same spring constant, and the stress value at ε = 0.4 is about 82% of the stress value in the conventional example. Can be suppressed considerably.
本発明に係る実施例は、従来の技術に比べ、保護ダイ
ヤフラムはこれに作用する片圧が除去されたときほぼ完
全に初期位置に復帰し、その結果ゼロ点変動が抑制さ
れ、かつ生じる最大応力が従来の約13〜18%だけ低減さ
れる、というすぐれた効果がある。According to the embodiment of the present invention, the protective diaphragm is almost completely returned to the initial position when the partial pressure acting on the protective diaphragm is removed, as a result, the zero point fluctuation is suppressed, and the maximum stress generated is increased. Has an excellent effect of being reduced by about 13 to 18% of the conventional value.
第1図は本発明に係る実施例における保護ダイヤフラム
の側断面図、 第2図は同じくその正面図、 第3図は保護ダイヤフラムの応力に係る関数Fi(ε)の
図、 第4図は従来例の断面図である。 符号説明 60:保護ダイヤフラム、61:中央ダイヤフラム、 62:側ダイヤフラム、62a:穴。FIG. 1 is a side sectional view of a protective diaphragm in an embodiment according to the present invention, FIG. 2 is a front view thereof, FIG. 3 is a diagram of a function Fi (ε) relating to the stress of the protective diaphragm, and FIG. It is sectional drawing of an example. Code Description 60: Protective diaphragm, 61: Central diaphragm, 62: Side diaphragm, 62a: Hole.
Claims (1)
出部と、この検出部に外設され前記差圧を生じる各導入
圧力に対して前記検出部を保護するための保護ダイヤフ
ラムとを具備する検出装置において、前記保護ダイヤフ
ラムは、円盤状をなす1個の中央ダイヤフラムと;この
中央ダイヤフラムの両面の各側に積層され中心部に円形
穴を有し前記中央ダイヤフラムと同径,同厚,同材質の
円盤状をなすとともに作動部分の直径に対する前記穴の
直径の比率が0.1〜0.4の範囲である側ダイヤフラムと;
を備えることを特徴とする差圧検出装置。1. A detection unit that outputs a signal according to a differential pressure to be measured, and a protective diaphragm that is provided outside the detection unit and protects the detection unit against each introduced pressure that causes the differential pressure. In the detection device, the protective diaphragm includes one disk-shaped central diaphragm; laminated on each side of both sides of the central diaphragm, having a circular hole in the center, and having the same diameter and the same diameter as the central diaphragm. A side diaphragm having the same thickness and a disk shape, and the ratio of the diameter of the hole to the diameter of the working portion is in the range of 0.1 to 0.4;
A differential pressure detection device comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2051969A JP2540970B2 (en) | 1989-11-13 | 1990-03-03 | Differential pressure detector |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1-294204 | 1989-11-13 | ||
| JP29420489 | 1989-11-13 | ||
| JP2051969A JP2540970B2 (en) | 1989-11-13 | 1990-03-03 | Differential pressure detector |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03223637A JPH03223637A (en) | 1991-10-02 |
| JP2540970B2 true JP2540970B2 (en) | 1996-10-09 |
Family
ID=26392562
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2051969A Expired - Fee Related JP2540970B2 (en) | 1989-11-13 | 1990-03-03 | Differential pressure detector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2540970B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3583347B2 (en) * | 2000-05-09 | 2004-11-04 | 株式会社山武 | Differential pressure / pressure transmitter |
-
1990
- 1990-03-03 JP JP2051969A patent/JP2540970B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03223637A (en) | 1991-10-02 |
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