ES2987243T3 - Sensor de tubo con cuerpo de deformación - Google Patents
Sensor de tubo con cuerpo de deformación Download PDFInfo
- Publication number
- ES2987243T3 ES2987243T3 ES20710929T ES20710929T ES2987243T3 ES 2987243 T3 ES2987243 T3 ES 2987243T3 ES 20710929 T ES20710929 T ES 20710929T ES 20710929 T ES20710929 T ES 20710929T ES 2987243 T3 ES2987243 T3 ES 2987243T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- measuring system
- measuring
- sections
- housing
- deformation body
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L7/00—Measuring the steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by mechanical or fluid pressure-sensitive elements
- G01L7/02—Measuring the steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by mechanical or fluid pressure-sensitive elements in the form of elastically-deformable gauges
- G01L7/04—Measuring the steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by mechanical or fluid pressure-sensitive elements in the form of elastically-deformable gauges in the form of flexible, deformable tubes, e.g. Bourdon gauges
- G01L7/041—Construction or mounting of deformable tubes
-
- 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
- G01L9/0026—Transmitting or indicating the displacement of flexible, deformable tubes by electric, electromechanical, magnetic or electromagnetic means
- G01L9/0032—Transmitting or indicating the displacement of flexible, deformable tubes by electric, electromechanical, magnetic or electromagnetic means using photoelectric means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
- G01F1/34—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
- G01L19/0007—Fluidic connecting means
- G01L19/0038—Fluidic connecting means being part of the housing
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
- G01L19/0061—Electrical connection means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
- G01L19/0092—Pressure sensor associated with other sensors, e.g. for measuring acceleration or temperature
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
- G01L19/14—Housings
-
- 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
- G01L9/0001—Transmitting or indicating the displacement of elastically deformable gauges by electric, electro-mechanical, magnetic or electro-magnetic means
- G01L9/0002—Transmitting or indicating the displacement of elastically deformable gauges by electric, electro-mechanical, magnetic or electro-magnetic means using variations in ohmic resistance
-
- 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
- G01L9/0026—Transmitting or indicating the displacement of flexible, deformable tubes by electric, electromechanical, magnetic or electromagnetic means
- G01L9/0027—Transmitting or indicating the displacement of flexible, deformable tubes by electric, electromechanical, magnetic or electromagnetic means using variations in ohmic resistance
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L11/00—Measuring steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by means not provided for in group G01L7/00 or G01L9/00
- G01L11/04—Measuring steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by means not provided for in group G01L7/00 or G01L9/00 by acoustic means
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
La invención se refiere a un sistema de medición (1), en particular para medir presión, que comprende un tubo de medición (2) y un cuerpo de deformación (3), una unidad de evaluación para medir la deformación y/o la expansión (AW), y una carcasa (7). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Sensor de tubo con cuerpo de deformación
Campo técnico
La invención se refiere a un sistema de medición de una magnitud física, en particular la presión.
Estado de la técnica
Los sistemas de medición para una magnitud física, en particular la presión, se conocen en general a partir del estado de la técnica, por ejemplo por los documentos US 4.207.551 A, US 3.046.788 A y EP 0074 574 A1. Tales sistemas de medición incluyen un cuerpo de deformación tubular que presenta secciones transversales circulares en sus extremos para la conexión hermético a un proceso. El cuerpo de deformación tubular presenta además una forma que se diferencia de la forma circular, por ejemplo ovalada, elíptica, ovalada plana o no axialmente simétrica, como por ejemplo una sección de medición o cuerpo de deformación en forma de “D”. Al cambiar la presión de proceso con respecto a la presión exterior del tubo, se provoca un cambio elástico en la geometría del cuerpo de deformación tubular. Si una presión interior es mayor que la presión exterior del tubo, una sección transversal de tubo deformada tiende a ser circular y por lo tanto genera varios tipos de expansión y compresión, que también actúan sobre la superficie exterior del tubo. Si la presión interior es menor que la presión exterior del tubo, la sección transversal de tubo tiende cada vez más a una geometría que se desvía de la forma circular, es decir, aumenta el grado de deformación. A esto se le puede denominar “compresión” de la sección transversal de tubo. Esto también conduce a varios tipos de expansión y compresión, que también actúan sobre la superficie exterior del tubo. Por expansión de la sección de tubo se entiende en lo sucesivo también una compresión, dependiendo de si en el tubo de medición hay una presión positiva o negativa en comparación con la presión exterior del tubo. Si se utiliza un material suficientemente resistente y elástico, este efecto debería utilizarse como efecto de medición de la magnitud de presión.
Además, por el documento WO 01/01099 A1 se conoce un transductor de presión que comprende un tubo de medición, una parte del cual se deforma mecánicamente en reacción a una presión. Además, el transductor de presión comprende un extensómetro dispuesto en el tubo de medición para medir la deformación del tubo de medición y una carcasa que rodea el tubo de medición. El tubo de medición presenta una sección transversal rectangular o cuadrada. La carcasa incluye una tapa a la que se fijan bridas de carcasa rígidas con una sección transversal redonda. El tubo de medición está conectado a las bridas de carcasa en el interior de la carcasa. Un extremo del tubo de medición está unido a la carcasa y el otro extremo del tubo de medición está montado desplazable en la carcasa. Un extremo está soldado a la carcasa y el otro extremo está montado en la carcasa con una junta flexible. El tubo de medición y la carcasa están acoplados a segmentos de tubo a través de bridas de tubo, que también conectan los segmentos de tubo con la carcasa.
Además, por el documento WO 00/65984 A1 se conoce un sensor de presión que presenta un tubo para el paso de un fluido y un asiento, que está dispuesto en una superficie exterior del tubo, con una membrana dispuesta en el lado inferior. La membrana es plana y pasa en su circunferencia con la misma expansión a una superficie interior arqueada del tubo. Además, el sensor de presión incluye un instrumento de medición montado en el asiento encima de la membrana para medir su flexión bajo la presión del fluido dentro del tubo. El tubo presenta un eje longitudinal y una sección transversal redonda en lados longitudinales opuestos de la membrana. La superficie interior de tubo pasa de redonda a plana en dirección longitudinal en ambos lados longitudinales de la membrana.
Además, por el documento DE 102016015447 A1 se conoce una estructura de transmisor de presión para controlar la presión de un medio de proceso.
Objeto de la invención
La invención tiene el objeto subyacente de proporcionar un sistema de medición para una magnitud física mejorado en comparación con el estado de la técnica.
Resumen de la invención
Un sistema de medición de acuerdo con la invención para una magnitud física, en particular la presión, comprende una carcasa y un tubo de medición. El tubo de medición presenta al menos un cuerpo de deformación tubular, cuya sección transversal está al menos parcialmente deformada de forma definida a partir de una sección transversal circular y que se expande elásticamente bajo presión. Además, el tubo de medición comprende dos secciones de alimentación, cada una de las cuales está unida a secciones finales del cuerpo de deformación y cada una presenta una sección transversal circular en sus secciones de borde exteriores, y dos secciones de sellado para acoplar hermético un sistema de medición a un proceso, en donde las secciones de sellado se forman en las secciones de borde exteriores de las secciones de alimentación. Además, el tubo de medición comprende dos secciones de soporte moldeados que soportan la carcasa, un sistema de sensores de medición que mide valores de expansión y/o dilatación al menos en dos puntos de una sección del cuerpo de deformación y una unidad de evaluación que evalúa electrónicamente valores medidos de expansión y/o dilatación y los emite como señal de medición. La carcasa encierra al menos parcialmente el tubo de medición por fuera en su dirección de extensión y lo estabiliza frente a influencias mecánicas y otras influencias.
El sistema de medición constituye una solución económica para un sistema de medición tubular para la magnitud de medición de presión primaria. Otras medidas, como por ejemplo una temperatura y un caudal, así como magnitudes medidas derivadas de ellos, como por ejemplo una densidad, también se pueden integrar. El sistema de medición presenta una estructura a través de la cual puede fluir un flujo con una sección transversal libre. Además, la estructura está libre de espacios muertos, es decir, no existe la posibilidad de que el medio que fluye a través del sistema de medición quede atrapado en callejones sin salida o destalonamiento o se formen depósitos allí. El sistema de medición permite compensar o prevenir suficientemente las fluctuaciones de presión exteriores, los efectos de la temperatura, las influencias ambientales y las reacciones mecánicas. Se pueden lograr precisiones de medición especialmente altas.
Además, la carcasa encierra herméticamente el tubo de medición. Por lo tanto, la carcasa puede estar sometida a una presión negativa o un vacío con respecto a la atmósfera exterior.
En otra posible configuración del sistema de medición, el tubo de medición está revestido por dentro con silicona o una pieza de cubierta de silicona reemplazable, de modo que se minimiza la resistencia al flujo del medio que fluye y/o la capacidad de reemplazo cubre los requisitos de mayor higiene gracias a la posibilidad de un solo uso.
En otra posible configuración del sistema de medición, el cuerpo de deformación del tubo de medición presenta un espesor de pared de 0,1 mm a 0,5 mm o de 0,2 mm a 3,0 mm.
En otra posible configuración del sistema de medición, las piezas de conexión del tubo de medición presentan un diámetro interior de 3 mm a 40 mm o de 20 mm a 60 mm.
En otra posible configuración del sistema de medición, las secciones de alimentación presentan un espesor de pared que corresponde a un espesor de pared del cuerpo de deformación. Esto significa que no hay escalones entre las secciones de alimentación y el cuerpo de deformación, lo que a su vez da como resultado una baja resistencia al flujo y una sección transversal libre para el medio que fluye.
En otra posible configuración del sistema de medición, las secciones de alimentación son macizas y/o presentan una transición del contorno interior de circular a ovalado. En particular, las secciones de alimentación macizas se caracterizan por una deformabilidad especialmente baja en comparación con el cuerpo de deformación. El diseño macizo de las secciones de alimentación evita que se deformen y, por lo tanto, se desvirtúen los valores medidos. Por ejemplo, las secciones de alimentación macizas se fabrican mediante mecanizado, tal como taladrado y/o fresado, de un cuerpo formado a partir de un material macizo, en particular un metal o una aleación metálica. Alternativamente, la producción se puede llevar a cabo conformando material sólido.
En otra posible configuración del sistema de medición, las secciones de alimentación están configuradas de una sola pieza con las secciones de soporte y las secciones de sellado. Esto también da como resultado una baja resistencia al flujo y una sección transversal libre para el medio que fluye.
En otra posible configuración del sistema de medición, la carcasa está unida en arrastre de material y hermético en las secciones de soporte. Por lo tanto, la carcasa puede estar sometida a presión negativa o vacío.
En otra posible configuración del sistema de medición, la carcasa presenta un puerto de servicio para instalar o controlar el vacío o la presión negativa para facilitar ventajosamente la instalación del vacío o la presión negativa.
En otra posible configuración del sistema de medición, la carcasa presenta en su interior un sensor de presión o un sensor de vacío para monitorizar el vacío o la presión negativa, para facilitar ventajosamente el control del vacío o la presión negativa.
En otra posible configuración del sistema de medición, el tubo de medición lleva incorporado un sensor de temperatura que se encuentra dentro de la carcasa o en el tubo de medición. De esta manera también se puede registrar y, en caso necesario, procesar la temperatura del medio.
En otra posible configuración del sistema de medición, la carcasa está provista de un paso de vidrio hacia la atmósfera exterior o hacia una segunda parte de la carcasa, a través del cual se guían los contactos para la transmisión de señales. Esto permite una transmisión fiable de señales para la salida, el almacenamiento y/o el procesamiento posterior de los datos registrados.
En otra posible configuración del sistema de medición, éste comprende una interfaz a la que se puede acceder mediante un contacto enchufable y/o un indicador para la salida de valores medidos, para poder visualizar ventajosamente los datos registrados.
En otra posible configuración del sistema de medición, la unidad de evaluación está diseñada para evaluar, en particular con ayuda de una T ransformada Rápida de Fourier, en base a
- datos registrados mediante un sistema de medición óptico,
- datos registrados mediante una óptica láser, en donde la óptica láser
- realiza una medición de referencia mediante radiación láser guiada a través de espejos y/o
- realiza una medición directa mediante radiación láser guiada a través de un divisor de haz o una trayectoria común a través de al menos tres espejos,
- datos registrados por al menos un sensor capacitivo,
- datos registrados por al menos un sensor de fibra óptica sensible a la expansión, que está enrollado alrededor del tubo de medición,
- datos registrados utilizando dos o cuatro cintas extensométricas,
- datos registrados mediante un puente de Wheatstone, que está formado por cintas extensométricas, y/o
- datos registrados mediante al menos un sensor de ondas acústicas de superficie, expansiones y/o dilataciones del cuerpo de deformación del tubo de medición. Una evaluación de este tipo es muy fiable.
En otra posible configuración del sistema de medición, éste incluye sensores para determinar un flujo y al menos una unidad de salida para emitir una señal que comprende el caudal, una presión y una temperatura.
En otra posible configuración del sistema de medición, la carcasa tiene una longitud de 100 mm a 300 mm o de 50 mm a 800 mm.
En otra posible configuración del sistema de medición, el tubo de medición y las secciones de alimentación están unidos mediante cordones de soldadura, realizándose los cordones de soldadura mediante soldadura, soldadura continua, soldadura orbital y/o soldadura láser. Los cordones de soldadura son relativamente fáciles de realizar y permiten una unión estanca a los fluidos y especialmente duradera del tubo de medición y de las secciones de alimentación, así como una rugosidad reducida de una superficie interior del tubo de medición y de las secciones de alimentación en la zona de los cordones de soldadura. Esto hace que el sistema de medición sea especialmente adecuado para aplicaciones en el sector farmacéutico y la industria alimentaria.
En otra posible configuración del sistema de medición, una rugosidad de la superficie interior del tubo de medición y de las secciones de alimentación en la zona de los cordones de soldadura presenta un valor Ra menor o igual a 3 gm, en particular menor o igual a 2 gm, en particular menor o igual a 0,8 gm. Esto da como resultado una baja resistencia al flujo y una sección transversal libre para el medio que fluye. Además, esto permite cumplir los requisitos para una mayor pureza de los medios de proceso.
En otra posible configuración del sistema de medición, en la zona de los cordones de soldadura, una transición entre una superficie interior del tubo de medición y las secciones de alimentación discurre al menos esencialmente plana y/o sin bordes, escalones y/o sin eyecciones con una altura máxima de 2 mm. Esto también da como resultado una baja resistencia al flujo y una sección transversal libre para el medio que fluye.
En otra posible configuración del sistema de medición, la sección de medición o el cuerpo de deformación y/o las secciones de alimentación presentan un diámetro y/o sección transversal mayor que las secciones de sellado.
Descripción de los dibujos
A continuación, se explican en detalle ejemplos de realización de la invención con ayuda de los dibujos.
Las piezas correspondientes llevan los mismos números de referencia en todas las figuras.
Muestran:
la Figura 1, esquemáticamente un sistema de medición de una magnitud física,
las Figuras 2A a 2K, esquemáticamente diferentes secciones transversales de un cuerpo de deformación tubular de un tubo de medición,
la Figura 3, esquemáticamente una vista en perspectiva de un tubo de medición, las Figuras 4A y 4B, esquemáticamente diferentes representaciones de un tubo de medición y la Figura 5, esquemáticamente una vista en sección de un tubo de medición que comprende una evaluación óptica.
Las piezas correspondientes llevan los mismos números de referencia en todas las figuras.
En la Figura 1 se muestra esquemáticamente un posible ejemplo de realización de un sistema de medición 1 para una magnitud física.
El sistema de medición 1 comprende un tubo de medición 2.
El tubo de medición 2 presenta a su vez un cuerpo de deformación 3, que está al menos parcialmente definido, se desvía de una sección transversal circular, está aplanado o deformado y puede expandirse elásticamente bajo presión. Además, el tubo de medición 2 presenta dos secciones de alimentación 4, que están fijadas respectivamente a secciones finales 3a del cuerpo de deformación 3 y hacia fuera, en sus secciones de borde 4a exteriores, presentan una sección transversal circular. Las secciones de alimentación 4 presentan en sus extremos secciones de sellado 5 conformadas, que están previstas para un acoplamiento hermético del sistema de medición 1 a un proceso.
En las secciones de alimentación 4 y/o en las secciones de sellado 5 están conformadas secciones de soporte 6 que soportan una carcasa 7 exterior del sistema de medición 1.
Una tecnología de medición o un sistema de sensores de medición 8, que mide valores de expansión y/o dilatación AW en una sección del cuerpo de deformación 3, está realizado con sensores capacitivos 8A y/o óptica láser 8B y/o sensores sensibles a la expansión o cintas extensométricas 8C.
La óptica láser 8B dirige al menos un rayo láser 8F hacia los espejos 10, 11 que están alineados para una medición de referencia. En los espejos 10, 11 el rayo láser 8F respectivo se dirige hacia un espejo 12 dispuesto en el cuerpo de deformación 3, que presenta diferentes posiciones con respecto a los espejos 10, 11 y a la óptica láser 8B dependiendo de la expansión AW. Mediante un detector no representado, que está dispuesto por ejemplo en la zona de al menos uno de los espejos 10, 11 o en la zona de la óptica láser 8B, dependiendo de una posición del espejo 12 se puede determinar una posición de incidencia correspondiente de la radiación láser reflejada mediante el espejo 12 y de ello se puede deducir un valor de expansión AW. Alternativamente, el propio espejo 12 está configurado como detector, por ejemplo como chip CCD.
Además, un sensor de fibra 8D puede detectar expansiones. Opcionalmente, además de la expansión, se puede medir una temperatura utilizando la denominada técnica de fibra de Bragg. Para ello, por ejemplo una fibra del sensor de fibra 8D se enrolla alrededor de una sección de tubo relevante del tubo de medición 2 y opcionalmente se fija con una pieza de fundición elástica.
Alternativamente, mediante cintas extensométricas 8C, que se aplican al cuerpo de deformación 3 y también se denominan resistencias de medición de deformación, se mide también una expansión y/o dilatación AW. Para ello son especialmente adecuadas las cintas extensométricas 8C, que están pegadas al cuerpo de deformación 3, u otros elementos de medición de deformación adecuados, que se aplican al cuerpo de deformación 3 mediante otro método adecuado.
Además, los llamados sensores de ondas acústicas de superficie 8E, o simplemente sensores SAW, pueden detectar expansiones y un caudal dentro del tubo de medición 2.
Para ello, opcionalmente se evacua o se aplica vacío a la carcasa 7 a través de una conexión 15, que está soldada hermética o prevista como acoplamiento para fines de servicio. Para mantener el vacío dentro de la carcasa 7 durante el mayor tiempo posible, en una posible configuración se dispone material absorbente 13 dentro de la carcasa 7 para absorber la humedad.
En una posible configuración, el vacío dentro de la carcasa 7 se monitoriza con un sensor de vacío 16.
Un sensor de temperatura 17 aplicado detecta una temperatura en el tubo de medición 2 para compensar errores de temperatura.
Ésta se compensa con los valores medidos en una unidad de evaluación, en particular en una electrónica de evaluación, en una placa de circuitos impresos 20 en la carcasa 7 o en una placa de circuitos impresos 21 en una segunda parte de la carcasa 22. Allí los valores medidos registrados se evalúan, se convierten y se emiten como señal de medición a través de un indicador y/o un dispositivo inalámbrico 30 o una interfaz enchufable 31. Para este propósito, también se puede usar un sensor de presión relativa para detectar una presión exterior con respecto a la presión negativa en la carcasa 7 o un sensor de presión ambiental barométrico 60 para detectar la presión exterior para emitir una señal de presión relativa.
La carcasa 7 comprende por fuera al menos parcialmente el tubo de medición 2 en su dirección de extensión 32, alternativamente, por supuesto, sellándolo completamente mediante soldadura a las secciones de soporte 6. Comprende el tubo de medición 2 y lo estabiliza contra influencias mecánicas y otras influencias.
La carcasa 7 y la parte de carcasa 22 están separadas por un paso de vidrio 34 hermético, que conduce las señales de medición al exterior y/o conduce una fuente de corriente y tensión al interior. Como alternativa al paso de vidrio 34 también se pueden transmitir señales y energía por radio, por ejemplo por RFID o a través de inducción. La parte de carcasa 22 también puede estar completamente moldeada y para ello las placas de circuitos impresos 20, 21 están provistas de escotaduras, de modo que la masa de fundición se distribuye bien y encierra bien todos los componentes. Alternativamente, las placas de circuitos impresos 20, 21 y las pistas conductoras también están configuradas parcialmente como placas de circuitos impresos flexibles (abreviado FPC, flexible printed circuit del inglés).
En otra posible configuración del sistema de medición 1, la sección de medición o cuerpo de deformación 3 presenta uno o varios sensores de temperatura 17 y al menos un elemento calefactor, de modo que puede o pueden determinarse una dirección de flujo de un medio y/o una velocidad de flujo del mismo evaluando una medición de temperatura.
Las Figuras 2A a 2F y 2H a 2K muestran secciones transversales del cuerpo de deformación 3 tubular y, por tanto, diferentes secciones transversales de medición del tubo de medición 2, tal como un óvalo plano 40 o una elipse 41, así como disposiciones de sensores, en particular sensores capacitivos 8A, sensores de ondas acústicas de superficie 8E y/o cintas extensométricas 8C.
En particular, el tubo de medición 2 se puede orientar de tal manera que pueda quedar vacío cuando se vacía un sistema (véanse las Figuras 2C o 2J). Aquí puede resultar ventajosa una ligera posición inclinada.
Los ejemplos de realización mostrados en las Figuras 2H a 2K se fabrican, por ejemplo, mediante dilatación en el llamado proceso de hidroconformación mediante presión interior. Es especialmente ventajoso que la sección de medición o el cuerpo de deformación 3 presente siempre un diámetro o una sección transversal mayor que la sección de sellado 5.
La Figura 3 muestra una vista en perspectiva de un posible ejemplo de realización de un tubo de medición 2 con un cuerpo de deformación 3 y dos secciones de alimentación 4, que unen la forma circular con el cuerpo de deformación 3. Opcionalmente, las secciones de sellado 5 se pueden soldar.
La Figura 4A muestra otro posible ejemplo de realización de un tubo de medición 2.
En este caso es posible un revestimiento interior del tubo de medición 2 con silicona como revestimiento elástico, que se puede retirar, o también una realización con una pieza de revestimiento de silicona 50 reemplazable.
En la configuración representada se muestra además una configuración maciza de las dos secciones de alimentación 4, las cuales, por un lado, están unidas mediante soldadura al cuerpo de deformación 3 y, por otro lado, han conformado las secciones de sellado 5 y las secciones de soporte 6 para la carcasa. 7, no mostrada. En particular, las secciones presentan el paso de una sección transversal redonda a una sección de medición ovalada o cuerpo de deformación 3.
La Figura 4B muestra un tubo de medición 2 con un cuerpo preformado 3 y una sección de alimentación 4 en otra posible configuración con respecto a la soldadura. En este caso, la soldadura se puede realizar mediante soldadura, como se muestra, o uniendo el cuerpo de deformación 3 tubular en un collar mediante soldadura pasante. En este caso, puede estar previsto que se consiga una calidad de soldadura sin tratamiento posterior, en la que un cordón de soldadura 99 presenta en una superficie interior una eyección que alcance una altura de eyección AWH baja de solo unos pocos milímetros o menos.
La Figura 5 muestra un tubo de medición 2 en otra configuración con una medición interferométrica.
Los posibles errores se eliminan mediante un desplazamiento transversal. En este caso, una longitud de referencia LR se detecta por un lado mediante un divisor de haz 35 y una expansión AW se detecta mediante una presión de proceso P del cuerpo de deformación 3, por otro lado, mediante un desplazamiento del tiempo de paso de la luz.
El divisor de haz 35 puede conmutarse opcionalmente de forma cíclica y la óptica láser 8B está configurada opcionalmente también como láser LED, diodo láser o fotodiodo.
La óptica láser 8B también puede ser al mismo tiempo emisor y detector, ya que el detector, por ejemplo también configurado como sensor CCD o como fotodiodo, puede estar acoplado a través de un espejo o un divisor de haz 35 y así también estar integrado en la estructura de la óptica láser 8B.
Por ejemplo, con la óptica láser 8B se dirige la radiación láser al espejo 36 y de allí al divisor de haz 35. Partiendo de aquí, la radiación láser se envía al espejo 10 y desde allí de vuelta a través del divisor de haz 35 al espejo 11. En una posible configuración, en el espejo 11 está dispuesto un detector, en donde la señal recibida con éste se puede utilizar como medida de referencia con la longitud de referencia LR de acuerdo con el recorrido de la radiación láser descrito anteriormente. Además, la radiación láser se refleja desde el espejo 11 de vuelta al divisor de haz 35, que la dirige al espejo 36 y a la óptica láser 8B. Por tanto, con la óptica láser 8B también se puede realizar una medición de referencia con la longitud de referencia LR.
La radiación láser dirigida desde la óptica láser 8B al espejo 36 y desde allí al divisor de haz 35 se dirige también al espejo 12 dispuesto en el cuerpo de deformación 3, que de acuerdo con la expansión AW presenta diferentes posiciones. La radiación láser se refleja desde el espejo 12 de vuelta al divisor de haz 35, que la desvía hacia el espejo 11 y el espejo 36. Con ayuda del detector no representado, que está dispuesto, por ejemplo, en la zona del espejo 11 0 12, se puede determinar el tiempo de paso de la radiación láser y, con ello, la expansión AW. Con la óptica láser 8B también se puede determinar el tiempo de transmisión de la radiación láser y, con ello, la expansión AW.
Símbolos de referencia
1 Sistema de medición
2 tubo de medición
3 cuerpo de deformación
3a sección final
4 sección de alimentación
4a sección de borde
5 sección de sellado
6 sección de soporte
7 carcasa
8 sistema de sensores de medición
8A sensor capacitivo
8B óptica láser
8C cinta extensométrica
8D sensor de fibra
8E sensor de ondas acústicas de superficie
8F rayo laser
10 espejo
11 espejo
12 espejo
13 material captador
15 conexión
16 sensor de vacío
17 sensor de temperatura
20 placa de circuitos impresos
21 placa de circuitos impresos
22 parte de carcasa
30 dispositivo indicador y/o de radio
31 interfaz enchufable
32 dirección de extensión
34 paso de vidrio
35 divisor de haz
36 espejo
40 ovalado plano
41 elipse
50 pieza de cubierta de silicona
60 sensor de presión ambiental
99 cordón de soldadura
AW expansión
AWH altura de eyección
LR longitud de referencia
P presión de proceso
Claims (19)
1. Sistema de medición (1) de una magnitud física, que comprende
- una carcasa (7),
- un tubo de medición (2), que comprende
- al menos un cuerpo de deformación (3) tubular, cuya sección transversal está al menos parcialmente deformada de forma definida a partir de una sección transversal circular y que se expande elásticamente bajo presión,
- dos secciones de alimentación (4), que están fijadas respectivamente a secciones finales (3a) del cuerpo de deformación (3) y presentan en cada caso en sus secciones de borde exterior (4a) una sección transversal circular,
- dos secciones de sellado (5) para acoplar herméticamente un sistema de medición (1) a un proceso, estando formadas las secciones de sellado (5) en las secciones de borde (4a) exteriores de las secciones de alimentación (4), y
- dos secciones de soporte (6) conformadas que soportan la carcasa (7),
- un sistema de sensores de medición (8), que mide valores de expansión y/o dilatación (AW) al menos en dos puntos de una sección del cuerpo de deformación (3), y
- una unidad de evaluación que evalúa electrónicamente los valores medidos de expansión y/o dilatación (AW) y los emite como señal de medición,
- en donde la carcasa (7) comprende al menos parcialmente y estabiliza el tubo de medición (2) por fuera en su dirección de extensión (32), caracterizado por que la carcasa (7) comprende herméticamente el tubo de medición (2) y con un vacío o con una presión negativa con respecto a la atmósfera exterior.
2. Sistema de medición (1) según la reivindicación 1, en donde el tubo de medición (2) está revestido por dentro con silicona o una pieza de revestimiento de silicona (50) reemplazable.
3. Sistema de medición (1) según la reivindicación 1 o 2, en donde el cuerpo de deformación (3) del tubo de medición (2) presenta un espesor de pared de 0,1 mm a 0,5 mm o de 0,2 mm a 3,0 mm.
4. Sistema de medición (1) según una de las reivindicaciones anteriores, en donde las secciones de alimentación (4) presentan un espesor de pared que corresponde a un espesor de pared del cuerpo de deformación (3).
5. Sistema de medición (1) según una de las reivindicaciones anteriores, en donde las secciones de alimentación (4) están realizadas macizas de tal manera que presentan menos deformabilidad en comparación con el cuerpo de deformación (3), y/o en donde las secciones de alimentación (4) presentan un paso del contorno interior circular a ovalado.
6. Sistema de medición (1) según una de las reivindicaciones anteriores, en donde las secciones de alimentación (4) están configuradas de una sola pieza con las secciones de soporte (6) y las secciones de sellado (5).
7. Sistema de medición (1) según una de las reivindicaciones anteriores, en donde la carcasa (7) está unida en arrastre de material y herméticamente a las secciones de soporte (6).
8. Sistema de medición (1) según una de las reivindicaciones anteriores, en donde la carcasa (7) presenta un puerto de servicio para instalar o comprobar el vacío o la presión negativa.
9. Sistema de medición (1) según una de las reivindicaciones anteriores, en donde la carcasa (7) presenta en su interior un sensor de presión o un sensor de vacío (16) para controlar el vacío o la presión negativa.
10. Sistema de medición (1) según una de las reivindicaciones anteriores, en donde el tubo de medición (2) presenta un sensor de temperatura (17) colocado en el interior de la carcasa (7).
11. Sistema de medición (1) según una de las reivindicaciones anteriores, en donde la carcasa (7) está provista de un paso de vidrio (34) hacia la atmósfera exterior o hacia una segunda parte de la carcasa (7), a través del cual están guiados contactos para la transmisión de señales.
12. Sistema de medición (1) según una de las reivindicaciones anteriores, que comprende una interfaz enchufable a través de un contacto enchufable y/o un indicador para emitir los valores medidos.
13. Sistema de medición (1) según una de las reivindicaciones anteriores, en donde la unidad de evaluación evalúa, en base a
- datos registrados mediante un sistema de medición óptico,
- datos registrados mediante óptica láser (8B), en donde la óptica láser (8B)
- realiza una medición de referencia mediante radiación láser guiada a través de espejos (10, 11, 12) y/o
- realiza una medición directa mediante radiación láser guiada a través de un divisor de haz (35) o una trayectoria común a través de al menos tres espejos (10, 11, 12),
- datos registrados por al menos un sensor capacitivo (8A),
- datos registrados mediante al menos un sensor de fibra óptica sensible a la expansión (8D), que está enrollado alrededor del tubo de medición (2),
- datos registrados utilizando dos o cuatro cintas extensométricas (8C)
- datos registrados mediante puente de Wheatstone, que se forma a partir de cintas extensométricas (8C), y/o
- datos registrados mediante al menos un sensor de ondas acústicas de superficie (8E), de expansiones y/o dilataciones (AW) del cuerpo de deformación (3) del tubo de medida (2).
14. Sistema de medición (1) según una de las reivindicaciones anteriores, que comprende sensores para determinar un caudal y al menos una unidad de salida para emitir una señal que comprende el caudal, una presión y una temperatura.
15. Sistema de medición (1) según una de las reivindicaciones anteriores, en donde la carcasa (7) presenta una longitud de 100 mm a 300 mm o de 50 mm a 800 mm.
16. Sistema de medición (1) según una de las reivindicaciones anteriores, en donde el tubo de medición (2) y las secciones de alimentación (4) están unidas mediante cordones de soldadura (99) mediante soldadura, soldadura continua, soldadura orbital y/o soldadura láser.
17. Sistema de medición (1) según la reivindicación 16, en donde en la zona de los cordones de soldadura (99) una rugosidad de una superficie interior del tubo de medición (2) y de las secciones de alimentación (4) presenta un valor Ra menor o igual a 3 gm, en particular menor o igual a 2 gm, en particular menor o igual a 0,8 gm.
18. Sistema de medición (1) según la reivindicación 16 o 17, en donde en la zona de los cordones de soldadura (99), un paso entre una superficie interior del tubo de medición (2) y las secciones de alimentación (4) es plana y/o sin bordes, escalones y/o sin eyecciones con una altura máxima de 2 mm.
19. Sistema de medición (1) según una de las reivindicaciones anteriores, en donde el cuerpo de deformación (3) y/o las secciones de alimentación (4) presenta o presentan un diámetro y/o sección transversal mayor que las secciones de sellado (5).
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102019106342 | 2019-03-13 | ||
| PCT/EP2020/056661 WO2020182945A1 (de) | 2019-03-13 | 2020-03-12 | Rohrsensor mit verformungskörper |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2987243T3 true ES2987243T3 (es) | 2024-11-14 |
Family
ID=69804911
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES20710929T Active ES2987243T3 (es) | 2019-03-13 | 2020-03-12 | Sensor de tubo con cuerpo de deformación |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US11913850B2 (es) |
| EP (2) | EP3938750B1 (es) |
| CN (1) | CN113454431B (es) |
| ES (1) | ES2987243T3 (es) |
| WO (1) | WO2020182945A1 (es) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3938750B1 (de) * | 2019-03-13 | 2024-05-01 | WIKA Alexander Wiegand SE & Co. KG | Rohrsensor mit verformungskörper |
| EP4038363B1 (en) * | 2019-10-04 | 2025-12-10 | Total Se | Distributed pressure measurement system for core flood experiments |
| LU101845B1 (en) * | 2020-06-10 | 2021-12-10 | Rotarex S A | Pressure sensor formed by strain gauge on a deformable membrane of a fluid device |
| CN115493739A (zh) * | 2021-06-17 | 2022-12-20 | 上海洛丁森工业自动化设备有限公司 | 压力测量装置及压力测量系统 |
| GB2641112A (en) * | 2024-05-17 | 2025-11-19 | Bar Analytics Ltd | Fluid flow sensor |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3046788A (en) | 1960-08-04 | 1962-07-31 | Baldwin Lima Hamilton Corp | Fluid pressure electrical transducer |
| US4207551A (en) | 1976-03-12 | 1980-06-10 | Hans Kautzky | Pressure transducer |
| EP0074574A1 (en) | 1981-09-14 | 1983-03-23 | The Perkin-Elmer Corporation | Flow-through fluid pressure transducer |
| AT410594B (de) * | 1998-12-11 | 2003-06-25 | Kopera Adalbert Ing | Vorrichtung zum messen der strömungsgeschwindigkeit und/oder -rate und dehnkörper zum messen des druckes eines fluiden mediums |
| US6171253B1 (en) * | 1999-05-04 | 2001-01-09 | Apex Medical, Inc. | Flat tube pressure sensor |
| US6957588B1 (en) * | 1999-06-28 | 2005-10-25 | Thomas P. Kicher & Co. | Fluid measuring device and method |
| DE102005012686A1 (de) * | 2005-01-14 | 2006-07-27 | Trafag Ag | Drucksensor, darin verwendbarer Verformungskörper und Herstellverfahren dafür |
| DE102016015447A1 (de) * | 2016-12-24 | 2017-03-30 | Wika Alexander Wiegand Se & Co. Kg | Druckmittler mit evakuierter Doppelmembran und Vakuumüberwachung |
| DE102017115431A1 (de) * | 2017-07-10 | 2019-01-10 | Bürkert SAS | Messeinrichtung für Fluide sowie fluidische Anlage mit einer Messeinrichtung |
| EP3938750B1 (de) * | 2019-03-13 | 2024-05-01 | WIKA Alexander Wiegand SE & Co. KG | Rohrsensor mit verformungskörper |
-
2020
- 2020-03-12 EP EP20710929.9A patent/EP3938750B1/de active Active
- 2020-03-12 CN CN202080014655.8A patent/CN113454431B/zh active Active
- 2020-03-12 WO PCT/EP2020/056661 patent/WO2020182945A1/de not_active Ceased
- 2020-03-12 ES ES20710929T patent/ES2987243T3/es active Active
- 2020-03-12 EP EP22201682.6A patent/EP4137793A1/de active Pending
-
2021
- 2021-09-13 US US17/473,654 patent/US11913850B2/en active Active
-
2024
- 2024-02-16 US US18/444,620 patent/US12405181B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP3938750B1 (de) | 2024-05-01 |
| CN113454431B (zh) | 2023-12-29 |
| EP3938750A1 (de) | 2022-01-19 |
| US20240192070A1 (en) | 2024-06-13 |
| CN113454431A (zh) | 2021-09-28 |
| WO2020182945A1 (de) | 2020-09-17 |
| EP4137793A1 (de) | 2023-02-22 |
| US12405181B2 (en) | 2025-09-02 |
| US20210404898A1 (en) | 2021-12-30 |
| US11913850B2 (en) | 2024-02-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20240192070A1 (en) | Tubular sensor with deformation body | |
| CN101308054B (zh) | 检测过程流体的相关变量的压力变送器 | |
| ES2373470T3 (es) | Dispositivo detector de la presión. | |
| JPH06297510A (ja) | 射出成形機用圧力変換器 | |
| KR102587393B1 (ko) | 통합 압력 및 온도 센서 | |
| JP5198725B2 (ja) | 非侵襲光学圧力センサ | |
| US20170205303A1 (en) | Compact or miniature high temperature differential pressure sensor capsule | |
| CN103557985A (zh) | 一种差压传感方法及其传感器 | |
| CN103837271A (zh) | 用于测量物理量的测量装置 | |
| CN107923808B (zh) | 压力传感器装置以及具有这种压力传感器装置的用于过程仪表设备的测量变换器 | |
| US7861602B2 (en) | Explosion-proof high temperature compatible, multi-vortex flow meter | |
| JPS6036928A (ja) | 圧力測定装置 | |
| CN205049267U (zh) | 非接触式压力检测装置 | |
| CN115561589A (zh) | 一种放电检测用efpi光纤超声传感器及封装方法 | |
| US9074951B2 (en) | Blood processing system | |
| CN213119540U (zh) | 一种风压传感器 | |
| US9528898B2 (en) | Probe for measuring pressure oscillations in the combustor of a gas turbine | |
| CN203551183U (zh) | 一种强度补偿的反射式光纤束差压传感器 | |
| ES2971970T3 (es) | Sistema y procedimiento para medir el nivel de llenado de un tanque de fluido mediante ondas acústicas | |
| US20250076138A1 (en) | Pressure detection module and pressure sensor | |
| ES2271748T3 (es) | Disposicion de transductor de ultrasonidos con anillo de masa para amortiguar resonancias pertubadoras. | |
| DK2098845T3 (en) | Ceramic pressure sensor | |
| CN103557986B (zh) | 一种差压传感器强度补偿方法及装置 | |
| CN205192683U (zh) | 非接触式压力/差压检测装置 | |
| US7073400B2 (en) | Sensor for measuring pressure in a sealed volume |