JPH0843221A - Diaphragm - Google Patents

Diaphragm

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JPH0843221A
JPH0843221A JP18137294A JP18137294A JPH0843221A JP H0843221 A JPH0843221 A JP H0843221A JP 18137294 A JP18137294 A JP 18137294A JP 18137294 A JP18137294 A JP 18137294A JP H0843221 A JPH0843221 A JP H0843221A
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JP
Japan
Prior art keywords
diaphragm
pressure
corrugated surface
corrugated
radial direction
Prior art date
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Application number
JP18137294A
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Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Kudo
厚志 工藤
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Azbil Corp
Original Assignee
Azbil Corp
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Publication date
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Publication of JPH0843221A publication Critical patent/JPH0843221A/en
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 半径方向に加えて円周方向にも波形の襞を形
成することにより、従来よりも大きなコンプライアンス
が得られ、また塑性歪およびヒステリシスを小さくする
ことができ、ダイヤフラムの性能を向上させる。 【構成】 ダイヤフラム30に半径方向の同心円状波形
面と円周方向の波形面を複合して形成する。これにより
ダイヤフラム30のコンプライアンスが大きくなり、ヒ
ステリシスおよび塑性歪が小さくなる。
(57) [Abstract] [Purpose] By forming corrugated folds not only in the radial direction but also in the circumferential direction, greater compliance than before can be obtained, and plastic strain and hysteresis can be reduced, and the diaphragm Improve the performance of. [Structure] A diaphragm 30 is formed by combining a radial concentric circular corrugated surface and a circumferential corrugated surface. This increases the compliance of the diaphragm 30 and reduces hysteresis and plastic strain.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、各種プロセス流体の圧
力等を検出する差圧・圧力発信器等の圧力測定装置に用
いられるダイヤフラムに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a diaphragm used in a pressure measuring device such as a differential pressure / pressure transmitter for detecting the pressure of various process fluids.

【0002】[0002]

【従来の技術】たとえば管内流体の流量を測定しようと
する場合、管内にオリフィス板を設けて流体抵抗とし、
その上、下流側での圧力差を所定の演算式に基づき流量
を算出測定することが行なわれている。この種の差圧測
定用として用いられる差圧・圧力発信器は、一般に高圧
側および低圧側のシールダイヤフラムに2点間のプロセ
ス流体圧を与え、検出器ボディ内における封入液の移動
を封入回路を仕切って設けた半導体圧力センサの歪みを
電気信号に変換して取り出すように構成されている
(例:実公昭59−30444号、実公平4−3244
号公報等)。
2. Description of the Related Art For example, when the flow rate of a fluid in a pipe is to be measured, an orifice plate is provided in the pipe to provide a fluid resistance,
In addition, the pressure difference on the downstream side is calculated and measured based on a predetermined arithmetic expression. The differential pressure / pressure transmitter used for measuring this type of differential pressure generally applies a process fluid pressure between two points to the high-pressure side and low-pressure side seal diaphragms to move the filled liquid in the detector body. Is configured to convert the strain of a semiconductor pressure sensor provided by partitioning into an electric signal and take out the electric signal (eg, Japanese Utility Model Publication No. 59-30444, Japanese Utility Model Publication 4-3244).
No.

【0003】図6はかかる差圧・圧力発信器の従来例を
示すもので、これを概略説明すると、1は高圧側ボディ
2と低圧側ボディ3を電子ビーム等によって一体的に接
合して形成された円板状の検出器ボディ、4は検出器ボ
ディ1の溶接部、5,6は検出器ボディ1の高圧,低圧
側の各受圧側面7,8に外周縁部を溶接固定されて配設
されたシールダイヤフラムである。シールダイヤフラム
5,6の素材としては、耐食性が要求される場合、タン
タル、チタン、ステンレス鋼、Ni基合金等によって皿
状に形成され、受圧側面7,8に対向する中央部が図7
にも示すように同心円状波形面を形成している。このた
め、受圧側面7,8もシールダイヤフラム5,6と同形
の波形面に形成されている。9は検出器ボディ1の中央
接合部に設けた内室10を2つの室、すなわち高圧側ボ
ディ内室10Aと低圧側ボディ内室10Bとに仕切るセ
ンターダイヤフラム、11は検出器ボディ1の上部外周
面に加工形成されたヘッダーカバー取付部12に溶接固
定されたヘッダーカバー、13はヘッダーカバー11内
に組み込まれた差圧測定用圧力センサで、この圧力セン
サ13の半導体ダイヤフラム14の表裏面にプロセス流
体の高圧PH と、低圧PL を、検出器ボディ1内の封入
回路15,16に封入したシリコンオイル等の圧力伝達
用封入液17A,17Bを介してそれぞれ伝達するよう
にしている。封入回路15,16にはリストリクタ18
が圧入固定されており、これによってプロセス流体の急
激な圧力変動や脈動を抑制し、前記ダイヤフラム5,
6,9および圧力センサ13を保護している。なお、1
9,20は検出器ボディ1の各側面にOリング(図示せ
ず)を介して嵌合固定されシールダイヤフラム5,6を
保護するカバーである。
FIG. 6 shows a conventional example of such a differential pressure / pressure transmitter, and it will be described in brief. 1 is formed by integrally joining a high pressure side body 2 and a low pressure side body 3 by an electron beam or the like. The disc-shaped detector body 4 is welded to the detector body 1, and 5 and 6 are arranged by welding the outer peripheral edge portions to the pressure-receiving side surfaces 7 and 8 on the high and low pressure sides of the detector body 1, respectively. It is the installed seal diaphragm. As materials for the seal diaphragms 5 and 6, when corrosion resistance is required, the seal diaphragms 5 and 6 are formed in a dish shape with tantalum, titanium, stainless steel, Ni-based alloy, or the like, and a central portion facing the pressure receiving side surfaces 7 and 8 is shown in FIG.
As shown in FIG. 5, a concentric circular corrugated surface is formed. For this reason, the pressure receiving side surfaces 7 and 8 are also formed in a corrugated surface having the same shape as the seal diaphragms 5 and 6. Reference numeral 9 is a center diaphragm that divides the inner chamber 10 provided at the central joint portion of the detector body 1 into two chambers, that is, a high-pressure side body inner chamber 10A and a low-pressure side body inner chamber 10B, and 11 is an upper outer periphery of the detector body 1. The header cover is welded and fixed to the header cover mounting portion 12 formed on the surface, and 13 is a pressure sensor for measuring a differential pressure incorporated in the header cover 11, and the pressure sensor 13 has a process on the front and back surfaces of the semiconductor diaphragm 14. The high pressure PH and the low pressure PL of the fluid are respectively transmitted through the pressure transmitting sealed liquids 17A and 17B such as silicon oil sealed in the sealed circuits 15 and 16 in the detector body 1. A restrictor 18 is provided in the enclosed circuits 15 and 16.
Is press-fitted and fixed, which suppresses rapid pressure fluctuations and pulsation of the process fluid, and the diaphragm 5,
6, 9 and the pressure sensor 13 are protected. In addition, 1
Reference numerals 9 and 20 denote covers that are fitted and fixed to the respective side surfaces of the detector body 1 via O-rings (not shown) to protect the seal diaphragms 5 and 6.

【0004】このような構成からなる差圧・圧力発信器
において、シールダイヤフラム5,6にプロセス流体の
高圧PH と、低圧PL をそれぞれ印加すると、この時の
差圧(PH −PL )に応じてこれら両ダイヤフラム5,
6が変位し、その変位により封入液17A,17Bが移
動してセンターダイヤフラム9を変位させ、さらにセン
ターダイヤフラム9の変位が封入液17A,17Bを介
して圧力センサ13の半導体ダイヤフラム14に加えら
れる。したがって、半導体ダイヤフラム14はその差圧
に応じて変形し、その変形量が電気信号に変換されて取
り出されることで差圧測定が行われる。なお、センター
ダイヤフラム9は過大圧保護機構を構成するもので、例
えば高圧側のシールダイヤフラム5に対し所定以上の過
大圧力が加わった場合に低圧側に変位してシールダイヤ
フラム5と受圧側面7との間の封入液17Aを内室10
A側に流出させ、シールダイヤフラム5を受圧側面7に
着底させることで、圧力センサ13に所定力以上の圧力
が加わらないようにしている。
In the differential pressure / pressure transmitter having such a structure, when the high pressure PH and the low pressure PL of the process fluid are applied to the seal diaphragms 5 and 6, respectively, the differential pressure (PH-PL) at that time is applied. Both diaphragms 5,
6 is displaced, and the displacement causes the enclosed liquids 17A and 17B to move to displace the center diaphragm 9, and the displacement of the center diaphragm 9 is applied to the semiconductor diaphragm 14 of the pressure sensor 13 via the enclosed liquids 17A and 17B. Therefore, the semiconductor diaphragm 14 is deformed according to the differential pressure, and the amount of the deformation is converted into an electric signal and taken out to measure the differential pressure. The center diaphragm 9 constitutes an overpressure protection mechanism. For example, when an overpressure of a predetermined amount or more is applied to the seal diaphragm 5 on the high pressure side, the center diaphragm 9 is displaced to the low pressure side and the seal diaphragm 5 and the pressure receiving side surface 7 are separated from each other. 17A of the enclosed liquid between the inner chamber 10
By letting it flow out to the A side and causing the seal diaphragm 5 to bottom on the pressure receiving side surface 7, the pressure sensor 13 is prevented from being applied with a pressure higher than a predetermined force.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した差
圧・圧力発信器において、シールダイヤフラム5,6お
よびセンターダイヤフラム9としては、通常燐青銅、ベ
リルム銅、ステンレス鋼などの薄膜状金属板を絞り加工
によって塑性変形させることで形成されている。また、
その際図7に示すように半径方向に波形の襞を同心円状
に付けることで、ダイヤフラムのコンプライアンスを大
きくし、言い換えればダイヤフラムを柔らかくし、荷重
−変位の式を満足する線形域を広くしている。しかしな
がら、かかる従来のダイヤフラムにあっては絞り加工に
よる材料の塑性変形の限界により、今以上にコンプライ
アンスを大きくしたり、塑性歪およびヒステリシスを小
さくしたりすることができず、より線形域が広く、感度
の高いダイヤフラムを得ることができないという欠点が
あった。
By the way, in the above-mentioned differential pressure / pressure transmitter, the seal diaphragms 5, 6 and the center diaphragm 9 are usually thin-film metal plates such as phosphor bronze, beryllium copper and stainless steel. It is formed by plastically deforming by working. Also,
At that time, as shown in FIG. 7, by attaching wavy corrugations in a concentric circular shape in the radial direction, the compliance of the diaphragm is increased, in other words, the diaphragm is softened, and the linear region satisfying the load-displacement equation is widened. There is. However, in such a conventional diaphragm, due to the limit of plastic deformation of the material by drawing, it is not possible to further increase compliance or reduce plastic strain and hysteresis, and a wider linear range, There is a drawback that a diaphragm with high sensitivity cannot be obtained.

【0006】したがって、本発明は上記したような従来
の問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするとこ
ろは、半径方向に加えて円周方向にも波形の襞を形成す
ることにより、従来よりも大きなコンプライアンスが得
られ、また塑性歪およびヒステリシスを小さくすること
ができ、ダイヤフラムの性能を向上させるようにしたダ
イヤフラムを提供することにある。
Therefore, the present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and an object thereof is to form corrugated folds not only in the radial direction but also in the circumferential direction. It is an object of the present invention to provide a diaphragm capable of achieving greater compliance than before, reducing plastic strain and hysteresis, and improving the performance of the diaphragm.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、流体圧を測定するために用いられるダイヤフ
ラムにおいて、半径方向の同心円状波形面と円周方向の
波形面が複合して形成されていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides a diaphragm used for measuring a fluid pressure, which is formed by combining a radial concentric circular corrugated surface and a circumferential corrugated surface. It is characterized by being.

【0008】[0008]

【作用】本発明において、ダイヤフラムの半径方向に形
成された波形の襞は、ダイヤフラムを半径方向に撓み易
くする。ダイヤフラムの円周方向に形成された波形の襞
は、ダイヤフラムを円周方向に撓み易くする。したがっ
て、ダイヤフラムは、半径方向にのみ波形の襞を形成し
た従来のダイヤフラムよりも撓み易くなり、言い換えれ
ば、コンプライアンスが大きくなり、小さな圧力もしく
は差圧に対しても感応、変位する。また、柔らかくなれ
ば、絞り加工時のヒステリシス、塑性歪は小さい。
In the present invention, the corrugated folds formed in the radial direction of the diaphragm facilitate the radial bending of the diaphragm. The corrugated folds formed in the circumferential direction of the diaphragm facilitate the flexure of the diaphragm in the circumferential direction. Therefore, the diaphragm is more flexible than the conventional diaphragm in which the corrugated folds are formed only in the radial direction, in other words, the compliance is large, and the diaphragm is sensitive and displaced even to a small pressure or a differential pressure. Further, if it becomes soft, the hysteresis and plastic strain at the time of drawing are small.

【0009】[0009]

【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて
説明する。図1は本発明に係るダイヤフラムの一実施例
を示す外観斜視図、図2は同ダイヤフラムの平面図、図
3は図2のA−A線断面図、図4は図2のB−B線断面
図、図5は同ダイヤフラムの外周縁の一部を展開した図
である。これらの図において、本発明に係るダイヤフラ
ム30は、半径方向の同心円状波形面と円周方向の波形
面を複合的に形成したものである。ここで、本実施例の
場合、半径方向の波形面を半径方向に同心円状に形成さ
れた4つの波形の襞で構成し、円周方向の波形面をダイ
ヤフラム30を周方向に4分割する4つの波形の襞で構
成した例を示す。図2において、同心円状の実線31は
半径方向の波形面の山を示し、ダイヤフラム中心Oを通
る径方向の実線32は円周方向の波形面の山、ダイヤフ
ラム中心Oを通る径方向の点線33は円周方向の波形面
の谷を示す。このため、ダイヤフラム30の外周縁は図
5に示すようにピッチPが90°の波形面を形成してい
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below based on the embodiments shown in the drawings. 1 is an external perspective view showing an embodiment of a diaphragm according to the present invention, FIG. 2 is a plan view of the diaphragm, FIG. 3 is a sectional view taken along the line AA of FIG. 2, and FIG. 4 is a line taken along the line BB of FIG. FIG. 5 is a sectional view showing a part of the outer peripheral edge of the diaphragm. In these figures, a diaphragm 30 according to the present invention is a composite of a radial concentric circular corrugated surface and a circumferential corrugated surface. Here, in the case of this embodiment, the corrugated surface in the radial direction is composed of four corrugated folds formed concentrically in the radial direction, and the corrugated surface in the circumferential direction divides the diaphragm 30 into four in the circumferential direction. An example constituted by two corrugated folds is shown. In FIG. 2, a concentric solid line 31 indicates a peak of a wavy surface in the radial direction, and a solid line 32 in the radial direction passing through the diaphragm center O is a peak of a wavy surface in the circumferential direction, and a radial dotted line 33 passing through the center O of the diaphragm. Indicates the valley of the corrugated surface in the circumferential direction. Therefore, the outer peripheral edge of the diaphragm 30 forms a corrugated surface having a pitch P of 90 ° as shown in FIG.

【0010】このような構成からなるダイヤフラム30
の製作に際しては、転写すべ半径方向の同心円状波形面
と円周方向の波形面を複合的に形成した金型を用い、従
来のダイヤフラムと同様、薄膜状金属板を絞り加工によ
って塑性変形させることで簡単に製作することができ
る。
The diaphragm 30 having such a structure
In the production of, the metal mold that compositely forms the concentric circular corrugated surface in the radial direction and the corrugated surface in the circumferential direction should be used for plastic transfer, and plastically deforms the thin-film metal plate by drawing like the conventional diaphragm. It can be easily manufactured with.

【0011】このような構成からなるダイヤフラム30
において、ダイヤフラム30の半径方向に形成された波
形の襞は、ダイヤフラム30を半径方向に撓み易くす
る。また、ダイヤフラム30の円周方向に形成された波
形の襞は、ダイヤフラム30を円周方向に撓み易くす
る。したがって、ダイヤフラム30は、半径方向にのみ
波形の襞を形成した従来のダイヤフラムに比べて柔らか
さが増し、言い換えればコンプライアンスが大きくな
り、小さな圧力もしくは差圧に対しても感応、変位する
ことができる。また、柔らかさが増せば増す程、絞り加
工時のヒステリシス、塑性歪を小さくすることができ
る。
The diaphragm 30 having the above structure
In, the corrugated folds formed in the radial direction of the diaphragm 30 facilitate the radial bending of the diaphragm 30. Further, the corrugated folds formed in the circumferential direction of the diaphragm 30 facilitate the flexure of the diaphragm 30 in the circumferential direction. Therefore, the diaphragm 30 becomes softer than the conventional diaphragm having the corrugated folds formed only in the radial direction, in other words, the compliance becomes large, and the diaphragm 30 can be sensitive and displaced even with a small pressure or a differential pressure. . Further, as the softness increases, the hysteresis and plastic strain during drawing can be reduced.

【0012】[0012]

【発明の効果】以上説明したように本発明に係るダイヤ
フラムによれば、流体圧を測定するために用いられるダ
イヤフラムにおいて、半径方向の同心円状波形面と円周
方向の波形面を複合して形成したので、ダイヤフラムの
コンプライアンスを大きくすることができ、高感度ダイ
ヤフラムを提供することがきる。また、コンプライアン
スが増大すれば、ヒステリシスおよび塑性歪は小さくな
るので、高精度な測定が可能となる。
As described above, according to the diaphragm of the present invention, the diaphragm used for measuring the fluid pressure is formed by combining the radial concentric circular corrugated surface and the circumferential corrugated surface. As a result, the compliance of the diaphragm can be increased, and a highly sensitive diaphragm can be provided. Further, as the compliance increases, the hysteresis and the plastic strain decrease, so that highly accurate measurement becomes possible.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明に係るダイヤフラムの一実施例を示す
斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a diaphragm according to the present invention.

【図2】 同ダイヤフラムの平面図である。FIG. 2 is a plan view of the diaphragm.

【図3】 図2のA−A線断面図である。3 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.

【図4】 図2のB−B線断面図である。4 is a sectional view taken along line BB of FIG.

【図5】 同ダイヤフラムの外周縁の一部を展開した図
である。
FIG. 5 is a developed view of a part of the outer peripheral edge of the diaphragm.

【図6】 差圧・圧力発信器の従来例を示す断面図であ
る。
FIG. 6 is a sectional view showing a conventional example of a differential pressure / pressure transmitter.

【図7】 従来のダイヤフラムを示す斜視図である。FIG. 7 is a perspective view showing a conventional diaphragm.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…検出器ボディ、5…波状のシールダイヤフラム、6
…波状のシールダイヤフラム、7…受圧側面、8…受圧
側面、9…センターダイヤフラム、10…内室、13…
差圧測定用圧力センサ、14…半導体ダイヤフラム、1
5…封入回路、16…封入回路、17A,17B…圧力
伝達用封入液、30…ダイヤフラム。
1 ... Detector body, 5 ... Wavy seal diaphragm, 6
... Wavy seal diaphragm, 7 ... Pressure receiving side surface, 8 ... Pressure receiving side surface, 9 ... Center diaphragm, 10 ... Inner chamber, 13 ...
Pressure sensor for measuring differential pressure, 14 ... Semiconductor diaphragm, 1
5 ... Enclosed circuit, 16 ... Enclosed circuit, 17A, 17B ... Enclosure liquid for pressure transmission, 30 ... Diaphragm.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 流体圧を測定するために用いられるダイ
ヤフラムにおいて、半径方向の同心円状波形面と円周方
向の波形面が複合して形成されていることを特徴とする
ダイヤフラム。
1. A diaphragm used for measuring fluid pressure, wherein a concentric circular corrugated surface in the radial direction and a corrugated surface in the circumferential direction are formed in combination.
JP18137294A 1994-08-02 1994-08-02 Diaphragm Pending JPH0843221A (en)

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