Pretvornik je elektronska naprava, ki pretvarja energijo iz ene oblike v drugo. V primeru Dyniscovega pretvornika tlaka procesna tekočina deluje s tlačno silo na tanko prožno kovinsko membrano na konici senzorja. Ta pa obremenjuje majhno zaznavalno napravo, imenovano tenzometer. Ta tenzometer nato pretvori tlačne obremenitve v nizkotonski milivoltni signal, ki ga je mogoče nadalje kondicionirati v še eno vrsto signala.
Napolnjene s tekočino senzorji s kvarčnim ohišjem
Dynisco
01.03.2018
Transducer je elektronska naprava, ki pretvarja energijo iz ene oblike v drugo. V primeru Dynisco tlakovnega senzorja procesna tekočina izvaja pritisk na tanek, prožen kovinski diafragmo na konici senzorja. To nato obremeni majhno napravo za merjenje napetosti, imenovano napetostni mostiček. Ta napetostni mostiček nato pretvori pritisk v signal nizke ravni milivoltov, ki ga je mogoče dodatno obdelati v drugo vrsto signala.
Iz več razlogov je najboljša zasnova senzorja, da ima napetostni mostiček čim bližje procesni tekočini. Vendar visoka temperatura taline polimerov v postopku ekstruzije presega zmogljivosti občutljivega napetostnega mostička in ogroža njegovo delovanje. Da bi čim bolje izkoristili napetostni mostiček, ne da bi ga ogrozili, se namesti oddaljen od visokih temperatur, kar omogoča ločevanje od teh visokih temperatur. Tako postane izziv prenos procesnega tlaka na napetostni mostiček, ne da bi pri tem izgubili celovitost tlakovne sile. To dosežemo z uporabo prenosne tekočine, ki bo najbolje replicirala procesni tlak na določeni razdalji. Tekočina mora imeti ustrezne fizikalne lastnosti za opravljanje te naloge.
Sestavljeno polnilo iz tekočine sestoji iz diafragme, ki je v stiku s procesnim materialom pri visoki temperaturi, zgornje občutljive diafragme, na katero je vezan napetostni mostiček, in kapilarne cevi, ki povezuje obe diafragmi in je napolnjena z tekočino. Polnilo ima lahko pozitivne koristi, vendar tudi negativne kompromise. Pri izbiri polnilnega medija tekočine je treba upoštevati tri stvari:
- Stisljivost polnilnega materiala v povezavi z največjim območjem tlaka
- Koeficient termičnega raztezka v povezavi s spreminjanjem tlaka pri spremembah temperature
- Območje delovne temperature v povezavi z najvišjo temperaturo, preden se polnilo poslabša ali zavre
Pri obdelavi plastike pri visokih temperaturah, ko polimer stopi in se oblikuje, je živo srebro (Hg) najpogosteje uporabljeno prenosno sredstvo. Gostota živega srebra omogoča, da je zelo odporno proti stiskanju, zato natančno predstavlja procesni tlak tudi pri tlakih nad 30.000 psi. Živo srebro je tudi izjemno neobčutljivo na termično raztezanje pri izpostavljenosti toploti. Poleg tega živo srebro ohranja svoje tekoče lastnosti pod lediščem in nad 350 °C, ne da bi se strdilo, zavrelo ali uparilo pri temperaturah, ki vplivajo na druge tekoče kovine in polnila. Do zdaj ni drugega materiala, ki bi zagotavljal enako zmogljivost kot živo srebro.
Kompromis pri uporabi živega srebra je, da je klasificiran kot strupen. Za obvladovanje izpustov živega srebra v elektrarne na premog so ZDA v devetdesetih letih uvedle zakon o čistem zraku. Sledili so regulativni ukrepi v ZDA in drugih državah, ki so ustvarili programe za nadzor živega srebra v vseh aplikacijah v največji možni meri. Čeprav so na voljo alternativni polnilni materiali za merjenje tlaka, nobeden ne more zadovoljivo nadomestiti živega srebra za aplikacije taljenja polimerov. Med alternativnimi polnilnimi mediji so na voljo naslednji:
- NaK je klasificiran kot nestrupen, Splošno priznan kot varen (GRAS) s strani USFDA in ima visoke temperature omejitev, vendar ga ni mogoče uporabiti na območjih FM Explosion Proof, ker se NaK hitro oksidira (vžge), ko je izpostavljen zraku. Poleg tega kompresibilnost NaK ni tako dobra kot živega srebra, kar omejuje visoke tlake do 10.000 psi in omejuje razdaljo, na kateri lahko postavimo napetostni mostiček od procesa. Dynisco ponuja NaK kot alternativno polnilo.
- Olje je prav tako klasificirano kot nestrupeno in Splošno priznano kot varno (GR AS) s strani USFDA. Vendar se olje kot organska spojina poslabša pri višjih temperaturah, kar povzroča omejen življenjski cikel in temperaturne omejitve. Dynisco ponuja olje kot alternativno polnilo za prehrambene in medicinske aplikacije.
- Uporabljeni so bili tudi drugi polnilni materiali, vendar z omejenim uspehom. Na primer, galistan (tekoče kovine galij, indij in kositer) je klasificiran kot nestrupen. Vendar pa se, za razliko od živega srebra, galistan drži in korodira druge kovine - kot je kapilarna cev -, tudi ko so te kovine prevlečene. Težava se še poslabša pri višjih temperaturah. Dynisco je preiskoval galistan, vendar ga ne ponuja kot alternativno polnilo.
Količina Hg v 6-palčni (15,24 cm) trdi enoti je približno 0,0016 kubičnega palca (~ 0,0263 kubičnega centimetra). Za konfiguracije Flex je dodatna količina približno 0,00095 kubičnega palca na čevlje (~ 0,0156 kubičnega centimetra) (npr. skupna prostornina 6/18 je približno 0,003 kubičnega palca ali 0,0492 kubičnega centimetra). Živo srebro predstavlja najboljšo tehnično alternativo za natančno, ponovljivo, visokotemperaturno in širokopasovno merjenje tlaka. Dynisco podpira tudi program za recikliranje živega srebra iz vrnjenih senzorjev.