亚星游戏官网-www.yaxin868.com

专利名称：用于压力传感器的隔膜组件及设有此组件的压力传感器的制作方法
用于压力传感器的隔膜组件及设有此组件的压力传感器本发明涉及用于压力传感器的隔膜组件(diaphragm assembly)。在本领域中，其中安装了固定隔膜的压力传感器是已知的。压力传感器在一侧处被结合到其中进行外部过程的外部装备。压力传感器的另一部分结合到测量单元。在压力传感器中，隔膜以密封的方式安装，使得其构成连接到外部过程的部分和连接到测量单元的部分之间的物理分隔。因此，隔膜的一侧被暴露于待测量的外部压力。隔膜的另一侧被暴露于测量流体。测量流体被保持在毗邻于隔膜的内侧的腔中。压力传感器的原理基于以下事实:施加在隔膜上的外部压力引起其偏转，由此隔膜将压力传递到测量流体上。测量流体经由通道连接到记录测量流体内的压力变化的测量设备。测量流体通常是粘性的惰性油，比如硅油或卤烃类型的油，且在本领域中还被称为“压力发送器介质”。隔膜通常由具有波状表面的平坦的钢片制成。在本领域中，隔膜还因为其柔性作用而被称为膜。最近几年，已经研发了以上类型的压力传感器，其能够以仅0.025%的偏差进行高度准确的测量。然而，这种类型的传感器的使用被限于其中温度不超过约400°C的外部过程的压力测量。这是因为以下事实:热通过隔膜在外部过程和测量流体之间传递。通常使用的测量流体不耐受如此高的温度，因为其在超过约400°C时分解。显然，测量流体的分解严重地损害了准确的压力测量。本发明旨在提供压力传感器，且更具体地是提供用于压力传感器的隔膜组件，该隔膜组件允许对其中超过400°C的温度的外部过程的测量，同时保证测量流体不被外部热分解。用于这样的较高温度范围的压力传感器的研发通常在(石油)化学处理工业中及从用于获取太阳能的装置的角度是令人感兴趣的，其中热传输流体在压力下使用。同时，与在较低温度下使用的已知压力传感器相比，这样的压力传感器应能够实现高度准确的测量。而且，如果这样的压力传感器是可靠且持久的且隔膜组件具有简单的设计，则这将是有益的。简单的设计允许容易维护或备件的更换。以上的一般性和特定性目的通过本发明来完全或部分地满足。在第一方面中，本发明因此涉及用于压力传感器的隔膜组件，该隔膜组件包括具有外隔膜和内隔膜以及在这两个隔膜之间的中间层的多层组件，中间层由空气可渗透的固体材料制成。由于中间层，隔膜组件实现了外隔膜和内隔膜之间的减少的热交换，使得压力传感器可以用于在高至600-700°C的范围内的外部过程，而测量流体的温度保持低于400°C。令人吃惊的是，这样的中间层具有通过其在两个隔膜之间的设置而实现这样的隔绝作用的能力。此外，如果必要，则隔膜组件作为多层的设计允许中间层的容易更换。一方面，中间层在其整个表面区域上将外隔膜的偏转作用传递到内隔膜上，使得准确测量得到保证。另一方面，且由于其空气渗透性，中间层同时能够与周围空气进行热交换。这种热交换有效地实现了内隔膜和外隔膜之间交换的热的减少。用于中间层的材料的渗透性例如基于具有孔或通孔的固体材料。用于本发明的隔膜的有用材料是不锈钢，优选AISI 316等级的不锈钢。有用材料的其它实例包括钽、钛、镍及商业上可得到的金属，比如蒙乃尔(Monel)、哈氏合金(Hastelloy)、因科镍(Inconel)等。原则上，该材料应该是不可渗透的、柔性的且耐受外部过程的条件比如高的温度和压力、腐蚀性环境等的影响。隔膜优选地形成为具有波状表面的平坦的圆片。显然，内隔膜不一定必须满足与外隔膜一样的关于耐腐蚀性环境的要求，因为内隔膜不会直接暴露于外部过程及其中的化合物。有利地，膜还涂覆有基于金、银、PFA、PTFE或DLC(类金刚石碳(DiamondlikeCarbon))的涂层。 优选地，本发明的隔膜组件允许中间层与环境空气流体连通。在多层组件中，当内隔膜和外隔膜之间的中间层的周围是开放的时候，中间层本质上是与环境流体连通的。以这样的方式，该组件允许环境空气流动穿过中间层，以便自动地实现热交换。因此，该组件不需要另外的修改来实现中间层的冷却作用。在本发明的另一个优选的实施方式中，中间层是以固体材料网或固体材料滤网(gauze or sieve of solid material)的形式。已证明这种形式实现了与周围空气的令人满意的热交换。用于本发明的中间层的有用材料是不锈钢，优选AISI 316等级的不锈钢。这种材料显示出与周围空气的令人满意的热交换，且该材料是耐用的。应注意到，用于中间层的材料不一定必须满足与用于外隔膜的材料相同的要求，因为中间层不会直接暴露于外部过程及其中的化合物。中间层优选地具有以下另外的性能中的一种或多种:柔性、耐热性和不被压缩变形的性能。优选地，中间层具有与相邻的内隔膜和外隔膜的波状表面相一致的波状表面。同样地，该组件被容易地堆叠为多层件，其中所有层之间的接触表面是最优的，同时为中间层提供开放环境以允许与环境空气的流体连通。优选地，中间层被夹紧力保持在内隔膜和外隔膜之间，如下文将详细地讨论的。根据本发明，隔膜优选地具有在0.010-0.30mm之间的厚度，特别是在
0.050-0.1OOmm之间的厚度，最特别是约0.075mm的厚度。中间层具有与以上隔膜的厚度相似的厚度，最特别是约0.070mm的厚度。有利地，根据本发明的隔膜组件包括被构造为多个不同的中间层的堆的中间层。中间层的数目可以在2和20之间变化，特别是在5和15之间变化，最特别是约10。堆内的每一个中间层具有如上所示的厚度，因此得到中间层的堆的总厚度，该总厚度是层的数目乘以层的厚度的乘积。例如，10个0.070mm的中间层的堆得到具有0.700mm的总厚度的中间层。中间层的堆可以容易地改变，以在压力传感器被用于不同的应用时与不同的所需性能相符合。在第二方面中，本发明涉及压力传感器，其包括具有以下部件的组件:隔膜密封主体，其具有包括腔和通道的隔膜侧，腔用于包含压力测量流体，通道被设计用于将腔连接到测量设备；安装主体，其在内侧被设计用于组装到隔膜密封主体的隔膜侧，且在外侧被设计用于将压力传感器安装到其外部压力待被测量的外部装备；根据本发明的隔膜组件，其固定在隔膜密封主体的隔膜侧和安装主体的内侧之间，且
其中隔膜密封主体和安装主体通过结合装置组装到彼此。这样的压力传感器适合于实现热从外隔膜到内隔膜的减少的传递，从而实现以上提到的益处。此外，隔膜组件在两个组装主体之间的固定允许必要时容易地改变中间层。结合装置可以是使两个主体结合到彼此的任何本领域已知的装置，比如螺栓、螺母、孔等。此夕卜，结合装置可以包括有助于在两个主体之间建立连接的环或凸缘。出于清楚的目的，应注意到，隔膜组件的固定是使得在这里内隔膜面向隔膜密封主体的内腔，且外隔膜面向安装主体的内侧。然而，如果内隔膜和外隔膜基本具有相同的性能，则压力传感器的主体之间的固定明显地还可以以相反的方式来建立。有利地，隔膜密封主体的通道在一侧设有用于结合到测量设备的结合装置。压力传感器因此容易地可连接到测量设备。优选地，本发明的压力传感器允许隔膜组件的中间层与环境空气流体连通。以这样的方式，传感器允许环境空气流动穿过中间层，以便自动地实现热交换。因此，压力传感器不需要另外的修改来实现中间层的冷却作用。优选地，隔膜密封主体设有用于关于环境空气冷却的增加的有效表面。这个特征进一步降低了测量流体的温度，因此进一步扩展了压力传感器对于具有超过400°C的温度的外部过程的适用性。有利地，在本发明的压力传感器中，内隔膜被持久且密闭地连接到隔膜密封主体，且外隔膜被持久且密闭地连接到安装主体。可以使用非常适合于形成这样的连接的任何已知方法，其中优选的方法是焊接。压力传感器像这样地保证了隔膜组件在所测量的外部过程和测量流体之间的密封固定。本发明被参考附图来进一步解释，在附图中:

图1显示了根据本发明的压力传感器的实施方式的剖视图；图2显示了用于在根据本发明的隔膜组件中使用的隔膜。在图1中，根据本发明的压力传感器I显示在部分分解图中:其中显示了以尚未安装的形式的隔膜密封主体3和安装主体5。隔膜密封主体3包括包含腔9和通道11的隔膜侧7，腔9用于包含压力测量流体，通道11将腔连接到出口 13。出口 13被设计成使得其可以经由毛细管通道(未描绘)连接到测量设备。隔膜密封主体3还包括多个肋状物15，提供了用于与环境空气的热交换的增加的有效表面。安装主体5具有被设计用于组装到隔膜密封主体3的隔膜侧7的内侧20，并且在外侧22被设计用于将传感器安装到其外部压力待被测量的外部装备。贴近内侧20，设置了具有螺纹的组装孔24。在外侧22上，设置了用于结合到外部装备的安装孔26。隔膜组件30显示在两个主体3和5之间，其中为了清楚的目的，隔膜组件30的部件以定距离间隔的形式显示。隔膜组件30由具有外隔膜32和内隔膜34及在这两个隔膜之间的两个中间层36和38的堆的多层组件构成，中间层是以固体材料网的形式。组件30的部件32、34、36、38具有用于其主要部分的波形表面，其中这些部件的外边缘是平坦且非波状的。在其平坦的外边缘处，内隔膜34和外隔膜32分别被焊接到隔膜密封主体3的隔膜侧7和安装主体5的内侧20上。中间层36和38被宽松地设置在隔膜32和34之间。通过将主体3和5组装到一起，所有的部件32、34、36、38作为多层组件被夹紧到一起。主体3和5的组装是通过螺栓40来完成的，螺栓40被引导穿过围绕且抓紧隔膜密封主体3的环42且旋入孔24中，使得主体3和5组装到彼此。孔26可以以类似的方式使用以将组装的压力传感器I安装到外部装备(未显示)上。在图2中，显示了隔膜50，隔膜50作为图1所示的内隔膜或外隔膜是有用的。根据交替的突出部52和凹陷部54的圆形模式，隔膜50由具有波形表面区域的不可渗透的不锈钢圆片或圆盘制成，突出部52和凹陷部54在例如在图1中描绘的横截面中表现为波形。隔膜50的外边缘区域56是被平整的。关于尺寸、平坦的外边缘区域及如在图2所描绘的波状表面，用于根据本发明的隔膜组件的合适的中间层与所描绘的隔膜50是一致的。然而，制成中间层的材料是不锈钢的网状材料，而不是不可渗透的圆片。
权利要求
1.一种用于压力传感器的隔膜组件，包括具有外隔膜和内隔膜以及在所述外隔膜和所述内隔膜之间的中间层的多层组件，且所述中间层由空气可渗透的固体材料制成。
2.根据权利要求1所述的隔膜组件，其中所述组件允许所述中间层与环境空气流体连通。
3.根据前述权利要求中任一项所述的隔膜组件，其中所述中间层是以固体材料网或固体材料滤网的形式。
4.根据前述权利要求中任一项所述的隔膜组件，其中所述中间层的材料为不锈钢。
5.根据前述权利要求中任一项所述的隔膜组件，其中所述外隔膜和所述内隔膜具有波状表面，且优选地，此外，所述中间层具有波状表面。
6.根据前述权利要求中任一项所述的隔膜组件，其中所述中间层被构造为多个不同中间层的堆。
7.一种压力传感器，包括具有以下部件的组件: 隔膜密封主体，其具有包括腔和通道的隔膜侧，所述腔用于包含压力测量流体，所述通道被设计用于将所述腔连接到测量设备； 安装主体，其在内侧被设计用于组装到所述隔膜密封主体的所述隔膜侧，且在外侧被设计用于将所述传感器安装到其外部压力待被测量的外部装备； 及根据前述权利要求1-6中任一项所述的隔膜组件，其固定在所述隔膜密封主体的所述隔膜侧和所述安装主体的所述内侧之间， 且其中所述隔膜密封主体和所述安装主体通过结合装置组装到彼此。
8.根据权利要求7所述的压力传感器，其中所述压力传感器允许所述隔膜组件的所述中间层与环境空气流体连通。
9.根据前述权利要求7-8中任一项所述的压力传感器，其中所述隔膜密封主体设有用于与环境空气进行热交换的增加的有效表面。
10.根据前述权利要求7-9中任一项所述的压力传感器，其中所述内隔膜被持久且密闭地连接到所述隔膜密封主体，且所述外隔膜被持久且密闭地连接到所述安装主体。
全文摘要
一种用于压力传感器的隔膜组件，包括具有外隔膜和内隔膜及在这两个隔膜之间的中间层的多层组件，中间层由空气可渗透的固体材料制成。压力传感器包括具有以下部件的组件隔膜密封主体，其具有包括腔和通道的隔膜侧，腔用于包含压力测量流体，通道被设计用于将腔连接到测量设备；安装主体，其在内侧被设计用于组装到隔膜密封主体的隔膜侧，且在外侧被设计用于将传感器安装到其外部压力待被测量的外部装备；隔膜组件，其固定在隔膜密封主体的隔膜侧和安装主体的内侧之间，且其中隔膜密封主体和安装主体通过结合装置组装到彼此。
文档编号G01L7/08GK103201607SQ201180053987
公开日2013年7月10日 申请日期2011年11月10日 优先权日2010年11月11日
发明者罗伯特-保罗·巴斯蒂安, 尼古拉斯·阿德里安努斯·约翰尼斯·伯纳德斯·邦杰, 赖耶·沃尔廷 申请人:拜杜瑟姆生产过程用检测仪有限公司