CN101198852A - 水力压力传导器 - Google Patents
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Abstract
根据本发明的水力压力传导器包括：基体，其具有杯状表面，该杯状表面具有环形表面边缘区域、相对于表面边缘区域凹陷且被表面边缘区域包围的表面中央区域、以及在其内侧邻接表面中央区域且在其外侧邻接表面边缘区域的环形表面过渡区域；杯状隔膜，其具有平坦的环形隔膜边缘区域、相对于隔膜边缘区域凹陷的隔膜中央区域、以及在其内侧邻接隔膜中央区域且在其外侧邻接隔膜边缘区域的环形隔膜过渡区域；其中隔膜在隔膜边缘区域内部沿环绕的焊缝与表面边缘区域相连；其中隔膜过渡区域包括环形凹槽，该凹槽具有凹槽外侧、凹槽内侧以及凹槽过渡区，其中凹槽外侧具有第一环形斜面，其邻接隔膜边缘区域，凹槽内侧包括第二环形斜面，其邻接隔膜中央区域，并且凹槽过渡区在第一和第二斜面之间分布。
Description
技术领域
本发明涉及一种水力压力传导器，其包括：基体，其具有在基体表面上的膜床；隔膜，其在边缘区域固定至基体，以封闭空腔；和水力路径，其通过基体表面中的开口与空腔相通；其中空腔和水力路径被填充传递液体。
背景技术
这种类型的压力传导器基本是已知的，并且现有技术包括多种对于不同条件优化的隔膜的实施例。
例如，DE 100 31 120 A1公开了一种压力传导器，用于最小化或消除依赖于温度的隔膜误差。这个依赖于温度的误差源于隔膜由于传递液体中的压力而引起的弹性形变，而这是由传递液体依赖于温度的体积改变而产生的。DE 100 31 120 A1例如公开了一种压力传导器，其具有杯状隔膜，该隔膜具有将隔膜连接至基体的平坦边缘区域和相对于边缘区域凹陷的略微弯曲的中央区域。在边缘区域和中央区域之间分布的是倾斜的过渡区域，其将边缘和中央区域连接在一起。隔膜和基体彼此这样匹配，使得隔膜的平衡位置依赖于温度改变，并且使得在隔膜和基体之间的空腔中得到的体积对应于传递液体的依赖于温度的体积。这是通过为基体提供比隔膜更大的最大热膨胀系数而实现的。尽管根据DE 100 31 120 A1描述的现有技术可能对于热平衡状态感兴趣，然而在例如以热流进行CIP清洁和随后以冷介质填充之后可能发生基体和隔膜之间的温度差的情况中，在隔膜中可能经历较大应力，这造成持久的零点漂移并从而造成测量误差。这至少可归咎于以下事实：过渡区域引起在边缘区域和中央区域之间相对较僵硬的联接。联接应当确定隔膜的特定的依赖于温度的平衡位置。
隔膜的CIP清洁的问题以及得到的滞后现象在US-A 5,495,768中得到讨论。根据它，由于引入的清洁介质的动力，传递液体在隔膜下移动，并且这导致平面隔膜凸出以及在隔膜和基体之间的焊缝持久的形变。这种关于持久形变的原因的描述是否合理或者完整是有疑问的，因为没有充分考虑温度梯度。在任何情况中，这一专利在建议的技术方案中公开了具有杯状隔膜的压力传导器，该隔膜具有用于将隔膜连接至基体的平坦边缘区域和相对于边缘区域凹陷的略微弯曲的中央区域。在边缘区域和中央区域之间分布的是倾斜的过渡区域，其将边缘区域和中央区域连接在一起。基体具有合适的表面并具有平坦的环形边缘区域、较深且略微弯曲的中央区域、以及位于边缘区域和中央区域之间的倾斜的环形过渡区域。隔膜的边缘区域利用焊接与基体表面的边缘区域平齐地连接。为了卸载边缘区域，过渡区域非常硬。即，在隔膜为了容纳移动的油体积而形变的情况中，过渡区域以及由其保护的边缘区域几乎不变形。形变仅发生在隔膜的中央区域中。
无需回答所述的途径是否实现期望的焊缝卸载。为了容纳油体积，在这种情况中需要隔膜的这种变形，使得能够发生塑性形变以及零点漂移。在中央区域所需的较大形变不持久地来自过渡区域的硬度，这限制了中央区域的体积生效区(即，具有较大半径的环形区)的形变。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种压力传导器，克服上述现有技术的缺点。
这个目的根据本发明通过权利要求1限定的压力传导器实现。
本发明的水力压力传导器包括：
基体，其具有基本轴对称的杯状表面，该杯状表面具有
平坦的环形表面边缘区域、
相对于表面边缘区域凹陷且被表面边缘区域包围的表面中央区域、以及
在其内侧邻接表面中央区域且在其外侧邻接表面边缘区域的环形表面过渡区域；
基本轴对称的杯状隔膜，其具有平坦的环形隔膜边缘区域、相对于隔膜边缘区域凹陷的隔膜中央区域、以及在其内侧邻接隔膜中央区域且在其外侧邻接隔膜边缘区域的环形隔膜过渡区域；
其中隔膜在隔膜边缘区域内沿环绕的焊缝与表面边缘区域相连，以封闭一个由传递液体填充的空腔，其中该空腔通过基体表面中的开口与水力路径相通；其中
隔膜过渡区域包括环形凹槽，该凹槽具有凹槽外侧、凹槽内侧以及凹槽过渡区，其中凹槽外侧具有第一环形斜面，其邻接隔膜边缘区域，凹槽内侧包括第二环形斜面，其邻接隔膜中央区域，并且凹槽过渡区在第一和第二斜面之间分布。
第一斜面优选地相对于与隔膜对称轴垂直的平面的最大倾角为至少15°，进一步优选为至少20°并且特别优选为至少25°。第二斜面优选地相对于与隔膜对称轴垂直的平面的最大倾角为至少20°，进一步优选为至少25°并且特别优选为至少30°。
在沿隔膜对称轴的平面中测量，第一斜面的最大倾角和第二斜面的最大倾角之间的角度优选地为至少35°，进一步优选为至少45°并且特别优选为至少55°。
第一斜面的倾角优选地比第二斜面的倾角大，特别是至少大5°，特别优选地至少大10°。
隔膜中央区域能够具有环形波纹，其在轴向上的幅度例如约为0.08mm至0.25mm。相邻波纹的顶峰之间的轴向间距优选地不小于1.75mm，进一步优选地不小于2.25mm，特别优选地不小于2.75mm。相邻波纹的顶峰之间的径向间距优选地不大于5mm，进一步优选地不大于4mm，特别优选地不大于3mm。在当前优选实施例中，径向间距为约3mm。隔膜中央区域相对于隔膜边缘区域的深度优选地不小于0.175mm，进一步优选地不小于0.225mm，特别优选地不小于0.275mm。隔膜中央区域相对于隔膜边缘区域的深度优选地不大于0.6mm，进一步优选地不大于0.45mm，特别优选地不大于0.35mm。隔膜中央区域相对于隔膜边缘区域的深度在当前优选实施例中约为0.3mm。
凹槽过渡区相对于隔膜中央区域的最小深度优选地不小于0.25mm，进一步优选地不小于0.35mm，特别优选地不小于0.45mm。凹槽过渡区相对于隔膜中央区域的深度优选地不大于0.75mm，进一步优选地不大于0.65mm，特别优选地不大于0.55mm。在本发明当前的优选实施例中，凹槽过渡区的最小深度约为0.5mm。
在本发明的另一实施例中，基体的杯状表面的膜床具有一轮廓，隔膜被压向该轮廓以形成隔膜。于是隔膜能够具有隔膜轮廓，其基本由膜床的轮廓预定并且在较大部分与其相对应。由于隔膜在挤压之后的弹性回弹和/或隔膜材料的刚度，隔膜的轮廓的幅度在某些区域可能小于膜床轮廓在相应区域的幅度。
在本发明的这个实施例中，本发明的水力压力传导器包括：
基体，其具有基本轴对称的杯状表面，该杯状表面具有
平坦的环形表面边缘区域、
相对于表面边缘区域凹陷且被表面边缘区域包围的表面中央区域、以及
在其内侧邻接表面中央区域且在其外侧邻接表面边缘区域的环形表面过渡区域；
基本轴对称的杯状隔膜，其具有平坦的环形隔膜边缘区域、相对于隔膜边缘区域凹陷的隔膜中央区域、以及在其内侧邻接隔膜中央区域且在其外侧邻接隔膜边缘区域的环形隔膜过渡区域；
其中隔膜在隔膜边缘区域内沿环绕的焊缝与表面边缘区域相连，以封闭一个由传递液体填充的空腔，其中该空腔通过基体表面中的开口与水力路径相通；以及
隔膜被压铸在基体的杯状表面上；其中
表面过渡区域包括环形凹陷部，该凹陷部具有凹陷部外侧、凹陷部内侧以及凹陷部过渡区，其中凹陷部外侧具有第一环形斜面，其邻接表面边缘区域，凹陷部内侧包括第二环形斜面，其邻接表面中央区域，并且凹陷部过渡区在第一和第二斜面之间分布。
第一斜面优选地相对于与杯状表面对称轴垂直的平面的最大倾角为至少15°，进一步优选为至少20°并且特别优选为至少25°。第二斜面优选地相对于与杯状表面对称轴垂直的平面的最大倾角为至少20°，进一步优选为至少25°并且特别优选为至少30°。
在沿杯状表面对称轴的平面中测量，第一斜面的最大倾角和第二斜面的最大倾角之间的角度优选地为至少35°，进一步优选为至少45°并且特别优选为至少55°。
第一斜面的倾角优选地比第二斜面的倾角大，特别是至少大5°，特别优选地至少大10°。
表面中央区域能够具有环形波纹，其在轴向上的幅度例如约为0.08mm至0.25mm。相邻波纹的顶峰之间的轴向间距优选地不小于1.75mm，进一步优选地不小于2.25mm，特别优选地不小于2.75mm。相邻波纹的顶峰之间的径向间距优选地不大于5mm，进一步优选地不大于4mm，特别优选地不大于3mm。
杯状表面中央区域相对于杯状表面边缘区域的深度优选地不小于0.175mm，进一步优选地不小于0.225mm，特别优选地不小于0.275mm。表面中央区域相对于表面边缘区域的深度优选地不大于0.6mm，进一步优选地不大于0.45mm，特别优选地不大于0.35mm。表面中央区域相对于表面边缘区域的深度在当前优选实施例中约为0.3mm。
凹陷部过渡区相对于隔膜中央区域的最小深度优选地不小于0.25mm，进一步优选地不小于0.35mm，特别优选地不小于0.45mm。凹陷部过渡区相对于隔膜中央区域的深度优选地不大于0.75mm，进一步优选地不大于0.65mm，特别优选地不大于0.55mm。在本发明当前的优选实施例中，凹陷部过渡区的最小深度约为0.5mm。
在本发明的另一实施例中，基体的杯状表面的膜床具有一轮廓，隔膜被压向该轮廓以形成隔膜。于是隔膜能够具有隔膜轮廓，其基本由膜床的轮廓预定并且在较大部分与其相对应。由于隔膜在挤压之后的弹性回弹和/或隔膜材料的刚度，隔膜的轮廓的幅度在某些区域可能小于膜床轮廓在相应区域的幅度。
基体优选地由金属材料制成，例如不锈钢、铬镍铁合金、耐盐酸镍基合金或其它合金或铝。隔膜优选地同样由金属材料例如不锈钢、铬镍铁合金、耐盐酸镍基合金或其它合金或钽制成。
附图说明
现在基于附图中给出的实施例解释本发明，附图中：
图1是本发明的压力传导器的边缘区域的示意性纵截面；和
图2是本发明的压力传导器的膜床的纵截面的细节图。
具体实施方式
图1显示的水力压力传导器包括：基体1，其具有基本轴对称的杯状表面2，该杯状表面具有平坦的环形表面边缘区域3和相对于表面边缘区域3凹陷且被表面边缘区域3包围的表面中央区域4。还显示了环形表面过渡区域5，其在其内侧邻接表面中央区域4且在其外侧邻接表面边缘区域3。表面过渡区域在这个实施例中为轴对称的，并且使得表面边缘区域相对于表面过渡区域的凹陷比表面过渡区域相对于表面中央区域的升高更陡峭。
压力传导器还包括杯状隔膜6，其沿环绕的焊缝7或钎焊接点与表面边缘区域3相连，且被压铸在杯状表面上。
在隔膜6和基体1的表面2之间形成空腔8，其由传递液体填充。空腔用作压力腔并且经由基体表面中未显示的开口与水力路径相通，以将隔膜上的压力传递至压力测量单元。
在图1的左侧，压力传导器的径向向内的区域被切去。在这个区域中，膜床和其上压铸的隔膜展现环形波纹图案。图2更好地显示了这个波纹图案9与表面过渡区域之间的尺寸关系。正如显示的，环形同心波纹在表面中央区域中具有比边缘处的表面过渡区域更为平坦的轮廓。在实施例中，在相邻波峰之间的径向间距大于3mm的情况中，波谷和波峰之间的轴向距离约为0.14mm。选择的波纹轮廓使得隔膜能够有足够的隔膜体积行程，而无需过度加固。
进行了本发明的压力传导器与现有技术的压力传导器的比较试验。现有技术的压力传导器的隔膜没有凹槽。压力传导器经受多次温度冲击。现有技术的压力传导器在这之后展现了大约1.2mbar的零点漂移，而本发明的压力传导器的零点漂移为0.2～0.4mbar。在具有非对称过渡区的本发明的压力传导器中的零点漂移倾向比具有对称过渡区的本发明的压力传导器的更小。
Claims (21)
1.水力压力传导器，包括：
基体，其具有基本轴对称的杯状表面，该杯状表面具有
环形表面边缘区域、
相对于表面边缘区域凹陷且被表面边缘区域包围的表面中央区域、以及
环形表面过渡区域，其在其内侧邻接表面中央区域且在其外侧邻接表面边缘区域；
基本轴对称的杯状隔膜，其具有平坦的环形隔膜边缘区域和相对于隔膜边缘区域凹陷的隔膜中央区域；以及
环形隔膜过渡区域，其在其内侧邻接隔膜中央区域且在其外侧邻接隔膜边缘区域；
其中隔膜在隔膜边缘区域内部沿环绕的焊缝与表面边缘区域相连，以封闭一个由传递液体填充的空腔，其中该空腔通过基体表面中的开口与水力路径相通；
其中隔膜过渡区域还包括环形凹槽，该凹槽具有凹槽外侧、凹槽内侧以及凹槽过渡区，其中凹槽外侧具有第一环形斜面，其邻接隔膜边缘区域，凹槽内侧包括第二环形斜面，其邻接隔膜中央区域，并且凹槽过渡区在第一和第二斜面之间分布。
2.根据权利要求1所述的压力传导器，其中第一斜面相对于与隔膜对称轴垂直的平面的最大倾角为至少15°，进一步优选为至少20°，并且特别优选为至少25°。
3.根据权利要求1或2所述的压力传导器，其中第二斜面相对于与隔膜对称轴垂直的平面的最大倾角为至少20°，进一步优选为至少25°，并且特别优选为至少30°。
4.根据权利要求1～3之一所述的压力传导器，其中在沿隔膜对称轴的平面中测量，第一斜面的最大倾角和第二斜面的最大倾角之间的角度优选地为至少35°，进一步优选为至少45°，并且特别优选为至少55°
5.根据权利要求1～4之一所述的压力传导器，其中第一斜面的倾角比第二斜面的倾角大，特别是至少大5°，特别优选地至少大10°。
6.根据权利要求1～5之一所述的压力传导器，其中隔膜中央区域能够具有环形波纹。
7.根据权利要求6所述的压力传导器，其中环形波纹在轴向上的幅度约为0.08mm至0.25mm。
8.根据权利要求6或7所述的压力传导器，其中相邻波纹的顶峰之间的轴向间距不小于1.75mm，进一步优选地不小于2.25mm，特别优选地不小于2.75mm。
9.根据权利要求6～8之一所述的压力传导器，其中相邻波纹的顶峰之间的径向间距不大于5mm，进一步优选地不大于4mm，特别优选地不大于3mm。
10.根据前述任一权利要求所述的压力传导器，其中隔膜中央区域相对于隔膜边缘区域的深度不小于0.175mm，进一步优选地不小于0.225mm，并且特别优选地不小于0.275mm。
11.根据前述任一权利要求所述的压力传导器，其中隔膜中央区域相对于隔膜边缘区域的深度不大于0.6mm，进一步优选地不小于0.45mm，特别优选地不小于0.35mm。
12.根据前述任一权利要求所述的压力传导器，其中凹槽过渡区相对于隔膜中央区域的最小深度不小于0.25mm，进一步优选地不小于0.35mm，特别优选地不小于0.45mm。
13.根据前述任一权利要求所述的压力传导器，其中凹槽过渡区相对于隔膜中央区域的深度不大于0.75mm，进一步优选地不大于0.65mm，特别优选地不小于0.55mm。
14.水力压力传导器，包括：
基体，其具有基本轴对称的杯状表面，该杯状表面具有
环形表面边缘区域、
相对于表面边缘区域凹陷且被表面边缘区域包围的表面中央区域、以及
环形表面过渡区域，其在其内侧邻接表面中央区域且在其外侧邻接表面边缘区域；
基本轴对称的杯状隔膜，其具有平坦的环形隔膜边缘区域和相对于隔膜边缘区域凹陷的隔膜中央区域；以及
环形隔膜过渡区域，其在其内侧邻接隔膜中央区域且在其外侧邻接隔膜边缘区域；
其中隔膜在隔膜边缘区域内沿环绕的焊缝与表面边缘区域相连，以封闭一个由传递液体填充的空腔，其中该空腔通过基体表面中的开口与水力路径相通；以及
隔膜被压铸在基体的杯状表面上；
其中表面过渡区域还包括环形凹陷部，该凹陷部具有凹陷部外侧、凹陷部内侧以及凹陷部过渡区，其中凹陷部外侧具有第一环形斜面，其邻接表面边缘区域，凹陷部内侧包括第二环形斜面，其邻接表面中央区域，并且凹陷部过渡区在第一和第二斜面之间分布。
15.根据权利要求14所述的压力传导器，其中第一斜面相对于与杯状表面对称轴垂直的平面的最大倾角为至少15°，进一步优选为至少20°，并且特别优选为至少25°。
16.根据权利要求14或15所述的压力传导器，其中第二斜面相对于与杯状表面对称轴垂直的平面的最大倾角为至少20°，进一步优选为至少25°，并且特别优选为至少30°。
17.根据权利要求14～16之一所述的压力传导器，其中在沿杯状表面对称轴的平面中测量，第一斜面的最大倾角和第二斜面的最大倾角之间的角度为至少35°，进一步优选为至少45°，并且特别优选为至少55°。
18.根据权利要求14～17之一所述的压力传导器，其中第一斜面的倾角比第二斜面的倾角大，特别是至少大5°，特别优选地至少大10°。
19.根据权利要求14～18之一所述的压力传导器，其中表面中央区域具有环形波纹，
20.根据前述任一权利要求所述的压力传导器，其中基体由金属材料制成，例如不锈钢、铬镍铁合金、耐盐酸镍基合金、其它合金或铝。
21.根据前述任一权利要求所述的压力传导器，其中隔膜由金属材料制成，例如不锈钢、铬镍铁合金、耐盐酸镍基合金、其它合金或钽。
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