CN103364132A

CN103364132A - 带过压保护装置的压力传感器

Info

Publication number: CN103364132A
Application number: CN2013103154717A
Authority: CN
Inventors: 陈锦荣; 张从江; 査俊
Original assignee: ANHUI WNK ELECTRONIC ENGINEERING Co Ltd
Current assignee: ANHUI WNK ELECTRONIC ENGINEERING Co Ltd
Priority date: 2013-07-25
Filing date: 2013-07-25
Publication date: 2013-10-23

Abstract

本发明公开了一种带过压保护装置的压力传感器，基座内设置有传感器腔体，传感器腔体内设置有压力敏感膜片，传感器腔体内设置有硅油；基座的下方设置有隔离膜片；基座内还设置有过压保护装置；过压保护装置包括与传感器腔体相连通的保压腔，保压腔和传感器腔体之间通过过渡腔体相连通；保压腔内设置有活塞，活塞上的活塞杆位于过渡腔体内；活塞杆的横截面积小于活塞的横截面积；保压腔内设置有高压气体，高压气体的压力为传感器的满量程压力的2倍以上。本发明的带过压保护装置的压力传感器，具有能够实现对压力传感器敏感膜片的安全保护、防止传感器过载损坏且制造简单、降低了传感器的制作成本等优点。

Description

带过压保护装置的压力传感器

技术领域

本发明涉及一种压力传感器，尤其是一种适合压力波动和易堵塞、需大压力清堵的场合使用的带过压保护装置的压力传感器。

背景技术

常规的单腔体隔离膜片充油型压力传感器，由传感器隔离膜片、介质硅油、腔室、压力敏感膜片和传感器基座构成。压力作用在传感器隔离膜片上，通过介质硅油传导所测压力给压力敏感膜片，敏感膜片位移形变产生与所测压力相对应的信号。由于正常的单腔体隔离膜片充油型压力传感器，一般的过载能力为传感器满量程的5～10倍，特别是量程较小的压力传感器过载能力越弱。由于人为操作的失误以及一些因测量管路和装置在出现非正常压力冲击和波动时容易产生过载对传感器造成损坏。比如长输管线的突然加压而产生的重力加速度，蒸汽管道内的蒸汽遇低温而产生的水击，以及管道堵塞后的加压清堵等，很容易造成对传感器的损坏。传感器作为自动化工程的重要操作和控制信息来源，一旦损坏严重时可能造成生产线的停工，设备的故障，和生产事故。带过压保护装置的压力传感器，可以避免因过载而造成的损失，可以满足特殊使用要求的压力测量，并且无压损设计保证了压力测量的精确性。

申请号为200710043469.3的中国发明专利公开了一种带高压力过载保护的压力传感器，设置有过载保护移动膜片，当有超压发生时，过载保护移动膜片向外侧移动的位移量使另一侧的外界测量膜片和腔室内壁重合，使测量膜片处的硅油全部赶入过载保护移动膜片处的腔室内，无法向压力信号发生器进一步传递更高的压力值，避免了在发生器上超高压的发生，实现了保护压力信号发生器的目的。这种采用移动膜片的结构，具有压力测量的不稳定性较大、当过载后膜片不容易恢复等缺点，且膜片加工制造麻烦、实施成本高。

申请号为201120073503.3的中国实用新型专利公开了一种无传压损耗的过压保护压力、绝压传感器，设置环形过压保护膜片；当发生过压时，环形过压保护膜片向上移动，使得硅油全部赶入腔室内，导致测量膜片和腔室内壁重合，阻断了过压传递通路，实现了无传压损耗并保护信号发生器的目的。但是这种采用环形过压保护膜片的结构，环形过压保护膜片需多切面加工，难度较大不易批量生产，且到压力过载后保护空间内的传递介质不易完全排出影响传感器的零点精度。

发明内容

本发明是为避免上述已有技术中存在的不足之处，提供一种带过压保护装置的压力传感器，以实现压力传感器敏感膜片的保护、防止传感器过载损坏且降低传感器的制造成本。

本发明为解决技术问题采用以下技术方案。

带过压保护装置的压力传感器，其结构特点是，包括基座，所述基座内设置有传感器腔体，所述传感器腔体内设置有压力敏感膜片，所述传感器腔体内充满有硅油；所述基座的下方设置有通过产生位移将压力传递给所述传感器腔体内的硅油的隔离膜片；所述基座内还设置有过压保护装置；所述过压保护装置包括与所述传感器腔体相连通的保压腔，所述保压腔和所述传感器腔体之间通过过渡腔体相连通；所述保压腔内设置有活塞，所述活塞上的活塞杆位于所述过渡腔体内；所述活塞杆的横截面积小于所述活塞的横截面积；所述保压腔内设置有高压气体，所述高压气体的压力为所述传感器的满量程压力的两倍以上。

本发明的带过压保护装置的压力传感器的结构特点也在于：

所述活塞的外周面上设置有密封圈，所述活塞杆的外周面上也设置有密封圈。

所述高压气体为惰性气体，所述惰性气体的压力为传感器的满量程压力的3倍。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

本发明的带过压保护装置的压力传感器，可提高压力传感器的抗过载能力，解决了小量程压力传感器易受过载损坏的问题，满足压力传感器在一些特殊场合的应用。当受测压力作用在传感器隔离膜片上，隔离膜片产生位移传导压力给填充在传感器腔体的介质硅油，硅油将压力传递给压力敏感膜片和过压保护装置。过压保护装置由密封圈、活塞和保压腔所构成。过压保护装置一端感受介质硅油传递的测量压力，另一端连接保压腔，保压腔体内封装传感器满量程3倍压力（小于压力敏感膜片的损坏压力）的惰性压缩气体。当正常测量压力时过压保护装置不工作，敏感膜片无任何压损的进行压力测量，输出压力信号。当过载压力被测时过压保护装置向保压腔体内位移，增大压力腔体的空间容量，使传感器隔离膜片紧贴传感器基座停止位移，介质硅油不再因隔离膜片位移而升压，从而实现了对压力传感器敏感膜片的保护，防止传感器过载损坏。卸载后即恢复初始状态，解决了膜片保护结构的过载后膜片不容易恢复的问题。

本发明的带过压保护装置的压力传感器，采用活塞式的过压保护装置，和现有的膜片保护结构相比，制造简单，降低了制作的成本，适宜于大批量生产，能够实现对压力传感器敏感膜片的安全保护，防止传感器过载损坏。

附图说明

图1为本发明的带过压保护装置的压力传感器的结构示意图。

图2为本发明的压力传感器的过压保护装置的结构示意图。

图3为本发明的带过压保护装置的压力传感器的在压力过载保护的工作状态图。

图1～图3中标号为：1隔离膜片，2传感器腔体，3过压保护装置，301保压腔，302活塞，303密封圈，304活塞杆，305过渡腔体，4压力敏感膜片，5硅油，6基座。

以下通过具体实施方式，并结合附图对本发明作进一步说明。

具体实施方式

参见图1～图3，带过压保护装置的压力传感器包括基座6，所述基座6内设置有传感器腔体2，所述传感器腔体2内设置有压力敏感膜片4，所述传感器腔体2内充满有硅油5；所述基座6的下方设置有通过产生位移将压力传递给所述传感器腔体2内的硅油5的隔离膜片1；所述基座6内还设置有过压保护装置3；所述过压保护装置3包括与所述传感器腔体2相连通的保压腔301，所述保压腔301和所述传感器腔体2之间通过过渡腔体305相连通；所述保压腔301内设置有活塞302，所述活塞302上的活塞杆304位于所述过渡腔体305内；所述活塞杆304的横截面积小于所述活塞302的横截面积；所述保压腔301内设置有高压气体，所述高压气体的压力为所述传感器的满量程压力的2倍以上。

所述活塞302的外周面上设置有密封圈303，所述活塞杆304的外周面上也设置有密封圈303。

当受测压力作用在传感器隔离膜片1上，隔离膜片1产生位移传导压力给填充在传感器腔体2的介质硅油5，硅油5将压力传递给压力敏感膜片4和过压保护装置3。过压保护装置由密封圈303、活塞302和保压腔301所构成。过压保护装置通过活塞302一端感受介质硅油5传递的测量压力，另一端连接保压腔301，保压腔体301内封装传感器满量程3倍压力小于压力敏感膜片的损坏压力的惰性压缩气体。如图1和2，当正常测量压力时过压保护装置3不工作，敏感膜片4无任何压损的进行压力测量，输出压力信号。如图3，当过载压力被测时，过压保护装置活塞302向保压腔体301内位移，增大压力腔体2的空间容量，使传感器隔离膜片1紧贴传感器基座6停止位移，介质硅油5不再因隔离膜片1位移而升压，从而实现了对压力传感器敏感膜片的保护，防止传感器过载损坏。

本发明的带过压保护装置的压力传感器，解决了人为操作的失误以及因测量管路和装置在出现非正常压力冲击和波动时对压力传感器造成损坏的问题，适合压力波动和易堵塞需大压力清堵的场合使用，避免因压力过载而产生的损坏。

过压保护装置是活塞原理的，内置于压力传感器。压力保护装置由密封圈、活塞和保压腔所构成。压力保护装置一端感受介质硅油传递的测量压力，另一端连接保压腔，保压腔体内封装传感器满量程3倍压力（小于压力敏感膜片的损坏压力）的惰性压缩气体。当正常测量压力时过压保护装置不工作，敏感膜片无任何压损的进行压力测量，输出压力信号。当过载压力被测时过压保护装置活塞向保压腔体内位移，增大压力腔体的空间容量，使传感器隔离膜片紧贴传感器基座停止位移，介质硅油不再因隔离膜片位移而升压，从而实现了对压力传感器敏感膜片的保护，防止传感器过载损坏。

假定活塞与活塞杆之间的横截面积比为n，传感器满量程压力为P1，保压腔内的惰性气体压力为P2，一般P2是P1的3倍以上。根据压力=压强×面积的原理，当传感器受压为远大于满量程压力时才会过载。

按照本发明用于压力测量的带过压保护装置的压力传感器，在压力测量时，压力变化首先传递给图1所示的压力传感器隔离膜片1上，隔离膜片1产生位移传导压力给填充在传感器腔体2的介质硅油5，硅油5将压力传递给压力敏感膜片4和过压保护装置3。设定传感器的满量程为100kPa,损坏极限压力为10倍，1000kPa。当在100kPa以内压力测量时过压保护装置3不工作，敏感膜片4无任何压损的进行压力测量，输出与压力相对应的电信号。当产生压力过载传感器满量程的1000倍压力100000kPa，过压保护装置活塞302当大于传感器满量程3倍压力300kPa时，向保压腔体301内位移，增大压力腔体2的空间容量，使传感器隔离膜片1紧贴传感器基座6停止位移，介质硅油5不再因隔离膜片1位移而升压，从而实现了对压力传感器敏感膜片的保护，防止传感器过载损坏。过载压力释放后保压腔体301内3倍的传感器满量程压力300kPa推动活塞302还原于起始位置，传感恢复原始状态进行正常测量。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims

1.带过压保护装置的压力传感器，其特征是，包括基座（6），所述基座（6）内设置有传感器腔体（2），所述传感器腔体（2）内设置有压力敏感膜片（4），所述传感器腔体（2）内充满有硅油（5）；所述基座（6）的下方设置有通过产生位移将压力传递给所述传感器腔体（2）内的硅油（5）的隔离膜片（1）；所述基座（6）内还设置有过压保护装置（3）；所述过压保护装置（3）包括与所述传感器腔体（2）相连通的保压腔（301），所述保压腔（301）和所述传感器腔体（2）之间通过过渡腔体（305）相连通。

所述保压腔体（301）内设置有活塞（302），所述活塞活塞（302）上的活塞杆（304）位于所述过渡腔体（305）内；所述活塞杆（304）的横截面积小于所述活塞（302）的横截面积；所述保压腔（301）内设置有高压气体，所述高压气体的压力为所述传感器的满量程压力的2倍以上。

2.根据权利要求1所述的带过压保护装置的压力传感器，其特征是，所述活塞（302）的外周面上设置有密封圈（303），所述活塞杆（304）的外周面上也设置有密封圈（303）。

3.根据权利要求1和2所述的带过压保护装置的压力传感器，其特征是，所述高压气体为惰性气体，所述惰性气体的压力为传感器的满量程压力的3倍。