CN103575450B - 液体压力测量用隔膜密封装置、机械式指针压力表及压力变送器 - Google Patents

Abstract

液体压力测量用隔膜密封装置、机械式指针压力表及压力变送器。本发明提供了一种液体压力测量用隔膜密封装置，其包括充满填充液的毛细管，所述毛细管的一端口设有用于封闭该端口的隔膜片，所述毛细管通过法兰短管固定在液体储罐上，所述毛细管设置有所述隔膜片的一端深入到所述液体储罐内的液体内，所述毛细管的另一端与测量仪表连接，其中所述毛细管的内径为0.1mm～0.5mm，外径为13mm～18mm。本发明的液体压力测量用隔膜密封装置，由于其直接与被测介质接触，避开了储罐的测量孔的法兰短管形成的介质死区和罐壁处的温度梯度区，能够准确获取测量值。另外，由于填充液具有低热膨胀系数，测量体系误差随温度变化较小。

Description

液体压力测量用隔膜密封装置、机械式指针压力表及压力变送器

技术领域

本发明涉及一种液体压力测量用隔膜密封装置，具体涉及一种适用于易升华和结晶液体的压力测量用隔膜密封装置，以及机械式指针压力表及压力变送器。

背景技术

膜片式压力表是常用的机械式压力测量仪表，其是以膜片作为压力感知器，其中的膜片为圆形，并有环状波纹。膜片通常夹在两片法兰中间，其一面与介质接触，在介质压力的作用下，膜片会产生弹性变形，变形量反映了介质压力的大小并用指针指示出来。

但上述膜片式压力表工作时会受到许多因素，例如温度的影响，由于感知压力的膜片位于法兰短管的介质“死区”内，与膜片相接触的介质会因由法兰管导致的温度变化而产生密度的变化，并由此而产生静压，从而改变压力表的温度特性。另外，当待测的液体为易升华和结晶的液体时，容易堵塞法兰短管，使压力表无法正常工作。

发明内容

针对现有技术存在的上述缺陷，本发明要解决的问题是，提供一种不受温度变化影响，并适用于易升华和结晶液体的液体压力测量用隔膜密封装置。

为解决上述问题，本发明提供了一种液体压力测量用隔膜密封装置，其包括充满填充液的毛细管，所述毛细管的一端口设有用于封闭该端口的隔膜片，所述毛细管通过法兰短管固定在液体储罐上，所述毛细管设置有所述隔膜片的一端深入到所述液体储罐内的液体内，所述毛细管的另一端与测量仪表连接，其中所述毛细管的内径为0.1mm～0.5mm，外径为13mm～18mm。

作为优选，所述毛细管位于所述液态储罐内的部分的外侧包覆有隔热层。

作为优选，所述隔热层的材质为绝热碳纤维材料。

作为优选，所述毛细管和隔膜片的材质均为不锈钢。

作为优选，所述毛细管的长度为300mm～500mm，其深入到所述液体储罐内的液体内的长度为150mm～200mm。

作为优选，所述毛细管的内径为0.1mm～0.2mm。

作为优选，所述隔膜片焊接在所述毛细管的一端口。

作为优选，所述填充液为硅油、磷酸酯或甘油与水的混合物。

一种机械式指针压力表，其包含弹簧管及上述的液体压力测量用隔膜密封装置，所述隔膜片产生的形变通过毛细管内的填充液以及弹簧管内的填充液将压力传递给弹簧管。

一种压力变送器，其包含传感器及上述的液体压力测量用隔膜密封装置，所述隔膜片产生的形变传递给传感器。

本发明的液体压力测量用隔膜密封装置具有如下几个方面的有益效果：由于其直接与被测介质接触，避开了储罐的测量孔的法兰短管形成的介质死区和罐壁处的温度梯度区，能够准确获取测量值。毛细管外侧包覆高效隔热层，降低了被测介质与填充液之间的热传递，能够有效地降低由温度变化而引起的压力测量零点误差，并特别适用于易升华和结晶液体。本发明结构设置简单合理、操作容易、测量精度高。

附图说明

图1为包括本发明的液体压力测量用隔膜密封装置的机械指针式压力表的结构示意图；

图2为图1中的I部分的局部放大图；

图3为包括本发明的液体压力测量用隔膜密封装置的压力变送器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。

如图1和图2所示，本发明的液体压力测量用隔膜密封装置1，具体包括毛细管11，其内部充满填充液12，毛细管11的一端口设有隔膜片13用以封闭该端口。毛细管11通过法兰短管2固定在液体储罐（未示出）上，且毛细管11设置有隔膜片13的一端深入到液体储罐内的液体内，毛细管11的另一端与测量仪表连接，其中毛细管的内径为0.1mm～0.5mm，外径为13mm～18mm。

本发明所使用的毛细管，其材质优选为不锈钢，其内径优选为0.1mm～0.2mm，内径过大会使压力的显示变得很困难；外径优选为13mm～18mm，由此可见该毛细管的壁较厚，以便于将隔膜片焊接在毛细管的端口。毛细管的长度优选为300mm～500mm，其深入到所述液体储罐内的液体内的长度为150mm～200mm。其总长度可以根据储罐的类型进行选择，不带夹套的液体储罐，毛细管的长度为300mm～400mm；带有夹套的液体储罐的毛细管的长度为450mm～500mm。其中所用的隔膜片为本技术领域通用的隔膜片，可以为不锈钢材质，并通过焊接方式与毛细管连接。另外，法兰短管2的长度可以为标准压力容器的规定的100mm或者更长。

在本发明中，填充液选用具有低热膨胀系数的液体，以使测量误差随温度变化较小，本发明中填充液选自硅油、磷酸酯或甘油与水的混合物。其中的硅油优选为DC704硅油；磷酸酯优选为HFD2磷酸酯无水合成液；甘油与水的混合物中甘油与水的重量比优选为3：1。

本发明的液体压力测量用隔膜密封装置，其测量温度范围宽泛，在-15℃～115℃均能准确测量，对于绝大多数易升华和结晶液体具有普适性。对于有特殊要求的测量温度区间，毛细管填充液可根据被测量流体物性有不同的选择：低温区选择磷酸酯（温度极限值-45℃～175℃/热膨胀系数0.000861/℃），高温区可以选择DC704硅油（温度极限值0℃～315℃/热膨胀系数0.000531/℃）。

对于本发明的液体压力测量用隔膜密封装置，当延长的毛细管在深入到液面以下会出现热膨胀问题，因此可以在位于液体储罐内的毛细管部分的外侧包覆一层隔热层14，降低被测介质与填充液12之间的热传递，能够有效的降低由温度变化而引起的零点误差。其中隔热层14的材质优选为绝热碳纤维材料，尤其是高绝热碳纤维材料。

本发明的液体压力测量用隔膜密封装置，可以制成机械式指针压力表，其结构如图1所示，隔膜密封装置1与弹簧管3的一端相连，弹簧管3的另一端（自由端）连接有连杆4。当用机械指针式压力表测量压力时，被测介质的压力作用在隔膜片13上，隔膜片13产生向内的变形，通过毛细管11内的填充液12以及弹簧管3内的填充液将介质压力传递给弹簧管3，使弹簧管3产生相应的弹性形变，自由端产生位移，再借助连杆4带动机芯（未示出），使指针将被测值在刻度盘上指示出来。

本发明的液体压力测量用隔膜密封装置，还可以制成压力变送器，其结构如图3所示，除液体压力测量用隔膜密封装1置外，其还包含安装在传感器模块5内的传感器电子元件以及一温度传感器、储存模块和电容/数字信号转换器。被测压力通过隔膜片13传递给毛细管11内的填充液12，当填充液12偏离隔膜片时，改变电容信号，在数字转换器中被转换成数字信号，测量值以4～20mA脉冲或数字信号输出。

两套本发明的机械指针式压力表或者压力变送器组合使用，用做差压变送器，可较为精确地测量流体液位和密度。传感器电子元件安装在传感器模块内，并包括一温度传感器、储存模块和电容/数字信号转换器。被测压力通过隔膜片13传递给毛细管11内的填充液12，当填充液12偏离中心膜时，改变电容信号，在数字转换器中被转换成数字信号。随后微处理器从电阻式温度检测器和数字转换器中获取信号并计算出正确的变送器输出，随后该信号被送到模拟信号转换器，模拟信号转换器将信号转换回模拟信号，就可以获得流体液位和密度的数据。

本发明的液体压力测量用隔膜密封装置适用于易升华和结晶的液体的压力测量。其隔膜片凸出至有效长度，测量液体储罐压力时，能够使测量隔膜片有效深入液体储罐内，既能避开法兰短管内的物料死区所形成的温度梯度区，又可避免由于液体结晶阻塞隔膜片产生的测量误差。在使用过程中，液体压力测量用隔膜密封装置测得的压力与实际压力之间的差值为±0.01。另外，本发明结构设置简单合理、操作容易、测量精度高。

本发明的液体压力测量用隔膜密封装置通过法兰短管与弹簧管或传感器连接，两者之间依旧通过充满上述填充液的毛细管相连，隔膜片受压后产生微小变形，变形位移通过填充液传递给弹簧管或者传感器。弹簧管带动指针显示表，现场输出测量数值；由单晶硅片传感器组成的变送器通过电子式转换输出测量信号。电子式转换输出除了现场显示，还适用于远传和差压变送器。

当然，以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种液体压力测量用隔膜密封装置，其特征在于，包括充满填充液的毛细管，所述毛细管的一端口设有用于封闭该端口的隔膜片，所述毛细管通过法兰短管固定在液体储罐上，所述毛细管设置有所述隔膜片的一端深入到所述液体储罐内的液体内，所述毛细管的另一端与测量仪表连接，其中所述毛细管的内径为0.1mm～0.5mm，外径为13mm～18mm。

2.如权利要求1所述的液体压力测量用隔膜密封装置，其特征在于，所述毛细管位于所述液态储罐内的部分的外侧包覆有隔热层。

3.如权利要求2所述的液体压力测量用隔膜密封装置，其特征在于，所述隔热层的材质为绝热碳纤维材料。

4.如权利要求1所述的液体压力测量用隔膜密封装置，其特征在于，所述毛细管和隔膜片的材质均为不锈钢。

5.如权利要求1所述的液体压力测量用隔膜密封装置，其特征在于，所述毛细管的长度为300mm～500mm，其深入到所述液体储罐内的液体内的长度为150mm～200mm。

6.如权利要求1所述的液体压力测量用隔膜密封装置，其特征在于，所述毛细管的内径为0.1mm～0.2mm。

7.如权利要求4所述的液体压力测量用隔膜密封装置，其特征在于，所述隔膜片焊接在所述毛细管的一端口。

8.如权利要求1所述的液体压力测量用隔膜密封装置，其特征在于，所述填充液为硅油、磷酸酯或甘油与水的混合物。

9.一种机械式指针压力表，其特征在于，包含弹簧管及权利要求1～8中任一项所述的液体压力测量用隔膜密封装置，所述隔膜片产生的形变通过毛细管内的填充液以及弹簧管内的填充液将压力传递给弹簧管，其中所述隔膜密封装置与所述弹簧管的一端相连，所述弹簧管的另一端连接有连杆。

10.一种压力变送器，其特征在于，包含传感器及权利要求1～8中任一项所述的液体压力测量用隔膜密封装置，所述隔膜片产生的形变传递给传感器。