CN105190273A - 具有安装组件的压力测量单元 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及压力测量单元(1)，其具有安装组件(3)、该安装组件具有金属底部和周向金属壁(33)。压力测量单元(1)的前侧具有测量膜(11)，该测量膜设置在安装组件(3)的底部。

Description

具有安装组件的压力测量单元
本发明涉及带安装组件的压力测量单元。
现有技术中已知的带安装组件的压力测量单元通常是径向抓握压力测量单元并通过位于压力测量单元正面朝向工艺环境径向设置的垫圈将其密封。尤其地，在化学和医药行业，且同样在食品行业，需要花费大量的费用以确保压力测量单元与工艺环境之间的连接不存在任何间隙且充分密封。一方面，由于热效应以及基于所使用密封材料的侵蚀和/或老化，现有技术实施例的密封度不能持久保持密封，因此被认为是不利的。另外，现有技术的设置并非扩散致密性且由此不能防止组分从工艺环境向压力测量单元的方向扩散，从而也被认为是不利的。此外，使用现有技术中的多种连接件使得可能需要高额的费用才能取得压力测量单元与工艺环境之间无间隙的连接。
本发明的目的是提供一种带安装组件的压力测量单元，该压力测量单元避免了现有技术的缺陷。
该目的通过显示权利要求1中所述特征的带安装组件的压力测量单元来实现。
附属权利要求是其他的有利发展。
本发明的压力测量单元包括安装组件，安装组件具有金属底部和周向金属壁，压力测量单元在其前侧包括测量膜，该测量膜设置在安装组件的底部。
通过将压力测量单元设置在带金属底部和周向金属壁的安装组件中，即体现为杯状形式的安装设置，压力测量单元和安装组件在安装组件朝向工艺的底部对齐，从而产生扩散致密性单元，其在工艺连接件或朝向工艺环境中可被设置和/或紧固而无需垫圈。在工艺连接件或朝向工艺环境中使用安装组件而不用垫圈对压力测量单元进行紧固可通过例如将金属安装组件焊接至工艺环境的壁上的相应凹陷处的方式进行。通过焊接和随之对焊接缝隙的打磨，可生成绝对平坦的设置，无需垫圈、防扩散密封且不存在间隙，这在化学、医药或食品工业的工艺使用中特别有利。
通过安装组件底部足够薄的实施例，工艺环境所施加的压力几乎毫无变化地被传送至设置在安装组件内底部的压力测量单元的测量膜上，使得可毫无问题地进行压力测量。
压力测量单元在安装组件中的设置可通过特别简单地方式实现，即通过体现在压力测量单元和安装组件底部之间的粘着层来实现，粘着层优选地覆盖整个面积，至少在前侧。
通过将压力测量单元粘附在安装组件上，尤其是在测量膜和底部之间的区域，在安装组件内部确保了对压力测量单元的无应力支撑，使得尤其可避免因压力测量单元与安装组件之间不同的热膨胀系数而导致的测量误差。另外在粘着层足够薄的实施例中，施加到安装组件底部的任何压力也同样通过粘着层无明显损失地被传送至压力测量单元的测量膜上，使得压力测量也可毫无问题的进行。
优选地，底部的厚度和粘着层的厚度会被调整以配合彼此以及压力测量单元，使得仍可毫无问题地进行压力测量。
在另一实施例中粘着层包含硅粘着剂。使用高弹力硅粘着剂一方面促成了对安装组件内的压力测量单元的无应力支撑，另一方面确保了在粘着层足够薄的情况下压力被无损耗地传送至测量膜。
安装组件优选地由金属一体成型，优选地使用钛。
安装组件一体成型的实施例的好处在于安装组件本身可体现为无任何缝隙且因此不承受应力，例如通过焊接缝导入的应力，尤其是底部区域的应力。包含钛的实施例还提供一点好处是，该材料具有的热膨胀系数与陶瓷材料仅稍有差别，陶瓷材料被频繁用于压力测量单元，使得该材料结合所导致的热应力被避免。
使用钛的好处还在于钛相对于多种技术工艺而言具有惰性，且因此也被用作扩散板。
为了取得本发明的其他机械改进，可提供至少在其前侧即安装组件朝向工艺的一侧涂覆硬质涂层和/或不沾涂层。例如，该硬质涂层可包括金刚砂或类金刚石碳(DLC)。
如前所述，压力测量单元可优选地实施为陶瓷压力测量单元，这对于结合由钛制成的安装组件尤为有利。
在其他材料组合中，安装组件和压力测量单元优选地被相互调整使得它们显示出的热膨胀系数相差不大于15％。在此情况下，任何热导致的测量误差可被最大程度地排除。
当安装组件被固定在工艺连接件中(优选地焊接至上述工艺连接件上)时，可实现对带安装组件的压力测量单元的尤其简单的应用。通过将安装组件固定在工艺连接件上，可使用通常工艺连接件，如通常使用的螺纹，由于此处不必在固定组件上述使用螺纹，从而允许避免尤其是在底部区域的应力。尤其地，亦不必提供针对所使用型号的设备而调整的带不同外径的安装组件，因为可通过工艺连接件进行调整。
此处，由于在前侧将安装组件焊接至工艺连接件中且随后对焊接缝进行打磨，焊接后可导致平坦的设置，绝对没有间隙，因此尤其适合于化学、医药和食品行业。
在一优选实施例中，设置的底部厚度为0.03mm-0.1mm，优选地为约0.05mm。粘着层的厚度为0.005mm-0.15mm，优选地测量为约0.02mm。
安装组件壁的直径优选地大于压力测量单元的直径最多5mm，使得安装组件底部经压力作用后被充分地弯曲，并被传送至压力测量单元的测量膜上。
当通常压力测量单元底部的厚度为约0.05mm且粘着层厚度为约0.02mm，压力范围在25mbar-60bar之间，且压力测量单元的直径为28mm时，底部和粘着层可将压力充分地传送至压力测量单元的测量膜，由此建议的设置可毫无问题的被使用。
当在压力测量单元和周向金属壁之间设置额外的周向粘合时，压力测量单元可尤其好地固定在安装组件中。压力测量单元与安装组件的周向(尤其是横向)粘合的好处是，通过边缘区域的额外固定，可产生更稳定的设置并能更好地传递作用在正面的压力。
为了将安装组件和工艺连接件之间的热应力最小化并额外提供惰性的一体组件，优选地可使用钛制备工艺连接件。通过此方式，可产生朝向工艺的完全由钛制成的设置，且由此具有惰性和扩散致密性，可在其他关键工艺中很好地得以使用。
为了获得对压力测量单元的支撑、有效防止外部压力的影响并同时生成易于操控的装置，优选地可在安装组件的后部设置带周向台阶的接收环，其在后部径向围绕压力测量单元。以此方式，在产生的设置中压力测量单元以机械稳定的方式被支撑在安装组件和接收环的结合中，且同时完全不受外部机械影响。如前所述，为了避免所使用材料之间的任何热应力，接收环可同样由金属制成，优选地使用钛。
为了产生朝外部呈现为一个装置的设置，接收环优选地以固定的方式连接至安装组件，该连接优选地可通过焊接产生。
为了确保压力测量单元在安装组件和接收环的结合中的无应力支撑，可在周向台阶和压力测量单元之间设置后部粘合。所述后部粘合，优选地由高弹性硅粘合剂形成，如同粘着层和周向粘合一样，确保对压力测量单元完全无应力的支撑。
附图说明
以下将参照附图基于示范实施例对本发明进行详细说明。
图1为根据本发明的布置的示范实施例的纵向剖视图；且
图2是图1中纵向剖视图的放大图。
图1显示了压力测量单元1的示范实施例的纵向剖视图，其被设置在安装组件3中。压力测量单元1大体上呈现为圆柱形胶囊(capsule)，在图1的纵向剖视图中显示为矩形的截面。在测量单元主体13的前侧上，测量膜11被设置在环向玻璃接缝15上，这使得例如通过在测量膜11和基体13之间经相对金属镀层而形成的电容器(condenser)，可测量施加在测量膜11上的力，如压力。
通过设置在测量膜11和安装组件3的底部31之间的全部区域的粘着层5，测量单元被固定在安装组件3中。安装组件3还包括周向壁33，使得安装组件3整体上体现为杯状。在此情况下应指明的是，底部31和粘着层5体现为极薄的厚度。例如，底部31的厚度为0.05mm，且粘着层5的厚度为0.02mm。在此粘着层5可由例如高弹性硅粘合剂形成，使得在安装组件3中产生对压力测量单元1的无应力支撑。安装组件3的后部焊接至接收环35，接收环体现为带周向台阶37，朝内凸起，其沿径向在后部环绕压力测量单元1。周向粘合7设置在安装组件3的壁33和压力测量单元1之间，保持安装组件3内的压力测量单元1，使之不受径向上的应力。周向粘合7优选地包含与制备粘着层5相同的高粘性硅粘合剂。另外，后部粘合8设置在接收环35之间，尤其是在其朝压力测量单元1径向延伸的部分和沿径向在后部环绕压力测量单元1的周向台阶37之间。后部粘合8确保压力测量单元1被支撑且不受轴向上的压力。
接收环35沿周向焊接至安装组件3，使得焊接缝被打磨之后在此形成可被独立操作的布置。
在当前示范实施例中，安装组件3的前端被周向焊接在工艺连接件9中，其可示出如外螺纹。工艺连接件9体现为与安装组件3和接收环35的结合相对应且在前端被环向焊接至安装组件3。焊接缝6被打磨后，在其前侧确保了与工艺环境绝对平坦、扩散致密地连接，且无任何间隙。
图2显示图1的放大细节图。
图2中的放大的细节尤其清楚地显示出设置在底部31和压力测量膜11之间的粘着层5(其持续横向延伸无任何过渡)以及壁33和压力测量单元1的测量单元主体13之间的环形粘合7。如示范实施例所示，由于底部31和粘着层5的厚度与测量膜11的厚度大约相等，可确保施加在底部31前侧的压力通过测量膜11上的粘着层5被良好地传送。尤其是，由于底部31的直径仅稍大于压力测量单元1的外径，可确保底部31的任何弯曲，尤其是中部(即远离周向壁33的部分)的弯曲被直接传送至测量膜11。
在图2的放大细节中，安装组件3和工艺连接件9之间的焊接缝6也被清楚地示出。从图2中可看出，焊接缝6的前侧被打磨，使得产生的组件表面无间隙和仰角。这一点对食品领域的应用尤为有利，因为在上述应用中应避免在潜在的间隙处形成沉积。
在一优选实施例变型中，安装组件3、接收环35和工艺连接件9均由钛制备。使用钛作材料一方面确保所建议的布置的高扩散致密性，另一方面确保该布置对于多种工艺而言的高化学不反应性(惰性)。
参考标记清单：
1压力测量单元
3安装组件
5粘着层
7粘合
8后部粘合
9工艺连接件
11测量膜
13测量单元主体
15玻璃接缝
31底部
33壁
35接收环
37周向台阶

Claims (15)

1.压力测量单元(1)包括带金属底部和周向金属壁(33)的安装组件(3)，压力测量单元(1)在前侧包括测量膜(11)，其设置在所述安装组件(3)的所述底部。
2.如权利要求1所述的带安装组件(3)的压力测量单元(1)，特征在于在所述压力测量单元(1)和所述底部(31)之间的至少前侧且优选地覆盖整个区域设置粘着层(5)。
3.如前述任一权利要求所述的带安装组件(3)的压力测量单元(1)，特征在于所述粘着层(5)包括硅粘合剂。
4.如前述任一权利要求所述的带安装组件(3)的压力测量单元(1)，特征在于所述安装组件(3)由金属一体制成，优选地由钛制成。
5.如前述任一权利要求所述的带安装组件(3)的压力测量单元(1)，特征在于所述安装组件(3)至少在其前侧包括硬质涂层和/或不沾涂层。
6.如权利要求5所述的带安装组件(3)的压力测量单元(1)，特征在于所述硬质涂层由金刚砂或类金刚石碳化物制成。
7.如前述任一权利要求所述的带安装组件(3)的压力测量单元(1)，特征在于所述压力测量单元(1)为陶瓷压力测量单元。
8.如前述任一权利要求所述的带安装组件(3)的压力测量单元(1)，特征在于所述安装组件(3)被固定在工艺连接件(9)中，优选地为焊接至所述工艺连接件(9)。
9.如前述任一权利要求所述的带安装组件(3)的压力测量单元(1)，特征在于所述底部(31)的厚度为0.03mm-0.1mm，优选地为约0.05mm，且/或所述粘着层(5)的厚度为0.005mm-0.15mm，优选地为约0.02mm。
10.如前述任一权利要求所述的带安装组件(3)的压力测量单元(1)，特征在于在所述壁(33)和所述压力测量单元(1)之间设置周向粘合(7)。
11.如前述权利要求8-10中任一所述的带安装组件(3)的压力测量单元(1)，特征在于所述工艺连接件(9)优选地由钛制成。
12.如前述任一权利要求所述的带安装组件(3)的压力测量单元(1)，特征在于所述安装组件(3)的后部设置有带周向台阶(37)的接收环(35)，所述接收环在后部沿径向环绕所述压力测量单元(1)。
13.如权利要求(13)所述的带安装组件(3)的压力测量单元(1)，特征在于所述接收环(35)由金属制成，优选地由钛制成。
14.如权利要求13或14所述的带安装组件(3)的压力测量单元(1)，特征在于所述接收环(35)和所述安装组件(3)以固定的方式彼此连接，优选地通过焊接。
15.如权利要求12-14中任一所述的带安装组件(3)的压力测量单元(1)，特征在于在所述周向台阶(37)和所述压力测量单元(1)之间设置后部粘合(8)。
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