CN106840506A - 具有自动关闭的节流阀的压力测量系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种压力测量系统，在其中，被支承在压力接头通道中的关闭件通过压力冲击或压力波被激活或被移动、且由此密封至测量件的通道，因此防止流体流出。

Description

具有自动关闭的节流阀的压力测量系统

技术领域

本发明涉及一种具有压力通道的压力测量系统，压力通道在紧急情况下自动关闭且由此保护测量系统。

发明内容

本发明的目的在于，实现一种针对压力测量系统的成本有利的解决方案，该压力测量系统在过压或压力冲击或体积波的情况下防止破裂或排气。在此，压力测量系统可以是具有波登管的压力计，或也可以是电子压力传感器，其具有压电传感器、薄层传感器或陶瓷压力测量单元。

对应于权利要求1通过压力测量系统以及通过根据权利要求13的应用实现该目的。在从属权利要求中以及在说明书中给出优选的实施方式。

根据本发明的关闭件，与节流阀同义，特别用于乙炔压缩气体气瓶上的测量设备，在此压力计例如被构建在具有压力调节器或阀的共同结构中。对于下述不利的情况，即，耐压瓶例如在火灾中变得过热或压力计通过不利的翻到而损坏，应采取预防措施，其通过自动关闭功能防止不密封性且由此防止同义于压缩气体气瓶的耐压瓶排气。

因为乙炔是具有更高危险性的气体，且此外也已知下述情况，即，在所述情况中耐压瓶也在冷却和更长的等候时间自后转换成紧急情况，应也可选地分开显示过压状态且因此警告用户。在从属权利要求中描述了这样的功能。

然而，根据本发明的关闭件不仅适用于乙炔压缩气体气瓶，也适用于所有其他可燃的和不可燃的处于压力下的包含气体的系统，如管道系统和压缩气体气瓶以及其他技术储存类型。

根据本发明，压力测量系统具有包括关闭件的装置，该装置在不期望的或非计划的压力升高时触发且关闭压力通道。特别地，在确定的实施方式中示出下述解决方案，即，其持续显示运行且因此给用户提示特别当前的压力情况或通过在过去的压力改变导致的危险性。

本发明的对象是压力测量系统，其包括压力接头、测量件以及分析评估装置或信号传输装置，其中，测量件与压力接头压力密封地连接，且其中，压力接头内部具有压力通道，特别具有通道的不同区域，该压力通道与测量件压力密封地连接，其中，在压力通道中置入可运动的关闭件，该关闭件在压力或体积升高时密封压力通道。

在此下述情况是特别有利的，即，可运动的关闭件在压力升高和/或体积升高时密封压力通道，所述压力升高和/或体积升高包括突然的或通过冲击式出现的体积流导致的冲击式的压力升高或体积升高。

因此下述情况是特别优选的，即，当可运动的关闭件在压力升高和/或体积升高时密封压力通道：当i)突然或冲击式的压力升高时，其包括a)压力梯度为2至150巴(bar)/分钟，特别为2至50巴/分钟，优选为5至50巴/分钟，或b)压力梯度为10巴/秒的多倍，特别为2至50巴/秒；或ii)压力升高到大于等于350巴，特别为350至450巴，导致测量系统破裂以及流体泄露，可运动的关闭件通过在通道中泄露的流体导致的体积升高而密封压力通道。

根据一个优选的实施方式，关闭件可a)作为至少一个模制体存在，特别作为球体、圆柱形模制体、中空圆柱体、筒、一侧封闭的筒或活塞，或b)关闭件可以两部分布置结构的方式出存在，该布置结构包括i)中空活塞形模制体和被布置在该模制体中的关闭件，特别包括模制体，优选包括球体或可形变的模制体；或包括ii)作为关闭件(20)的可运动模制体以及支撑部。

对应于一个替选的实施方式变型，关闭件可以是可形变的的模制体，特别由如橡胶、硅树脂的弹性材料制成。模制体可作为弹性的压铸件存在。

此外，关闭件可以是一侧封闭的筒和/或圆柱形的模制体，其中，关闭件优选在其外圆周上具有至少一个环形的密封部。

在包括作为引导件的中空活塞形模制体和被布置在模制体中的诸如球体或可形变的模制体的关闭件的两部分布置结构中，中空活塞形模制体优选具有密封部和支撑区。优选地，密封部被设置在可能的支撑区之上的区域中。此外，中空体可具有支撑区，该支撑体优选可通过下述方式形成，即，在中空体的外圆周中构建两个对置的断裂部，在其中可放置球形的关闭件，如在图5a和5c中所示的那样。此外，该中空体具有至少一个直通通道，其优选被布置在形成引导件的中空体的上端部上。可选地，中空活塞形模制体可在其内和/或外圆周上具有至少一个另一直通通道。

为了确保流体连通，压力接头可在通连通道内具有至少一个空出部、槽或直通通道。

根据本发明，关闭件可在压力通道中从额定位置(X)，通过压力通道中的压力冲击或压力波，特别是对应地行进第一升程H1而进入密封位置(Y)。从该第一升程H1起，压力通道被关闭。当压力升高使得也实现了从密封位置Y进入警告位置Z的第二升程H2时，在压力测量系统上显示警告信号(图10)。

替选地，关闭件可在特别具有环形密封部的引导部分内通过压力冲击或体积波从参见图9的额定位置X被置于密封位置Y，且然后压力密封地关闭至测量件的压力通道。对应于图5，引导件被固定在通道中，而根据图9，引导部分在通道中运动。

此外，关闭件可通过压力冲击或体积波穿过压力接头的容积部分，且在此所限定的体积(h2)进入测量件的内部容积和/或密封压力通道，且在此压力密封关闭压力通道。在此下述情况是进一步优选地，即，当所限定的体积(h2)进入测量件的内部容积和/或密封压力通道且通过所限定的体积偏移出现所限定的压力时，该压力作为过压以警告指示被显示在分析评估装置/显示装置上。在此下述情况是进一步优选的，即，当压力冲击或体积波已触发的、作为对压力升高的计算分析的报警在显示装置或刻度盘上持续显示时。在技术上，该持续显示例如可通过下述方式实现，即，指针通过优选由斜坡或止挡形成的措施而在警告位置上被捕获和/或被保持。

同样地，本发明的对象是一种i)在诸如管道系统的压力系统上或ii)在压缩气体气瓶上、特别在填充有焊接气体的、优选填充有包含乙炔的气体或混合气体的压缩气体气瓶上对根据本发明的压力测量系统的应用。

具体实施方式

图1示出作为具有测量件8的压力测量系统的压力计1，其包括在达到不允许的过压时或达到示出危险性的压力范围时的警告范围2。

在此，可在压力测量系统2的内部无机构地、借助于传动机构或电子地实现对在压力接头3上的压力的计算，且在刻度盘5上的指针4或数字显示装置42(图13)实现。

图2示出无机构的压力计1，在其中，可通过指针4实现压力变化或对压力变化的计算，该指针直接与螺旋形波登管6(测量管)的部分或端部连接。该测量管6与压力接头3压力密封地连接。

图3示出压力计1的原理图，在其中，波登管6的偏转通过机构7驱动指针4。

图4示出具有压力测量系统1的压缩气体气瓶10的布置13。该压缩气体气瓶10具有主阀11以及带有压力计1的排气单元12。在图4简单地示出不带有减压器、压力调节器的布置。

图5A示出压力接头3，其具有测量管6和测量通道27，该测量通道具有在同义于压力接头通道的通道孔21中固定的引导部分22中的球形关闭件20，该引导部分例如被压入所示的或另外设计的压力计1的压力接头3的压力接头通道21中。优选由诸如橡胶的可形变材料制成的球形节流阀20(同义于关闭件)在此被保持在被释放的支撑区23中。

图5B同样示出关闭件，其包括筒形引导部分22A形式的节流阀，该引导部分具有限定的直通通道24A和在其中在支撑区23中运动支承的初始优选可形变的模制体20A形式的球形关闭件(20A)，该节流阀被集成在压力接头通道21中的压力计1或压力传感器的压力接头管套3中。筒形引导部分22A可被固定压入。在具有突然压力升高的压力冲击时，关闭件20A向上被升起且通过下述方式密封引导部分22A中的直通通道24A，即，部件形变。引导部分22A具有在引导部分22A内的可形变的模制体20A内的上部直通通道24A.1以及下部直通通道24A.2。

图5C示出节流阀(关闭件)，其包括带有保持区域23B的引导部分22B和类似于图5A的球形关闭件20B，该节流阀可被集成在压力计1的或压力传感器的压力接头管套3的压力接头通道21中，且具有用于在筒形引导部分22B的外侧上的下部区域中的流体的下部直通缝隙/通道24B.2。此外，引导部分22B具有上部直通通道24B.1。

图6以空间视图示出具有支撑区23B和图5中的下部直通通道24B.2的引导部分22B中的球形关闭件20B。

图7示出具有测量管6和测量通道27的压力接头3，在其同义于压力接头通道的压力通道21中布置具有密封部25、特别具有密封环的引导部分22C中的球形关闭件20C。球20C可通过从额定位置X升高进入密封位置Y夹紧地密封直通通道24C.1。然而，在更大的压力波的情况下，引导部分22C也可经过行程H，且通过H限定的容积向上移动进入(未示出的)测量件8，特别进入警告位置Z，且由此图1中的指针4固定到过压区域中。过压区域也可被显示成警告位置。压力接头3在连通通道内具有空出部或直通通道26，同义于支撑区的保持部23C和直通通道24C.1确保与测量通道27的流体连通。密封环25将引导筒22C密封地支承在压力通道21中。

图8A和8B同样示出修改的引导部分形式的关闭件20D，其中，压力接头通道21侧向具有直通通道26或空出部26，从而使得在正常测量压力时能够流体连通至测量管6。在压力冲击或压力波的情况下，引导部分20D可被升起，特别从额定位置X升起行程H进入密封位置Y，其因此可密封测量通道27。

图9示出关闭件，其包括在额定位置X中的引导部分22E中的类似于图7的球形模制体20E，其中，引导部分可经过行程H，从而密封上部直通通道24E.1，且由此也密封至测量件的同义于测量通道的压力通道27(密封位置Y)，其中，具有密封环25的引导部分也可经过行程H，且然后引导件22E的中空上部区域28的由该行程限定的容积向上移动进入未示出的测量件8，且由此将图1、14或15中的指针固定在过压区域中。在该位置上，引导部分22E在警告位置Z上。

在压力接头3的压力通道21的内圆周中的槽或直通通道确保至在正常状态下的传感器或测量件的流体连通。特别地，引导部分22E也通过其处于压缩状态下的密封环25被保持在静止位置上，且活塞22E形式的引导部分通过压力/容积冲击在朝向传感器的方向上被移动，从而完全密封压力通道21E/27E，在此密封环25的限定的且计算在内的“滑动粘附”现象有助于例如在振动时避免错误触发。

图10示出类似于图8的引导部分形式的关闭件20D，其通过第一行程H1从额定位置X过渡到密封位置Y上，且关闭压力通道21。第二行程H2可将引导部分从密封位置Y引导到警告位置Z上，在其中，所限定的体积件被移动到测量件中。此外，通过第二行程H2所限定的体积向上被移动到(未示出的)测量件8中，且由此将图1、14或15中的指针固定在过压区域中。

图11示出关闭件的两部分的节流阀布置，其包括具有密封环30的盘形模制体(20F)以及支撑部34。该盘形模制体被示出为板20F，其具有节流阀通道31，且在触发和移动时向上通过优选由橡胶材料制成的集成密封板32密封压力通道27。

图12示出具有塞子形式的关闭件20G的压力接头3，且优选由橡胶材料制成，且在压力冲击时直接密封测量管6的入口35。

图13示出具有密封部25的活塞形式的关闭件20H，其类似于图10，在压力冲击中相对于测量通道27密封地关闭压力通道21H，且因此保护压力传感器40不受损伤和/或防止泄露。在此，不允许的过压可通过电子计算部41通过显示装置42的闪烁、“警告”输出或其他警报措施被提示。

图14示出具有图2中的压力接头3的修改的测量设备，在其中，模制优选由塑料注塑的刻度盘5、斜坡50和止挡51，其将指针4无机构地捕获在过压位置上的测量管6上，且可抵抗进一步向前或向后旋转地固定。因此在下述情况下也可看到警告状态，即，当压力已经再次下降然而亦然存在可能的危险性时。

图15A示出图14中的修改的测量设备，在其中，测量弹簧6被成形为螺旋形的，且在其中，同样模制优选由塑料注塑的刻度盘5、斜坡50和止挡51，其将指针4无机构地捕获在过压位置上的测量管6上，且可抵抗进一步向前或向后旋转地固定。在此也示出具有排出开口53的可安置的可视玻璃52，该排出开口通过覆盖部54被封闭。

图1、14和15示出不同于EN 837的刻度盘的实施方式，因为在此针对通常刻度盘的270°上的区域不作为压力区域显示装置和计算部。代替地，根据本发明，更小的部分区域仅被设计用于压力显示装置，且更大的部分区域设置有警告标示或红色的或橙色的或划影线的警告区域，其提示紧急的过压状态。在此，使用例如180°上的正常显示区域或使用不同于正常情况的另一区域。

同时可设想，斜坡或卡爪50同样被涂红色漆，且此外在设备中集成针对过压的其他功能。因此，可通过每次磁性触发的光栅、接触触发或簧片开关激活在测量设备的壳体上或中的喇叭、汽笛、闪光或闪光灯，测量设备通过电池供电或通过太阳能电池缓冲器或环境测量设备的其他能量转换器供电。对此，作为能源，除了光也可设想热、运动或流体自身，例如在使用燃料电池时氢作为流体的情况下。

在此，也可设想，警告信息通过网络、SMS或GPRS或根据其他无线电标准或协议发生，其包含通过卫星将位置和耐压瓶的状态、传递到警告中心。

可设想在图15A中所示的将指针固定在警告区域中的斜坡、卡爪50在与刻度盘的组合中在另一压力计结构上，如例如在图1中的。

图15B以剖视图示出图15A中的测量设备，其具有带有上方布置的透视盖板52的压力接头3中的关闭件(20,22)，盖板可通过锁定或挤压安装在壳体55上。

图16示出例如在不允许的加热时或在翻倒之后的压缩气体气瓶中的压力变化曲线，其中，目前可在15分钟之后例如通过冷却实现压力下降。在另一变化中，流体尽管进一步冷却但还可反应，且可出现具有超过200巴的冲击式压力升高的压力波，特别直至大于等于300巴。最迟在图16的点A上，在压缩气体气瓶中的压力冲击式升高。这可导致测量件不允许地排气且危及测量件破裂。

在该阶段中的压力升高以5至50巴/分钟，在极端情况下冲击式的以从50至150巴/分钟或直至2至50巴/秒的压力速率升高。

最迟在此利用所示的节流阀和关闭件的所限定的响应，且防止流体流出，且保护用户、在空间中工作的人员、或耐压瓶免受危险的不受控的情况。这此外可以是在具有例如乙炔的压缩气体气瓶运行中消除火灾的消防单元，或是用户，耐压瓶无意地翻倒。通过持续警告显示可提早导入必要的安全措施。

然而，原理上多个触发机构是可行的，在此为两个：

在第一情况下，压力从40至50巴冲击式地升高到超过300巴。在此，压力梯度为10巴/秒的多倍，或者比壁冲击式或冲击式更快。在此，只要压力波到达诸如橡胶球的关闭件，节流阀密封设备接头。

在第二情况下可行的是，压力缓慢地从耐压瓶的正常充气压力升高至测量环节的破裂压力。压力梯度为10巴/秒的多倍(即，相比于前述情况缓慢)。在该情况下，在测量环节破裂之后才导致节流阀起作用，因为容积才被移动，其致使关闭件成“触发”运动。

在例如在图14或15中的无机构的压力测量设备中，例如350至450巴的破裂压力的所出现的、冲击式的压力差，可能在该情况下导致短时间的气体排出，当然节流阀将立即“开动”且可靠地防止进一步泄露，因为节流阀同样冲击式地封闭压力通道。

本发明不限制于之前所列的实施例。本发明可在权利要求书的范围内被修改。同样地，从属权利要求中的单个方面可相互组合。

Claims (13)

1.一种压力测量系统(1)，其包括压力接头(3)、测量件(8)以及分析评估装置或信号传输装置，其中，测量件(8)与压力接头(3)压力密封地连接，且其中，压力接头(3)内部具有压力通道(21、27)，该压力通道与测量件(8)压力密封地连接，其特征在于，在压力通道(21)中置入可运动的关闭件(20)，该关闭件在压力或体积升高时密封压力通道(21、27)。

2.根据权利要求1所述的压力测量系统，其特征在于，关闭件(20)是a)至少一个模制体，特别是球体、圆柱形模制体、中空圆柱体、筒、一侧封闭的筒或活塞，或b)关闭件以两部分布置结构的方式存在，其中，该布置结构包括i)中空活塞形模制体(22)和被布置在该模制体中的关闭件(20)，或ii)作为关闭件(20)的可运动模制体以及支撑部(34)。

3.根据权利要求1或2所述的压力测量系统，其特征在于，关闭件是可形变的的模制体(20A)，特别是由橡胶、硅树脂或弹性压铸件制成。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的压力测量系统，其特征在于，关闭件是一侧封闭的筒(20D)和/或圆柱形的模制体(20E、20F)，其中，关闭件在其外圆周上具有至少一个环形的密封部。

5.根据前述权利要求中任一项所述的压力测量系统，其特征在于，关闭件在压力通道中从额定位置(X)通过压力通道中的压力冲击或压力波能被置入密封位置(Y)。

6.根据前述权利要求中任一项所述的压力测量系统，其特征在于，关闭件(20)在引导部分(22)内通过压力冲击或体积波从额定位置(X)被置于密封位置(Y)，且然后压力密封地关闭至测量件(8)的压力通道(27)。

7.根据前述权利要求中任一项所述的压力测量系统，其特征在于，关闭件(20)通过压力冲击或体积波穿过压力接头(3)的容积部分，且在此，所限定的体积(h2)进入测量件的内部容积和/或密封压力通道(27)，且在此压力密封关闭压力通道。

8.根据权利要求7所述的压力测量系统，其特征在于，所限定的体积(h2)进入测量件的内部容积和/或密封压力通道(27)且通过所限定的体积偏移出现所限定的压力，该压力作为过压以警告指示被显示在分析评估装置/显示装置(5)上。

9.根据前述权利要求中任一项所述的压力测量系统，其特征在于，由于作为对压力升高的计算分析的压力冲击或体积波而在显示装置(5)或刻度盘(5)上持续显示报警。

10.根据权利要求9所述的压力测量系统，其特征在于，在分析评估装置/显示装置(5)上通过下述方式持续显示警告指示，即，指针(4)通过优选由斜坡(50)或止挡(51)形成的措施而在警告位置(Z)上被捕获和/或被保持。

11.根据权利要求1至9中任一项所述的压力测量系统(1)，其特征在于，置入可运动的关闭件(20)，该关闭件在包括突然的或冲击式的压力提高的压力升高时密封压力通道(21、27)。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的压力测量系统(1)，其特征在于，

i)突然或冲击式的压力升高，包括

a)压力梯度为5至150巴/分钟，或

b)压力梯度为10巴/秒的多倍；或

ii)压力升高到大于等于350巴，特别为350至450巴，导致测量系统破裂以及流体泄露，以及，可运动的关闭件(20)通过在压力通道(21、27)中泄露的流体导致的体积升高而密封压力通道(21、27)。

13.一种对根据权利要求1至10中任一项所述的压力测量系统的应用，该压力测量系统应用i)在压力系统上或ii)在压缩气体气瓶上、特别是在填充有焊接气体、特别是填充有包含乙炔的气体或混合气体的压缩气体气瓶上。