CN107003200A - 在自动化技术中使用的现场装置的压力平衡元件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种压力平衡元件(1)，用于平衡在分配给在自动化技术中使用的现场装置的至少两个空间区域之间的压力差，包括主体(2)和圆盘形承载部件(4)，所述主体由用于将压力平衡元件(1)紧固在现场装置的壁中的具有轴向孔(5)的紧固元件(3)组成，所述圆盘形承载部件(4)具有侧端面，其中所述圆盘形承载部件(4)设有规定数量(n，其中n＞2)的对应于轴向孔(5)的基本上径向延伸的凹口(6)，其中所述径向延伸的凹口(6)彼此偏离规定的角度偏离，并且其中所述径向延伸的凹口(6)在圆盘形承载部件(4)的侧端面(7)的区域中设有透气挡液的薄膜(8)。

Description

在自动化技术中使用的现场装置的压力平衡元件
技术领域
本发明涉及一种压力平衡元件。
背景技术
传感器用于在自动化技术中检测过程变量，例如被集成在料位测量装置、流量测量装置、压力和温度测量装置、分析测量装置等中。装置检测对应的过程变量：料位、流量、压力、温度、分析数据，诸如pH、透明度或者电导率。致动器(诸如例如阀或泵)被用于影响过程变量。流体在管线部分中的流速或者容器中的料位因此能够借助于致动器而进行改变。传感器和致动器通常被指定为现场装置。结合本发明，现场装置因此指定面向过程的并且提供或者编辑过程相关信息的所有装置。
DE 10 2012 109 632 A1公开了一种用于压力的度量学检测的测量传感器，所述压力待被检测为与在测量传感器周围主导的参考压力相比较的相对压力。所述测量传感器具有如下部件：外壳；布置在外壳中的相对压力传感器；压力供应，借助于所述压力供应将待被测量的压力供应到相对压力传感器；以及参考压力供应，借助于所述参考压力供应将参考压力提供供应到相对压力传感器。所述参考压力供应终止于外壳的外壁中的开口，参考压力对抗着外壳的外部发挥作用。封口被插在面对着开口的末端区域中，其将位于背离开口的封口侧的参考压力供应的内腔与外部密封。此外，设置毛细管，通过毛细管位于封口的背离相对压力传感器的一侧的参考压力供应器的区域被孔连接，该孔延伸通过封口至被封口密封的参考压力供应的内腔。该技术方案防止湿气进入参考压力传感器的内部。应当指出的是，湿气的穿透实质上削弱了测量传感器的测量精度，并且在极端的情况下能够导致测量压力的压力传感器完全失效。
DE 20 2011 108 899 U1公开了一种相对压力测量换能器，该换能器具有外壳，带有用于提供压力相关的初级电信号的压力测量换能器的压力传感器，以及电子电路，该电子电路用于驱动压力测量换能器并且用于处理初级信号，以便提供初级信号相关的信号作为电子电路输出端处的测量值。压力传感器和电子电路被设置在外壳内。外壳具有介质压力开口和参考空气路径，其中压力传感器可以通过介质压力开口而被供给介质压力，并且通过参考空气路径而被供给周围的空气，用于提供大气压力。参考空气路径包括过滤元件，保护压力传感器不被湿气穿透。参考空气路径在外壳的表面中具有至少两个参考空气通风开口，其中至少一个开口路径从每个过滤元件延伸到参考空气通风开口。开口路径被相对于彼此定位和定向，使得开口路径从至少一个过滤元件无上升地延伸到参考空气通风开口。这允许水从过滤元件排出。
DE 10 2008 018 900 A1公开了一种压力平衡丝扣接头，具有管状薄膜和可调节的体积流量。所述压力平衡丝扣接头具有透气的半渗性引入，并且由底部零件和作为顶部零件的盖组成。这两部分被相互连接。底部零件由中空的圆柱体形成。径向的通风通道被设置在底部零件的顶部边缘和盖之间。管状薄膜被设置在底部零件的中空圆柱体中。选择管状薄膜的轴向尺寸，使得其顶部边缘与盖的内表面接触，并且其底部边缘与底部零件的界定中空圆柱体的内表面接触。由于柔性的管状薄膜在径向上不具有特定的接触表面，并且不以适配在压力平衡丝扣接头中的形状附接，存在的危险是流入或流出的气体介质将不遵循图5中识别的路径，而是宁愿将沿着管状薄膜的顶部或底部边缘流动，并且通过径向开口49不经过滤地离开外壳，或者将不经过滤地流入外壳内。
发明内容
本发明的目的是提出一种压力平衡元件，所述元件可靠地实现了其过滤功能，与自动化现场装置的安装位置无关。
本发明涉及一种压力平衡元件，用于平衡分配给在自动化技术中使用的现场装置的至少两个空间区域之间的压力差，包括主体和具有侧端面的圆盘形承载部件，主体由具有轴向孔的紧固元件组成，并且用于将压力平衡元件紧固在现场装置的壁中，其中所述圆盘形承载部件设有规定数量的基本上径向延伸的对应于轴向孔的缺口，其中所述径向延伸的缺口彼此偏离规定的角度偏离，并且其中所述径向延伸的缺口在圆盘形承载部件的侧端面的区域中设有透气的挡液薄膜。根据本发明，提供了覆盖外部端面和侧端面的区域中的圆盘形承载部件的保护帽。这有效地在没有减少其过滤功能的情况下防止了薄膜被弄脏、喷水以及机械损伤。
当承载部件具有圆形的横截面时，所述端面将是环形的或者将是放射状的端面；当横截面具有拐角时，所述端面将由规定数量的互相连接的长方形部分构成。
所述压力平衡元件能够与现场装置的安装位置无关地满足压力平衡功能，这是因为它始终具有多个可利用的“气路”。多个气路对应于圆盘形承载部件中的连接到轴向孔的径向设置的缺口。即使在最坏的情况下，当径向设置的缺口之一即气路被阻塞时，能够通过未阻塞的冗余缺口平衡压力。阻塞可能由集在薄膜上的冷凝水和/或沉积在薄膜上的尘土或灰尘引起。
优选地，开口槽被设置在端面区域中的保护帽内，根据具体情况，冷凝水能够通过开口槽滴落，取决于压力平衡元件的安装位置。
终止于侧端面的径向延伸的缺口的数量可以是任意的；然而，必须提供至少两个缺口。径向延伸的缺口之间的角度偏离值也可以是任意的。优选地，数量为n的径向延伸的缺口的角度偏离值是360°/n。因此，优选在直径上设置两个缺口，三个缺口具有120°的角度偏离值，并且四个缺口具有90°的角度偏离值。
根据本发明的压力平衡元件可以由塑料和/或金属制成。
在根据本发明的压力平衡元件的一种有利实施例中，所述圆盘形承载部件在侧端面的彼此轴向偏离的两个区域的每一个区域中具有止挡边缘。在该实施例中，薄膜被设计为环形带，并且被紧固在两个止挡边缘之间。能够例如通过薄膜上的附加粘结点而加强到侧端面的附接。该实施例使薄膜有可能同时地封闭所有的缺口。当然，薄膜也可以由独立的部分组成，它们被设置成使它们在侧表面的区域中封闭缺口。
所述薄膜优选被设计为透气的，并且是单向透水的。此外，所述薄膜优选由防水的疏水材料组成。所述薄膜优选由Gore-Tex制成。
此外，本发明涉及一种具有至少一个第一内腔的自动化现场装置，其中根据本发明的压力平衡元件被设置在所述现场装置的壁中，所述壁将所述现场装置的内腔与周边环境隔开。在该实施例中，所述压力平衡元件因此被定位在所述现场装置的外壁中。在DE 102012 109 632 A1中描述了一种示例性的实施例。
而且，本发明涉及一种具有至少一个第一内腔和一个第二内腔的自动化现场装置，其中所述第一内腔和所述第二内腔由中间壁彼此分开，并且其中根据本发明的压力平衡元件被设置在两个内腔之一的外壁中。对应的技术方案已经在命名“双重密封”之下成为已知的。
而且，本发明是一种用于压力的度量学检测的相对压力测量传感器，所述压力待被检测为与在测量传感器的周边环境中主导的参考压力相比较的相对压力，所述相对压力测量传感器具有：设置在外壳中的相对压力传感器；压力供应，借助于所述压力供应将待测量的压力供应给相对压力传感器；以及参考压力供应，借助于所述参考压力供应将参考压力供应给相对压力传感器。所述参考压力供应终止于外壳的外壁中的开口内。根据本发明的压力平衡元件被插入开口内或所述参考压力供应内。例如，在前面提到的DE 10 2012109 632 A1中描述了可以与压力平衡元件一起使用的一种对应的相对压力传感器。
附图说明
参照附图更加详细地解释本发明。图中示出的是：
图1：根据本发明的压力平衡元件的实施例的透视图；
图2：根据通过图1中示出的压力平衡元件的指示A-A获得的纵截面，
图3：根据图1中示出的本发明的压力平衡元件的实施例的分解图，
图4：通过图3中示出的压力平衡元件的实施例、根据指示B-B获得的截面，以及
图5：具有根据本发明的压力平衡元件的现场装置的示意图。
具体实施方式
参照附图，将更加详细地解释根据本发明的压力补偿元件1的优选实施例。图1示出了透视图，图2示出了根据图1中的指示A-A获得的纵截面，图3示出了图1中示出的实施例的分解图，并且图4示出了根据指示B-B获得的图3中示出的实施例的纵截面。根据本发明的压力平衡元件1用于平衡在分配给自动化现场装置13的两个空间区域之间的压力差。压力平衡元件1具有主体2、圆盘形承载部件4和保护帽11，主体2由带轴向孔5的细长紧固元件3组成，紧固元件3用于将压力平衡元件1紧固在现场装置13的壁15中。压力平衡元件1本身借助于例如丝扣接头、夹具或者粘附而紧固在现场装置13的壁15中。
当压力平衡元件1处于已组装的状态时，保护帽1被紧紧地连接到圆盘形承载部件4。通过粘附、焊接(诸如点焊)机械丝扣接头或者通过设置在保护帽11的自由底部边缘的区域中的弹性爪进行永久性或可拆卸连接。对应的永久性或可拆卸附接对于本领域技术人员而言是已知的，使得不必做进一步说明。
在保护帽11的覆盖区域中设置开口22是有利的，形成的任何冷凝物能够由开口排出。
圆盘形承载部件4以侧端面7为边界。在圆盘形承载部件4中设置了预定数量(n，其中n≥2)的缺口6，缺口6基本上径向地延伸并且对应于紧固元件3中的轴向孔5。被设计为孔的径向延伸的缺口6相对于彼此偏离特定的角度偏离。在侧端面7的区域中，圆盘形承载部件4中的径向延伸的缺口6设有挡液的透气薄膜8。
在附图示出的实施例中，圆盘形承载部件4具有4个径向设置的缺口6。这些缺口被设置成基本上处于相对于彼此角度偏离90°处。
在示出的示例中，侧端面7的顶部和底部边缘被设计为轴向止挡边缘9、10；而且，侧端面7用作薄膜8的这种接触表面。在呈现的情况下，环形薄膜8被定位在两个止挡边缘9、10之间。薄膜8在圆盘形承载部件4的侧端面7中封闭所有的缺口6。薄膜8是一个单向可透水蒸气的防水透气薄膜，优选由Gore-Tex制成。当然，透气薄膜8足以覆盖缺口6。优选地，覆盖缺口6的环形薄膜8或薄膜片被紧紧地连接到侧端面7的表面或者部分表面。密封件12确保气态介质专门地流经设有薄膜8的径向设置的缺口6。
图5示出了具有根据本发明的压力平衡元件1的现场装置13的示意图。在示出的情况下，现场装置13是电子振动传感器。对应的传感器由申请人提供并在市场上销售，对于不同的应用采用不同的设计。
如同每个用于测定和监视过程变量(在这种情况下，容器中的介质的限制液位、介质的密度和/或粘度)的传感器一样，现场装置13具有外壳14和传感器元件21，电子元件(未示出)位于外壳中。
在将具有电子部件的内腔16、18与外部周边环境17分隔开来的外壳14的外壁15中，根据本发明的压力平衡元件1被设置在开口20中。图5也示出了具有两个内腔16、18的现场装置13的实施例。取决于现场装置13的实施例和现场装置13的制作要求，根据本发明的至少一个压力平衡元件1被定位在内腔16和/或内腔18的外壁中。
参考数字列表
1 压力平衡元件
2 主体
3 紧固元件
4 圆盘形承载部件
5 轴向孔
6 径向设置的缺口
7 侧端面
8 薄膜
9 止挡边缘
10 止挡边缘
11 保护帽
12 密封件
13 现场装置
14 外壳
15 壁
16 第一内腔
17 外部周边环境
18 第二内腔
19 中间壁
20 开口
21 传感器元件
22 端面
23 开口槽

Claims (9)

1.一种压力平衡元件(1)，用于平衡在分配给自动化现场装置(13)的至少两个空间区域之间的压力差，具有主体(2)和圆盘形承载部件(4)，所述主体由用于将所述压力平衡元件(1)紧固在所述现场装置的壁中的具有轴向孔(5)的紧固元件(3)组成，所述圆盘形承载部件(4)具有侧端面，其中在所述圆盘形承载部件(4)中设置了预定数量(n，其中n≥2)的缺口(6)，所述缺口基本上径向延伸并且对应于所述轴向孔(5)，
其中所述径向延伸的缺口(6)彼此偏离规定的角度偏离，
其中所述径向延伸的缺口(6)在所述圆盘形承载部件(4)的所述侧端面(7)的区域中提供有至少一个挡液透气的薄膜(8)，并且
其中提供在端面(22)和所述侧端面(7)的区域中覆盖所述圆盘形承载部件(4)的保护帽(11)。
2.根据权利要求1所述的压力平衡元件，其中所述数量(n)的径向延伸的缺口(6)的所述角度偏离优选为360°/n。
3.根据权利要求1所述的压力平衡元件，其中在所述圆盘形承载部件(4)中设置四个径向设置的缺口(6)，所述缺口基本上具有90°的角度偏离。
4.根据前述权利要求中至少一项所述的压力平衡元件，其中所述圆盘形承载部件(4)在所述侧端面(7)的彼此轴向偏离的两个区域的每一个区域中具有止挡边缘(9、10)。
5.根据前述权利要求中的一项或多项所述的压力平衡元件，其中所述薄膜(8)被设计成环形的并且被附接在两个止挡边缘(9、10)之间。
6.根据前述权利要求中的一项或多项所述的压力平衡元件，其中所述薄膜(8)是单向可透水蒸气的防水的透气薄膜。
7.具有至少一个第一内腔的自动化现场装置，其中如权利要求1-6中至少一项所述的压力平衡元件(1)被布置在所述现场装置(13)的外壳(14)的壁(15)中，所述壁将内腔(16、18)与所述现场装置(1)的外部周边环境(17)分离开来。
8.具有至少一个第一内腔(16)和第二内腔(18)的自动化现场装置，其中所述第一内腔(16)和所述第二内腔(18)由中间壁(19)相互隔开，其中如在权利要求1-6中至少一项所述的压力平衡元件(1)被布置在两个内腔(16、18)的至少一个的外壁中。
9.用于压力的度量学检测的相对压力测量传感器，所述压力待被检测为与在测量传感器的周围主导的参考压力相比较的相对压力，所述相对压力测量传感器具有：布置在外壳(14)中的相对压力传感器；压力供应，借助于所述压力供应将所述待被测量的压力供应到所述相对压力传感器；以及参考压力供应，借助于所述参考压力供应将所述参考压力供应到所述相对压力传感器，其中所述参考压力供应终止于所述外壳的外壁的开口中，其中如在权利要求1-6中至少一项所述的压力平衡元件(1)被插入所述开口或所述参考压力供应内。
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