CN112714864A - 压力或流量测量单元 - Google Patents

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Abstract

压力测量单元(1)或流量测量单元具有管段(6)，在管段的横截面中设有加载待测量的压力的能弹性偏转的膜片(7)或由流体穿流的能弹性偏转的测量孔板。膜片(7)或测量孔板与管段(6)一件式地制成并经由固体铰接部(8)相连。在固体铰接部(8)的区域中，在管段(6)的外侧上或以能从该外侧触及的方式设有传感器机构，传感器机构检测膜片(7)的或测量孔板的偏转。为了在装入压力或流量测量单元时将力引导经过固体铰接部(8)，设有管形的承载部件(10)，承载部件的内径大于管段(6)的外径并且承载部件在其横截面中具有壁(11)，该壁具有居中的圆形开口(12)，缩短到壁(11)的厚度的管段(6)插入到该开口中。

Description

压力或流量测量单元
技术领域
本发明涉及一种压力或流量测量单元，其具有管段，在管段的横截面中布置有加载待测量的压力的、能弹性偏转的膜片或者布置有由流体穿流的、能弹性偏转的测量孔板，其中，膜片或测量孔板与管段由同一材料一件式地制成并且经由固体铰接部相连，并且其中，在固体铰接部的区域中，在管段的外侧上或以能从该外侧触及的方式布置有传感器机构，该传感器机构检测膜片的或测量孔板的偏转。
背景技术
在从DE 10 2015 216 626 A1已知的这种压力测量单元中，为了实现固体铰接部，膜片在其环周区域中具有比在其中央区域中更小的厚度。另外，膜片在两侧上分别经由沟槽过渡到管段中。管段的外壁在与膜片相对置的区域中包含用于减小管厚度的凹部。在该凹部中可以设有间隙，该间隙相对于膜片居中地延伸并且部分地伸入到膜片中。传感器机构形成为应变传感器(应变测量带)并且设置在管段的凹部中和/或在间隙的与沟槽相对的内壁处。
从DE 10 2017 202 896 A1中已知一种根据差压式流量测量法工作的流量测量单元，该流量测量单元与上述已知的压力测量单元的区别在于设置由流体穿流的测量孔板来代替膜片。
在从DE 10 2015 216 624 A1中已知的压力测量单元中，膜片在中间区域中具有高的抗弯强度并且在边缘区域中在轴向上弹性地支承在管段中，其中弹性支承通过借助两个基本上平行于膜片平面延伸的、关于管轴线旋转对称的支腿进行悬挂来实现。为了形成这两个支腿，膜片的端侧可以具有沿径向方向伸入膜片中的槽。与待测量的压力相关的膜片位移可以通过借助于激光进行的光学测量利用适当安置的电极进行电容式测量、磁测量或超声测量或借助于安装在支腿的两个内侧上的应变传感器来进行。
从DE 10 2015 223 784 A1中已知的压力测量单元与上述已知的压力测量单元的区别在于，在两个支腿之间延伸的并且在径向上至少部分地超出管段外侧的接片形的传递机构表现膜片的轴向位移，并且用于检测膜片位移的机构设置在管段的外侧上。
从DE 10 2008 002 671 A1中已知一种压力传感器装置，其具有管和设置在其中的分离膜片，管和分离模块由同一材料一件式地制成。该管在其环周侧上相对于分离膜片具有凹部，在凹部的区域中具有减小厚度的管壁用作为侧壁膜片。施加在分离膜片上的差压导致其变形。因为分离膜片以T形撞击侧壁膜片，所以在那里由于高刚性而不发生变形，以使传递到侧壁膜片上并借助在那里设置在凹部中的应变传感器检测分离膜片的变形。
DE 197 38 704 A1示出一种差压测量单元，其在两侧由外部压力帽封闭。为此，借助夹紧螺栓将压力帽与壳体密封地紧固。两个压力帽中的每一个均包含压力输送开口，经由压力输送开口输送压力，应当测量压力的差。在开头所述类型的流量传感器中，刚好在压力帽的力配合部中存在灵敏的固体铰接部，使得螺钉的高转矩可以导致单元的张紧，这又引起零点的偏移。
当开头提到类型的流量测量单元安装在两个法兰之间的管道中时，也会出现该问题。
发明内容
根据本发明，该问题通过如下方式解决，即在开头部分提出类型的压力或流量测量单元中设有管形的承载部件，承载部件的内径大于管段的外径，并且承载部件在其横截面中具有壁，该壁具有居中的圆形开口，缩短到壁厚度的管段插入到圆形开口中，其中，管形的承载部件在轴向方向上在两侧超出管段。
在包含根据本发明的压力测量单元的差压测量装置中，管形的承载部件在其两个端部处由外部的压力帽(加工连接帽)封闭，压力帽包含压力输送开口并且借助于夹紧螺栓与承载部件以密封方式紧固在一起。
在包含根据本发明的流量测量单元的流量测量装置中，管形的承载部件利用其两个端部处伸入到引导流体的管道中。为此目的，管形的承载部件的端部可以设有加工法兰。
在这两种情况下，夹紧力或组装力由管形的承载部件吸收并被引导围绕压力或流量测量单元的固体铰接部，由此实现明显更高的性能(零点稳定性)。
具有膜片或测量孔板的管段能以不同的方式、例如通过压配合和/或粘接紧固在壁的开口中，其中该管段优选沿着圆形开口与壁焊接。
为了在固体铰接部的区域中向外电接触传感器机构，圆形开口的内壁优选包含环绕的槽，从外部横向地延伸穿过管形的承载部件和壁的钻孔通入该槽中。
出于相同的目的，管段的外壁包括环绕的槽。该槽优选具有如下宽度，该宽度使得管段在管段的两个端部处分别形成凸缘式的法兰，该法兰在将管段焊接在壁中时用作进行稳固的焊缝。
附图说明
根据以简化示意图显示本发明的实施例的附图，下面更详细地阐述本发明以及设计方案和优点。附图详细示出：
图1示出根据本发明的压力测量装置的一个实施例的纵截面图，
图2示出根据本发明的流量测量装置的一个实施例的纵截面图，
图3示出根据本发明的压力或流量测量单元的第一实施例的细节，
图4示出根据本发明的压力或流量测量单元的第二实施例的细节，
图5示出根据本发明的压力或流量测量单元的第三实施例的细节，并且
图6示出根据本发明的压力或流量测量单元的第四实施例的细节。
在附图中，相同的部件具有相同的附图标记。
具体实施方式
图1示出具有压力测量单元1的差压测量装置的纵截面图，压力测量单元在两侧由外部的压力帽2、3封闭。两个压力帽2、3中的每一个包括压力输送开口4、5，经由压力输送开口输送压力，其中应当测量压力的差。
压力测量单元1包括管段6，在管段的横截面中布置有加载待测量的差压的、能弹性偏转的膜片7。膜片7和管段6由同一材料(例如钢)一件式地制成并且经由固体铰接部8相连。为了形成固体铰接部8，管段6在其环周侧上在与膜片7相对置的区域中包含凹部9，由此减小了管段6在膜片7的两侧的壁厚。如在此所示，凹部9可以在局部构造或围绕管段6构造。在凹部9中或以能从该凹部触及的方式，在固体铰接部8处布置有在此未示出的传感器机构，该传感器机构检测膜片7的偏转。
具有膜片7的管段6设置在管形的承载部件10中，承载部件的内径大于管段6的外径，并且承载部件在其横截面中具有壁11，该壁具有居中的圆形开口12。管段6装入该开口12中并且在此与壁11固定地连接。特别地，管段6可以沿着圆形开口12与壁11焊接。为了在固体铰接部8的区域中将电接触导线从传感器机构向外引导，圆形开口12的内壁包括环绕的槽13，从外部沿轴向延伸经过管形的承载部件10和壁11的钻孔14通入该槽中。管段6的长度对应于壁11的厚度，使得管段6在管段的两个端部处与壁11齐平，并且管形的承载部件10在轴向方向上在两侧超出管段6。
压力帽2、3贴靠管形的承载部件10的端部，并且借助于夹紧螺栓15、16与承载部件10以密封方式紧固在一起。夹紧力被管形的承载部件10完全吸收并被引导围绕压力测量单元1的固体铰接部6。
图2示出具有流量测量单元17的流量测量装置的纵截面图，流量测量单元与图1所示的压力测量单元1的区别在于，设置由流体18穿流的测量孔板19来代替膜片7。测量孔板19在其中心具有孔板开口20，通过该孔板开口使流动横截面变窄。因此，流动的流体18引起测量孔板19上的压降，从而使测量孔板变形和偏转。管形的承载部件10在其两个端部处设有加工法兰21、22，以便将流量测量单元17装入在此未示出的、引导流体18的管道中。
下面的图3至图6示出作为在固体铰接部6的区域中的细节的、根据本发明的压力测量单元1或流量测量单元17的不同实施例。
在图3所示的示例中，通过如下方式形成固体铰接部8，即管段6的壁厚在膜片7或测量孔板17的两侧通过在其环周侧上所包含的凹部9减小。以T形方式撞击到管段6上的膜片7或测量孔板17的偏转被传递到管道6的厚度减小的壁上并且在那里借助于应变传感器23、24被检测。管段6的外壁除了包括局部的凹部9之外还包括环绕的槽25，使得管段6在管段的端部处形成凸缘式的法兰26、27，管段6在法兰处与壁11焊接。
在图4中示出的实施例与根据图3的实施例的区别在于，在膜片7或测量孔板19撞击到管段6上并且过渡到管段中的位置处，在膜片7或测量孔板19的两侧分别将沟槽28、29加工到管段6的壁中，并且如在此所示的那样优选但是非强制性地也加工到膜片7或测量孔板19中。应变传感器24、24在管段6的环周侧上与沟槽28、29相对地设置在凹部9中。间隙30从管段6中的凹部9的底部延伸进入膜片7或测量孔板19中，在该间隙中可以与沟槽28、29相对地设置另外的应变传感器31、32。
如图4所示，膜片7或测量孔板19在其中心区域33中可以具有比其外部区域中更大的厚度，膜片或测量孔板经由该外部区域与管段6连接。
在图5和图6所示的实施例中，膜片7或测量孔板19在边缘区域中沿轴向方向弹性地支承在管段6中，其中弹性支承通过借助两个基本上平行于膜片7或测量孔板19的平面延伸的、关于管轴线旋转对称的支腿34、35进行悬挂来实现。在支腿34、35(图5)处或可选地在两个支腿之间延伸的指针形的杆36(图6)处布置有电极37、38，该电极与相对置的位置固定的电极39、40一起形成用于检测膜片7或测量孔板19的偏转的电容式的传感器机构。

Claims (6)

1.一种压力或流量测量单元(1、17)，具有管段(6)，在所述管段的横截面中布置有加载待测量的压力的、能弹性偏转的膜片(7)或者布置有由流体(18)穿流的、能弹性偏转的测量孔板(19)，其中，所述膜片(7)或测量孔板(19)与所述管段(6)由同一材料一件式地制成并且经由固体铰接部(8)相连，并且其中，在所述固体铰接部(8)的区域中，在所述管段(6)的外侧上或以能从该外侧触及的方式布置有传感器机构，所述传感器机构检测所述膜片(7)的或测量孔板(19)的偏转，其特征在于，设有管形的承载部件(10)，所述承载部件的内径大于所述管段(6)的外径，并且所述承载部件在所述承载部件的横截面中具有壁(11)，所述壁具有居中的圆形开口(12)，缩短到所述壁(11)的厚度的所述管段(6)插入到所述圆形开口中，其中，管形的所述承载部件(10)在轴向方向上在两侧超出所述管段(6)。
2.根据权利要求1所述的压力或流量测量单元(1、17)，其特征在于，所述管段(6)沿着所述圆形开口(12)与所述壁(11)焊接。
3.根据权利要求1或2所述的压力或流量测量单元(1、17)，其特征在于，所述圆形开口(12)的内壁包括环绕的槽(13)，从外部横向地延伸穿过管形的所述承载部件(10)和所述壁(11)的钻孔(14)通入到该槽中。
4.根据前述权利要求中任一项所述的压力或流量测量单元(1、17)，其特征在于，所述管段(6)的外壁包括环绕的槽(25)，该槽的宽度使得所述管段(6)在所述管段的端部处形成凸缘式的法兰(26、27)。
5.一种差压测量装置，具有根据前述权利要求中任一项所述的压力测量单元(1)，其特征在于，管形的所述承载部件(10)在所述承载部件的两个端部处由外部的压力帽(2、3)封闭，所述压力帽包含压力输送开口(4、5)，并且所述压力帽借助于夹紧螺栓(15、16)与所述承载部件(10)以密封方式紧固。
6.一种流量测量装置，具有根据权利要求1至4中任一项所述的流量测量单元(17)，其特征在于，管形的所述承载部件(10)在所述承载部件的两个端部处构造成用于装入到引导所述流体的管道中。
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