CN113091994A - 一种高静压差压变送传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高静压差压变送传感器，由固定接头、高压过线器、过线器密封环、釜体‑过线器转接头、传感器数据线、传感器高压腔体、低压端管线接头、高低压隔离密封环、电容式差压传感器探头、高压端管线接头、膜片限位结构、高压腔体盖板以及若干固定螺栓组成。本发明将电容式差压传感器探头整体处于静压中，探头内外达到压力平衡，使电容式差压变送器可以工作到更高的静压。

Description

一种高静压差压变送传感器

技术领域

本发明属于差压传感器领域，具体涉及一种高静压差压变送传感器。

背景技术

差压传感器是测量传感器两端压力差的传感器。按照测量原理区分，常见的差压传感器有电容式、扩散硅、硅压阻、硅谐振、应变片等种类。其中以电容式应用最广泛。电容式差压传感器出现的比较早，是一种经典的差压测量解决方案，具有精度高、体积小、重量轻、坚固耐振、调整方便、长期稳定性高、单向过载保护特性好、温度以及静压影响较小等特点。由于其现有结构的原因，市面上现有的电容式差压传感器静压最高只能做到40MPa。

电容式差压变送器的传感器工作原理是通过硅油传导的方式把压力传导至传感器内部的中心膜片，使中心膜片出现位移。中心膜片与两固定电极板形成的电容值出现差值，此电容差通过信息处理电路输出,从而检测出高低压端的压差值。随着时代的发展，部分使用环境要求差压变送器的静压越来越高，现有电容式差压密封结构无法满足更高的静压，其他结构的差压变送器很难在高静压下有电容式差压变送器的稳定性以及精度。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种高静压差压变送传感器解决了现有技术中电容式差压传感器在高静压下稳定性低且易损坏的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种高静压差压变送传感器，包括固定接头、高压过线器、过线器密封环、釜体-过线器转接头、传感器数据线、传感器高压腔体、低压端管线接头、高低压隔离密封环、电容式差压传感器探头、高压端管线接头、膜片限位结构、高压腔体盖板以及若干固定螺栓；

所述固定接头与釜体-过线器转接头的一端通过螺纹固定，所述釜体-过线器转接头的另一端与传感器高压腔体固定，所述高压过线器设置于釜体-过线器转接头内部，所述过线器密封环设置于高压过线器与釜体-过线器转接头之间，所述传感器数据线穿设于高压过线器且与电容式差压传感器探头连接；所述传感器高压腔体为半空心圆柱体，其空心部分为圆柱体，沿其轴线的剖视图为凹字型；所述传感器高压腔体中空心部分的轴线与其轴线重合且存在一个端面重合；所述传感器高压腔体中空心部分的侧壁与其外表面之间设置有第一通孔以用于放置传感器数据线；所述传感器高压腔体中空心部分的未重合端面与传感器高压腔体的未重合端面之间设置有第二通孔；所述第二通孔设置于传感器高压腔体的轴线上，其位于传感器高压腔体的未重合端面的孔口上设置有低压端管线接头，所述传感器高压腔体的重合端面上设置有高压腔体盖板，所述传感器高压腔体与高压腔体盖板通过若干固定螺栓固定，所述高压腔体盖板上设置有第三通孔，所述第三通孔远离传感器高压腔体的孔口上设置有高压端管线接头；所述电容式差压传感器探头外表面与传感器高压腔体的内侧壁之间设置有高低压隔离密封环以用于隔离电容式差压传感器探头的高压端和低压端；所述电容式差压传感器探头的高压端设置有膜片限位结构。

进一步地，所述电容式差压传感器探头的低压侧膜片靠近低压端管线接头，其高压侧膜片靠近高压端管线接头。

进一步地，所述固定接头用于将高静压差压变送传感器固定与外部采集电路上。

进一步地，所述高压腔体盖板为圆柱体盖板，所述第三通孔位于其轴线上。

本发明的有益效果为：

(1)本发明提供了一种高静压差压变送传感器，能够工作到比现有传感器更高的静压。

(2)本发明将电容式差压变送器的探头整体放置到高静压环境，让其内外压力平衡，以提高其抗压能力和高静压的使用寿命。

(3)本发明将增加差压变送器单端极限受压能力。

附图说明

图1为本发明提出的一种高静压差压变送传感器的示意图。

其中：1-固定接头、2-高压过线器、3-过线器密封环、4-釜体-过线器转接头、5-传感器数据线、6-传感器高压腔体、7-低压端管线接头、8-高低压隔离密封环、9-电容式差压传感器探头、10-高压端管线接头、11-膜片限位结构、12-高压腔体盖板、13-固定螺栓。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

下面结合附图详细说明本发明的实施例。

如图1所示，一种高静压差压变送传感器，包括固定接头1、高压过线器2、过线器密封环3、釜体-过线器转接头4、传感器数据线5、传感器高压腔体6、低压端管线接头7、高低压隔离密封环8、电容式差压传感器探头9、高压端管线接头10、膜片限位结构11、高压腔体盖板12以及若干固定螺栓13；

所述固定接头1与釜体-过线器转接头4的一端通过螺纹固定，所述釜体-过线器转接头4的另一端与传感器高压腔体6固定，所述高压过线器2设置于釜体-过线器转接头4内部，所述过线器密封环3设置于高压过线器2与釜体-过线器转接头4之间，所述传感器数据线5穿设于高压过线器2且与电容式差压传感器探头9连接；所述传感器高压腔体6为半空心圆柱体，其空心部分为圆柱体，沿其轴线的剖视图为凹字型；所述传感器高压腔体6中空心部分的轴线与其轴线重合且存在一个端面重合；所述传感器高压腔体6中空心部分的侧壁与其外表面之间设置有第一通孔以用于放置传感器数据线5；所述传感器高压腔体6中空心部分的未重合端面与传感器高压腔体6的未重合端面之间设置有第二通孔；所述第二通孔设置于传感器高压腔体6的轴线上，其位于传感器高压腔体6的未重合端面的孔口上设置有低压端管线接头7，所述传感器高压腔体6的重合端面上设置有高压腔体盖板12，所述传感器高压腔体6与高压腔体盖板12通过若干固定螺栓13固定，所述高压腔体盖板12上设置有第三通孔，所述第三通孔远离传感器高压腔体6的孔口上设置有高压端管线接头10；所述电容式差压传感器探头9外表面与传感器高压腔体6的内侧壁之间设置有高低压隔离密封环8以用于隔离电容式差压传感器探头9的高压端和低压端；所述电容式差压传感器探头9的高压端设置有膜片限位结构11。

所述电容式差压传感器探头9的低压侧膜片靠近低压端管线接头7，其高压侧膜片靠近高压端管线接头10。所述固定接头1用于将高静压差压变送传感器固定与外部采集电路上。所述高压腔体盖板12为圆柱体盖板，所述第三通孔位于其轴线上。

在本实施例中，1、差压变送器采集电路板固定接头，其作用是固定用于数据处理的电路，此部件中间是空的，用于通过信号线，上面通过螺钉与数据处理电路板连接，下端通过螺纹和釜体-过线器转接头4连接。2、高压过线器，其主要作用是将传感器探头的信号由高压端引出到常压端，此部件放置于釜体-过线器转接头4内部，侧面通过过线器密封环3，能密封住高压流体不至于从侧面流出，此部件上下两端可接若干电线，在一端是120MPa的情况下也能保证上下两端导线连通而且和金属外壳绝缘。3、过线器密封环，其作用是密封高压过线器侧面。4、釜体-过线器转接头，其作用是连接釜体和高压过线器2将处于传感器高压腔体6内的信号线引出到常压，其特点是中空，下端有锥形密封面，可以通过拧紧和传感器高压腔体6密封上端通过螺纹和固定接头1连接。5、传感器数据线，其为差压变送器的探头部分数据线，其一端连接差压变送器探头的膜片以及外壳，另一端通过高压过线器连接到变送器的采集电路板。6、传感器高压腔体，其作用为装载差压变送器探头，承受高压，其整体结构是大圆柱内挖一个没有挖穿的小圆柱，侧面钻有若干用于和高压腔体盖板12连接的法兰孔；除去法兰孔的剖视图类似“凹”型，“凹”型的下凹部分是圆柱形孔，用于装传感器探头。“凹”型下面钻有小孔，小孔是差压变送器低压端的流体入口；侧面钻有小孔将探头的信号线引出到釜体-过线器转接头4；上面通过法兰结构与高压腔体盖板12密封连接。7、低压端管线接头，其接头通过螺纹连接至位于传感器高压腔体6上的低压流入端的小孔上，其流体连通电容式差压传感器探头的低压端、侧面和釜体-过线器转接头4中的环空中。8、高低压隔离密封环，其作用是隔离差压变送器的高压输入端和低压输入端，密封圈位于传感器高压腔体6内部，处于电容式差压传感器探头9和传感器高压腔体6的“凹”字型内壁侧面之间。9、电容式差压传感器探头，其总体结构和工作模式和传统的探头一致，其外形是一个圆柱形，侧面引出传感器探头的信号线，其外径和传感器高压腔体6内部直径一致，传感器装在传感器高压腔体6“凹”型内部。10、高压端管线接头，其接头通过螺纹连接到高压腔体盖板12上的小孔上，其管线中的流体通过高压腔体盖板12上的孔作用于图中传感器探头的右侧。11、膜片限位结构，其结构是中间带有微小过孔的金属圆盘，放置于电容式差压传感器9探头的侧面的金属膜片外，作用是防止差压过高时，金属片变形过大引起的传感器金属膜片损坏。12、高压腔体盖板，其总体结构类似法兰型状的盖板，其侧面钻有很多法兰的孔，用于拉紧盖板和高压传感器腔体6；中间有贯穿两侧的小孔，用于将高压端管线接头10中的流体连接到其侧面的传感器探头，和传感器高压腔体6连接的部分还有密封装置，让高压流体不从传感器高压腔体6内部泄漏。13、若干固定螺栓，其作用是固定传感器高压腔体6和高压腔体盖板12。

本发明的工作原理为：当低压端管线接头7有压力时，流体通过传感器高压腔体6中的小孔流入传感器左侧面的感应膜片和上下侧面，并且通过传感器数据线5所在的通道进入4釜体-过线器接头的下部分，但是被高压过线器2隔开，不能往上走；当高压端管线接头10有压力时，流体通过高压腔体盖板12上的小孔作用到电容式差压传感器探头感应膜片，并被高低压隔离密封环8阻挡，不能进入探头另一端。当处于高静压时，也就是高压端和低压端同时存在一个很大的相同压力时，差压探头的四周都处于高压状态，此压力也会通过电容式差压传感器探头9的金属膜片和里面的硅油传到到传感器内部，让传感器处于压力平衡状态，不会损坏传感器探头，其内部的探测膜片也不会向两边偏移，传感器输值变化微弱；当高压端管线接头10的压力略微大于低压端管线接头7的内部压力时，差压传感器内部的膜片向一边偏移，此偏移信号通过传感器数据线5和高压过线器2传出到常压下且处于外部的电路检测出，测到当前静压下的差压值。经过实际测试，本发明提供的一种高静压差压变送传感器能正常工作到120MPa的静压。

Claims (4)

1.一种高静压差压变送传感器，其特征在于，包括固定接头(1)、高压过线器(2)、过线器密封环(3)、釜体-过线器转接头(4)、传感器数据线(5)、传感器高压腔体(6)、低压端管线接头(7)、高低压隔离密封环(8)、电容式差压传感器探头(9)、高压端管线接头(10)、膜片限位结构(11)、高压腔体盖板(12)以及若干固定螺栓(13)；

所述固定接头(1)与釜体-过线器转接头(4)的一端通过螺纹固定，所述釜体-过线器转接头(4)的另一端与传感器高压腔体(6)固定，所述高压过线器(2)设置于釜体-过线器转接头(4)内部，所述过线器密封环(3)设置于高压过线器(2)与釜体-过线器转接头(4)之间，所述传感器数据线(5)穿设于高压过线器(2)且与电容式差压传感器探头(9)连接；所述传感器高压腔体(6)为半空心圆柱体，其空心部分为圆柱体，沿其轴线的剖视图为凹字型；所述传感器高压腔体(6)中空心部分的轴线与其轴线重合且存在一个端面重合；所述传感器高压腔体(6)中空心部分的侧壁与其外表面之间设置有第一通孔以用于放置传感器数据线(5)；所述传感器高压腔体(6)中空心部分的未重合端面与传感器高压腔体(6)的未重合端面之间设置有第二通孔；所述第二通孔设置于传感器高压腔体(6)的轴线上，其位于传感器高压腔体(6)的未重合端面的孔口上设置有低压端管线接头(7)，所述传感器高压腔体(6)的重合端面上设置有高压腔体盖板(12)，所述传感器高压腔体(6)与高压腔体盖板(12)通过若干固定螺栓(13)固定，所述高压腔体盖板(12)上设置有第三通孔，所述第三通孔远离传感器高压腔体(6)的孔口上设置有高压端管线接头(10)；所述电容式差压传感器探头(9)外表面与传感器高压腔体(6)的内侧壁之间设置有高低压隔离密封环(8)以用于隔离电容式差压传感器探头(9)的高压端和低压端；所述电容式差压传感器探头(9)的高压端设置有膜片限位结构(11)。

2.根据权利要求1所述的高静压差压变送传感器，其特征在于，所述电容式差压传感器探头(9)的低压侧膜片靠近低压端管线接头(7)，其高压侧膜片靠近高压端管线接头(10)。

3.根据权利要求1所述的高静压差压变送传感器，其特征在于，所述固定接头(1)用于将高静压差压变送传感器固定与外部采集电路上。

4.根据权利要求1所述的高静压差压变送传感器，其特征在于，所述高压腔体盖板(12)为圆柱体盖板，所述第三通孔位于其轴线上。

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