CN117571194B - 一种管道中流体压力测试用传感设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及流体压力检测技术领域，具体公开一种管道中流体压力测试用传感设备，包括：压力传感器本体、连接头、柔性隔膜、刚性空心球、触杆和管道连接器。所述连接头为两端开口的管体，其上端口与压力传感器本体的下端可拆卸密封连接。所述柔性隔膜的边缘密封固定在连接头内腔中将其分隔为独立的上腔室和下腔室，所述压力传感器本体的下端的感应头和刚性空心球均位于上腔室中，且所述刚性空心球承载在柔性隔膜上并位于感应头下方。所述柔性隔膜中心具有磁吸附区，所述刚性空心球的内腔中装载有铁质颗粒。所述触杆竖向固定设置在连接头的下腔室中。上述传感设备能够在测试过程中有效避免传感器感应头与被测流体之间直接接触，提高传感器使用寿命。

Description

一种管道中流体压力测试用传感设备

技术领域

本发明涉及流体压力检测技术领域，尤其涉及一种管道中流体压力测试用传感设备。

背景技术

本发明背景技术中公开的信息仅仅旨在增加对本发明总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

流体压力传感器是工业实践中最为常用的一类压力传感器，其广泛应用于各种工业管道中监测其中流体（如自来水、液态的化工产品等）的压力，以确保管道的安全运行。流体压力传感器的工作原理是流体压力直接作用在传感器感应头的感应膜片上，使膜片产生与介质压力成正比的微位移，使传感器的电阻发生变化，进而利用电子线路检测这一变化，并转换输出一个对应于这个压力的标准信号，该信号最终被转换为压力数值显示在显示屏上供检测人员使用。

基于上述的检测原理，流体压力传感器需要其感应头进入管道中与被测流体接触，不仅对感应头上的感应膜片的密封技术提出了更高的要求，而且遇到具有一定腐蚀性的流体时，容易造成感应膜片的腐蚀，轻则影响检测结果的准确性、降低传感器的服役寿命，重则造成传感器损坏。另外，目前的流体压力传感器在管道上安装或者拆卸时，均需要切断管道中流体，以避免流体从安装口泄露，这给流体压力传感器后期的检修、维护造成了不便，同时还影响生产。

发明内容

本发明提供一种管道中流体压力测试用传感设备，该设备能够在测试过程中有效避免传感器感应头与被测流体之间直接接触，同时避免了在管道上安装或者拆卸时需要切断管道中流体的问题，实现传感器的在线拆卸、安装。具体地，本发明的技术方案如下所示。

一种管道中流体压力测试用传感设备，包括：压力传感器本体、连接头、柔性隔膜、刚性空心球、触杆和管道连接器。其中：所述连接头为两端开口的管体，其上端口与压力传感器本体的下端可拆卸密封连接。所述柔性隔膜的边缘密封固定在连接头内腔中将其分隔为独立的上腔室和下腔室，所述压力传感器本体的下端的感应头和刚性空心球均位于上腔室中，且所述刚性空心球承载在柔性隔膜上并位于感应头下方。所述柔性隔膜中的中心区域掺杂有磁性粉末形成磁吸附区，所述刚性空心球的内腔中装载有铁质颗粒，以向所述磁吸附区定位。所述触杆竖向固定设置在连接头的下腔室中。所述管道连接器包括连接管、弹性件、密封球和封盖。所述弹性件竖向设置，且其下端固定在在连接管中。所述密封球固定在弹性件的上端，所述封盖可拆卸盖合在连接管的上端口中，且所述密封球在弹性件的挤压下对封盖上的流体进出孔形成密封。所述连接管的上端口用于和连接头的下端口可拆卸连接，且所述密封球在触杆的挤压下开放流体进出孔。所述连接管的下端口用于和被测管道的内腔连通。

进一步地，还包括直径不小于所述流体进出孔的空心弹性球，其具有一条沿着其直径竖向分布的贯穿球体的通道，该通道与空心弹性球的内腔室不连通。所述空心弹性球通过该通道套在所述触杆上，所述空心弹性球能够沿着触杆上下滑动以及转动，且所述触杆的下端具有限制所述空心弹性球脱离的限位件。

进一步地，所述空心弹性球的内腔中具有载重颗粒物，以增加空心弹性球的重量，使其在未受到流体的冲击时沉在所述限位件上。可选地，所述载重颗粒物的材质包括金属、陶瓷、玻璃等中的至少一种。

进一步地，所述限位件的下表面为弧形面，以在挤压所述密封球时两者的接触面积更大，防止滑脱。

进一步地，所述柔性隔膜下方的流体进出孔中固定有水平设置的交叉状支撑架，竖向设置的所述触杆的上端固定在该支撑杆上。

进一步地，所述柔性隔膜、空心弹性球的材质包括橡胶、硅胶等中的任意一种。

进一步地，所述连接管的内腔下部侧壁上具有支撑块，所述弹性件的下端固定连接在该支撑块上，且所述连接管的内腔处于整体连通状态。

进一步地，所述流体进出孔的下表面边缘为与所述密封球的弧形外表面匹配的弧形面，以对所述流体进出孔形成更好的密封。

进一步地，所述刚性空心球的材质包括塑料、不锈钢、陶瓷等中的任意一种。

进一步地，所述密封球的材质包括塑料、陶瓷、铜等中的任意一种，其相对于普通的材质具有更好的耐腐蚀的能力。

与现有技术相比，本发明至少具有以下方面的有益技术效果：

（1）本发明的所述传感设备通过所述连接头、柔性隔膜形成的结构将压力传感器本体的感应头密封在封闭空间中，同时还在该密闭空间中的感应头下方设置了支撑在柔性隔膜上的刚性空心球，从而利用所述柔性隔膜在流体压力作用下的变形驱动所述刚性空心球挤压感应头进行流体压力的检测；不仅避免了所述感应头与被测流体之间直接接触，防止对感应头造成损伤，而且使压力的传递更加及时、充分。

（2）本发明的所述传感设备在柔性隔膜中掺杂磁性粉末并在其中心区域形成磁吸附区，并在所述刚性空心球的内腔中装载铁质颗粒，从而使所述刚性空心球在经过竖向高度、水平位置等的变化过程后，仍然能够更加精准地复位至柔性隔膜的中心区域，以和该区域上方的所述感应头对应，克服了流体压力波动造成的刚性空心球移位对检测带来的影响影响。另外，本发明的所述传感设备的所述连接管、弹性件、密封球和封盖构成的管道连接器不仅能够和被测管道连接，而且能够和所述压力传感器本体上的连接头连通，避免了在管道上安装或者拆卸时需要切断管道中流体的问题，实现传感器的在线拆卸、安装。

（3）本发明的所述传感设备通过在所述触杆上设置空心弹性球，在进行压力监测过程中遇到被测管道中的流体突然被切断等情况造成的“水锤”效应时，可有效减小所述流体进出孔的开度，减小流体的通过量，从而减小流体的突然冲击导致过载损坏感应头上的感应膜片。当“水锤”效应消失后所述空心弹性球逐渐回落至触杆的底端，从而使所述空心弹性球在使用期间可反复发挥防护作用。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为下列实施例中管道中流体压力测试用传感设备的结构示意图。

图2为下列实施例中压力检测单元的结构示意图。

图3为下列实施例中刚性空心球的内部结构示意图。

图4为下列实施例中管道连接器的结构示意图。

图5为下列实施例中封盖的结构示意图。

图6为下列实施例中另一压力检测单元的结构示意图。

图7为下列实施例中空心弹性球的内部结构示意图。

图8为下列实施例中交叉状支撑架的俯视图。

上述图中标记分别代表：1-压力传感器本体、2-连接头、3-柔性隔膜、4-刚性空心球、5-触杆、6-连接管、7-弹性件、8-密封球、9-封盖、10-被测管道、11-空心弹性球、12-通道、13-限位件、14-载重颗粒物、101-感应头、201-上腔室、202-下腔室、301-磁吸附区、302-横杆、303-交叉状支撑架、401-铁质颗粒、601-支撑块、901-流体进出孔。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用，仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件需要具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。现结合说明书附图和具体实施例对本发明的管道中流体压力测试用传感设备进一步说明。

参考说明书附图1、图2、图3、图4和图5，示例一种管道中流体压力测试用传感设备，包括：压力传感器本体1、连接头2、柔性隔膜3、刚性空心球4、触杆5和管道连接器。具体地：

所述压力传感器本体1可采用现有的传感器结构，其下端端面上具有感应头101，所述感应头101的底面上具有感应膜片，其在受到压力时将其转换为电信号，该电信号最终被转换为压力数值输出至监控终端的显示屏上或者直接显示在压力传感器自带的显示屏上。

参考图1和图2，所述连接头2为两端开口，且两端口中均具有内螺纹的圆柱形管体，其上端口与所述压力传感器本体1的下端螺纹连接，且两者的连接台面之间套有密封圈，以增加密封性，防止漏液。所述连接头2可采用塑料、陶瓷、铜等具有较好耐腐蚀性的材质。所述柔性隔膜3的边缘密封固定在连接头2的内腔内壁上的环状凸台上，从而将所述连接头2的内腔分隔为相互独立的上腔室201和下腔室202。

参考图1和图3，所述压力传感器本体1下端的感应头101和刚性空心球4均位于所述上腔室201中，且所述刚性空心球4承载在柔性隔膜3上并位于感应头101的下方。进一步地，所述柔性隔膜3中掺杂有磁性粉末，其分布于柔性隔膜3的中心区域形成磁吸附区301，所述磁吸附区301的直径在柔性隔膜3直径的三分之一到二分之一之间任意可选。所述柔性隔膜3可采用硅胶、橡胶等具有良好变形能力和韧性的材质。所述刚性空心球4的内腔中装载有铁质颗粒401，所述铁质颗粒401的高度在刚性空心球4高度的4~10%之间任意选择（如4%、5%、8%、10%等）。所述刚性空心球4的壁厚在0.3~0.5mm之间（如0.3mm、0.4mm、0.5mm等）。所述刚性空心球4的材质可采用具有较好耐腐蚀能力的塑料、不锈钢、陶瓷等。应当理解的是，所述刚性空心球4的壁厚、所述铁质颗粒401的高度也可以采用其他任意适合的参数，并不限于上述列举的参数。参考图1，本实施例通过所述连接头2、柔性隔膜3形成的结构将压力传感器本体1的感应头101密封在封闭空间中，同时还在该密闭空间中的感应头101下方设置了支撑在所述柔性隔膜3上的刚性空心球4，从而利用所述柔性隔膜3在流体压力作用下的变形驱动所述刚性空心球4挤压感应头101进行流体压力的检测。在此过程中，不仅避免了所述感应头101与被测流体之间直接接触，防止对感应头造成损伤，而且由于所述刚性空心球4利用其重力压在柔性隔膜3上两者直接接触，当所述柔性隔膜3受压向上变形时同步驱动刚性空心球4触发感应头101上的感应膜片。同时，在流体压力变化时所述刚性空心球4也同步随柔性隔膜3变化，使压力的传递更加及时、充分。

参考图1至图3，所述触杆5竖向设置在连接头2的下腔室202中，其上端固定在横杆302上，该横杆302的两端固定在所述下腔室202的内侧壁上，且所述触杆5和横杆302均位于柔性隔膜3的下方。所述触杆5竖向设置在连接头2的下腔室202中是指所述触杆5的下端不超出连接头2或下腔室202的下端口，例如，所述触杆5的下端距离该下端口具有1cm、2cm、3cm等的距离，以便所述连接头2的下端口先和管道连接器的上端口连接形成密封腔，然后随着连接头2的下端口进一步向管道连接器中进发，所述触杆5再进入管道连接器中将其打开，便于被测管道10中的流体进入所述下腔室202中进行流体压力的测试。

上述的压力传感器本体1、连接头2、柔性隔膜3、刚性空心球4和触杆5形成压力检测单元，其和所述管道连接器协同配合，使本实施例的用于管道中流体压力测试用传感设备能够在测试过程中有效隔离感应头与被测流体之间直接接触，同时避免了在管道上安装或者拆卸时需要切断管道中流体的问题，实现传感器的在线拆卸、安装。具体地，参考图1、图4和图5，所述管道连接器包括连接管6、弹性件7、密封球8和封盖9，其中：

所述连接管6为两端开口的圆管，该连接管6的内腔下部侧壁上具有支撑块601，所述弹性件7竖向设置，且该弹性件7的下端固定连接在该支撑块601上，且连接管6的内腔处于整体连通状态。所述弹性件7为弹簧，为提高所述弹性件7抗腐蚀的能力，可在该弹簧的外表包覆有一层柔性的塑料或橡胶等材质的保护层，也可以采用其他具有良好耐腐蚀能力的材质或者不会被被测流体腐蚀的材质制成的弹簧，例如被测流体为水时，可采用不锈钢材质的弹簧。

所述密封球8固定在弹性件7的上端，所述密封球8的材质可采用塑料、陶瓷、铜等。所述封盖9盖合在连接管6的上端口上且两者螺纹连接，所述密封球8在弹性件7的挤压下对封盖9上的流体进出孔901形成密封。所述连接管6的上端口用于和连接头2的下端口可拆卸连接，且所述密封球8在触杆5的挤压下开放流体进出孔901。所述连接管6的下端口用于和被测管道10的内腔连通。使用前，先将所述连接管6的下端口连接在被测管道10上，且所述流体进出孔901处于密封状态，再加上被测管道10中流体压力对所述密封球8的进一步挤压强化，可有效避免在向被测管道10通入流体后泄露。当进行所述压力检测单元的安装时，将所述连接头2的下端口先和连接管6的上端口螺纹连接形成密封腔，随着所述连接头2继续旋转向连接管6的下部进发，所述触杆5的下端挤压所述密封球8将流体进出孔901打开，从而使被测管道10中的流体进入连接头2中实现压力的测量。当进行压力检测单元的拆卸时，所述触杆5退出连接管6后密封球8对封盖9上的流体进出孔901再次形成密封，从而实现传感器的在线拆卸、安装，无需切断管道中流体。另外，由于本实施例在所述柔性隔膜3中掺杂磁性粉末在其中心区域形成磁吸附区301，并在所述刚性空心球4的内腔中装载铁质颗粒401。由于所述铁质颗粒401在刚性空心球4中处于自由状态，从而在所述刚性空心球4运动的过程中所述铁质颗粒401始终具有向刚性空心球4的底部中心集中的趋势，再加上所述磁吸附区301对铁质颗粒401形成的牵引力，相当于始终为所述刚性空心球4提供向心力，使所述刚性空心球4在工作过程中经过竖向高度、水平位置等的变化后，仍然能够更加精准地复位至柔性隔膜3的中心区域，以和该区域上方的所述感应头101对应，克服了流体压力波动造成的刚性空心球移位对检测带来的影响影响。

参考图1和图4，在另一实施方式中，上述实施例示例的所述管道中流体压力测试用传感设备的所述流体进出孔901的下表面边缘为与所述密封球8的弧形外表面匹配的弧形面，从而增加密封球8与流体进出孔901的下表面边缘的接触面积，从而对所述流体进出孔901形成更好的密封。在一个更佳的实施例中，所述密封球8的表面包覆一层橡胶等材质的密封层，以对所述流体进出孔901形成更好的密封，以更好地防止被测管道10中的流体泄露。

参考图6和图7，在另一实施方式中，上述实施例示例的所述管道中流体压力测试用传感设备还包括空心弹性球11，其直径不小于所述流体进出孔901的孔径，例如两者直径相同，或者空心弹性球11的直径略大于所述流体进出孔901的孔径（例如相差0.2mm、0.3mm、0.5mm等）。所述空心弹性球11中具有一条沿着其直径竖向分布的贯穿球体的通道12，该通道12与空心弹性球11的内腔室不连通。所述空心弹性球11通过该通道12套在所述触杆5上，且该通道12的直径大于触杆5的直径，以便于所述空心弹性球11能够沿着触杆5上下滑动以及转动。所述触杆5的下端具有限制所述空心弹性球11脱离的限位件13，在自然状态下所述空心弹性球11的底部支撑在限位件13上。所述空心弹性球11可采用橡胶、硅胶等具有良好变形能力的材质制成。

在另一更佳的实施方式中，上一实施例示例的所述管道中流体压力测试用传感设备的所述柔性隔膜3下方的流体进出孔901中固定有水平设置的交叉状支撑架303，即采用该交叉状支撑架303代替上述的横杆302。所述“交叉”可以为“十”字交叉、“米”字交叉等。所述触杆5的上端固定在该交叉状支撑架303的中心交叉点处。

上述的实施例通过在所述触杆5上设置空心弹性球11，在进行压力监测过程中遇到被测管道10中的流体突然被切断等情况造成的“水锤”效应时，所述空心弹性球11随流体的冲击沿着触杆5上升，在达到所述封盖9上的流体进出孔901处时可有效减小该流体进出孔901的开度，减小流体的通过量，从而减小流体的突然冲击导致过载损坏感应头101上的感应膜片。同时，在所述触杆5的顶端交叉状支撑架303的限制下，所述空心弹性球11不会通过流体进出孔901挤压柔性隔膜3，反而在支撑架302的限制下发生横向变形，从而更有利于减小流体进出孔901的开度，降低“水锤”效应带来的冲击。当“水锤”效应消失后所述空心弹性球11逐渐回落至触杆5的底端，从而在使用期间所述空心弹性球11可反复发挥防护作用。

参考图7，在另一实施方式中，上一实施例示例的所述管道中流体压力测试用传感设备的所述空心弹性球11的内腔中具有载重颗粒物14，该载重颗粒物14的材质可选自金属、陶瓷、玻璃等，以增加所述空心弹性球11的重量，使其在未受到流体的冲击时沉在所述限位件13上，防止空心弹性球11漂浮造成所述流体进出孔901堵塞，影响流体压力的检测。

参考图3，在另一实施方式中，上一实施例示例的所述管道中流体压力测试用传感设备的所述限位件13的下表面为弧形面，以在挤压所述密封球8时两者的接触面积更大、使两者保持更加稳定的挤压状态，防止滑脱。

最后，需要说明的是，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种管道中流体压力测试用传感设备，其特征在于，该传感设备包括：

压力传感器本体；

连接头，所述连接头为两端开口的管体，其上端口与所述压力传感器本体的下端可拆卸密封连接；

柔性隔膜，所述柔性隔膜的边缘密封固定在所述连接头内腔中将其分隔为独立的上腔室和下腔室；该柔性隔膜中的中心区域掺杂磁性粉末形成磁吸附区；

刚性空心球，所述压力传感器本体的下端的感应头和该刚性空心球均位于所述上腔室中，且所述刚性空心球承载在所述柔性隔膜上并位于感应头下方；所述刚性空心球的内腔中装载有铁质颗粒；

触杆，所述触杆竖向设置所述下腔室中，且该触杆上端与下腔室固定连接；

管道连接器，其包括连接管、弹性件、密封球和封盖；所述弹性件竖向设置，其下端固定在在所述连接管中；所述密封球固定在弹性件的上端，所述封盖可拆卸盖合在连接管的上端口中，且所述密封球在弹性件的挤压下对封盖上的流体进出孔形成密封；

所述连接管的上端口用于和连接头的下端口可拆卸连接，且所述密封球在触杆的挤压下开放流体进出孔；所述连接管下端口用于和被测管道内腔连通。

2.根据权利要求1所述的管道中流体压力测试用传感设备，其特征在于，所述传感设备还包括直径不小于所述流体进出孔的空心弹性球，其具有一条沿着其直径竖向分布的贯穿球体的通道，该通道与空心弹性球的内腔室不连通；所述空心弹性球通过该通道套在所述触杆上，且所述空心弹性球能够沿着触杆上下滑动以及转动；所述触杆的下端具有限制所述空心弹性球脱离的限位件。

3.根据权利要求2所述的管道中流体压力测试用传感设备，其特征在于，所述空心弹性球的内腔中具有载重颗粒物。

4.根据权利要求3所述的管道中流体压力测试用传感设备，其特征在于，所述载重颗粒物的材质包括金属、陶瓷、玻璃中的至少一种。

5.根据权利要求2所述的管道中流体压力测试用传感设备，其特征在于，所述限位件的下表面为弧形面。

6.根据权利要求2所述的管道中流体压力测试用传感设备，其特征在于，所述柔性隔膜下方的流体进出孔中固定有水平设置的交叉状支撑架，竖向设置的所述触杆的上端固定在该交叉状支撑架上。

7.根据权利要求2所述的管道中流体压力测试用传感设备，其特征在于，所述柔性隔膜、空心弹性球的材质包括橡胶、硅胶中的任意一种。

8.根据权利要求1-6任一项所述的管道中流体压力测试用传感设备，其特征在于，所述连接管的内腔下部侧壁上具有支撑块，所述弹性件的下端固定连接在该支撑块上，且所述连接管的内腔处于整体连通状态。

9.根据权利要求1-6任一项所述的管道中流体压力测试用传感设备，其特征在于，所述流体进出孔的下表面边缘为与所述密封球的弧形外表面匹配的弧形面。

10.根据权利要求1-6任一项所述的管道中流体压力测试用传感设备，其特征在于，所述刚性空心球的材质包括塑料、不锈钢、陶瓷中的任意一种；或者，所述密封球的材质包括塑料、陶瓷、铜中的任意一种。