CN1268905C

CN1268905C - 含用于确定薄膜破裂的装置的压力传输系统和连接适配器

Info

Publication number: CN1268905C
Application number: CNB028133390A
Authority: CN
Inventors: 沃尔夫冈·韦斯特
Original assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Current assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Priority date: 2001-06-30
Filing date: 2002-06-15
Publication date: 2006-08-09
Anticipated expiration: 2022-06-15
Also published as: DE50214148D1; ATE454616T1; WO2003004984A1; JP2004533623A; DE10131855A1; US20040244494A1; RU2004102684A; JP3926327B2; US7197935B2; RU2265812C2; CN1522361A; EP1402241B1; EP1402241A1

Abstract

本发明涉及一种压力传输系统，该系统用于将压力从普遍存在于第一介质中的压力传递到第二介质。所述系统包括在基座主体(1)和间隔薄膜(2)之间的压力腔(11)。所述压力腔(11)能够由第二介质填充，并包括开口(12)，通过该开口，压力能够由第二介质传输到压力测量单元。所发明的压力传输系统包括用于监测第二介质材料特性的传感器，优选地为电导率传感器，该传感器包括至少一个电极(31、32)，并且，该传感器能够根据所监测的材料特性的改变，检测在间隔薄膜(2)破裂后作为第二介质中杂质的第一介质。所述传感器与压力腔(11)通过压力腔开口(12)而流动地连通。

Description

含用于确定薄膜破裂的装置的压力传输系统和连接适配器

技术领域

本发明涉及一种具有隔膜密封的压力传输器、或者间介器，其用于将压力从普遍存在于第一介质中的压力传递到第二介质。

更确切的是，本发明涉及具有下列部件的压力传输器：

——平台；

——分隔的、或间隔的薄膜或隔膜，该薄膜或隔膜在其边缘固定于平台上，其中分隔薄膜背向平台的第一表面能够与第一介质相接触，而分隔薄膜朝向平台的第二表面与平台一起形成能够由第二介质填充的压力腔，其中该压力腔具有压力腔开口，压力能够通过该开口由第二介质进行传递；以及

——传感器，其用于监测容纳于该腔中的介质的特性。

背景技术

这种类型的设备，在其它用途之外，被用于腐蚀性介质的压力测量。分隔薄膜与腐蚀性的第一介质相接触，而在第一介质中普遍存在的压力被传递到压力腔中的第二介质。在该处，该压力被通过一个适当的压力输送管线输送到压力测量单元。然而，为桥接第一介质和压力测量单元所处位置之间的较远距离，使用压力传输器及其相连接的压力输送管线的压力传递也能够被期望应用于非腐蚀性介质的情形。

不可压缩的油优选地用作第二介质，以用于压力传输。由于这样一种物质易于掺杂被测量介质，以及由于各种其它原因，有必要较早地发现在分隔薄膜中产生的泄漏或者破裂。为此，Bastiaan在欧洲专利申请EP 0838672中公开了一种压力传输器，其中，压力腔在其壁上具有盲孔，在该盲孔中设置有电导率传感器的电极。在此情形下，在分隔薄膜破裂时，第一介质扩散入压力腔并进入盲孔，如果第一介质的电导率明显偏离第二介质的电导率，那么在该盲孔上就可以探测到电导率的变化。在第一介质为一种腐蚀性介质而第二介质为一种油时尤其是这样的情况。

对于各种压力测量应用，有适用于不同应用需要的多种压力传输器。为这么多种传感器装备安装Bastiaan所提出的电导率探测器需要非常高的制造成本。另外，对于相应于本申请主题的产品，如根据该申请人的产品说明书“Badoterm’s MDS Diaphragm Leakage DetectionSystem”所得出的，Bastiaan的设置需要一个1.5英寸、或3.8厘米的最小直径，以将电导率传感器设置于压力输送管线旁。这样的一种限制对于许多应用是不可接受的。

而且，在所述压力传输器中，杂质向传感器中的输运仅仅以扩散的方式进行。这能够导致在泄漏产生和发现泄漏所造成的掺杂之间较大的时间延迟，该延迟取决于盲孔的深度和压力传输器的安装细节。

发明内容

因此，本发明的一个目的在于提供一种改进的压力传输器，其克服了现有技术的缺点。

本发明的目的由独立权利要求1和10所述设备实现。本发明的附加优点和方面依照从属权利要求、说明书和附图。

用于将压力从第一介质中所普遍存在的压力传递到第二介质的本发明的压力传输器包括：

——平台；

——分隔薄膜，该薄膜在其边缘固定于平台上，其中分隔薄膜背向平台的第一表面能够与第一介质相接触，而分隔薄膜朝面向平台的第二表面与平台一起形成能够充有第二介质的压力腔，其中该压力腔具有压力腔开口，压力能够通过该开口由第二介质传输；和

——传感器，用于监测第二介质的材料特性，其中传感器放置在压力腔开口中，或放置在与压力腔通过压力腔开口连通的另一部件中。

优选的是，该传感器为电导率传感器。另外，该传感器可以为监测第二介质相对介电常数的电容传感器。

在分隔薄膜中发生泄漏后，第二介质的材料特性被来自第一介质的杂质改变。至少在常温常压下，在这种杂质基本为扩散地传播的情形下，传感器应该优选地设置得距分隔薄膜这样的距离，使得杂质从薄膜的泄漏处向传感器的预计扩散时间不超出给定的时间跨度。根据基本上由传感器所处环境决定的要求，该时间跨度能够在分钟、小时、日或周的范围内。为能够尽可能广泛地应用本发明的压力传输器，传感部件应设置得与分隔薄膜具有尽可能小的间隔。

当传感器为电导率传感器时，其包括至少两个相互分开的电极，并且电极之间的空间至少部分地填充有第二介质。例如，视情况而定，该传感器能够具有第一和第二电极，它们彼此电气地绝缘并与平台或压力供给管线绝缘，或者，视情况而定，该传感器能够具有第一电极，该电极与平台或压力供给管线绝缘，而平台或压力供给管线作为相对的电极。电容传感器能够具有与电导率传感器相同的电极设置。

在一个优选实施例中，压力传输器的平台包括用于连接压力输送或供给管线并将压力传输到压力换能器的管接头。压力腔开口开口到此管接头中。例如，现在传感器能够设置于管接头或连接适配器中，在管接头处，压力输送管线由该管接头或连接适配器连接。

连接适配器包括互补于管接头的压力传输器接头和压力管线接收器。另外，连接适配器还包括该传感器的第一电极和第二电极。例如，压力管线接收器能够在连接适配器中具有一个腔，压力输送管线开口到该腔中。例如，第一电极和第二电极能够被用玻璃套管固定于该腔的开口中。特别优选的是一个实施例，其中压力输送管线类似地用玻璃套管固定，特别是同一玻璃套管。

在压力腔开口或与压力腔通过压力腔开口相连通的另一部分中放置用于监测传递介质材料特性的传感器的优点还在于，其也导致杂质通过传递介质的对流或流动而转移。

这将经常导致对于杂质的探测比Bastiaan的设置中的纯扩散输运中更快。例如，假定压力腔工作容积为100mm³而开口直径为1mm，那么这意味着，在过载压力脉冲期间，在开口中的整个工作容积有一个约127mm的位移。在此方式下，杂质可以与所传递介质一起，比在Bastiaan设置的情形下快得多地到达传感器。

同样，温度波动能够引起对杂质的对流转移。例如，在体积膨胀系数为约10^-3/K的情形下，在压力输送管线中10℃的温度变化导致长为10m、内直径为1mm的压力输送管线的体积变化约80mm³，这对应于液柱在压力输送管线端部约100mm的移动。压力输送管线的长度相对于传感器距分隔薄膜的间隔越长，向传感器的所述对流转移越有效。

为最好地利用这种效应，该传感器的部件，例如电导率传感器的电极，应尽可能多地设置于或紧邻于流过所述对流流体的压力腔开口区域、压力输送管线、或者压力传输器和压力输送管线之间的连接适配器。

附图说明

将结合附图更详细地解释本发明，该附图示出了：

图1：本发明的压力传输器的一个优选实施例的透视截面视图；和

图2：本发明的连接适配器的一个优选实施例。

具体实施方式

图1所示压力传输器包括平台1，其具有优选地基本上为圆柱形的对称结构。分隔薄膜2在其边缘21被固定于平台前侧13上，以使得压力腔11形成于分隔薄膜2和平台之间。平台1的前侧13能够以通常的方式具有薄膜基础，分隔薄膜2在过载时压在薄膜基础上。

压力腔11具有开口12，其用于传递普遍存在于压力腔中的压力。开口12优选地构造为毛细管。在该优选实施例中，开口12延伸到压力管接头14，其优选地为大致的圆柱形的或轴对称的凹陷形状，其处于平台1的侧面，并与所容纳的分隔薄膜2相对。

在一个优选实施例中，压力输送管线4的连接通过连接适配器3实现，在该连接适配器3中集成了用于监测材料特性的传感器。现在，将也参考图2说明这种连接适配器3的细节。图2所示的连接适配器的实施例中各个部件的比例与图1所示连接适配器的比例不同。然而，在两附图中，相同的附图标号用于表示相对应的部件。

连接适配器3包括互补于管接头14的压力传输器接头37和形成于优选为圆柱形的第一部分33中的压力管线接收器。另外，连接适配器3还包括传感器的第一电极31和第二电极32。

例如，压力传输器接头37能够包括基本上为圆柱形或锥形的突起，该突起从第一部分33的端部表面沿轴向方向延伸，并包括导管36，流体连接通过该导管形成于压力传输器1的压力腔开口12和压力管线接收器之间。

在圆柱形突起具有比第一部分33更小的半径的情形下，圆柱形突起外侧的第一部分端部表面作为轴向邻接表面，该表面确定了连接适配器3相对于平台1的位置，并同时作为一种在平台1和连接适配器3之间的(可能是补充的)密封。

如果需要，基本上为圆柱形的突起的侧表面38也能够具有与压力管接头14壁中的内螺纹互补的外螺纹。

例如，压力管线接收器能够具有在连接适配器3中的腔35，并且压力输送管线4设置得使其入口处于腔35中。用于监测第二介质的材料特性(这里为电导率)的传感器被类似地设置于压力管线接收器中。例如，传感器的第一电极31和第二电极32能够被玻璃套管34固定于腔35的开口中。优选地，压力输送管线类似地由玻璃套管固定，其中特别是能够使用同一玻璃套管34。同样地，视情况而定，有可能将两电极或压力输送管线通过玻璃套管或其它适当的固定装置各自固定于一个分别的开口中。

一方面，腔35应足够大，以使得电极能够彼此绝缘地设置，并且视情况而定，填充有第二介质或传递流体的适当空间延伸于电极之间。而且，电极附近的杂质输运应尽快地发生。因此，尽可能短和直接的、并具有较大截面的路径将存在于压力传输器接头37的导管36和电极之间。在导管36类似地作为杂质路径的一部分的情形下，导管36也要具有尽可能低的扩散阻力。另一方面，在系统中传递液体的总体积要保持尽可能的小，以最小化整个系统上温度波动的影响。

替代两分开的电极，也可能仅仅设置一个电极并测量这一个电极与平台或腔之间的电导率。

压力输送管线4优选地构造为毛细管。在附图所示实施例中，毛细管为管状的，然而，它能够为块状件(例如分隔体)上的钻孔，在其中能够集成传感器和压力连接适配器或压力传输器接头。

压力输送管线将第二介质中存在的压力传递到压力测量单元(未进一步详细示出)，该单元产生由压力决定的电信号。

电导率传感器的电极31、32连接到适当的评价电路，其监测所传递介质的电导率。例如，这种监测能够连续地、周期性地、或者事件控制地(例如通过微处理器的查询)进行。

此刻，即使电导率传感器为用于监测传递介质材料特性的优选传感器，但原则上，本发明的压力传输器也能够采用其它传感器。在其它传感器中，另外合适的是，电容传感器、PH值传感器、光度计或特定吸收传感器，这些传感器探测来自第一介质或工作介质的选定外界物质在传递介质中的存在。

Claims

1.用于将压力从存在于第一介质中的压力传递到第二介质的设备，包括：

——平台(1)；

——分隔薄膜(2)，该分隔薄膜在其边缘固定于平台(1)上，其中分隔薄膜背向平台(1)的第一表面能够与第一介质相接触，而分隔薄膜朝向平台(1)的第二表面与平台一起形成压力腔(11)，该压力腔能够由第二介质填充，其中压力腔(11)具有压力腔开口(12)，压力能够通过该开口由第二介质传递；和

——传感器，用于监测第二介质的材料特性，其特征在于

传感器放置在压力腔开口(12)中，或者放置在与压力腔(11)通过压力腔开口(12)连通的另一部件中。

2.根据权利要求1所述设备，其中传感器为电导率传感器。

3.根据权利要求2所述设备，其中电导率传感器具有第一电极(31)和第二电极(32)，它们彼此绝缘并与平台(1)相绝缘。

4.根据权利要求2所述设备，其中电导率传感器具有电极，该电极设置得与平台(1)绝缘，以测量电极与平台或与平台导电地相连接的部件之间的第二介质的电导率。

5.根据权利要求1到4之一所述设备，还包括压力输送管线，其与压力腔开口流体地连通。

6.根据权利要求5所述设备，其中压力输送管线(4)为毛细管。

7.根据权利要求5所述设备，还包括连接适配器(3)，该连接适配器将压力输送管线(4)与压力腔开口相连接。

8.根据权利要求5所述设备，其中连接适配器(3)包括所述传感器。

9.连接适配器(3)，用于将压力管线(4)与用于将压力从存在于第一介质中的压力传递到第二介质上的压力传输器相连接，该压力传输器具有平台(1)和分隔薄膜(2)，该分隔薄膜在其边缘被固定于平台(1)上，其中分隔薄膜背向平台(1)的第一表面能够与第一介质相接触，而分隔薄膜朝向平台(1)的第二表面与平台一起形成能够由第二介质填充的压力腔(11)；而且

其中连接适配器包括：

压力管线接收器和压力传输器接头(37)，用于在压力腔(11)和压力管线(4)之间产生通过压力腔开口(12)建立流体连接；和

传感器，其用于监测第二介质的材料特性，其中该传感器设置为，在压力传输器连接到连接适配器后，其通过压力腔开口(12)与压力腔(11)流体地连通。