CN1296687C - 远传耐高温压力/差压传感器 - Google Patents

Abstract

一种远传耐高温压力/差压传感器，包括通过液体导压介质连接的传感器以及测量膜片、隔离膜片，其技术要点是：测量膜片通过膜片硬芯与连接法兰端面密封焊接在一起，膜片硬芯夹持测量膜片，并与测量膜片封焊后固定在刚性应力杆的一端，刚性应力杆的另一端利用隔离膜片托固定有膜片硬芯，膜片硬芯夹持的隔离膜片与膜盒密封焊接，测量膜片与连接法兰封接后形成的空腔连通支撑体内腔。它结构设计合理，操作简单，便于安装、存放和运输，有效地克服现有技术对高温介质测量存在的缺陷，显著减少温度的影响和提高测量的准确度。

Description

远传耐高温压力/差压传感器

技术领域

本发明涉及一种测量介质压力的传感(变送)装置，特别是一种测量高温介质压力的远传耐高温压力/差压传感(变送)器。它适用于250℃以上的高温介质的压力及差压测量。

背景技术

目前，压力/差压传感(变送)器已广泛应用于电站、石油化工、冶金、造纸、纺织、水利、制药等行业。现有的压力/差压传感(变送)器测量高温介质，一般采取充填液体导压介质，用液体导压介质，对温度进行隔离，将压力/差压传递给传感器。现有的压力/差压传感(变送)器，由于找不到合适的耐250℃以上高温的液体导压介质，所以不能采用充填导压介质的办法隔离高温介质，进行压力测量。特别是1MPa～1kPa的压力/差压范围，更是不能用此法测量。

还有的压力/差压传感(变送)器利用连通器的原理，采用分路引出的方法进行高温介质测量，但因该方法主、分路中的测量介质易产生温差，特别是测量粘稠介质时分路容易堵塞，故其测量结果会形成较大误差。

国、内外对耐高温压力/差压传感(变送)器的研究，大多应用硅隔离技术研制耐高温的压力芯片，实现高温压力测量。如US4388668、US4531415、ZL87209178、ZL01128782.9等专利文献中都公开了以硅隔离技术制作各种类型应变片，构成耐高温压力传感(变送)器的技术内容。这些传感器制造工艺比较复杂，易受高温介质温度的影响，测量精度较差。上述专利技术受其结构的限制存在一定的缺陷，具体描述如下：

US4388668公开了一种电容压力传感器，它包括由陶瓷材料制成的基座和膜片。基座和膜片上分别制备金属电极，其间以玻璃隔离层隔开形成介质腔，构成压力传感器。

US4531415公开了一种电容差压传感器，它包括由陶瓷材料制成的两个表面分别制备金属电极的基座和两个通过玻璃隔离层隔开并分别设置金属电极的膜片，构成压力传感器。

上述两个压力传感器形成的相对电极之间很容易发生短路问题。该电极短路问题一直难以解决，因此，影响其使用性能和使用寿命。

ZL87209178公开了一种耐高温抗振型电容压力传感器，它包括由陶瓷材料制成的基座和膜片，其上分别镀有银电极，基座和膜片间用云母片保证电容间隙，并以铅玻璃将基座和膜片封接在一起，构成压力传感器。由于银电极表面粗糙，易造成极间短路，不耐腐蚀，所以使用寿命低；用云母片控制电容间隙工艺难度较大，影响加工质量和使用性能，不利于推广应用。该装置只是个测量器件，无法适合工业现场应用。

ZL01128782.9公开了一种耐高温压力传感器，它采用连接在底座中间体的压力膜片、压力传递杆、悬臂梁和硅隔离应变片等件构成。该装置的压力膜片靠压力传递杆和悬臂梁直接连在应变片上，压力传递杆不能太长，只能是应变，不允许有太大形变，固不能测太高温度，只能在220℃以下的环境工作。其应变片是硅元件，使用温度不容易超过150℃。应变片也不可能做的很大，因此，它不适于直接测量200℃以上高粘稠介质的压力。它只是一个引压口，故不能测差压，无法构成差压传感器。

综上所述，还没有理想的测量高温介质压力的压力/差压传感器。迄今器以及测量膜片、隔离膜片，其技术要点是：测量膜片通过膜片硬芯与连接法兰端面密封焊接在一起，膜片硬芯夹持测量膜片，并与测量膜片封焊后固定在刚性应力杆的一端，刚性应力杆的另一端利用隔离膜片托固定有膜片硬芯，膜片硬芯夹持的隔离膜片与膜盒密封焊接，测量膜片与连接法兰封接后形成的空腔连通支撑体内腔。

所述支撑体侧臂设置空气呼吸孔。

所述支撑体内设置防振导向套。

由于本发明结构设计合理，通过膜片硬芯分别夹持测量膜片和隔离膜片，通过刚性应力杆传递被测高温液体介质的压力或以两套该装置传递被测高温液体介质的差压，再通过毛细管里的液体导压介质将信号远程传递给传感器，传感器将压力/差压信号变成电信号或标准的高电平信号(变送器)输出，达到测量的目的，所以操作简单，便于安装、存放和运输。毛细管的作用是尽可能减少所充液体导压介质量，以减少温度变化对传递压力的影响，这不仅能无误地传递压力信号，有效地克服现有技术对高温介质测量存在的缺陷，显著减少温度的影响和提高测量的准确度，而且还可以柔性盘绕，缩小占用空间，以利于安装、存放与运输。

附图说明

以下结合附图对本发明作进一步描述。

图1是本发明的一种压力传感(变送)器结构示意图。

图2是本发明的一种差压传感(变送)器结构示意图。

图3是本发明的一种导压元件具体结构示意图。

具体实施方式

根据图1-3详细说明本发明的具体结构。该装置可单独使用，构成如图1所示的压力传感(变送)器结构，也可配套使用，如图2所示的差压传感

附图说明

以下结合附图对本发明作进一步描述。

图1是本发明的一种压力传感(变送)器结构示意图。

图2是本发明的一种差压传感(变送)器结构示意图。

图3是本发明的一种导压元件具体结构示意图。

具体实施方式

根据图1-3详细说明本发明的具体结构。该装置可单独使用，构成如图1所示的压力传感(变送)器结构，也可配套使用，如图2所示的差压传感(变送)器结构。它包括传感器1及通过毛细管2连接的导压元件3等件。其中传感器1可以采用各种类型的市售传感器。毛细管2的规格、尺寸应根据使用要求与传感器1及被测介质温度相匹配的市售毛细管。导压元件3是由连接法兰4、测量膜片5、膜片硬芯6、刚性应力杆7、呼吸孔8、防振导向套9、支撑体10、隔离膜片托11、隔离膜片12、液体导压介质13、膜盒14、膜片硬芯15等件构成的。其中测量膜片5应根据测量的压力值或者是差压的静压值大小，确定其规格、形状和厚度。压力大于1MPa时，可采用多层膜片，至于膜片层数由测量的压力值大小确定。多层结构可提高耐压值，同时又可有效的保持其良好的弹性，有效地传递压力信号。测量膜片5通过膜片硬芯6与连接法兰4端面密封焊接在一起。膜片硬芯6夹测量持膜片5，并与测量膜片5封焊后固定在刚性应力杆7的一端。刚性应力杆7的另一端固定有膜片硬芯14，膜片硬芯14夹持的隔离膜片12与充油膜盒15密封焊接。刚性应力杆7及支撑体10规格、尺寸应根据实际使用要求确定。将测量膜片5所测量的压力信号通过刚性应力杆7传递给隔离膜片12，再通过充填在膜盒15和毛细管2内液体导压介质13，将信号传给传感器1，传感器1将压力/差压信号变成电信号或标准的高电平信号(变送器)输出，达到远传测量高温介质压力的目的。被测量膜片5与连接法兰4封接后形成的空腔连通支撑体10内腔。为了减少刚性压力杆7的移动阻力，提高压力传递的准确、可靠性，在支撑体10侧臂设置空气呼吸孔8。在支撑体10内设置防振导向套，以确保刚性应力杆7在其轴向移动过程中稳定，防止发生振动，其轴心线与支撑体10的轴心线同心，避免刚性应力杆7轴向移动时偏移，确保测量精度。采用毛细管2的目的是尽可能减少所充液体导压介质13的用量，以减少温度变化对传递压力的影响，这不仅能准确无误地实现远程传递压力信号的目的，而且还可以柔性盘绕，缩小占用空间，以利于安装、存放与运输。

Claims (3)

1、一种远传耐高温压力/差压传感器，包括通过液体导压介质连接的传感器以及测量膜片、隔离膜片，其特征在于：测量膜片通过膜片硬芯与连接法兰端面密封焊接在一起，膜片硬芯夹持测量膜片，并与测量膜片封焊后固定在刚性应力杆的一端，刚性应力杆的另一端利用隔离膜片托固定有膜片硬芯，膜片硬芯夹持的隔离膜片与膜盒密封焊接，测量膜片与连接法兰封接后形成的空腔连通支撑体内腔。

2、根据权利要求1所述的远传耐高温压力/差压传感器，其特征在于：所述支撑体侧臂设置空气呼吸孔。

3、根据权利要求1所述的远传耐高温压力/差压传感器，其特征在于：所述支撑体内设置防振导向套。

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