CN1522434A - 具有预警腐蚀监测功能的压力传输设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于将普遍存在于第一介质中的压力传输到第二介质中的压力传输设备。所述设备包括位于基体(1)中的压力腔(4)，该压力腔被间隔薄膜(2)与第一介质相间隔，其中压力能够由第二介质传输到压力测量单元。设置有预警检测器，以及时地确定间隔薄膜即将到来的破裂。所述检测器包括具有朝向第一介质的开口的传感器腔(6)以及监测传感器腔中所容纳介质的一种特性的传感器(7)。该检测器还包括朝向介质的挡块，该挡块以一种压力密封方式封闭该孔。当所述挡块在与间隔薄膜(2)相同的条件下与第一介质相接触时，其比间隔薄膜更可能破裂，从而实现传感器腔(6)和第一介质之间的流体连接。挡块优选地实施为一种比间隔薄膜薄的牺牲薄膜(5)。在薄膜的腐蚀性破裂的情形下，期望牺牲薄膜(5)比间隔薄膜(2)更可能受到损坏。

Description

具有预警腐蚀监测功能的压力传输设备

技术领域

本发明涉及用于将来自普遍存在于第一介质中的压力的压力传递到第二介质的一种设备。

更确切的是，本发明涉及的设备具有：

——平台；

——分隔薄膜，该薄膜在其边缘固定于平台上，其中分隔薄膜背离平台的第一表面能够与第一介质相接触，而分隔薄膜面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；和

——传感器，其用于探知薄膜的破裂。

这种类型的设备，在其它的应用之外，被用于腐蚀性介质中的压力测量。分隔薄膜与腐蚀性的第一介质相接触，并且，普遍存在于第一介质中的压力被传递到压力腔中的第二介质。在该处，压力被或者直接地、或者通过适当的压力传导管线而传导到压力测量单元。

背景技术

一种不可压缩的液压液体，特别是液压油，优选地用作压力传输的第二介质。在这样的一种物质易于掺杂被测量介质的情形下，有必要较早地发现分隔薄膜中的泄漏或者分隔薄膜的破裂。为此，Bastiaan在欧洲专利申请EP0838672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，当分隔薄膜破裂时，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，那么在该处上的电导率变化就可以被检测到。当第一介质为水样介质而第二介质为液压油，特别是硅酮类油时，尤其是这样的情况。

然而，上述设备的缺点在于，其只能在薄膜破裂已发生后探知设备的失效，并且没有给出任何表示传感器需要更换的预先警告。这种行为经常导致用于安装的不可接受的停机时间。为防止其发生，在例行维护期间，这些压力传输器不得不在达到具有相应安全系数的理论最大寿命后，出于预防的目的而进行更换。然而，在许多情形下，这能够导致在实际薄膜腐蚀还没有严重到真正需要更换(在上述时刻之后)时，设备的过早更换。

发明内容

因此，本发明的一个目的在于提供一种改进的设备，其能够较早地识别即将发生的薄膜破裂。

本发明的目的通过独立权利要求1和9的设备实现。本发明其它的优点和方面则依照从属权利要求、说明书和附图。

本发明的设备用于把来自普遍存在于第一介质中的压力的压力传递到第二介质，包括：

——平台；

——第一分隔薄膜，该薄膜在其边缘固定于平台上，其中分隔薄膜背离平台的第一表面能与第一介质相接触，而分隔薄膜面向平台的第二表面与平台一起形成充有第二介质的压力腔，压力能够通过第二介质传递至压力测量单元；和

——预警探测器，该探测器具有

传感器腔，其具有朝向第一介质的开口；

传感器，其监测传感器腔中所容纳介质的特性；以及

挡块，其朝向第一介质，该挡块将开口压紧地密封，并且，在与第一介质相接触、并处于与分隔薄膜所处的同等条件下时，比分隔薄膜更先失效，因而使传感器腔和第一介质之间的流体连接成为可能。

该挡块优选地为牺牲薄膜的形式。

优选的是，牺牲薄膜比分隔薄膜薄，并由相同材料制成。在此方式下，期望在薄膜的腐蚀性破坏情形下，牺牲薄膜会比分隔薄膜先受到破坏。

考虑到金属薄膜和金属平台之间的连接通常比薄膜本身腐蚀得更快，特别是在焊接连接的情形下，例如，通过将环绕传感器腔开口边界的牺牲薄膜用比分隔薄膜固定到平台上所用焊缝更细的焊缝固定，也能够实现挡块受控的更快失效。

最后，适当的材料选择可以确保对于同样的材料厚度，在一定的第一介质中牺牲薄膜失效得比分隔薄膜快。为此，例如，合金能够用于牺牲薄膜，这种合金相对于分隔薄膜所用合金略微有些变化。

当然，应当知道，用于相对于分隔薄膜的使用寿命控制牺牲薄膜的使用寿命的上述措施能够以多种方式彼此组合。

相对使用寿命应彼此协同，以使得在挡块失效后，可能对分隔薄膜的剩余使用寿命进行可靠的预测。为此，对于特定的第一介质，挡块的使用寿命应为分隔薄膜使用寿命的70％和99％之间，优选地在80％和98％之间，并特别是在85％和95％之间。在此，使用寿命关系的变化范围应尽可能地小，以使得预测能够尽可能地精确。

传感器腔应优选地充有与压力腔中相同的介质。然而，该传感器腔也能够被抽空，从而实现在牺牲薄膜的失效后第一介质向传感器腔中的较快侵入。

本发明的设备确保由第一分隔薄膜导致的迫近停机时间能够及时被检测到，以使得该设备的更换能够预先进行，而无需经历对于正使用的设备的非预期的安装中断。

优选的是，该传感器为电导率传感器，其监测传感器腔中介质的电导率。另外，该传感器能够为电容传感器，其报告该介质的相对介电常数。

在分隔薄膜中发生泄漏后，第二介质的材料特性由于来自第一介质的杂质而改变。在杂质基本上没有压力梯度地扩散传播的情形下，传感器应优选地设置得距分隔薄膜尽可能远，以使得杂质从挡块或牺牲薄膜的泄漏处到传感器的预计扩散时间不超出给定的使用时间。为能够尽可能广泛地应用本发明的设备，传感器部件应设置得与分隔薄膜有尽可能小的间隔。为加速杂质的检测，传感器腔能够以低于该设备设计的额定压力范围的压力充满第二介质。在这些条件下，在测量操作期间期望压力梯度处于第一介质和传感器腔之间。

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，而电极之间的间隔充有交换介质，特别是第二介质。例如，该传感器能够具有彼此电绝缘并与传感器腔电绝缘的第一和第二电极，或者，该传感器能够具有与传感器腔绝缘的第一电极，其中传感器腔作为相对的电极。电容传感器能够具有与电导率传感器相同的电极设置。

附图说明

现在，将根据下述附图详细解释本发明，在附图中：

图1：本发明的设备的第一实施例的示意图；和

图2：本发明的设备的第二实施例。

具体实施方式

图1所示压力传感器包括平台1。分隔薄膜2在其边缘被固定到平台的前侧上，以使得压力腔4形成于分隔薄膜2和平台之间。在使用中，分隔薄膜在其背离压力腔的一侧与第一介质相接触。压力腔中充有第二介质，即传递介质，其优选地为一种硅酮类油。该传递介质将压力传输到压力测量单元3，该单元使用本领域技术人员已知的多种方法中的任何一种产生一个由压力决定的测量信号。例如，这能够电容地、压阻地、电感地实现，或以一种共振方法实现。

在分隔薄膜旁的平台1前侧设置有牺牲薄膜5，该牺牲薄膜优选地由与分隔薄膜2相同的材料制成。牺牲薄膜5仅仅比分隔薄膜2薄，以使得可以期望较早的由于腐蚀而产生的薄膜破裂。

牺牲薄膜把传感器腔6与第一介质分开。电导率传感器7的电极8设置于传感器腔中。传感器腔充有交换介质，在薄膜破裂后，该介质被第一介质掺杂。交换介质优选地为不导电的，并进而优选地在化学上基本与传递液体相同。传感器腔容纳物的电导率由于来自水样第一介质的杂质的侵入改变，以使得在电极8和电导率传感器7之间测量到不同的阻抗。电导率的改变表明了牺牲薄膜的失效，并由此能够确定分隔薄膜的剩余寿命期望值。

图2示出本发明的另一实施例，其中现有压力传感器10与适当的预警探测器20相组合。优选的是，该预警探测器20的外壳和工艺连接件具有与压力传感器10基本相同的结构，以使得预警探测器20的牺牲薄膜21设置于一个与压力传感器10的分隔薄膜11所处环境特别相同的环境。而且，由于能够使用现有部件，制造费用大大减少。

压力传感器10和预警探测器20各自具有一个连接插头14、24，它们分别旋入分配器30的补充传感器插座33、34。两传感器插座33、34与分配腔31相连通，该分配腔从压力供给管线32得到第一介质。连接插头14、24各自具有一个导管，第一介质分别地通过该导管到达分隔薄膜11和牺牲薄膜21。

如已经解释的，牺牲薄膜21用作第一介质和传感器腔23之间的挡块，该传感器腔设置于预警探测器20的外壳中。传感器腔23容纳电导率传感器22的电极，该传感器监测容纳于传感器腔中的介质的电导率。

关于牺牲薄膜21的寿命预期值控制以及用交换介质填充传感器腔，这些方面的上述讨论作为参考。

最后，根据本发明，一种预警探测器，例如预警检测器21，被作为一种改进型的设备而提供，该设备可用作选定的现有压力传感器的补充，其中对于确定的第一介质，挡块或牺牲薄膜的使用寿命与所选的压力传感器或其分隔薄膜的使用寿命相匹配，也即，其小于该使用寿命。

尽管本发明是根据绝对压力传感器解释的，但本发明也能够类似地应用于相对压力传感器和差压传感器。

在不同压力传感器的应用范围中，有时还期望知道绝对压力。对于这些应用，能够使用本发明的一种预警检测器，该检测器具有压力测量单元，该单元通过容纳于传感器腔中的交换介质加载有绝对压力。

附图标号列表

1、平台

2、分隔薄膜

3、压力测量单元

4、压力腔

5、牺牲薄膜

6、传感器腔

7、电导率传感器

8、电极

10、压力传感器

11、分隔薄膜

12、压力测量单元

13、压力腔

14、连接插头

20、预警探测器

21、牺牲薄膜

22、电导率传感器

23、传感器腔

24、连接插头

30、分配器

31、分配腔

32、第一传感器插座

33、第二传感器插座

Claims (9)

1.用于将普遍存在于第一介质中的压力传递到第二介质上的设备，其包括：

——平台(1)；

——分隔薄膜(2)，该薄膜在其边缘固定于平台上，其中分隔薄膜背离该平台的第一表面能够与第一介质相接触，而分隔薄膜面向该平台的第二表面与平台一起形成了能够充有第二介质的压力腔，压力能够通过该第二介质传递到压力测量单元；和

——预警探测器，其具有

传感器腔(6)，具有朝向第一介质的开口；

传感器(7)，其监测传感器腔所容纳介质的特性；以及

挡块(5)，其朝向第一介质，该挡块将开口压紧地密封，并且，在与第一介质相接触并处于与分隔薄膜(2)所处的同等条件下时，比分隔薄膜更早失效，因而使传感器腔和第一介质之间的流体连接具有可能。

2.根据权利要求1所述设备，其中传感器(7)为电导率传感器或电容传感器。

3.根据权利要求1或2所述设备，其中挡块包括牺牲薄膜(2、21)。

4.根据权利要求3所述设备，其中牺牲薄膜(5、21)比分隔薄膜(2、11)薄。

5.根据权利要求3或4所述设备，其中牺牲薄膜和分隔薄膜各自被焊缝固定，而对于给定的第一介质，牺牲薄膜的焊缝比分隔薄膜的焊缝先失效。

6.根据上述任一权利要求所述设备，其中挡块具有与分隔薄膜不同的材料。

7.根据上述任一权利要求所述设备，其中，对于给定的第一介质，挡块的使用寿命在分隔薄膜的使用寿命的70％和99％之间，优选地在80％到98％之间，并特别是在85％到95％之间。

8.根据上述任一权利要求所述设备，其中传感器腔被抽空。

9.用于预测给定的第一介质中压力传感器分隔薄膜的薄膜破裂的预警探测器，包括：

传感器腔(6)，其具有朝向第一介质的开口；

传感器(7)，其检测传感器腔中所容纳介质的特性；以及

挡块(5)，其朝向第一介质，该挡块将开口压紧地密封，并且，在与第一介质相接触、并处于与分隔薄膜(2)所处的同等条件下时，比分隔薄膜更早失效，因而使传感器腔和第一介质之间的流体连接具有可能。

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