CS263545B1

CS263545B1 - Pressure feeder and liquid filling

Info

Publication number: CS263545B1
Application number: CS874020A
Authority: CS
Inventors: Oldrich Matal; Vlastimil Ing Ostrizek; Frantisek Machala
Original assignee: Oldrich Matal; Vlastimil Ing Ostrizek; Frantisek Machala
Priority date: 1987-06-02
Filing date: 1987-06-02
Publication date: 1989-04-14
Also published as: CS402087A1

Abstract

Tlakový snímač s kapalinovou náplní, v jehož pouzdře Je upevněno na tuhé válcové přepážce tlakové čidlo, zvláště giezorezistivní nebo piezoelektrická, ponořené v kapalině a chráněné plaotickou oddělovací membránou. Účelem Je utěsnit jednoduchým způsobem jedním těsnícím elementem cbě strany zkomory, v niž se nachází tlakové čidlo. Účelu ae dosahuje tím, že^placLická oddělovací membrána je kloboučkováho tvaru se zesíleným těsnícím okrajovým prstencem, kterým Je pomocí kovové objímky o tuhou válcovou přepážkou a přítlačného prstencového šroubu ukotvena ve vydutém výkružku, upraveném ve vnitřním sedle pouzdra. Vydutý výkružek má vnější okraj o průměru shodném s vnějším průměrem kovové objímky a vnitřní okraj, vytvořený jako oblá přepadová Itráz, zesíleného těsnícího prstence, o průměru menším než je průměr tuhé válcové přepážky.A liquid-filled pressure sensor, in whose housing a pressure sensor, in particular a piezoelectric or piezoelectric one, is mounted on a rigid cylindrical partition, immersed in a liquid and protected by a plastic separating membrane. The purpose is to seal in a simple manner by means of a single sealing element both sides of the chamber in which the pressure sensor is located. This purpose is achieved in that the plastic separating membrane is hat-shaped with a reinforced sealing edge ring, which is anchored by means of a metal sleeve around the rigid cylindrical partition and a pressure ring screw in a concave collar arranged in the inner seat of the housing. The concave collar has an outer edge with a diameter identical to the outer diameter of the metal sleeve and an inner edge, formed as a round overflow groove, of a reinforced sealing ring with a diameter smaller than the diameter of the rigid cylindrical partition.

Description

MACHALA FRANTIŠEK, ROŽNOV POD RADHOŠTĚMMACHALA FRANTIŠEK, ROŽNOV POD RADHOŠTĚM

Tlakový onímač a kapalinovou náplniPressure take-off and liquid filling

Tlakový snímač s kapalinovou náplní, v jehož pouzdře Je upevněno na tuhé válcové přepážce tlakové čidlo, zvláště giezorezistivní nebo piezoelektrická, ponořené v kapalině a chráněné plaotickou oddělovací membránou. Účelem Je utěsnit jednoduchým způsobem jedním těsnícím elementem cbě strany _zkomory, v niž se nachází tlakové čidlo. Účelu ae dosahuje tím, že^placLická oddělovací membrána je kloboučkováho tvaru se zesíleným těsnícím okrajovým prstencem, kterým Je pomocí kovové objímky o tuhou válcovou přepážkou a přítlačného prstencového šroubu ukotvena ve vydutém výkružku, upraveném ve vnitřním sedle pouzdra. Vydutý výkružek má vnější okraj o průměru shodném s vnějším průměrem kovové objímky a vnitřní okraj, vytvořený jako oblá přepadová Itráz, zesíleného těsnícího prstence, o průměru menším než je průměr tuhé válcové přepážky.A liquid-filled pressure transducer in whose housing a pressure transducer, in particular a georesistive or piezoelectric, immersed in a liquid and protected by a plaotic separation membrane, is mounted on a rigid cylindrical partition. The purpose is to simply seal one sealing element at one side _{of the} chamber in which the pressure sensor is located. The purpose is achieved by the fact that the plastic separating membrane is of a hat shape with a reinforced sealing edge ring, which is anchored by a metal sleeve with a rigid cylindrical partition and a thrust ring screw in a concave bead provided in the inner seat of the housing. The concave bead has an outer edge with a diameter equal to the outer diameter of the metal sleeve and an inner edge formed as a round overflow Itráz, a reinforced sealing ring, with a diameter smaller than the diameter of the rigid cylindrical septum.

263 545263 545

OO (Bl) (51) Int. Cl⁴ OO (B1) (51) Int. Cl ⁴

G 01 L 9/06G 01 L 9/06

263 345263 345

Vynález se týká tlakového snímače s kapalinovou náplní, v jehož pouzdře je upevněno na tuhé válcové přepážce tlakové čidlo, zvláště piezorezistivní nebo piezoelektrické, ponořené v kapalině a chráněné plastickou oddělovací membránou. Účelem vynálezu je utěsnit jednoduchým způsobem jedním těsnicím elementem obě strany komory, v níž se nachází tlakové čidlo.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid-filled pressure transducer in which a pressure transducer, in particular piezoresistive or piezoelectric, immersed in a liquid and protected by a plastic separation membrane, is mounted on a rigid cylindrical partition. The purpose of the invention is to simply seal one side of the chamber in which the pressure sensor is located with one sealing element.

Měření tlaku agresivních kapalin a plynů vyžaduje vyloučit přímý kontakt tlakového čidla s agresivním médiem. K tomu účelu jsou tlakové snímače opatřeny oddělovači membránou, na kterou působí tlak měřeného média. Přenos tlaku z oddělovací membrány na tlakové čidlo, např. měrnou membránu, se děje u známých tlakových snímačů výjimečně mechanickými prostředky, jsou to tzv. suché piezoelektrické tlakové snímače /US 4 140 023/, v převaze však kapalinou. Kapalina, která vyplňuje komoru s tlakovým čidlem, musí být vůči tlakovému čidlu inertní, vykazovat minimální tepelnou závislost a nesmi obsahovat plynné příměsi. Hermetické utěsněni komory s tlakovým čidlem a kapalinou po evakuaci plynné fáze je dlouhodobě řešený technický problém.Measuring the pressure of aggressive liquids and gases requires avoiding direct contact of the pressure sensor with the aggressive medium. For this purpose, the pressure sensors are equipped with a separating diaphragm on which the pressure of the medium to be measured is applied. The transfer of pressure from the separating diaphragm to the pressure sensor, e.g., the measuring diaphragm, takes place exceptionally by mechanical means in the known pressure transducers, these being so-called dry piezoelectric pressure transducers (US 4 140 023), but in liquid predominance. The liquid that fills the chamber with the pressure sensor must be inert to the pressure sensor, must have a minimum temperature dependence and must not contain gaseous impurities. Hermetic sealing of the chamber with pressure sensor and liquid after the evacuation of the gas phase is a long-term technical problem.

Jsou známé tlakové snímače s kapalinovou náplní opatřené kovovou oddělovací membránou /DE 2 630 640, US 4 507 972/. Oddělovací membrána je upevněna k pouzdru tlakového snímače nebo jeho nástavci speciální pájkou nebo svařováním laserem nebe elektronovým paprskem. Pro vyloučení netěsnosti musí pájka dokonale zatékat, s výhodou do dvou těsnicích ploch, a taktéž svar musí být hermetický. Teplota pájeni nebo svařování nesmí být přitom vyšší než žíhací teplota oddělovací membrány, aby v ni nevzniklo trvalé mechanické napětí. Svar nebo pájka musejí být hladké, aby se na nich neusazovaly nečistoty, které ovlivňují stav napětí oddělovací membrány a zkreslují naměřené hodr.oty. Je-li oddělovači membrána připájena nebo přivařena přímoLiquid-filled pressure sensors equipped with a metal separating membrane are known (DE 2,630,640, US 4,507,972). The separating diaphragm is attached to the housing of the pressure sensor or its extension by special soldering or laser or electron beam welding. To avoid leakage, the solder must flow perfectly, preferably into two sealing surfaces, and the weld must also be hermetic. The brazing or welding temperature must not be higher than the annealing temperature of the separating diaphragm in order to avoid permanent mechanical stress. The weld or solder must be smooth so as to avoid impurities depositing on them, affecting the voltage state of the separating membrane and distorting the measured values. If the separating membrane is soldered or welded directly

263 545 na pouzdro tlakového snímače, je v pouzdru upraven otvor pro plnění komory tlakového čidla kapalinou, zpravidla silikonovým olejem, a pro jeho vakuováni. Je-li stejným způsobem upevněna k nástavci, musí být těsnicí plochy nástavce mikrometricky opracovány a opatřeny kovovým těsněním.263 545 to the pressure sensor housing, there is an opening in the housing for filling the pressure sensor chamber with liquid, typically silicone oil, and for vacuuming it. If it is fixed to the adapter in the same way, the sealing surfaces of the adapter must be machined micrometrically and provided with a metal seal.

Nevýhodou známých snímačů s kapalinovou náplní opatřených kovovou oddělovací membránou je vysoká pracnost, spojená s pořizováním množství jednoúčelových nákladných přípravků _a přístrojů. Výrobní náklady na zapouzdření měřicích čidel u nich mnohonásobně převyšuji výrobní náklady na měřicí čidla samotná. Při ztrátě těsnosti pouzdra nebo závadě na čidle tlaku snímače jsou neopraviteIné.A disadvantage of the known liquid-filled sensors provided with a metal separating membrane is the high laboriousness associated with the acquisition of a number of special-purpose expensive jigs _and devices. The manufacturing cost of encapsulating the measuring sensors far exceeds the manufacturing cost of the measuring sensors themselves. If the housing leaks or the sensor pressure sensor fails, they are irreparable.

Jsou také známé tlakové snímače s kapalinovou náplní opatřené plastickou oddělovací membránou /DE 1 773 384/. Zčásti odstraňují nevýhody prvých. Jsou nákladově příznivé a při ztrátě těsnosti opravitelné výměnou oddělovací membrány, upevněné prstencovým šroubem.Liquid-filled pressure sensors equipped with a plastic separating membrane (DE 1 773 384) are also known. They partially eliminate the disadvantages of the first. They are cost-effective and can be repaired in case of leakage by replacing the separating diaphragm fastened by an annular screw.

Nevýhodou známých tlakových snímačů s plastickou oddělovací membránou jsou dva těsnicí elementy pro hermetické uzavřeni komory s tlakovým čidlem naplněné olejem. Jeden těsnicí element tvoři oddělovací membrána a druhý uzávěr plnicího otvoru. Zvyšuje se tím riziko ztráty hermetičnosti. Tvarová úprava komory a umístěni oddělovací membrány vyžadují relativně velký objem kapaliny, což se projevuje nevýhodou teplotní závislosti.A disadvantage of the known pressure transducers with plastic separating diaphragm are two sealing elements for hermetically closing the oil-filled pressure sensor chamber. One sealing element is formed by a separating diaphragm and the other by a filling opening cap. This increases the risk of hermetic loss. The shape of the chamber and the placement of the separating membrane require a relatively large volume of liquid, with the disadvantage of temperature dependence.

Uvedené nevýhody odstraňuje tlakový snímač s kapalinovou náplni, opatřený plastickou oddělovací membránou, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že plastická oddělovací membrána je kloboučkového tvaru se zesíleným těsnicím okrajovým prstencem, kterým je pomoci kovové objímky s tuhou válcovou přepážkou a přítlačného prstencového šroubu ukotvena ve vydutém výkružku, upraveném ve vnitřním sedle pouzdra, přitom vydutý výkružek má vnější okraj o průměru shodném s vnějším průměrem kovové objímky a vnitřni okraj, vytvořený jako oblá přepadová hráz zesíleného těsnicího prstence, o průměru menšin), než je průměr tuhé válcové přepážky.According to the invention, the liquid-filled pressure sensor provided with a plastic separating diaphragm is characterized in that the plastic separating diaphragm is of a hat shape with a reinforced sealing edge ring which is anchored by means of a metal sleeve with a rigid cylindrical septum and an annular screw. in the concave bead provided in the inner seat of the housing, the concave bead has an outer edge with a diameter equal to the outer diameter of the metal sleeve and an inner edge formed as a round overflow dam of a reinforced sealing ring of minor diameter) than the diameter of the rigid cylindrical septum.

Výhody tlakového snímače podle vynálezu vyplývají z uloženi a tvaru plastické oddělovací membrány. Pro uzavření tlakového čidla v pouzdře tlakového snímače s vakuovanou kapalinovou náplni nejsou nutné nákladné speciální přístroje a přípravky a pracnostThe advantages of the pressure sensor according to the invention result from the placement and shape of the plastic separating membrane. Expensive special devices and fixtures and labor are not required to close the pressure sensor in the pressure sensor housing with the vacuum liquid filling.

265 54-5 s tím spojená je úměrná pracnosti výroby tlakového čidla. Pouzdro tlakového snímače je snadno demontovatelné, což činí opravy snímače rentabilními. Utěsněni pouzdra jediným těsnicím elementem, plastickou oddělovací membránou, snižuje poruchovost u tlakových snímačů podle vynálezu. Kloboučkový tvar plastické oddělovací membrány umožňuje snížit na nezbytné minimum objem kapalinové náplně, což příznivě snižuje teplotní závislost.265 54-5 associated with this is proportional to the labor intensive production of the pressure sensor. The pressure sensor housing is easy to remove, making the sensor repairs cost-effective. Sealing the housing with a single sealing element, a plastic separation membrane, reduces the failure rate of the pressure sensors of the invention. The cap shape of the plastic separating membrane makes it possible to reduce the volume of the liquid filling to the minimum necessary, which favorably reduces the temperature dependence.

Příklad konkrétního provedeni tlakového snímače s kapalinovou náplní podle vynálezu je znázorněn na přiložených výkresech, kde na obr. 1 je tlakový snímač v podélném řezu a na obr. 2 uložení plastické oddělovací membrány v detailu A z obr. 1.An example of a particular embodiment of a liquid-filled pressure transducer according to the invention is shown in the accompanying drawings, in which Fig. 1 is a longitudinal section of the pressure transducer and Fig. 2 shows the plastic separating diaphragm in detail A of Fig. 1.

V pouzdře _1_ tlakového snímače podle vynálezu je upevněno na tuhé válcové přepážce 2, opatřené kovovou objímkou 3, tlakové čidlo 4, které je ponořeno v kapalinové náplni 5 a chráw·* něno plastickou oddělovací membránou 6. se zesíleným těsnicím okrajovým prstencem 7. Plastická oddělovací membrána 6 je ukotvena těsnicím okrajovým prstencem 7 na vydutém výkružku 8, upraveném ve vnitřním sedle 9. pouzdra 1. Na těsnicí okrajový prstenec 7 dosedá kovová objímka 3, zajištovaná přítlačným prstencovým šroubem 10 a k ni zevnitř přitavená tuhá válcová přepážka 2, kterou procházejí a v niž jsou zataveny s tlakovým čidlem 4 spojené elektrické vodiče 11. Vydutý výkružek 8 má vnější okraj 12 shodného průměru s vnějším průměrem kovové objímky 3. a vnitřní okraj 13 menšího průměru než je vnější průměr tuhé válcové přepážky 2. Vnitřní okraj 13 vydutého.výkružku 8 je přitom upraven jako oblá přepadová hráz 14 zesíleného těsnicího okrajového prstence 7 plastické oddělovací membrányIn the pressure sensor housing 1 according to the invention, a pressure sensor 4 is immersed in a liquid filling 5 and protected by a plastic separating membrane 6 with a reinforced sealing edge ring 7 on a rigid cylindrical partition 2 provided with a metal sleeve 3. the diaphragm 6 is anchored by the sealing edge ring 7 on the concave bead 8 provided in the inner seat 9. of the sleeve 1. The sealing edge ring 7 is supported by a metal sleeve 3 secured by a thrust ring screw 10 and a solid cylindrical partition 2. The concave bead 8 has an outer edge 12 of equal diameter to the outer diameter of the metal sleeve 3 and an inner edge 13 of smaller diameter than the outer diameter of the rigid cylindrical partition 2. The inner edge 13 of the concave bead 8 is adjusted as o a white overflow dam 14 of the reinforced sealing edge ring 7 of the plastic separating membrane

6. Součásti pouzdra 1 tlakového snímače podle vynálezu je upevňovací šroub 15, ve kterém je upraven přívodní kanálek 16.6. The part of the pressure sensor housing 1 according to the invention is a fastening screw 15 in which the supply channel 16 is provided.

Montáž tlakového snímače podle vynálezu se provádí ve svis lé poloze, s upevňovacím šroubem 15 dole. Do vydutého výkružku 8, se vloží plastická oddělovací membrána 6 s kapalinovou náplni 5. Na její těsnicí okrajový prstenec 7. se spustí tuhá válcová přepážka 2, v kovové objímce 3, s tlakovým čidlem 4 a elektrickými vodiči 11. Kapalinová náplň 5 se vakuuje a utěsni se dotažením přítlačného prstencového šroubu 10. Při utahování přítlačného prstencového šroubu 10 se přitlačuje kovová objímka 3. i tuhá válcová přepážka £. na těsnicí okrajový prstenec 7. plastické oddělovací membrány 6*. Těsnicí okrajový prstenec 7~ vypl — —The pressure sensor according to the invention is mounted in a vertical position, with the fixing screw 15 down. A plastic separating membrane 6 with a liquid filling 5 is inserted into the concave bead 8. A rigid cylindrical partition 2 is lowered onto its sealing edge ring 7, in a metal sleeve 3, with a pressure sensor 4 and electrical conductors 11. The liquid filling 5 is vacuumed and When tightening the pressure ring screw 10, the metal sleeve 3 and the rigid cylindrical partition 6 are pressed. the sealing edge ring 7 of the plastic separating membrane 6 *. Edge sealing ring 7 ~ - - -

263 546 ňuje vydutý výkružek 8, jehož přepadová hráz 14 brání vyhřeznuti těsnicího okrajového prstence _7 a přitom umožňuje jeho deformaci do volného prostoru. Postup montáže je jednoduchý a rychlý, bez nároků na speciální technologie a přístroje. Nastane-li z jakéhokoliv důvodu ztráta hermetičnosti, lze ji obnovit výměnou plastické oddělovací membrány _6 a přecejchováním tlakového snímače podle vynálezu. Obdobným jednoduchým postupem lze opravit i jiné poruchy, např. poruchy tlakového čidla J+. Funkce tlakového snímače podle vynálezu je shodná s funkci známých tlakových snímačů. Přívodním kanálkem 16 proniká k plastické oddělovací membráně 6. měřené médium, které působí tlak přes plastickou oddělovači membránu j6 a kapalinovou náplň 5_ na tlakové čidlo 4^, např. polovodičovou měrnou membránu. Tlakové čidlo 4 se prohne a na jeho ploše vznikne elektrický signál úměrný velikosti prohnutí a měřitelný na elektrických vodičích 11.263 546 has a concave bead 8 whose overflow dam 14 prevents the sealing edge ring 7 from being cut out while allowing it to deform into the free space. The assembly procedure is simple and fast, without the need for special technologies and devices. If, for any reason, there is a loss of hermeticity, it can be restored by replacing the plastic separating membrane 6 and re-calibrating the pressure sensor of the invention. Other faults such as J + pressure sensor faults can be corrected in a similar simple procedure. The function of the pressure sensor according to the invention is identical to that of the known pressure sensors. A medium to be measured passes through the feed channel 16 to the plastic separating membrane 6, which exerts a pressure through the plastic separating membrane 16 and the liquid filling 5 on a pressure sensor 4, for example a semiconductor measuring membrane. The pressure sensor 4 deflects and produces an electrical signal proportional to the size of the deflection and measurable on the electrical conductors 11.

Vynález je využitelný v elektromechanickém průmyslu.The invention is applicable in the electromechanical industry.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

A liquid-filled pressure transducer in the housing of which is mounted on a rigid cylindrical bulkhead fused to a pressure sensor metal sleeve immersed in the liquid-filled and protected by a plastic separating membrane, characterized in that the plastic separating membrane (6) is of cap shape with reinforced sealing edge ring. (7) by means of a metal sleeve (3) with a rigid cylindrical partition (2) and a thrust ring screw (10) anchored in a concave boss (8) provided in the inner seat (9) of the bushing (1), the concave boss / 8) has an outer edge (12) of a diameter identical to the outer diameter of the metal sleeve (3) and an inner edge (13) formed as a round overflow dam (14) of a reinforced sealing edge ring (7) of minor diameter than the solid cylindrical diameter / 2 /.