NO339004B1 - Sensorhode for måling av trykk - Google Patents

Description

SENSORHODE FOR MÅLING AV TRYKK

Oppfinnelsen vedrører en anordning for måling av fluidtrykk ved hjelp av et arrangement av strekklapper tilveiebrakt på et sensorhode anordnet på en gjenstand som er innrettet til å kunne eksponeres for et trykksatt fluid mot en utvendig sensorhodeflate, hvor arrangementet av strekklapper er fastgjort på en innvendig monteringsflate på et senterparti av sensorhodet og anordnet i umiddelbar nærhet av en anleggsflate på en endestopper som i en virksom tilstand omkranser arrangementet av strekklapper, og hvor monteringsflaten er ueksponerbar for det trykksatte fluidet.

En strekklapp er en innretning som brukes til å måle svært små deformasjoner i en overflate strekklappen er festet til, deformasjoner som opptrer i størrelsesorden noen få um. Slike små deformasjoner skyldes at et fast legeme bøyes, strekkes, trykkes sammen eller vris. Strekklapper koples inn i målebroer som er forbundet med et apparat som registrerer endringer i elektrisk motstand i strekklappene. Måleverdiene om-settes til avlesninger av kreftene som påvirker kontaktflaten som strekklappene er festet til. En metode for å måle et trykk som virker på en gjenstand, eksempelvis innvendig i et rør, er å anbringe strekklapper på utsiden av røret for å måle kraften som virker på rørveggen fra trykket i et fluid i røret. For å unngå at andre mekaniske krefter enn de som fluidtrykket frembringer, skal påvirke trykkmålingen, er det behov for en løsning som forhindrer at krefter fra bøying, strekk, trykk eller vridning av gjenstanden blir overført til kontaktflaten hvor strekklappene er anbrakt.

EP 1146326 A2 beskriver en trykksensor basert på strekklapper. Et trykkdetekterende element er festet i en utsparing forsynt med en boring som står i trykkommunikasjon med det innvendige av det trykkdetekterende elementet. Et festeelement som går i inngrep med et gjengeparti i utsparingens vegg, ligger støttende an mot et utkraget endeparti på det trykkdetekterende elementet.

JP 2002-228531 A beskriver en trykksensor hvor den trykkfølsomme delen består av en membran og en membranstøttedel anordnet i et hus. En sylindrisk, utragende del integrert i huset er anordnet på trykksiden for å lede et innledende trykk til membra- nens periferi. En O-ring danner en pakning mellom den utragende delen og membran-støttedelen.

JP 2011-117783 A beskriver en trykksensor for detektering av gasstrykk. Et rørformet metallelement omfatter i en ende en sensorbase med strekklapper anordnet utvendig på en endeflate av røret. I motsatt ende er røret forsynt med en flens, og en ringmut-ter som omkranser røret, går i inngrep med et gjengeparti på en rammedel og presser flensen mot et anlegg på rammedelen. Gasstrykket eksponeres mot rørets innside gjennom en utsparing som omkranses av nevnte anlegg.

Oppfinnelsen har til formål å avhjelpe eller å redusere i det minste én av ulempene ved kjent teknikk, eller i det minste å skaffe til veie et nyttig alternativ til kjent teknikk.

Formålet oppnås ved trekk som er angitt i nedenstående beskrivelse og i etterfølgende patentkrav.

Oppfinnelsen tilveiebringer et sensorhode omfattende en monteringsflate for et arrangement av strekklapper, og hvor monteringsflaten er tilveiebrakt på et senterparti som er forbundet med et omkransende festeparti fastgjort i en gjenstand som eksponeres for trykkrefter fra et fluid, idet forbindelsen mellom senterpartiet og festepartiet er tilveiebrakt på en slik måte at en deformasjon av festepartiet tilveiebrakt ved vridning, bøying, kompresjon eller strekk av gjenstanden ikke overføres til senterpartiet. Dette er oppnådd ved at senterpartiet er forbundet med festepartiet via ett eller flere fleksible forbindelseselementer på en slik måte at periferien av monteringsflaten som er anordnet innvendig i senterpartiet, ligger støttende an mot en endeflate av en endestopper, typisk tildannet som et ringformet, oppragende parti av gjenstanden, når en utvendig sensorhodeflate eksponeres for et fluidtrykk som overstiger det nivået det fleksible forbindelseselementet kan motstå. Dermed avlastes de fleksible forbindelses-elementene, og en varig destruksjon av sensorhodet forårsaket av høyt fluidtrykk unngås. En deformasjon av senterpartiet tilveiebrakt av fluidtrykket registreres av strekklappene som er anordnet i et midtparti av monteringsflaten, innenfor den støtt-ende endeflaten. Registrering av deformasjon kan gjøres både når senterpartiet hol-des klar av endestopperen, og når senterpartiet hviler på endestopperen.

Strekklappene er forbundet med et fjerntliggende apparat for registrering og eventuell bearbeiding av måleresultatene via én eller flere ledninger som strekker seg gjennom et senterløp i den oppragende endestopperen og en tilstøtende kanal i gjenstanden, fluid- og trykkmessig adskilt fra det trykksatte fluidet som påvirker den utvendige sensorhodeflaten.

Formålene med oppfinnelsen er å skaffe tilveie et sensorhode for trykkmåling uten fluidkommuniserende gjennomføringer til det trykksatte fluidet, og innfestet i gjenstanden på en måte som forhindrer at krefter fra gjenstanden som sensorhodet er integrert i, blir overført til senterpartiet av sensorhodet med strekklappene som skal måle trykkpåvirkningen, samt en løsning som beskytter sensorhodet mot destruksjon når fluidtrykket overstiger det måleområdet sensorhodet er dimensjonert for.

Et vesentlig aspekt ved løsningen er at strekklappene kan påføres med tynnfilmtek-nikk direkte på den innvendige monteringsflaten, idet strekklappene ligger skjermet innvendig i sensorhodet uten direkte kontakt med det trykksatte fluidet og i et kam-mer som tilveiebringer tilstrekkelig rom for strekklappene og de tilknyttede ledninge-ne.

Oppfinnelsen vedrører mer spesifikt en anordning for måling av fluidtrykk ved hjelp av et arrangement av strekklapper tilveiebrakt på et sensorhode anordnet på en gjenstand som er innrettet til å kunne eksponeres for et trykksatt fluid mot en utvendig sensorhodeflate, hvor arrangementet av strekklapper er fastgjort på en innvendig monteringsflate på et senterparti av sensorhodet og anordnet i umiddelbar nærhet av en anleggsflate på en endestopper som i en virksom tilstand omkranser arrangementet av strekklapper, og hvor monteringsflaten er ueksponerbar for det trykksatte fluidet, kjennetegnet ved at

sensorhodet omfatter et festeparti som er fastgjort til gjenstanden, og

senterpartiet er forbundet med festepartiet ved hjelp av minst ett fleksibelt forbindelseselement.

Endestopperen kan være tildannet som et oppragende parti i en ringformet utsparing i gjenstanden.

Endestopperen kan være ringformet, idet et senterløp tildanner en forlengelse av en fluidtettende, langstrakt ledningskanal.

Festepartiet kan være fastgjort i et komplementært øvre parti av utsparingen med et fluidtettende middel.

Det fluidtettende middelet kan være en sveisesøm tildannet ved hjelp av elektronstrålesveising langs en ytre kant av sensorhodets festeparti.

Anleggsflaten kan være ringformet.

I det etterfølgende beskrives et eksempel på en foretrukket utførelsesform som er anskueliggjort på medfølgende tegninger, hvor: Fig. 1 og 2 fremstiller et skjematisk sidesnitt av sensorhoder for måling av trykk som

virker henholdsvis utvendig og innvendig på en rørformet gjenstand; og

Fig. 3 og 4 viser perspektivriss av sensorhodene montert henholdsvis utvendig og innvendig på den rørformede gjenstanden.

Et sensorhode 1 er innfelt i en utsparing 2a i en gjenstand 2, typisk i veggen i et rør. Et utkraget festeparti la er fastgjort til et komplementært, øvre parti 2a' av utsparingen 2a med et fluidtettende middel 3, eksempelvis med en sveisesøm tildannet ved hjelp av elektronstrålesveising langs en ytre kant ld av sensorhodets 1 festeparti la. Et sirkelformet senterparti lb av sensorhodet 1 er fleksibelt forbundet med festepartiet la via et fleksibelt forbindelseselement lc, for eksempel tildannet som en belg eller en annen foldet, mekanisk forbindelse. Senterpartiet lb og forbindelseselementet lc tillates å bevege seg innenfor klaringene mellom sensorhodet 1 og utsparingen 2a i gjenstanden 2. Dersom trykket i et trykksatt fluid 4 overstiger det nivået som det fleksible forbindelseselementet lc kan motstå, blir senterpartiet lb skjøvet til anlegg mot en ringformet anleggsflate 2d på en endestopper 2b som rager opp i utsparingen 2a i gjenstanden 2. Anlegget mot endestopperen 2b vil hindre videre sammenskyvning av sensorhodet 1, for eksempel destruerende sammenpressing av forbindelseselementet.

Forbindelseselementet lc er fluidtettende for å hindre at en innvendig monteringsflate lb" på sensorhodets 1 senterparti lb eksponeres for det trykksatte fluidet 4.

På et midtparti av den innvendige monteringsflaten lb" motstående en utvendig sensorhodeflate lb' som er eksponert mot det trykksatte fluidet 4, er det fastgjort et arrangement av strekklapper 5 konfigurert i ei målebro av i og for seg kjent art. Ledninger 6 fra strekklappene 5 er ført gjennom et senterløp 2c i den oppragende endestopperen 2b og videre gjennom en tilknyttet kanal 7 i gjenstanden 2 til et apparat (ikke vist) for registrering og bearbeiding av måleresultatene. Senterløpet 2c og kanalen 7 er på fluidtettende vis adskilt fra det trykksatte fluidet 4.

Innfestingen av festepartiet la i gjenstanden 2 og forbindelsen mellom festepartiet la og senterpartiet lb på sensorhodet er fluidtett slik at fluidtrykket fra fluidet 4 ikke forplanter seg til det innvendige av sensorhodet 1.

Når sensorhodet 1 eksponeres for et fluidtrykk 4 mot den utvendige sensorhodeflaten lb', registrerer strekklappene 5 en deformasjon i senterpartiets lb innvendige monteringsflate lb", idet strekklappene 5 forlenges pga. en innbøyning av senterpartiet lb. Det fleksible forbindelseselementet lc hindrer at spenninger generert i gjenstanden pga. vridning, bøying, kompresjon eller strekk, påvirker strekklappene 5. Eksponeres sensorhodet 1 for større trykk en det det fleksible forbindelseselementet lc kan oppta, forskyves senterpartiet lb til anlegg mot den ringformede anleggsflaten 2d på endestopperen 2b. En ytterligere trykkstigning vil dermed kunne måles uten risiko for at komponenter i sensorhodet 1 destrueres. En endring i målekarakteristika for strekklappene 5 på grunn av endrede geometriske forhold ved at understøttelsen av senterpartiet lb forskyves innover fra sammenføyningsområdet mellom senterpartiet lb og forbindelseselementet lc til en resulterende understøttelse mellom endestopperen 2b og monteringsflaten lb", kan bli tatt hensyn til ved bearbeiding av måleresultatene.

Claims (6)

1. Anordning for måling av fluidtrykk ved hjelp av et arrangement av strekklapper (5) tilveiebrakt på et sensorhode (1) anordnet på en gjenstand (2) som er innrettet til å kunne eksponeres for et trykksatt fluid (4) mot en utvendig sensorhodeflate (lb<1>), hvor arrangementet av strekklapper (5) er fastgjort på en innvendig monteringsflate (lb") på et senterparti (lb) av sensorhodet (1) og anordnet i umiddelbar nærhet av en anleggsflate (2d) på en endestopper (2b) som i en virksom tilstand omkranser arrangementet av strekklapper (5), og hvor monteringsflaten (lb") er ueksponerbar for det trykksatte fluidet (4),karakterisert vedat sensorhodet (1) omfatter et festeparti (la) som er fastgjort til gjenstanden (2), og senterpartiet (lb) er forbundet med festepartiet (la) ved hjelp av minst ett fleksibelt forbindelseselement (lc).

2. Anordning ifølge krav 1, hvor endestopperen (2b) er tildannet som et oppragende parti i en ringformet utsparing (2a) i gjenstanden (2).

3. Anordning ifølge krav 1, hvor endestopperen (2b) er ringformet, idet et senter-løp (2c) tildanner en forlengelse av en fluidtettende, langstrakt ledningskanal (7).

4. Anordning ifølge krav 1, hvor festepartiet (la) er fastgjort et komplementært øvre parti (2a<1>) av utsparingen (2a) med et fluidtettende middel (3)

5. Anordning ifølge krav 4, hvor det fluidtettende middelet (3) er en sveisesøm tildannet ved hjelp av elektronstrålesveising langs en ytre kant (ld) av sensorhodets (1) festeparti (la).

6. Anordning ifølge krav 1, hvor anleggsflaten (2d) er ringformet.