RU2143673C1 - Датчик давления (варианты) - Google Patents

Abstract

Изобретение предназначено для управления технологическими процессами с использованием усовершенствованных дифференциальных датчиков давления. Датчик содержит цельный корпус, отдельные мембраны и фланцы, расположенные в корпусе первый и второй вертикальные каналы сообщения давления. Указанные каналы расположены соответственно между первым и вторым отверстиями сообщения давления, проходящими горизонтально через корпус, и держателем первичного измерительного преобразователя. Держатель соединен с корпусом и расположен выше каналов сообщения давления. Первичный измерительный преобразователь генерирует электрический сигнал перепада давления. Одна или две мембраны, образующие первую и вторую технологические мембраны, закрывают первое и второе отверстия сообщения давления. Фланцы перекрывают мембраны и прикреплены к корпусу с возможностью съема и замены. Датчик давления содержит пламегаситель, размещенный по крайней мере в одном из каналов сообщения давления, и элемент защиты первичного измерительного преобразователя от флуктуаций чрезмерного давления, скомпонованный интегрально с цельным корпусом. Технический результат заключается в создании дифференциального датчика давления, надежного в эксплуатации и имеющего относительно малый вес и низкую стоимость. 8 с. и 37 з.п.ф-лы, 12 ил.

Description

Настоящее изобретение относится к устройствам для управления технологическими процессами, а более конкретно к усовершенствованиям дифференциальных датчиков давления. Дифференциальные датчики давления измеряют разность двух давлений и формируют выходной сигнал, отображаемый, как правило, на дисплее, чувствительном к измерению.

Уровень техники
Дифференциальные датчики давления обычно используют в системах управления технологическими процессами, которые требуют измерений давления или измерений других параметров, связанных с газами и жидкостями, например расходов. Типовые дифференциальные датчики давления имеют две технологические мембраны, каждая из которых подвергается воздействию одного или двух давлений жидкости, которые должны быть сравнены, и имеют первичный измерительный преобразователь. Инертная жидкость заполняет закрытую камеру, расположенную между каждой технологической мембраной и первичным измерительным преобразователем для передачи давлений от жидкостей технологического процесса (технологических жидкостей) к первичному измерительному преобразователю. Каждая технологическая мембрана отклоняется в ответ на давление одной жидкости, прикладываемое из входной технологической линии. Первичный измерительный преобразователь реагирует на разность двух давлений технологической жидкости и генерирует электрические выходные сигналы для индикации или управления. Датчики давления, которые формируют электрические выходные сигналы, часто содержат электронные схемы, предназначенные для обработки сигнала датчика и для отображения его посредством измерительного прибора с устройством считывания и/или для передачи обработанного сигнала компьютеру или другому электронному устройству.

В настоящее время нашли применение два обычных конструкционных типа датчиков давления: планарные конструкции, в которых технологические мембраны расположены в одной плоскости, и бипланарные конструкции, в которых технологические мембраны расположены в разных плоскостях и обращены друг к другу тыльными поверхностями. Обычные планарные датчики, как правило, имеют корпус электронных схем, который расположен горизонтально, когда датчик расположен так, чтобы плоскость его технологических мембран была вертикальной. Такая конструкция может потребовать специальных аппаратных средств для монтажа датчика. Кроме того, корпус электронных схем смещен относительно плоскости мембраны так, что во многих случаях применения показания измерительного прибора с устройством считывания на корпусе электронных схем трудно разглядеть.

Другим недостатком обычных планарных датчиков является то, что электронные схемы расположены близко к технологическим линиям, имеющим высокую температуру. Эти технологические линии могут излучать тепло, приводящее к нагреву электронных схем датчика, создавая в соответствии с этим неблагоприятные условия для ее функционирования. Таким образом, датчик более склонен к нарушениям нормальной работы. Кроме того, то, что электронные схемы подвергаются воздействию ненужных повышенных температур, уменьшает долговечность электрических элементов.

Дополнительный недостаток датчиков предшествующего уровня техники заключается в том, что компоновка обычных корпусов датчика ограничивает размер технологических мембран. Большой размер мембран выгоден, поскольку он, соответственно, обеспечивает уменьшение жесткости пружины и, следовательно, способствует увеличению чувствительности измерений. Объемная жесткость мембранной пружины обратно пропорциональна шестикратному диаметру мембраны. Однако в конструкциях датчиков давления предшествующего уровня техники диаметр технологических мембран ограничивают, чтобы избежать чрезмерного размера, который приводит к относительно большой жесткости их пружины.

В соответствии с этим в датчиках давления предшествующего уровня техники для достижения приемлемой жесткости пружины прибегают к использованию тонких мембран. Это, в свою очередь, ведет к опасности утечек через мембрану, что является серьезной проблемой.

В обычных планарных датчиках давления стремятся преодолеть указанные выше проблемы монтажа путем применения фланцевого устройства сопряжения (вместе с существующим узлом) для установки датчика давления. Однако это решение увеличивает вес и стоимость системы.

Обычные бипланарные датчики являются относительно тяжелыми и дорогими. Дополнительный вес по крайней мере частично связан с применением больших крышек, которые устанавливают на технологические мембраны, а также весом их монтажных средств.

Другой недостаток обеих обычных конструкций заключается в том, что электронные схемы чувствительны к шуму жидкости, например механическим ударам, вибрациям трубы и аналогичным механическим помехам. Следовательно, датчики давления склонны к ошибкам измерения при наличии механических помех.

Вследствие указанных выше и других недостатков обычных датчиков давления целью настоящего изобретения является обеспечение надежного в эксплуатации дифференциального датчика давления, имеющего относительно малый вес и относительно низкую стоимость.

Другой целью настоящего изобретения является обеспечение датчика давления, имеющего считываемый измерительный прибор, который относительно прост для обозрения.

Дополнительной целью настоящего изобретения является обеспечение корпуса датчика относительно небольшого размера, в котором установлена технологическая мембрана относительно большого диаметра.

Следующей целью настоящего изобретения является обеспечение корпуса датчика, который относительно прост для монтажа и относительно прост для сборки.

Другой целью настоящего изобретения является обеспечение датчика давления, который защищает установленные в нем электронные элементы от агрессивного воздействия повышенных температур горячих технологических линий и, следовательно, сохраняет относительно прохладную окружающую среду для функционирования этих элементов.

Целью настоящего изобретения является также обеспечение датчиков давления, которые работают с минимальным ухудшением эксплуатационных характеристик при измерении давлений жидкостей, подвергающихся воздействию вибрации и других механических помех.

Другие общие и частные цели настоящего изобретения станут очевидными из приведенного ниже описания со ссылкой на сопроводительные чертежи.

Сущность изобретения
Согласно настоящему изобретению указанные выше и другие цели достигнуты в виде датчика давления, содержащим корпус, имеющий в вертикальной ориентации по меньшей мере одну вертикальную поверхность. В вертикальных плоскостях выполнены первое и второе отверстия сообщения давления, по меньшей мере по одному из которых расположено по существу на одинаковой высоте. Первая и вторая технологические мембраны закрывают соответственно первое и второе отверстия сообщения давления. Датчик также содержит по меньшей мере один фланец, установленный на корпусе с возможностью снятия и замены поверх по меньшей мере одной из технологических мембран и имеющий первое и второе входные отверстия сообщения давления, связанные с первой и второй технологическими мембранами соответственно. С корпусом соединен держатель первичного преобразователя, расположенный в вертикальной ориентации выше первого и второго отверстий сообщения давления. В датчике имеются первый и второй каналы сообщения давления, посредством которых первое и второе отверстия сообщения давления связаны с держателем первичного измерительного преобразователя.

Существенные отличия такого датчика заключаются в том, что держатель первичного измерительного преобразователя выполнен за одно целое с корпусом, первый и второй каналы сообщения давления проходят, по крайней мере частично, вертикально в корпусе. Кроме того, по крайней мере в одном из каналов сообщения давления и по крайней мере частично в корпусе расположен пламегаситель для создания барьера пламени между держателем первичного измерительного преобразователя и отверстиями сообщения давления.

В частных случаях выполнения этого варианта датчика корпус может иметь горловину, соединяющую держатель измерительного преобразователя с вертикальными поверхностями и обеспечивающую теплоизоляцию между ними. Корпус может быть дополнительно снабжен ребрами, образующими конструкционные элементы жесткости, выполненные за одно целое с цельным корпусом.

Держатель первичного измерительного преобразователя может содержать чувствительный элемент, расположенный в вертикальной ориентации над отверстиями сообщения давления и взаимодействующий посредством жидкости с первым и вторым каналами сообщения давления, а также монтажное средство для установки чувствительного элемента. В предпочтительном случае может быть дополнительно предусмотрено схемное средство, соединенное с этим чувствительным элементом и избирательно действующее для выбора с помощью электронных средств из первого и второго входов давления, входа, являющегося входом высокого давления. В еще одном предпочтительном случае чувствительный элемент может содержать корпус, имеющий противоположные и по существу параллельные первую и вторую поверхности, перпендикулярные вертикальной оси и аксиально разнесенные вдоль нее в вертикальной ориентации. При этом первичный измерительный преобразователь может быть расположен, по крайней мере частично, между первой и второй поверхностями и генерировать электрический сигнал в ответ на перепад давления между первым и вторым входными отверстиями сообщения давления.

В вышеописанном частном случае выполнения чувствительный элемент дополнительно может содержать защитное от чрезмерного давления средство, перекрывающее вторую поверхность чувствительного элемента и взаимодействующее посредством жидкости с первым и вторым каналами сообщения давления для защиты первичного измерительного преобразователя от чрезмерного давления. Защитное от чрезмерного давления средство может перекрывать по крайней мере первый канал сообщения давления и представлять собой неотъемлемую часть корпуса чувствительного элемента. При этом защитное от чрезмерного давления средство предпочтительно содержит мембрану чрезмерного давления.

Кроме того, в частных случаях цельный корпус может дополнительно содержать опору, соединенную с возможностью съема и замены с наружной опорной конструкцией. Дополнительно датчик может содержать крепежные средства типа болтов для крепления фланца с возможностью съема и замены к корпусу и первый кожух на указанном корпусе для образования защитной оболочки по крайней мере на выбранном участке длины каждого крепежного средства. При этом фланец предпочтительно содержит второй кожух для образования защитной оболочки по крайней мере на выбранном участке длины каждого крепежного средства типа болта, в результате чего первый и второй кожухи вместе образуют кожух по всей длине крепежного средства.

Отличием еще одного варианта датчика, аналогичного вышеописанному, является то, что держатель первичного измерительного преобразователя выполнен за одно целое с корпусом, а по меньшей мере один фланец имеет избирательно закрытое дополнительное сквозное отверстие. Такой фланец выполнен с возможностью изменения своей ориентации при установке на противоположную и установлен на вертикальной поверхности в положение дренирования или промывки для перевода дополнительного отверстия в положение дренирования жидкости или в положение для газовой промывки.

В частном случае выполнения такого варианта датчик может дополнительно содержать индикатор ориентации, наблюдаемый визуально и размещенный на фланце для идентификации его относительного положения в зависимости от положения установки фланца. Датчик также может иметь первый и второй пламегасители, расположенные соответственно в первом и втором каналах сообщения давления для создания барьеров пламени между держателем первичного измерительного преобразователя и отверстиями сообщения давления.

В еще одном варианте, аналогичном описанным выше, датчик отличается тем, что держатель первичного измерительного преобразователя выполнен за одно целое с корпусом, первый и второй каналы сообщения давления проходят вертикально по крайней мере частично в корпусе, а датчик содержит чувствительный элемент защиты от чрезмерного давления, генерирующий электрический сигнал, чувствительный к состоянию приложенного к нему первого и второго давлений и установленный в держателе первичного измерительного преобразователя с возможностью взаимодействия посредством жидкости с каналом сообщения давления.

В частных случаях выполнения этого варианта датчик может дополнительно содержать по крайней мере первое и второе отверстия под крепежные средства, проходящие горизонтально, если датчик установлен в вертикальной ориентации, через корпус и фланец. Эти отверстия могут быть разнесены в вертикальном направлении и расположены ниже держателя первичного измерительного преобразователя и ниже чувствительного элемента. Также датчик может содержать первую и вторую снабженные резьбой крепежные детали, каждая из которых проходит в одноименном отверстии под крепежные средства для крепления корпуса и фланца друг к другу. Дополнительно могут быть предусмотрены кожухи крепежных средств, сформированные на корпусе и на фланце и образующие защитные оболочки вокруг указанных крепежных средств, находящихся в канале и предназначенных для крепления фланца и корпуса друг к другу.

Датчик также может дополнительно содержать уплотнение, установленное между технологическими мембранами и фланцем для уплотнения каждого входного отверстия сообщения давления к технологической мембране, и первое и второе сварные соединения, предназначенные каждое для герметичного крепления одноименной технологической мембраны к корпусу у одноименного отверстия сообщения давления и изолированные от контактирования с жидкостями у входов давления.

В следующем, планарном, варианте датчика корпус имеет в вертикальной ориентации одну вертикальную поверхность с выполненными в ней по существу на одинаковой высоте первым и вторым отверстиями сообщения давления, уплотненными первой и второй технологическими мембранами соответственно. На корпусе установлен фланец с возможностью съема и замены поверх указанных технологических мембран, имеющий первое и второе входные отверстия сообщения давления, связанные с первой и второй технологическими мембранами. Датчик имеет держатель первичного измерительного преобразователя, соединенный с корпусом и расположенный в вертикальной ориентации выше вертикальной поверхности корпуса, и первый и второй каналы, посредством которых первое и второе отверстия сообщения давления связаны с держателем первичного измерительного преобразователя. Отличием такого варианта является то, что первая и вторая технологические мембраны образованы единым элементом, первый и второй каналы проходят по крайней мере частично в корпусе, а в вертикальной поверхности корпуса выполнены первые соединительные приемные отверстия, расположенные, по крайней мере, в двух углах контура неквадратного четырехугольника.

В частных случаях выполнения этого варианта во фланце, в местах по существу комплементарных первым соединительным приемным отверстиям, могут быть выполнены вторые соединительные приемные отверстия. При этом датчик может дополнительно содержать крепежные средства для установки в первые и вторые соединительные приемные отверстия для крепления фланца с возможностью съема и замены к корпусу. Первые и вторые соединительные приемные отверстия могут быть расположены в каждом из четырех углов контура неквадратного четырехугольника. Также датчик может дополнительно содержать крепежные средства типа болтов для крепления фланца с возможностью съема и замены к корпусу и первый кожух на указанном корпусе для образования защитной оболочки по крайней мере на выбранном участке длины каждого крепежного средства типа болта. В этом случае фланец может содержать второй кожух для образования защитной оболочки, по крайней мере на выбранном участке длины каждого крепежного средства типа болта, причем первый и второй кожухи вместе образуют кожух по всей длине крепежного средства.

Контур четырехугольника может быть параллелограммом, имеющим острый входной угол, причем этот острый угол предпочтительно составляет от 30 до 40^o, а в наиболее предпочтительном случае - 34^o. Описанное выше местоположение крепежных средств и отверстий, то есть в углах контура неквадратного четырехугольника, обеспечивает возможность получения технологических мембран большого диаметра в относительно небольшом пространстве. Таким образом, это дает возможность датчику давления работать с относительно высокой чувствительностью при относительно небольших размерах.

Датчик может дополнительно содержать по крайней мере один пламегаситель, установленный по крайней мере в одном из первого и второго каналов сообщения давления и по крайней мере частично проходящий в цельном корпусе для создания барьера пламени между держателем первичного измерительного преобразователя и корпусом.

Первые соединительные приемные отверстия могут проходить между передней и задней поверхностями корпуса и частично проходить через фланец, причем в этом случае крепежные средства могут быть установлены со стороны задней поверхности корпуса. Корпус может иметь горловину относительно небольшой теплопроводности, соединяющую указанный держатель с вертикальной поверхностью и обеспечивающую между ними теплоизоляцию. Держатель первичного измерительного преобразователя может содержать полупроводниковый чувствительный элемент, расположенный в вертикальной ориентации выше первого и второго каналов сообщения давления и сообщающийся с ними посредством жидкости, и монтажное средство для установки указанного чувствительного элемента. В этом случае чувствительный элемент может содержать корпус, имеющий противоположные и по существу параллельные первую и вторую поверхности, перпендикулярные вертикальной оси и аксиально разнесенные вдоль нее в вертикальной ориентации таким образом, что первичный измерительный преобразователь расположен по крайней мере частично между первой и второй поверхностями и генерирует электрический сигнал в ответ на перепад давления между первым и вторым входными отверстиями сообщения давления.

Чувствительный элемент может дополнительно содержать защитный от чрезмерного давления элемент, перекрывающий вторую поверхность указанного чувствительного элемента и сообщающийся посредством жидкости с первым и вторым каналами сообщения давления для защиты первичного измерительного преобразователя от чрезмерного давления. При этом защитный от чрезмерного давления элемент перекрывает по крайней мере первый канал сообщения давления и представляет собой неотъемлемую часть корпуса. В этом случае защитный от чрезмерного давления элемент может содержать мембрану чрезмерного давления.

Датчик может дополнительно содержать электрическое схемное средство, соединенное с чувствительным элементом и избирательно действующее для выбора с помощью электронных средств из первого или второго входов давления входа, являющегося входом высокого давления.

В другом планарном варианте, аналогичном вышеописанному, к держателю первичного измерительного преобразователя прикреплен чувствительный элемент перепада давления, расположенный в случае вертикальной ориентации корпуса выше указанных отверстий сообщения давления. Отличием такого варианта является то, что корпус при вертикальной ориентации имеет вертикальную горловину относительно низкой теплопроводности, на которой установлен держатель первичного измерительного преобразователя, при этом первый и второй каналы проходят по крайней мере частично в корпусе.

Отличием еще одного планарного варианта датчика, аналогичного вышеописанному, является то, что держатель первичного измерительного преобразователя выполнен за одно целое с корпусом, первая и вторая технологические мембраны образованы одной пластиной, а первый и второй каналы сообщения давления проходят вертикально по крайней мере частично в корпусе.

В следующем, бипланарном, варианте датчика корпус имеет в вертикальной ориентации первую и вторую противоположные вертикальные поверхности, в которых выполнено по одному отверстию сообщения давления, расположенных по существу на одинаковой высоте и уплотненных первой и второй технологическими мембранами соответственно. Первый и второй фланцы установлены на корпусе с возможностью съема и замены поверх одноименных технологических мембран. Каждый из этих фланцев имеет входное отверстие сообщения давления, связанное с одноименной технологической мембраной. Датчик также имеет держатель первичного измерительного преобразователя, расположенный выше отверстий сообщения давления, а также чувствительный элемент перепада давления, прикрепленный к держателю и расположенный, в случае вертикальной ориентации, выше отверстий сообщения давления. Кроме того, предусмотрены первый и второй каналы, посредством которых первое и второе отверстия сообщения давления связаны с чувствительным элементом перепада давления. Отличием такого варианта является то, что корпус при вертикальной ориентации имеет вертикальную горловину относительно низкой теплопроводности, на которой установлен держатель первичного измерительного преобразователя для относительной теплоизоляции от отверстий сообщения давления, а первый и второй каналы проходят по крайней мере частично в корпусе.

В частном случае выполнения этого варианта датчик может дополнительно содержать крепежные средства для крепления фланцев к корпусу с возможностью съема и замены. При этом такие крепежные средства могут состоять из двух снабженных резьбой крепежных деталей, каждая из которых проходит через фланцы и корпус.

Отличием еще одного бипланарного варианта датчика, аналогичного вышеописанному, является то, что держатель первичного измерительного преобразователя выполнен за одно целое с корпусом, а каждый фланец имеет избирательно закрытое дополнительное сквозное отверстие, выполнен с возможностью изменения своей ориентации при установке на противоположную и установлен на вертикальной поверхности в положение дренирования или промывки для перевода дополнительного отверстия в положение дренирования жидкости или в положение для газовой промывки.

В частном случае выполнения этого варианта датчик может дополнительно содержать индикатор ориентации, наблюдаемый визуально и размещенный на каждом фланце для идентификации его относительного положения в зависимости от положения установки фланца.

Эти конструкционные признаки дифференциального датчика давления и другие, описываемые ниже, признаки позволяют получить датчик давления, который компактен, имеет относительно небольшие вес и стоимость, а также относительно прост для производства. Кроме того, на этот датчик давления может быть легко установлен измерительный прибор с устройством считывания, располагаемый над первым и вторым отверстиями сообщения давления, который хорошо виден визуально. Другие отличительные особенности планарного датчика давления включают корпус относительно небольшого размера, который вмещает технологические мембраны, имеющие относительно большие диаметры. Это увеличение диаметра технологических мембран уменьшает жесткость мембранной пружины, улучшая в соответствии с этим точность измерения давления.

Эти и другие аспекты настоящего изобретения станут очевидными из приведенного ниже описания со ссылкой на сопроводительные чертежи.

Перечень фигур чертежей
Указанные выше и другие цели, признаки и преимущества настоящего изобретения станут очевидными из приведенных ниже описания и сопроводительных чертежей, на которых аналогичными ссылочными символами указаны аналогичные детали на разных видах. На сопроводительных чертежах иллюстрируются принципы настоящего изобретения. Кроме того, хотя чертежи выполнены не в масштабе, они позволяют судить об относительных размерах деталей.

Фиг. 1 - вид в перспективе бипланарного датчика давления, показанного на фиг. 9 и фиг. 10.

Фиг. 2 - вид в перспективе датчика давления соответствующего одному варианту настоящего изобретения с соответствующими монтажными средствами.

Фиг. 3 - местный вид в перспективе датчика давления, показанного на фиг. 2.

Фиг. 4 - вид в перспективе датчика давления, показанного на фиг. 2, с пространственным разделением деталей.

Фиг. 5 - вид в перспективе фланца, показанного на фиг. 4.

Фиг. 6 - местный вид датчика давления, показанного на фиг. 4 с частичным вырывом, со схематически перемещенным сенсорным блоком 80.

Фиг. 7 - дополнительный вид выбранных деталей датчика давления, показанного на фиг. 3, с пространственным разделением деталей.

Фиг. 8 - схематический разрез фрагмента датчика давления, показанного на фиг. 3, со схематически перемещенными элементами, на котором показаны заполненные жидкостью каналы сторон высокого и низкого давления датчика.

Фиг. 9 - вид в перспективе предпочтительного варианта воплощения бипланарного датчика давления, соответствующего настоящему изобретению.

Фиг. 10 - схематический вертикальный вид спереди, в разрезе, датчика давления, показанного на фиг. 9, в собранном виде и со схематически перемещенными элементами.

Фиг. 11 - показан датчик давления, представленный на фиг. 1, соединенный с технологическим трубопроводом и ориентированный для газовой продувки.

Фиг. 12 - показан датчик давления, представленный на фиг. 1, соединенный с технологическим трубопроводом и ориентированный для дренирования жидкости.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Датчик давления, соответствующий первому варианту воплощения настоящего изобретения, определяет перепад давления между двумя технологическими линиями. Датчик содержит корпус чувствительного элемента, имеющий фланец, перегородку и два расположенных в одной плоскости отверстия, каждое из которых закрыто отдельной мембраной. Мембраны передают давление чувствительному элементу посредством инертной заполняющей жидкости. Вводы давления прикладывают давление к мембранам, которое передается чувствительному элементу посредством заполняющей жидкости. Чувствительный элемент генерирует электрический сигнал в ответ на приложенные давления, характеризующий перепад давления между двумя входами давлений. В корпусе чувствительного элемента используется диагональное расположение болтовых отверстий, которое позволяет устанавливать мембраны соответственно большего диаметра. Мембраны большего диаметра соответственно имеют меньшую жесткость пружины и таким образом более высокую чувствительность измерений.

Датчик давления имеет также сенсорный блок, смонтированный на верхней поверхности корпуса (чувствительного элемента), причем сенсорный блок содержит мембрану защиты от чрезмерных давлений, являющуюся его неотъемлемой частью. Мембрана защиты от чрезмерных давлений защищает чувствительный элемент, смонтированный в сенсорном блоке, в условиях приложения слишком больших давлений. Корпус чувствительного элемента имеет также высокое тепловое (термическое) сопротивление между входными технологическими линиями и сенсорным блоком, защищая чувствительный элемент и связанные с ним электронные схемы от нежелательных повышенных температур.

Болтовые отверстия датчика удерживают крепежные средства, которые окружены кожухом по их длине, благодаря корпусу чувствительного элемента. Эти защищенные кожухом болты помогают предотвратить утечки жидкости технологического процесса, подаваемой к входным отверстиям сообщения давления, благодаря поддержанию температуры вдоль длины болта равной или приблизительно равной температуре корпуса чувствительного элемента.

На фиг. 2 показан планарный дифференциальный датчик 10 давления, который измеряет разность давлений между двумя входами давления, связанными с двумя входными технологическими соединителями 18, 18. Датчик давления 10 имеет фланец 14, который принимает два входа давления, например технологических линий, посредством технологических соединителей 18 и имеет цельный корпус 16, который скомпонован с фланцем 14. В этом устройстве цельный корпус 16 передает давления, которые чувствительны к входным давлениям, к первичному измерительному преобразователю, установленному в корпусе 16 и показанному на фиг. 4 как сенсорный блок 84. В ответ, первичный измерительный преобразователь генерирует электрический сигнал, характеризующий перепад давления между двумя входами. Электронные схемы, смонтированные в корпусе 13, обрабатывают электрический сигнал первичного измерительного преобразователя, а корпус 13 имеет выходной дисплей 12. Корпус 13 электронных схем установлен на корпусе 16.

Датчик 10 давления установлен на монтажной крепежной скобе 20, которая закреплена на неподвижной опорной стойке 19 посредством монтажного U-образного болта 21 и соответствующих гаек. Датчик 10 имеет также два опорных элемента, показанных как монтажные опорные стойки 22 с ребрами, фиг. 7, которые с возможностью съема и замены крепят датчик 10 к монтажной крепежной скобе 20.

Собранные вместе фланец 14 и корпус 16 датчика 10 образуют узел 15 чувствительного элемента, который, как показано на фиг. 3, имеет первое и второе входные отверстия 24A и 24B сообщения давления, проходящие через фланец 14. В резьбовые болтовые отверстия 26 устанавливают крепежные средства технологических соединителей 18, фиг. 2. Корпус устанавливают, как правило, в показанном вертикальном положении, где отверстия для сообщения давления расположены на одинаковой высоте и на некотором расстоянии друг от друга в горизонтальном направлении.

Корпус 16 имеет горловину 28, выполненную заодно с ним, которая заканчивается держателем 30 первичного измерительного преобразователя, расположенным на верхней поверхности корпуса 16. Держатель 30 имеет первую кольцеобразную поверхность 30A, соосную со второй поверхностью 30B. От второй поверхности 3ОВ вверх проходит эксцентричная стойка 30C. В альтернативном варианте воплощения стойка 30C может иметь форму, соответствующую форме, показанной на фиг. 9. Поверхности 30A и 30B имеют ось 23, а стойка 30C смещена относительно этой оси. Основание 30D стойки 34, показанное как образуемое второй поверхностью 30B, образует спираль, как показано на фиг. 3 и фиг. 4, с концентрическими круглыми вершинами и впадинами. Горловина 28 имеет уменьшенное поперечное сечение в плоскости, перпендикулярной оси 23 для уменьшения теплопроводности от вводов давления из-под горловины к корпусу 13 электронных схем (для защиты в нем теплочувствительных электронных схем) и к сенсорному блоку 84, которые установлены выше горловины. Полость в конструкции горловины 28, образованная по крайней мере одной камерой 29 теплосопротивления, показанной на фиг. 6, дополнительно уменьшает площадь поперечного сечения горловины для увеличения ее теплоизоляции. Таким образом, горловина 28 обеспечивает надежную механическую опору на корпусе для держателя 30 первичного измерительного преобразователя и для корпуса 13 электронных схем и представляет собой межсоединение, обладающее высоким тепловым сопротивлением, между узлом 15 чувствительного элемента и корпусом 13 электронных схем.

Как следует из фиг. 2 и фиг. 3, корпус 13 измерительного прибора установлен на узле 15 чувствительного элемента посредством монтажа без зазора на установочной втулке 13A на кольцеобразной полке, образованной первой и второй поверхностями 30A и 30B соответственно. В предпочтительном варианте воплощения установочная втулка 13A приварена к держателю 30 (первичного измерительного преобразователя) корпуса вдоль первой кольцеобразной поверхности 30A. Эта втулка 13A препятствует проводимости тепла от входов давления к корпусу 13 электронных схем и таким образом к теплочувствительным электронным схемам, установленным в этом корпусе.

Как следует из фиг. 3 и фиг. 6, первый и второй каналы 36 и 38 сообщения давления открыты ко второй поверхности 30B и к основанию 30D соответственно держателя 30 и проходят в вертикальном направлении вниз в корпус 16. Каналы 36, 38 сообщения давления сообщаются соответственно с перпендикулярными, а следовательно, проходящими в горизонтальном направлении первым и вторым отверстиями 34 и 35 сообщения давления (фиг. 8) в корпусе 16. Каналы 36, 38 сообщения давления вместе с отверстиями 34, 35 сообщения давления передают давления, прикладываемые к входным отверстиям 24A, 24B сообщения давления, к держателю 30 для приложения (давления) к чувствительному элементу 89.

Как показано на фиг. 3, 4, 5 и 7, во фланце 14 проходят дополнительные сквозные избирательно закрываемые отверстия 40A и 40B для вентиляции (вентиляционные отверстия), которые перпендикулярны и сообщаются с входными отверстиями 24A и 24B сообщения давления соответственно. Вентиляционные отверстия 40A и 40B позволяют удалять жидкости (при прочистке) из датчика 10. В вертикальном положении узла 15 чувствительного элемента отверстия 40A и 40B и входные отверстия 24A и 24B сообщения давления проходят в горизонтальном направлении. В процессе работы датчика 10 вентиляционные отверстия закрыты, например, заглушками 74, снабженными резьбой.

Как следует из фиг. 4 и 8, корпус 16 получен механической обработкой на металлорежущем станке одной литой заготовки корпуса. Конструкция корпуса 16 имеет относительно тонкую перегородку 44, находящуюся в нормально вертикальном положении. Передняя поверхность 44A перегородки 44 по существу является плоской и имеет два круглых углубления 41A и 41B, причем каждое показано с концентрическими круглыми спиралями. В этих углублениях выполнены отверстия, первое и второе отверстия 34, 35 сообщения давления (фиг. 8) соответственно, которые обеспечивают передачу давления между углублениями 41A и 41B и каналами 36, 38 сообщения давления.

Корпус 16 имеет четыре приемных соединительных, в частности болтовых, отверстия 42, которые проходят через перегородку 44. Болтовые отверстия 42 расположены в углах контура неквадратного четырехугольника. В предпочтительном варианте воплощения настоящего изобретения, как показано на фиг. 4, болтовые отверстия 42 расположены в углах параллелограмма, показанного штрихпунктирными линиями 16B. Параллелограмм имеет острые входные углы в диапазоне от приблизительно 30^o до примерно 40^o, причем предпочтительный входной острый угол составляет приблизительно 34^o. Как будет дополнительно показано ниже, такая специфическая конфигурация позволяет разместить соответственно большие технологические мембраны.

Две монтажные опорные стойки 22 с ребрами (фиг. 7) выступают в горизонтальном направлении из задней поверхности 44B перпендикулярно вертикальной перегородке 44. Монтажные опорные стойки имеют показанную конструкцию, чтобы функционировать как крепления и как конструкционные элементы жесткости для корпуса 16, то есть они придают жесткость перегородке 44 и распределяют механические напряжения по корпусу 16.

Фланец 14, показанный на фиг. 4, 5 и 7, выполнен механической обработкой на металлорежущем станке единой литой заготовки с входными отверстиями 24A и 24B сообщения давления. Задняя поверхность 14B фланца 14, которая обращена к корпусу 16 в собранном датчике 10, углублена посредством по существу круглых камер 61 и 62, сообщающихся с отверстиями 24A и 24B, которые в собранном узле 15 перекрывают спиральные углубления 41A и 41B корпуса 16. Канавки 59, 59 (под уплотнения) соосны с камерами 61, 62, причем в эти канавки устанавливают уплотнения 50, 50, выполненные с возможностью деформирования.

Резьбовые несквозные отверстия 60 образованы во фланце 14, в которые ввинчивают болты 64. Отверстия 60 расположены комплементарно, т.е. так, чтобы совмещаться с отверстиями 42 корпуса 16.

Фланец 14 и корпус 16 (каждый из них) имеют четыре болтовые кожуха 14C и 16C соответственно, каждый из которых окружает и в соответствии с этим защищает болт 64 по существу вдоль всей его длины. Кожухи фланца и корпуса образуют непрерывную оболочку вокруг каждого болта 64 вдоль его канала между двумя собранными компонентами 14 и 16 датчика. Полная защита кожухом каждого болта позволяет сохранить аксиальную постоянную температуру вдоль длины болта, улучшая его рабочие характеристики. Преимущества, которые обеспечивает наличие этого признака, включает в себя уменьшение утечек технологической жидкости, подаваемой во входные отверстия 24A и 24B сообщения давления, вследствие уменьшения ослабления затяжки болтов из-за возникновения термических напряжений или вследствие коррозии болтов.

Иллюстрируемые вентиляционные отверстия 40A, 40B проходят во фланце 14 между периферийной поверхностью на каждой стороне фланца 14 и камерами 61 и 62 соответственно. Снабженный резьбой корпус 74 вентиляции, имеющий центральный канал 74A, установлен в каждом вентиляционном отверстии. Вентиляционная заглушка 74B, устанавливаемая с возможностью съема и замены, установлена в центральном канале 74A для избирательного уплотнения закрытого вентиляционного отверстия и в альтернативном варианте для открывания его для удаления жидкости, поступившей во фланец 14 из входных отверстий 24A и 24B сообщения давления.

Как лучше всего показано на фиг. 5, вентиляционные отверстия 40A, 40B коаксиальны и имеют ось 52, которая перпендикулярна осям 53A и 53B входных отверстий 24A и 24B сообщения давления соответственно. Отверстия 40A, 40B пересекают камеры 61, 62 соответственно и проходят между периферийными поверхностями фланца 14 и камер 61, 62 вдоль геометрической хорды, которая смещена от горизонтального диаметра поперечного сечения указанных камер.

Если фланец 14 собран с корпусом 16, то в указанной вертикальной ориентации каждое вентиляционное отверстие открывается в соответствующую ей камеру выше середины камеры. Такая ориентация позволяет газам выходить из камеры, если удалена вентиляционная заглушка 74B, которая уплотняет вентиляционное отверстие. И наоборот, когда фланец 14 перевернут, вентиляционные отверстия расположены ниже середины камер 61, 62. При такой ориентации эти отверстия могут быть использованы для дренирования жидкостей, содержащих конденсат, из камер. Предпочтительно, чтобы на наружной поверхности фланца 14 для визуального обозрения был установлен индикатор 141 ориентации, который был бы расположен так, чтобы указывать на смещенное в вертикальном направлении от центра положение отверстий 40A и 40B. Таким образом, визуальная проверка индикатора позволяет обнаружить установлен ли фланец в положение для вентилирования или в альтернативном варианте - для дренирования.

Передняя поверхность 14A (фиг. 4) фланца 14, которая обращена в противоположную сторону от корпуса 16 в собранном датчике, образует два технологических утолщения 54 и 56 с резьбовыми болтовыми отверстиями 26. Технологические соединители 18, 18 (фиг. 2) установлены на технологических утолщениях 54, 56 и прикреплены болтами, фиг. 2, ввинченными в болтовые отверстия 26. Технологические соединители 18, 18 соединяют входные отверстия 24A, 24B сообщения давления с входными технологическими линиями высокого и низкого давления (фиг. 2). В предпочтительном варианте воплощения технологические соединители 18, 18 соединяют входную линию высокого давления с входным отверстием 24B сообщения давления, а входную линию низкого давления - с входным отверстием 24A сообщения давления.

На фиг. 4, представляющей изометрическое изображение датчика 10 давления с пространственным разделением деталей, показана тонкая, плоская пластина 46 мембраны, которая является комплементарной по отношению к передней поверхности 44A перегородки корпуса 16 и которая установлена поверх этой поверхности, покрывая таким образом спиральные углубления 41A, 41B. Пластина 46 мембраны имеет пробитые отверстия в местах, комплементарных болтовым отверстиям 42. Пластина 46 мембраны образует планарную пару мембран 46A и 46B (фиг. 8) в местах спиральных углублений.

Из фиг. 3, 4 и 8 следует, что, когда узел 15 чувствительного элемента собран и соединен ввинчиваемыми сзади болтами 64, из участков пластины 46 диафрагмы, установленных поверх спиральных углублений 41A и 41B корпуса 16, образуются две мембраны 46A и 46B. На мембранах 46A и 46B предпочтительно сформированы концентрические круглые спирали, как показано на фиг. 8, которые, как правило, согласуются, сопрягаются и совпадают со спиралями углублений 41A и 41B. Кроме того, в предпочтительном варианте воплощения, как показано, две мембраны 46A и 46B выполнены в виде единой мембраны для достижения близко согласованных эксплуатационных характеристик мембран. Хотя в иллюстрируемом варианте воплощения использована единая мембрана, в частности единая пластина мембраны, квалифицированному в этой области техники специалисту будет понятно, что могут быть использованы отдельные мембраны.

Из фиг. 4 дополнительно следует, что тонкая плоская привариваемая пластина 48, имеющая такую же конфигурацию, что и поверхность 44A корпуса 16, перекрывает открытую переднюю поверхность пластины 46 мембраны. Привариваемая пластина 48 имеет отверстия, совмещаемые с болтовыми отверстиями, и предпочтительно имеет набор из двух круглых отверстий 48A и 48B, причем каждое имеет диаметр D1, равный или немного меньший диаметра спиральных углублений 41A, 41B. В предпочтительной конструкции узла 15 чувствительного элемента (фиг. 3) привариваемая пластина 48 герметично уплотняет пластину 46 мембраны к корпусу 16, когда посредством лазерной сварки периферия привариваемой пластины 48 и периферия круглых отверстий 48A и 48B соединены с пластиной 46 мембраны и с корпусом 16. Для обеспечения гарантии получения герметичного уплотнения и для предотвращения разрушения, например в результате химического взаимодействия, сварного соединения с технологической средой поверх сварных соединений, образованных вокруг отверстий 48A и 48B и предпочтительно по периферии каждого, установлены уплотнения 50, 50, выполненные с возможностью деформации.

Диаметр каждой камеры 61 и 62 задней поверхности 14B фланца 14 предпочтительно равен или незначительно меньше диаметра D1 отверстий 48A и 48B привариваемой пластины. В предпочтительном варианте воплощения камеры 61 и 62 фланца позволяют впускать технологическую среду, подаваемую каждым технологическим соединителем 18, 18 для воздействия на всю площадь пластины мембраны, которая перекрывает спиральные области, например, для воздействия на все площади мембран 46A и 46B, ограниченных камерами 61, 62.

Иллюстрируемый фланец 14 имеет форму периферии, как правило комплементарную форме периферии привариваемой пластины 48, пластины 46 мембраны и поверхности 44A перегородки корпуса 16. В соответствии с показанной сборкой, осуществляемой в осевом направлении, последовательно крепят пластину 46 мембраны, привариваемую пластину 48 и уплотнения 50 между корпусом 16 и фланцем 14 (фиг. 3 и 4). Пластина 46 мембраны, привариваемая пластина 48, корпус 16 и фланец 14 могут быть выполнены из различных коррозионно-стойких материалов, например из нержавеющей стали.

Как опять же следует из фиг. 4, пламегасители 68 и 70 установлены в первом и втором каналах 36, 38 сообщения давления соответственно, причем пламегаситель 68 прикреплен к корпусу 16, например, посредством прихваточного сварного шва вдоль горловины 36a канала 36 сообщения давления. Пламегасители аксиально отстоят от стенок этих каналов для образования зазора, имеющего выбранный размер. В иллюстрируемом варианте воплощения пламегаситель 70 установлен во втором канале 38 сообщения давления и полностью приварен вокруг горловины 38A, образуя таким образом непроницаемое для жидкости уплотнение. Каждый пламегаситель служит в качестве барьера для пламени, предотвращающего распространение пламени, образовавшегося в самом невероятном случае, например в результате воспламенения от электрических сигналов, генерируемых в сенсорном блоке, от каналов 36, 38 сообщения давления во входные технологические линии. Пламегасители работают также как сопротивления течению, которые амортизируют шумы жидкости, получаемые в результате вибраций труб, ударов, турбулентности потока и аналогичных механических помех.

Кроме того, иллюстрируемый пламегаситель 70 имеет на своем верхнем конце цилиндрический стержнеобразный выступ 70A, соосный проходящему в продольном направлении цилиндрическому основному телу 70B пламегасителя. Пламегаситель 70 имеет также центральное отверстие 70C (фиг. 6), проходящее через выступ 70A и частично в основное тело 70B. Нормально горизонтальный цилиндрический канал 70D в пламегасителе проходит в поперечном направлении и делит пополам центральное отверстие 70C. Горизонтальный канал 70D и продольное отверстие 70C обеспечивают канал, через который заполняющая жидкость, например смазочное масло для гидравлических систем, проходит вокруг тела 70B пламегасителя в канале 38 сообщения давления. Пламегасители 68 и 70 и контролируемый зазор эффективно подавляют любой фронт пламени, проходящий через узкие каналы. Это имеет место, поскольку в промежутке зазора не может сохраняться температура, которая была бы достаточной для поддержания фронта пламени.

Сенсорный блок 80, иллюстрируемый на фиг. 4, 6 и 8, содержит мембрану 82 защиты от чрезмерного давления, кристаллоноситель 84, монтажный слой 86 (например, предпочтительно слой эпоксидной смолы) и цоколь 88. Указанный цоколь 88 имеет по существу круглый твердый основной корпус 88A, имеющий плоскую верхнюю поверхность 88B, из которой выходят отверстия 88C под выводы первичного измерительного преобразователя и отверстия под 88D, 88E и 88F трубки заполнения. Из фиг. 6 следует, что по существу прямоугольная полость 88G образует углубление в противоположной нижней поверхности 88H цоколя 88. Иллюстрируемый цоколь 88 имеет первое отверстие 88D, проходящее между верхней поверхностью 88B и нижней поверхностью 88H; и второе отверстие 88E, которое проходит частично через корпус 88A цоколя и сообщается с проходящим в перпендикулярном направлении пересекающимся отверстием 88I. Третье отверстие 88F, показанное на фиг. 8, проходит между верхней поверхностью 88B и нижней поверхностью 88H, аналогично первому отверстию 88D.

Как лучше всего показано на фиг. 8, указанный кристаллоноситель 84 имеет диэлектрический корпус, на котором монтируют чувствительный элемент 89 датчика давления. Для ясности, указанный сенсорный блок 80 имеет трубку 92 заполнения, показанную в плоскости поперечного сечения.

Электрические контактные штыри 84B соединены посредством проволочных соединений с контактными площадками чувствительного элемента 89 и проходят вертикально вверх от верхней поверхности 84C. В патенте США N 5285690, включенном в эту заявку ссылкой, описан дополнительный вспомогательный сенсорный блок, приемлемый для использования в качестве кристаллоносителя 84. В иллюстрируемом варианте воплощения верхняя поверхность чувствительного элемента контролирует давление жидкости во входе низкого давления, а нижняя поверхность чувствительного элемента контролирует давление жидкости во входе высокого давления. В другом предпочтительном варианте воплощения стороны высокого давления и низкого давления чувствительного элемента могут быть переключены с помощью соответствующей электроники посредством цифрового логического модуля, который срабатывает от кода программного обеспечения, хранимого в запоминающем устройстве, и, как правило, смонтирован в корпусе 13 электронных схем (фиг. 1 и фиг. 2).

Из фиг. 4 и фиг. 6 также следует, что монтажный слой 86 нанесен на верхнюю поверхность 84C кристаллоносителя и при нагреве до выбранной повышенной температуры герметически уплотняет кристаллоноситель 84 к цоколю 88. Кристаллоноситель 84 и слой 86 расположены в прямоугольной полости 88G, а электрические контактные штыри 84B проходят вверх и через отверстия 88C (цоколя) в верхней поверхности 88B. Для центрирования штырей в отверстиях кристаллоносителя и для электрической изоляции штырей от цоколя 88 поверх штырей 84B устанавливают электроизоляционную крышку 90.

Мембрана 82 защиты от чрезмерного давления, предпочтительно образованная с концентрическими спиралями, совмещенными со спиралями основания 30D (фиг. 3) держателя 30, присоединена, например посредством сварки вдоль круглой периферии, к нижней поверхности 88H цоколя. Диаметр мембраны 82 почти равен наружному диаметру цоколя 88.

В иллюстрируемом варианте воплощения сенсорный блок 80 установлен в кольцеобразной стойке 30C, а мембрана 82 защиты от чрезмерного давления перекрывает первый канал 36 сообщения давления. При такой конструкции мембрана 82 расположена вблизи как кристаллоносителя 84, так и узла 15. Сенсорный блок 80 прикреплен и уплотнен к держателю 30 посредством сварки цоколя 88 вдоль его верхнего периферийного края к кольцеобразной стойке 30C сварным швом 32, фиг. 8.

При такой конструкции мембрана 82 защиты от чрезмерного давления расположена вблизи кристаллоносителя 84 и на противоположных сторонах подвержена воздействию давлений, чтобы быть чувствительной к тем же высоким и низким давлениям, которым подвергается чувствительный элемент 89. Таким образом, мембрана 82 защиты от чрезмерного давления эффективно защищает чувствительный элемент 89 от состояний отклонения давления от номинала посредством достаточного прогиба в процессе воздействия чрезмерного давления, чтобы позволить мембранам 46A и 46B отклониться от основания против спиральных углублений 41A и 41B, ограничивая в соответствии с этим диапазон чрезмерного давления, передаваемого чувствительному элементу.

Размещение мембраны 82 защиты от чрезмерного давления вблизи от узла 15 и кристаллоносителя 84 позволяет различными способами изготавливать корпус 16. Например, корпус 16, как показано, может быть получен механической обработкой на металлорежущем станке одноэлементной отливки. В другом варианте он может быть изготовлен аналогично тому, как изготавливают датчик давления, продаваемый компанией The Foxboro Company, USA, имеющий торговое название 843 Differential Pressure Transducer. Кроме того, интегральная конструкция позволяет технологическим мембранам иметь разные положения, например планарное, как в случае мембран 46A и 46B, показанных на фиг. 2-8, или бипланарное, как описано ниже со ссылкой на фиг. 1, 9 и 10.

Мембрана 82 защиты от чрезмерного давления и пламегасители 68, 70 дают постоянную времени, аналогичную постоянной времени электрической RC-цепочки, которая демпфирует шумы жидкости, возникающие в результате вибраций труб, механических ударов и аналогичных механических помех. Пламегасители 86, 70 имеют комбинированное характеристическое сопротивление потоку, составляющее приблизительно 500 (фунт на кв. дюйм)(сек)/дюйм³, а мембрана 82 защиты от чрезмерного давления имеет характеристический коэффициент податливости или гидравлическое емкостное сопротивление, предпочтительно составляющее приблизительно 0,0003 дюйм³/фунт на кв. дюйм. Пламегасители 68, 70 и мембрана 82 соединены последовательно и позволяют получить при указанных величинах параметров гидравлическую постоянную времени, составляющую приблизительно 150 миллисекунд. Такая постоянная времени позволяет чувствительному элементу иметь высокую чувствительность к измеряемому давлению при значительном ослаблении высокочастотных помех, то есть шумов в измеряемых жидкостях.

Как также следует из фиг. 4 и 8, трубка 92 заполнения установлена в третьем отверстии 88F в цоколе 88, а трубка 94 - во втором отверстии 88E. U-образная трубка 96 имеет один конец, который проходит в первое отверстие 88D, и второй конец, который установлен в выступе 70A пламегасителя 70. Трубки 92 и 94 заполнения и отверстия 88F и 88E соответственно обеспечивают конструкцию для заполнения сторон высокого и низкого давления датчика 10 давления заполняющей жидкостью.

Как отмечено выше, в датчике 10 давления использована несжимаемая заполняющая жидкость, например относительно вязкая гидравлическая жидкость, для связи чувствительного элемента 89 и давления, которое датчик принимает посредством технологических мембран 46A и 46B. Как следует из фиг. 6 и 8, датчик 10 заполнен жидкостью заполнения путем вакуумирования каналов в корпусе 16 узла 15 датчика 10 давления. Как правило, для очистки прибора от воздуха, влаги, растворителей, конденсатов или остатков, предназначенные для заполнения трубки 92 и 94 соединяют с переходником вакуумного устройства. Затем через эти трубки заполнения в вакуумированные каналы вводят жидкость заполнения. Когда операция заполнения завершена, дальние от верхней поверхности 88B цоколя концы трубок опрессовывают и герметизируют. Жидкость заполнения предпочтительно проходит в ограниченную сторону низкого давления и ограниченную сторону высокого давления датчика 10. Например, в стороне низкого давления жидкость проходит из трубки 94 заполнения в поперечное отверстие 88I к верхней поверхности 84C кристаллоносителя, которая иллюстрируется как первичный измерительный преобразователь стороны низкого давления. Далее жидкость заполнения течет вокруг периферии цоколя 88 и в канал 36 сообщения давления, в котором установлен пламегаситель 68. Из канала 36 жидкость течет через отверстие 34 сообщения давления к тыльной стороне технологической мембраны 46A (фиг. 8). Жидкость заполнения для соответствующей стороны высокого давления проходит из трубки 92 заполнения и отверстия 88F к нижней поверхности 84D кристаллоносителя, то есть первичному измерительному преобразователю стороны высокого давления, и через отверстие 88D и U-образную трубку 96. Далее жидкость течет через проходящее в аксиальном направлении отверстие 70C и перпендикулярный цилиндрический канал 70D пламегасителя 70 и в канал 38 сообщения давления. Из канала 38 сообщения давления жидкость заполнения течет через второе отверстие 35 сообщения давления к тыльной стороне технологической мембраны 46B.

Одним признаком описанной выше конструкции датчика 10 давления является то, что она требует только относительно небольшого объема жидкости заполнения. По этой причине, она функционирует с относительно небольшим количеством жидкости заполнения, что улучшает рабочие характеристики. Сопряженные спиральные контуры нижней поверхности 88H цоколя, мембраны 82 защиты от чрезмерного давления и основания 30D держателя обеспечивают небольшое пространство для жидкости заполнения.

Как следует из фиг. 6 и 7, каждый канал 36 и 38 сообщения давления в корпусе 16 сообщает давление одной углубленной камере 62 и 61 соответственно. То есть технологическая жидкость, подаваемая в камеру 61, воздействует на технологическую мембрану 46B, которая передает флуктуации давления технологической жидкости чувствительному элементу 89 посредством жидкости заполнения в отверстии 35 сообщения давления, в канале 38 сообщения давления и в U-образной трубке. Аналогичным образом флуктуации давления технологической жидкости, подаваемой в камеру 62, передаются чувствительному элементу 89 посредством жидкости заполнения в отверстии 34, в канале 36 и в отверстии 88I цоколя.

В процессе работы датчика 10 жидкость заполнения в отверстиях 34, 35 сообщения давления и в каналах 36, 38 сообщения давления передает чувствительному элементу 89 входные давления технологической линии, прикладываемые через технологические отверстия 24A, 24B (фиг. 3), которые воздействуют на расположенные в одной плоскости мембраны 46A и 46B (фиг. 8). В ответ на приложенные давления, чувствительный элемент 89 соответственно генерирует электрический сигнал, характеризующий перепад давления между двумя технологическими входами. Электрический сигнал обрабатывается посредством соответствующих электронных схем, смонтированных в корпусе 13 (фиг. 1), и выходной сигнал может быть отображен на выходном дисплее 12, или быть передан другим наружным устройствам, например компьютеру.

На фиг. 9, которая представляет собой вид в перспективе с пространственным разделением деталей, показан второй и предпочтительный вариант воплощения бипланарного датчика 100 давления, содержащего другие признаки настоящего изобретения. Датчик 100 давления, имеющий, аналогично описанному выше датчику 10, входы двух проходящих бок о бок технологических линий, содержит расположенные в разных плоскостях мембраны, вместо мембран, расположенных в одной плоскости, как в датчике 10. Датчик 100 давления содержит перегородку 102, которая зажата между двумя коленчатыми фланцами 104 и 106. Перегородка предпочтительно симметрично сцентрирована в датчике 100 вдоль первой нормально горизонтальной оси 108 и имеет скругленную периферию для уменьшения числа острых контуров. Фланцы образуют входные отверстия 110 и 112 сообщения давления, к которым, как правило, болтами присоединены технологические соединители 114 и 116. Датчик 100 показан как датчик, имеющий держатель 118 первичного измерительного преобразователя, на котором смонтирован сенсорный блок 120, аналогичные соответственно держателю 30 и сенсорному блоку 80 датчика 10.

Более конкретно иллюстрируемая перегородка 102 (фиг. 9) имеет противоположные и параллельные первую и вторую нормально вертикальные поверхности 102A и 102B. Разнесенные в вертикальном направлении болтовые отверстия 102C перегородки 102 проходят параллельно оси 108 и перпендикулярно первой нормально вертикальной оси 340 между двумя поверхностями 102A и 102B. Нормально вертикальные поверхности 102A и 102B имеют углубления, предпочтительно идентичные, в виде концентрических спиральных углублений 102D. Спиральные углубления имеют синусоидальный профиль.

Перегородка 102 имеет выполненную с ней как единое целое и проходящую вверх горловину 124, которая соединяет держатель 118 первичного измерительного преобразователя. Аналогично держателю 30 первичного измерительного преобразователя, показанного на фиг. 2, иллюстрируемый держатель 118 первичного измерительного преобразователя имеет первую кольцеобразную поверхность 118A и вторую ступенчатую концентрическую поверхность 118B. Проходящая в вертикальном направлении трубчатая стойка 118C является неотъемлемой частью второй поверхности 118B и проходит в осевом направлении вверх, образуя верхнюю поверхность перегородки. Поверхности 118A и 118B концентричны с осью 122, а стойка 118C смещена от нее в радиальном направлении. Держатель 118 первичного измерительного преобразователя имеет три интегральные и разнесенные по периферии расширенные области 118E, 118F и 118G. Расширенная область 118G лежит поверх второго канала 136 сообщения давления, имеет отверстие 118H, которое совмещено с этим каналом. Стойка 118C предпочтительно окружает первый канал 134 сообщения давления. Вторая поверхность 118B в трубчатой стойке 118C образует монтажное основание 118D и имеет волнистый профиль, и в этом случае образованный предпочтительно концентрическими спиралями.

Корпус 130 интегральных схем (фиг. 1) смонтирован на перегородке 102 датчика над горловиной 124 посредством установки на втулку 132, которая установлена на перегородке в кольцевом выступе, образованном первой поверхностью 118A и периферией второй поверхности 118B. В предпочтительном варианте воплощения втулка 132 приварена к держателю 118 перегородки 102 вдоль этого выступа.

Из фиг. 10 также следует, что первый и второй каналы 134 и 136 сообщения давления открыты на второй поверхности 118B держателя 118 и проходят в перегородке 102 в вертикальном направлении. Первый и второй каналы 134, 136 сообщаются с поперечными, то есть проходящими в горизонтальном направлении первым и вторым отверстиями 138 и 140 сообщения давления соответственно, образованными в перегородке 102. Каналы 134 и 136 и отверстия 138 и 140 сообщения давления передают давления, прикладываемые к мембранам 200A и 200B, установленным на противоположных поверхностях 102A и 102B в соответствующих углублениях, к держателю 118 первичного измерительного преобразователя. Пламегасители 142 и 144, аналогичные пламегасителям, показанным на фиг. 4, установлены в первом и втором каналах 134 и 136 сообщения давления соответственно. Для обычного специалиста в этой области техники станет очевидно, что не всегда необходимо устанавливать два пламегасителя, особенно в том случае, если все потенциальные источники появления пламени находятся только на одной стороне сенсорного блока 120.

Давления, прикладываемые к входным отверстиям 110 и 112 фланцев 106, 104, связаны с мембранами и таким образом со спиральными углублениями перегородки 102 другой конструкции, как теперь описывается со ссылкой на фиг. 9 и 10. Каждый фланец 104 и 106 предпочтительно получен из одной литой заготовки механической ее обработкой на металлорежущем станке и образует одно входное отверстие 110 и 112 сообщения давления соответственно. Тыльная поверхность фланца 106 углублена камерой 106A иллюстративно по существу круглого поперечного сечения, которое перекрывает углубленные спирали 102D поверхности 102A перегородки. Аналогичным образом тыльная поверхность фланца 104 углублена камерой 104A, которая перекрывает углубленные спирали (не показано) поверхности 102B перегородки. Канавки под уплотнение, например канавка фланца 104, 102B, соосны с камерами 104A и 106A соответственно, предназначены для установки в них уплотнений 146, выполненных с возможностью деформирования. Приемные соединительные, в частности болтовые, отверстия 104C и 106C проходят через фланцы 104 и 106 в совмещении с болтовыми отверстиями 102C в перегородке 102, в которые устанавливают крепежные средства, в частности болты 148, 148. Иллюстрируемый датчик 100 собран с помощью двух болтов 148, 148, которые проходят через два фланца и через перегородку 102 и закреплены гайками 150, 150.

Каждый иллюстрируемый фланец 104 и 106 имеет два расположенных на противоположных сторонах, болтовых кожуха 104E, 104E и 106E, 106E, предназначенных, как показано для ограждения и в соответствии с этим для защиты кожухом части болта 148, которая выходит за перегородку 102. Кроме того, перегородка 102 охватывает и в соответствии с этим защищает участок (каждого болта 148), который проходит между фланцами. Узел этой защищающей болт конструкции перегородки 102 и двух фланцев 104 и 106 образует непрерывную оболочку вокруг каждого болта 148 вдоль каждого отверстия между тремя собранными деталями 102, 104 и 106. Полученная непрерывная оболочка вокруг каждого болта 148, 148 увеличивает функциональную надежность датчика 100 давления, включая уменьшение потенциальной возможности утечек технологических жидкостей, подаваемых в отверстия 110 и 112 сообщения давления, вызываемых неодинаковым тепловым расширением болтов и узла.

Каждое иллюстрируемое отверстие 110 и 112 сообщения давления проходит параллельно второй нормально горизонтальной оси 152, которая перпендикулярна осям 108 и 340. Каждое иллюстрируемое отверстие 110 и 112 сообщения давления открыто на боковой периферийной поверхности каждого фланца 104, 106 соответственно, которая показана на фиг. 9 как поверхность, обращенная направо.

На фиг. 9 и 10 показано также, что каждый иллюстрируемый фланец 104, 106 имеет две противоположные периферийные поверхности 104F, 104F и 106F, 106F. Резьбовое отверстие 104G проходит из каждой периферийной поверхности 104F к камере 104A. Два канала 104G, 104G фланца 104 соосны вдоль оси, параллельной оси 152, и пересекают камеру 104A на противоположных концах геометрической хорды, которая смещена от горизонтального диаметра круглого поперечного сечения иллюстрируемой камеры 104A.

В вертикальном положении фланца 104, показанного на фиг. 9 и 12, два противоположных канала 104G и 104G входят в камеру 104A ниже середины камеры, например ниже горизонтального диаметра. В соответствии с этим один канал 104G может работать как входное отверстие 110 сообщения давления, предназначенное для приема измеряемой технологической жидкости, и может быть также использовано для дренирования жидкости, содержащей конденсат, из фланца 104. В альтернативном варианте фланец может быть перевернут так, чтобы два канала 104G и 104G были в вертикальном направлении выше середины камеры 104A, как показано на фиг. 11, причем в этом случае одно отверстие может быть использовано для промывочных газов, которые могут собираться в камерах.

На фиг. 11 показана работа автоматической вентиляции. Любые газы поднимутся в камеру 104A и вернутся в технологическую жидкость в трубе 250. Аналогичным образом при установке, как показано на фиг. 12, фланец 104 обеспечивает осуществление операции автоматического дренирования для газов и жидкости в камеру 106A и возвращение через соединительные каналы в технологический поток в трубе 250. Большинство других ориентаций датчика 130 (фиг. 1) также обеспечивают либо автоматическое дренирование, или автоматическую вентиляцию.

Отверстие каждого канала 104G к поверхности 104F имеет углубление для установки сопрягающегося выступа в каждом технологическом соединителе 114 и для установки круглого уплотнения 160, если этот канал функционирует как отверстие 110 сообщения давления. В каждом фланце 104, 106 для удаления порошковых частиц, имеющихся во входной технологической среде, может быть установлен фильтр. Если фланцевый канал работает для удаления газов, как иллюстрируется на фиг. 11, в него ввинчивают корпус 162 вентиляционного канала. Корпус вентиляционного канала имеет сквозное вентиляционное отверстие и вентиляционную иглу 164, устанавливаемую с возможностью съема и замены в отверстие для избирательного закрывания и в альтернативном варианте для открывания с целью промывки. Корпус вентиляционного канала позволяет оператору нарушить вакуум и позволить дренирование камеры. В зависимости от потребностей оператора или ориентации датчика в отверстиях 110, 112 может быть установлен либо корпус вентиляционного канала, либо заглушка. В дополнительном резьбовом отверстии (не показано), имеющемся в камере в задней части фланца 106I в позиции 106J, может быть установлен дополнительный корпус вентиляционного канала для обеспечения дополнительной возможности промывки и дренирования.

Другая конструкция фланцевых поверхностей 104F, 104F имеет углубления с резьбовыми отверстиями для установки болтов 166, предназначенных для монтажа технологического соединителя 114 на входное отверстие 110 сообщения давления. Резьбовые болтовые отверстия проходят в каждом фланце параллельно оси 152. Технологический соединитель 114 установлен на отверстие 110 сообщения давления и имеет сквозные болтовые отверстия 168A и входной канал 168B в местах, комплементарных болтовым отверстиям и каналу 104G, который образует отверстие 110 сообщения давления.

Таким образом, иллюстрируемый фланец 104 может быть использован в вертикальном положении (ориентации), показанном на фиг. 9, или в перевернутом положении (ориентации), в зависимости от требований и в зависимости от того, что главным образом должно удаляться, жидкость или пар. Кроме того, фланец может работать с любой периферийной поверхностью 104A, обеспечивающей входное отверстие 110 и в альтернативном варианте - вентиляционное отверстие.

Фланец 106 и фланец 104 предпочтительно идентичны и, следовательно, взаимозаменяемы. Следовательно, фланец 106 имеет противоположные поверхности 106F, 106F и противоположные каналы 106G, 106G для вентиляции и для входного отверстия. Технологический соединитель 116 установлен посредством болтов на входном отверстии 112, а корпус 162 вентиляционного канала, на котором с возможностью съема и замены установлена вентиляционная игла, ввинчен в противоположный канал 106G.

Когда датчик собран с обоими фланцами 104, 106, установленными для отведения газа или для дренирования жидкости, установка датчика, ориентированная под 90^o по часовой стрелке вокруг оси 108, фиг. 9, еще будет ориентировать фланцы 104 и 106 либо в положении автоматического отведения газа, либо в положении автоматического дренирования.

Из фиг. 9 и 10 также следует, что фланец 106 имеет два ребра 106H, 106H, каждое из которых образует часть периферийной поверхности 106F. Эти два ребра проходят в направлении наружу от передней поверхности 106I фланца, на противоположных сторонах передней поверхности. Передняя поверхность 106I фланца (на противоположных сторонах камеры 106A) предпочтительно имеет сформированный на ней индикатор 107 ориентации, который указывает на то, как ориентирован фланец (для отведения газа или для дренирования жидкости). Аналогичным образом фланец 104 имеет два ребра 104H, 104H и индикатор ориентации.

Иллюстрируемый индикатор ориентации установлен на фланцевой поверхности 106I, соответствующей местоположению каналов 106G, 106G смещенным от центра относительно камеры 106A. Иллюстрируемый индикатор 107 ориентации содержит прилив, расположенный смещенным от центра на фланце 106, то есть вертикально от центра для вертикальной ориентации, показанной на фиг. 9, и линейно проходящий горизонтально для вертикальной ориентации фланца.

На изображении с пространственным разделением деталей, представленном на фиг. 9, показано, что в датчике 100 давления использовано две мембраны 258, 258, выполненные в виде пластин, комплементарные к поверхностям 102A и 102B перегородки 102. Пластины мембран установлены поверх поверхностей 102A, 102B перегородки, покрывая, таким образом, гофрированные области, например область 102D, образованные на обеих поверхностях. Каждая пластина мембраны имеет пробитые отверстия в местах, комплементарных болтовым отверстиям 102C. Пластины мембран предпочтительно образуют первую и вторую бипланарные технологические мембраны 200A и 200B (фиг. 10). Привариваемые пластины 264, 264, комплементарные по отношению к поверхностям 102A и 102B, перекрывают подвергаемые воздействию давлением поверхности пластин 258 мембраны. Каждая привариваемая пластина имеет круглое отверстие 264A, имеющее диаметр D2, равный или немного меньший наружного диаметра спиральных областей 102D, 102E. Каждая привариваемая пластина 264 герметично уплотняет пластину 258 мембраны к перегородке 102 посредством лазерного или другого сварного шва на периферии пластины 264 и на периферии отверстия 264A. Выполненные с возможностью деформации уплотнения 146, 146 установлены поверх сварных швов, образованных вокруг отверстий 264A. Диаметр каждого уплотнения предпочтительно меньше диаметра линии сварки на периферии каждого отверстия 264A для гарантии того, чтобы технологическая жидкость не смачивала сварное соединение.

Диаметр круглых камер 104A, 106A предпочтительно равен или немного меньше диаметра D2 отверстий 264A привариваемой пластины. В предпочтительном варианте воплощения каждая камера 104A, 106A позволяет ввод технологической среды посредством одного входа для воздействия на всю часть пластины мембраны, перекрывающую одну спиральную область 102D, 102E, то есть часть, которая окружена камерами 104A, 106A.

Таким образом, в собираемом датчике 100 (фиг. 1 и 10) между перегородкой 102 и двумя фланцами 104, 106 последовательно крепят привариваемые пластины 264, 264, пластины 258, 258 мембран и уплотнения 146, 146.

Из фиг. 9 также следует, что сенсорный блок 120, идентичный по конструкции функциональным признакам сенсорному блоку 80, показанному на фиг. 3, установлен на кольцеобразной стойке 118C. Сенсорный блок 120 содержит мембрану 82 защиты от чрезмерного давления, кристаллоноситель 84, эпоксидный монтажный слой 86 и цоколь 88. Цоколь 88 имеет по существу круглый основной корпус 88A, имеющий плоскую верхнюю поверхность 88B, от которой в корпус 88A проходят отверстия 88C под выводы первичного измерительного преобразователя и отверстия 88D, 88E и 88F заполнения. Из фиг. 10 следует, что по существу прямоугольная полость 88G углубляет противоположную нижнюю поверхность 88H цоколя 88. Цоколь 88 имеет первое отверстие 88D и третье отверстие 88F, каждое из которых проходит между верхней и нижней поверхностями 88B и 88H цоколя. Второе отверстие 88E проходит частично через корпус 88A цоколя и сообщается с поперечным отверстием 88I, которое, в свою очередь, сообщается с кристаллоносителем 84 посредством по существу вертикального отверстия 88J.

Как лучше всего показано на фиг. 10, иллюстрируемый кристаллоноситель 84 имеет диэлектрический корпус, на котором смонтирован чувствительный элемент 89 датчика давления. Аналогично планарному варианту воплощения, показанному на фиг. 2-8, это поперечное сечение сенсорного узла 120 содержит трубку 92 заполнения, схематически перемещенную для ясности описания. Электрические контактные штыри 84B соединены посредством проволочных соединений с контактными площадками чувствительного элемента 89 и проходят вверх от верхней поверхности 84C.

Как описано выше со ссылкой на фиг. 4 и 6, монтажный слой 86 нанесен на верхнюю поверхность 84C кристаллоносителя и при нагреве до выбранной повышенной температуры герметически уплотняет кристаллоноситель 84 к цоколю 88. Кристаллоноситель 84 и слой 86, размещенные в прямоугольной полости 88G, и электрические контактные штыри 84B проходят вверх и через отверстия 88C цоколя в верхней поверхности 88B. Крышка 90 из электроизолятора предпочтительно установлена поверх штырей 84B для центрирования штырей в отверстиях кристаллоносителя и для электрической изоляции штырей от цоколя 88.

Мембрана 82 защиты от чрезмерного давления, предпочтительно образованная с концентрическими спиралями в совмещении с круглыми гребнями или спиралями основания 118D держателя 118C, прикреплена, например посредством сварки вдоль периферии, к нижней поверхности 88H цоколя. Диаметр мембраны 82 почти равен наружному диаметру цоколя 88.

В иллюстрируемом варианте воплощения бипланарного датчика, показанного на фиг. 9, сенсорный блок 120 установлен в кольцеобразной стойке 118C и мембрана 82 защиты от чрезмерного давления перекрывает первый канал 134 сообщения давления (фиг. 10). Аналогично планарному варианту воплощения, показанному на фиг. 6, эта конструкция позволяет расположить мембрану вблизи как кристаллоносителя 84, так и узла 15. После этого сенсорный блок 120 крепят и уплотняют к кольцеобразной стойке 118C.

Контактная пластина 328, которая установлена на цоколе 88, имеет отверстия 328A и периферийные прорези 328B, 328C и 328D. Гибкий электрический кабель 330 соединен на одном конце с верхней пластиной 328 и проходит вверх от нее. Если пластина правильно установлена при сборке, прорези 328B, 328C и 328D совмещены для приема трубок 94, 96 и 92 заполнения соответственно. Отверстия 328A установлены поверх частей электрических контактных штырей, которые выходят за диэлектрическую крышку 90. Контактная пластина обеспечивает надежное электрическое соединение с электрическими контактными штырями 84B и таким образом с чувствительным элементом 89. По гибкому кабелю 330 проходят выходные электрические сигналы, генерируемые чувствительным элементом в ответ на перепады давления, прикладываемые к мембранам 200A и 200B, к соответствующим электронным схемам, смонтированным в корпусе 130. Из фиг. 9 и 10 также следует, что трубка 92 заполнения установлена в третьем отверстии 88F в цоколе 88, а трубка 94 установлена во втором отверстии 88E. U-образная трубка 96 имеет один конец, который установлен в первом отверстии 88D, а второй конец смонтирован на выступе 144A пламегасителя 144. Трубки 92 и 94 заполнения и отверстия 88F и 88E соответственно обеспечивают конструкцию для заполнения сторон высокого и низкого давления первичного измерительного преобразователя 100 жидкостями заполнения. Кроме того, на фиг. 10 показано, что герметизирующий материал 276 залит во втулке 132 и заделывает сенсорный блок 120 в стойку 118C. Герметизирующий материал заполняет объем во втулке 132 и защищает сенсорный блок 120 и его электрические выводы от механических ударов, вибраций и аналогичных возмущений и исключает попадание влаги и веществ, приводящих к коррозии.

На фиг. 1 и 9 также показано, что иллюстрируемый корпус 130 имеет горловину 130A, которая установлена на втулке 132 посредством резьбового соединения и на которой в свою очередь установлен корпус 130B. Корпус 130B предпочтительно разделен на первое и второе отделения (не показано) и имеет уплотненные отверстия, которые проходят между этими отделениями. Корпус 130B имеет на каждом конце крышку 130H, 130H, установленную с возможностью съема и замены, то есть на левой стороне и на правой стороне, для обеспечения доступа к каждому внутреннему отделению, как показано на фиг. 1, которые предпочтительно уплотнены к корпусу посредством прокладки 182, выполненной с возможностью деформирования. Съемные крышки 130H, 130H позволяют пользователю или техническому персоналу соединить электронные схемы, смонтированные в корпусе, с дистанционными процессорами, а также позволять доступ к электронным схемам корпуса для контроля и/или ремонта.

Гибкий электрический кабель 330, электрически соединенный на одном конце с сенсорным блоком 120, проходит вверх в корпус 130 через горловину 130A и соединяется со смонтированными в этом корпусе электронными схемами. Одна крышка, как правило, имеет оптическое окно (фиг. 2), через которое может быть увиден выходной дисплей. В одном варианте воплощения резидентный корпус с электронными схемами имеет резидентный код программного обеспечения и приемник, который позволяет оператору системы посредством дистанционного цифрового логического модульного передатчика переключать стороны высокого и низкого давления датчика 100 давления.

Как показано на фиг. 1, корпус 130 может дополнительно иметь выпуклую конструкцию 131, имеющую резьбовое сквозное отверстие 131A, которая имеет вид слухового окна. Выпуклая конструкция 131 позволяет обеспечить доступ вовнутрь корпуса при необходимости выполнения полевых испытаний. Сквозное отверстие 131A обеспечивает возможность соединения электронных схем, смонтированных в корпусе, с дистанционными процессорами. На противоположной стороне корпуса 130 в качестве альтернативного соединительного порта предусмотрена другая выпуклая конструкция.

Конструкции иллюстрируемых вариантов воплощения позволяют получить датчики давления, которые компактны, имеют относительно небольшие вес и стоимость. На датчиках давления может быть также смонтирован считываемый дисплей, установленный для относительно простого обзора. Кроме того, по крайней мере один вариант воплощения датчика имеет большие технологические мембраны при небольшом размере датчика, то есть при небольшом расстоянии между позиционирующими крепежными-установочными отверстиями в четырех углах контура неквадратного четырехугольника (фиг. 4) или между двумя болтами вдоль вертикальной оси, как в бипланарных конструкциях (фиг. 1 и 9). Эти конструкции содержат большие технологические мембраны без увеличения общего размера датчика.

Таким образом, из приведенного выше описания очевидно, что настоящее изобретение эффективно достигает целей, описанных выше. Поскольку в описанных выше конструкциях могут быть сделаны некоторые изменения без отклонения от объема настоящего изобретения, то суть приведенного описания и сопроводительных чертежей должна быть интерпретирована как имеющая иллюстративное значение, а не ограничивающее.

Также должно быть понятным, что в приведенной ниже формуле изобретения должны быть раскрыты все общие и характерные признаки, описанного в этой заявке изобретения.

Claims (45)

1. Датчик давления, содержащий корпус, имеющий в вертикальной ориентации по меньшей мере одну вертикальную поверхность, первое и второе отверстия сообщения давления, которые выполнены в упомянутых вертикальных плоскостях и по меньшей мере по одному из которых расположено по существу на одинаковой высоте, первую и вторую технологические мембраны, расположенные закрывающими соответственно первое и второе отверстия сообщения давления, по меньшей мере один фланец, установленный на корпусе с возможностью снятия и замены поверх по меньшей мере одной из упомянутых мембран и имеющий первое и второе входные отверстия сообщения давления, связанные с первой и второй технологическими мембранами соответственно, держатель первичного преобразователя, соединенный с корпусом и расположенный в вертикальной ориентации выше первого и второго отверстий сообщения давления, и первый и второй каналы сообщения давления, посредством которых первое и второе отверстия сообщения давления связаны с держателем первичного измерительного преобразователя, отличающийся тем, что держатель первичного измерительного преобразователя выполнен за одно целое с корпусом, первый и второй каналы сообщения давления проходят по крайней мере частично вертикально в корпусе и по крайней мере в одном из каналов сообщения давления, и по крайней мере частично в корпусе расположен пламегаситель для создания барьера пламени между держателем первичного измерительного преобразователя и отверстиями сообщения давления.

2. Датчик давления по п.1, отличающийся тем, что цельный корпус имеет горловину, соединяющую держатель измерительного преобразователя с вертикальными поверхностями и обеспечивающую теплоизоляцию между ними.

3. Датчик давления по п.1, отличающийся тем, что цельный корпус дополнительно снабжен ребрами, образующими конструкционные элементы жесткости, составляющие неотъемлемую часть цельного корпуса.

4. Датчик давления по п.1, отличающийся тем, что держатель первичного измерительного преобразователя содержит чувствительный элемент, расположенный в вертикальной ориентации над отверстиями сообщения давления, взаимодействующий посредством жидкости с первым и вторым каналами сообщения давления, и монтажное средство для установки чувствительного элемента.

5. Датчик давления по п.4, отличающийся тем, что он дополнительно содержит схемное средство, соединенное с чувствительным элементом и избирательно действующее для выбора с помощью электронных средств из первого и второго входов давления входа, являющегося входом высокого давления.

6. Датчик давления по п.4, отличающийся тем, что чувствительный элемент содержит корпус, имеющий противоположные и по существу параллельные первую и вторую поверхности, перпендикулярные вертикальной оси и аксиально разнесенные вдоль нее в вертикальной ориентации, при этом первичный измерительный преобразователь расположен по крайней мере частично между первой и второй поверхностями и генерирует электрический сигнал в ответ на перепад давления между первым и вторым входными отверстиями сообщения давления.

7. Датчик давления по п.6, отличающийся тем, что чувствительный элемент дополнительно содержит защитное от чрезмерного давления средство, перекрывающее вторую поверхность чувствительного элемента и взаимодействующее посредством жидкости с первым и вторым каналами сообщения давления для защиты первичного измерительного преобразователя от чрезмерного давления, причем защитное от чрезмерного давления средство перекрывает по крайней мере первый канал сообщения давления и представляет собой неотъемлемую часть корпуса чувствительного элемента.

8. Датчик давления по п.7, отличающийся тем, что защитное от чрезмерного давления средство содержит мембрану чрезмерного давления.

9. Датчик давления по п.1, отличающийся тем, что цельный корпус дополнительно содержит опору, соединенную с возможностью съема и замены с наружной опорной конструкцией.

10. Датчик давления по п.1, отличающийся тем, что содержит две параллельных вертикальных поверхности, а первое и второе отверстия сообщения давления расположены противоположно и по существу параллельно друг другу.

11. Датчик давления по п.10, отличающийся тем, что фланцы выполнены в виде первой и второй технологических крышек, расположенных перекрывающими первую и вторую технологические мембраны и имеющих по крайней мере по одному крепежно-установочному отверстию.

12. Датчик давления по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит крепежные средства типа болтов для крепления фланца с возможностью съема и замены к корпусу и первый кожух на указанном корпусе для образования защитной оболочки по крайней мере на выбранном участке длины каждого крепежного средства.

13. Датчик давления по п.12, отличающийся тем, что фланец содержит второй кожух для образования защитной оболочки по крайней мере на выбранном участке длины каждого крепежного средства типа болта, причем первый и второй кожухи вместе образуют кожух по всей длине крепежного средства.

14. Датчик давления по п.1, отличающийся тем, что содержит одну вертикальную поверхность, а первое и второе отверстия сообщения давления расположены в одной плоскости.

15. Датчик давления по п.14, отличающийся тем, что фланец выполнен в виде одной технологической крышки, расположенной перекрывающей первую и вторую технологические мембраны.

16. Датчик давления, содержащий корпус, имеющий в вертикальной ориентации вертикальную поверхность с выполненными в ней по существу на одинаковой высоте первым и вторым отверстиями сообщения давления, уплотненными первой и второй технологическими мембранами соответственно, фланец, установленный на корпусе с возможностью съема и замены поверх указанных технологических мембран и имеющий первое и второе входные отверстия сообщения давления, связанные с первой и второй технологическими мембранами соответственно, держатель первичного измерительного преобразователя, соединенный с корпусом и расположенный в вертикальной ориентации выше вертикальной поверхности корпуса, и первый и второй каналы, посредством которых первое и второе отверстия сообщения давления связаны с держателем первичного измерительного преобразователя, отличающийся тем, что первая и вторая технологические мембраны образованы единым элементом, первый и второй каналы проходят по крайней мере частично в корпусе, а в вертикальной поверхности корпуса выполнены первые соединительные приемные отверстия, расположенные по крайней мере в двух углах контура неквадратного четырехугольника.

17. Датчик давления по п.16, отличающийся тем, что во фланце в местах по существу комплементарных первым соединительным приемным отверстиям выполнены вторые соединительные приемные отверстия, при этом датчик дополнительно содержит крепежные средства для установки в первые и вторые соединительные приемные отверстия для крепления фланца с возможностью съема и замены к корпусу.

18. Датчик давления по п.17, отличающийся тем, что первые и вторые соединительные приемные отверстия расположены в каждом из четырех углов контура неквадратного четырехугольника.

19. Датчик давления по п.16, отличающийся тем, что он дополнительно содержит крепежные средства типа болтов для крепления фланца с возможностью съема и замены к корпусу и первый кожух на указанном корпусе для образования защитной оболочки по крайней мере на выбранном участке длины каждого крепежного средства типа болта.

20. Датчик давления по п.19, отличающийся тем, что фланец содержит второй кожух для образования защитной оболочки по крайней мере на выбранном участке длины каждого крепежного средства типа болта, причем первый и второй кожухи вместе образуют кожух по всей длине крепежного средства.

21. Датчик давления по п.16, отличающийся тем, что контур четырехугольника является параллелограммом, имеющим острый входной угол.

22. Датчик давления по п.21, отличающийся тем, что указанный острый угол составляет 30 - 40^o.

23. Датчик давления по п.21, отличающийся тем, что указанный острый угол составляет по существу 34^o.

24. Датчик давления по п.16, отличающийся тем, что дополнительно содержит по крайней мере один пламегаситель, установленный по крайней мере в одном из первого и второго каналов сообщения давления и по крайней мере частично проходящий в цельном корпусе для создания барьера пламени между держателем первичного измерительного преобразователя и корпусом.

25. Датчик давления по п.16, отличающийся тем, что вертикальная поверхность представляет собой в вертикальной ориентации вертикальную плоскую поверхность.

26. Датчик давления по п.25, отличающийся тем, что корпус имеет переднюю поверхность, образованную вертикальной поверхностью, и заднюю поверхность, причем первые соединительные приемные отверстия проходят между передней и задней поверхностями и частично проходят через фланец, а крепежные средства установлены со стороны задней поверхности корпуса.

27. Датчик давления по п.16, отличающийся тем, что корпус имеет горловину относительно небольшой теплопроводности, соединяющую указанный держатель с вертикальной поверхностью и обеспечивающую между ними теплоизоляцию.

28. Датчик давления по п.16, отличающийся тем, что держатель первичного измерительного преобразователя содержит полупроводниковый чувствительный элемент, расположенный в вертикальной ориентации выше первого и второго каналов сообщения давления и сообщающийся с ними посредством жидкости, и монтажное средство для установки указанного чувствительного элемента.

29. Датчик давления по п.28, отличающийся тем, что чувствительный элемент содержит корпус, имеющий противоположные и по существу параллельные первую и вторую поверхности, перпендикулярные вертикальной оси и аксиально разнесенные вдоль нее в вертикальной ориентации, при этом первичный измерительный преобразователь расположен по крайней мере частично между указанными первой и второй поверхностями и генерирует электрический сигнал в ответ на перепад давления между первым и вторым входными отверстиями сообщения давления.

30. Датчик давления по п.29, отличающийся тем, что чувствительный элемент дополнительно содержит защитный от чрезмерного давления элемент, перекрывающий вторую поверхность указанного чувствительного элемента и сообщающийся посредством жидкости с первым и вторым каналами сообщения давления для защиты первичного измерительного преобразователя от чрезмерного давления, причем защитный от чрезмерного давления элемент перекрывает по крайней мере первый канал сообщения давления и представляет собой неотъемлемую часть корпуса.

31. Датчик давления по п.30, отличающийся тем, что защитный от чрезмерного давления элемент содержит мембрану чрезмерного давления.

32. Датчик давления по п. 31, отличающийся тем, что он дополнительно содержит электрическое схемное средство, соединенное с чувствительным элементом и избирательно действующее для выбора с помощью электронных средств из первого или второго входов давления входа, являющегося входом высокого давления.

33. Датчик давления, содержащий корпус, имеющий в вертикальной ориентации вертикальную поверхность с выполненными в ней по существу на одинаковой высоте и расположенными рядом друг с другом по горизонтали первым и вторым отверстиями сообщения давления, уплотненными первой и второй технологическими мембранами соответственно, фланец, установленный на корпусе с возможностью съема и замены поверх указанных технологических мембран и имеющий первое и второе входные отверстия сообщения давления, связанные соответственно с первой и второй технологическими мембранами, держатель первичного измерительного преобразователя, чувствительный элемент перепада давления, прикрепленный к указанному держателю и расположенный в случае вертикальной ориентации выше указанных отверстий сообщения давления, и первый и второй каналы, посредством которых первое и второе отверстия сообщения давления связаны с чувствительным элементом перепада давления, отличающийся тем, что корпус при вертикальной ориентации имеет вертикальную горловину относительно низкой теплопроводности, на которой установлен держатель первичного измерительного преобразователя, а первый и второй каналы проходят по крайней мере частично в корпусе.

34. Датчик давления, содержащий корпус, имеющий в вертикальной ориентации первую и вторую противоположные вертикальные поверхности, в которых выполнено по одному отверстию сообщения давления, расположенных по существу на одинаковой высоте и уплотненных первой и второй технологическими мембранами соответственно, первый и второй фланцы, установленные на корпусе с возможностью съема и замены поверх одноименных технологических мембран, каждый из которых имеет входное отверстие сообщения давления, связанное с одноименной технологической мембраной, держатель первичного измерительного преобразователя, расположенный выше отверстий сообщения давления, чувствительный элемент перепада давления, прикрепленный к указанному держателю и расположенный в случае вертикальной ориентации выше отверстий сообщения давления, и первый и второй каналы, посредством которых первое и второе отверстия сообщения давления связаны с чувствительным элементом перепада давления, отличающийся тем, что корпус при вертикальной ориентации имеет вертикальную горловину относительно низкой теплопроводности, на которой установлен держатель первичного измерительного преобразователя для относительной теплоизоляции от отверстий сообщения давления, а первый и второй каналы проходят по крайней мере частично в корпусе.

35. Датчик давления по п.34, отличающийся тем, что он дополнительно содержит крепежные средства для крепления фланцев к корпусу с возможностью съема и замены, причем указанные крепежные средства состоят из двух снабженных резьбой крепежных деталей, каждая из которых проходит через фланцы и корпус.

36. Датчик давления, содержащий корпус, имеющий в вертикальной ориентации проходящую вдоль вертикальной оси вертикальную поверхность, в которой выполнены расположенные по существу смежно друг другу первое и второе отверстия сообщения давления, закрытые первой и второй технологическими мембранами соответственно, фланец, установленный на корпусе с возможностью съема и замены поверх указанных технологических мембран и имеющий первое и второе входные отверстия сообщения давления, связанные с первой и второй технологическими мембранами соответственно, держатель первичного измерительного преобразователя, соединенный с корпусом и расположенный в указанной вертикальной ориентации выше отверстий сообщения давления, и первый и второй каналы сообщения давления, посредством которых отверстия сообщения давления дифференциально связаны с указанным держателем, отличающийся тем, что держатель первичного измерительного преобразователя выполнен за одно целое с корпусом, первая и вторая технологические мембраны образованы одной пластиной, а первый и второй каналы сообщения давления проходят вертикально по крайней мере частично в корпусе.

37. Датчик давления, содержащий корпус, имеющий в вертикальной ориентации первую и вторую противоположные вертикальные поверхности, на каждой из которых по существу на одинаковой высоте расположено отверстие сообщения давления, первую и вторую технологические мембраны, расположенные закрывающими соответственно первое и второе отверстия сообщения давления, расположенные на одноименных вертикальных поверхностях, первый и второй фланцы, установленные на корпусе с возможностью съема и замены поверх технологических мембран и имеющие первое и второе входные отверстия сообщения давления, связанные с первой и второй технологическими мембранами соответственно, держатель первичного измерительного преобразователя, соединенный с корпусом и расположенный в вертикальной ориентации выше отверстий сообщения давления, отличающийся тем, что держатель первичного измерительного преобразователя выполнен за одно целое с корпусом, а каждый фланец имеет избирательно закрытое дополнительное сквозное отверстие, выполнен с возможностью изменения своей ориентации при установке на противоположную и установлен на вертикальной поверхности в положение дренирования или промывки для перевода дополнительного отверстия в положение дренирования жидкости или в положение для газовой промывки.

38. Датчик давления по п.37, отличающийся тем, что он дополнительно содержит индикатор ориентации, наблюдаемый визуально и размещенный на каждом фланце для идентификации его относительного положения в зависимости от положения установки фланца.

39. Датчик давления, содержащий корпус, имеющий в вертикальной ориентации по меньшей мере одну вертикальную поверхность, первое и второе отверстия сообщения давления, которые выполнены в упомянутых плоскостях и по меньшей мере по одному из которых расположено по существу на одинаковой высоте, первую и вторую технологические мембраны, расположенные закрывающими соответственно первое и второе отверстия сообщения давления, по меньшей мере один фланец, установленный на корпусе с возможностью снятия и замены поверх по меньшей мере одной из упомянутых мембран и имеющий первое и второе входные отверстия сообщения давления, связанные с первой и второй технологическими мембранами соответственно, и держатель первичного преобразователя, соединенный с корпусом и расположенный в вертикальной ориентации выше первого и второго отверстий сообщения давления, отличающийся тем, что держатель первичного измерительного преобразователя выполнен за одно целое с корпусом, а по меньшей мере один фланец имеет избирательно закрытое дополнительное сквозное отверстие, выполнен с возможностью изменения своей ориентации при установке на противоположную и установлен на вертикальной поверхности в положение дренирования или промывки для перевода дополнительного отверстия в положение дренирования жидкости или в положение для газовой промывки.

40. Датчик давления по п.39, отличающийся тем, что он дополнительно содержит индикатор ориентации, наблюдаемый визуально и размещенный на фланце для идентификации его относительного положения в зависимости от положения установки фланца.

41. Датчик давления по п.39, отличающийся тем, что он дополнительно содержит первый и второй вертикальные каналы сообщения давления, проходящие по крайней мере частично в корпусе, посредством которых первое и второе отверстия сообщения давления соответственно связаны с держателем первичного измерительного преобразователя, и первый и второй пламегасители, расположенные соотвественно в первом и втором каналах сообщения давления для создания барьеров пламени между держателем первичного измерительного преобразователя и отверстиями сообщения давления.

42. Датчик давления, содержащий корпус, имеющий в вертикальной ориентации по меньшей мере одну вертикальную поверхность, первое и второе отверстия сообщения давления, которые выполнены в упомянутых вертикальных поверхностях, держатель первичного преобразователя, расположенный в вертикальной ориентации выше указанных отверстий сообщения давления, первую и вторую технологические мембраны, расположенные закрывающими соответственно первое и второе отверстия сообщения давления и расположенные под указанным держателем, по меньшей мере один фланец, установленный на корпусе с возможностью снятия и замены поверх по меньшей мере одной из упомянутых мембран и имеющий первое и второе входные отверстия сообщения давления, связанные с первой и второй технологическими мембранами соответственно, и первый и второй каналы сообщения давления, посредством которых первое и второе отверстия сообщения давления связаны с держателем первичного измерительного преобразователя, отличающийся тем, что держатель первичного измерительного преобразователя выполнен за одно целое с корпусом, первый и второй каналы сообщения давления проходят вертикально по крайней мере частично в корпусе, а датчик содержит чувствительный элемент защиты от чрезмерного давления, генерирующий электрический сигнал, чувствительный к состоянию приложенного к нему первого и второго давлений и установленный в держателе первичного измерительного преобразователя с возможностью взаимодействия посредством жидкости с каналом сообщения давления.

43. Датчик давления по п.42, отличающийся тем, что он дополнительно содержит по крайней мере первое и второе отверстия под крепежные средства, проходящие горизонтально, если датчик установлен в вертикальной ориентации, через корпус и фланец, при этом указанные отверстия разнесены в вертикальном направлении и расположены ниже держателя первичного измерительного преобразователя и ниже чувствительного элемента, и первую и вторую, снабженные резьбой, крепежные детали, причем каждая проходит в одноименном отверстии под крепежные средства для крепления корпуса и фланца друг к другу.

44. Датчик давления по п.43, отличающийся тем, что он дополнительно содержит кожухи крепежных средств, сформированные на корпусе и на фланце и образующие защитные оболочки вокруг указанных крепежных средств, находящихся в канале и предназначенных для крепления фланца и корпуса друг к другу.

45. Датчик давления по п.42, отличающийся тем, что он дополнительно содержит уплотнение, установленное между технологическими мембранами и фланцем для уплотнения каждого входного отверстия сообщения давления к технологической мембране, и первое и второе сварные соединения, предназначенные каждое для герметичного крепления одноименной технологической мембраны к корпусу у одноименного отверстия сообщения давления и изолированные от контактирования с жидкостями у входов давления.

Images