RU2740125C1 - Узел датчика давления - Google Patents

Узел датчика давления Download PDF

Info

Publication number
RU2740125C1
RU2740125C1 RU2020103500A RU2020103500A RU2740125C1 RU 2740125 C1 RU2740125 C1 RU 2740125C1 RU 2020103500 A RU2020103500 A RU 2020103500A RU 2020103500 A RU2020103500 A RU 2020103500A RU 2740125 C1 RU2740125 C1 RU 2740125C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
assembly
pressure
diaphragm
sensor
flexible membrane
Prior art date
Application number
RU2020103500A
Other languages
English (en)
Inventor
Дэвид Александр ЭНДРЮ
Дэвид Мэттью СТРЕЙ
Original Assignee
Роузмаунт Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Роузмаунт Инк. filed Critical Роузмаунт Инк.
Application granted granted Critical
Publication of RU2740125C1 publication Critical patent/RU2740125C1/ru

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/0041Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
    • G01L9/0072Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in capacitance
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/14Housings
    • G01L19/147Details about the mounting of the sensor to support or covering means
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00Measuring force or stress, in general
    • G01L1/20Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
    • G01L1/22Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
    • G01L1/2268Arrangements for correcting or for compensating unwanted effects
    • G01L1/2281Arrangements for correcting or for compensating unwanted effects for temperature variations
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/0007Fluidic connecting means
    • G01L19/0038Fluidic connecting means being part of the housing
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/0061Electrical connection means
    • G01L19/0069Electrical connection means from the sensor to its support
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/0092Pressure sensor associated with other sensors, e.g. for measuring acceleration or temperature
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/06Means for preventing overload or deleterious influence of the measured medium on the measuring device or vice versa
    • G01L19/0627Protection against aggressive medium in general
    • G01L19/0645Protection against aggressive medium in general using isolation membranes, specially adapted for protection
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/06Means for preventing overload or deleterious influence of the measured medium on the measuring device or vice versa
    • G01L19/0681Protection against excessive heat
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/14Housings
    • G01L19/141Monolithic housings, e.g. molded or one-piece housings
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/0041Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
    • G01L9/0072Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in capacitance
    • G01L9/0075Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in capacitance using a ceramic diaphragm, e.g. alumina, fused quartz, glass
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L2019/0053Pressure sensors associated with other sensors, e.g. for measuring acceleration, temperature
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

Настоящее изобретение относится к измерению технологического параметра промышленного процесса. Более конкретно, настоящее изобретение относится к измерению давления технологической текучей среды, применяемой в таком промышленном процессе. Заявленный узел датчика давления для измерения давления технологической текучей среды в высокотемпературной среде содержит: удлиненный корпус датчика, выполненный с возможностью выдерживать воздействие технологической текучей среды и имеющий сформированную в нем полость, датчик давления, расположенный в полости удлиненного корпуса, при этом датчик давления имеет по меньшей мере одну диафрагму, выполненную с возможностью отклонения в ответ на приложенное давление, и далее содержащий электрический компонент, обладающий электрическим свойством, изменяющимся как функция отклонения по меньшей мере одной диафрагмы для указания на приложенное давление и гибкую мембрану, контактирующую с по меньшей мере одной диафрагмой, причем гибкая мембрана уплотняет по меньшей мере часть полости корпуса датчика от технологической текучей среды и изгибается в ответ на приложенное давление, вызывая тем самым отклонение по меньшей мере одной диафрагмы. Технический результат заключается в обеспечении уплотнения по меньшей мере части полости корпуса датчика от технологической текучей среды и изгибания в ответ на давление, прилагаемого технологической текучей средой, чтобы отклонить по меньшей мере одну диафрагму. 21 з.п. ф-лы, 6 ил.

Description

Предпосылки
[0001] Настоящее изобретение относится к измерению технологического параметра промышленного процесса. Более конкретно, настоящее изобретение относится к измерению давления технологической текучей среды, применяемой в таком промышленном процессе.
[0002] Для измерения давления применяются датчики давления. Одним из способов измерения давления является применение отклоняемой диафрагмы. Давление подается на одну сторону диафрагмы и заставляет диафрагму отклониться. Отклонение диафрагмы пропорционально приложенному давлению. Отклонение диафрагмы можно измерить путем конфигурирования диафрагмы так, чтобы она действовала как пластина конденсатора. Емкость узла диафрагмы изменяется на основе положения диафрагмы. Поэтому емкость можно соотнести с положением диафрагмы, которое, в свою очередь представляет давление, приложенное к диафрагме.
[0003] Датчики давления часто работают в жестких средах. Такие среды могут привести к повреждению высокоточных датчиков давления, которые обычно бывают весьма хрупкими. В одной такой технологии используется изолирующая диафрагма, и в этом случае с одной стороны изолирующей диафрагмы находится технологическая текучая среда, а с другой стороны изолирующей диафрагмы находится изолирующая (или "заполняющая") текучая среда. Изолирующая текучая среда контактирует с диафрагмой датчика давления. Когда давление технологической текучей среды изменяется, изолирующая диафрагма в ответ на это отклоняется, что приводит к изменению давления, передаваемого через изолирующую текучую среду на диафрагму датчика. Однако изолирующая текучая среда может привносить ошибки измерения давления и может меняться со временем или в результате воздействия теплоты или других внешних влияний. Далее, текучая среда может со временем утекать, что может привести к изменению объема текучей среды или к загрязнению изолирующей текучей среды технологической текучей средой. И утечка, и загрязнение приводят к ошибкам измерения. В другом примере технологии измерения давления применяется удлиненный датчик давления из хрупкого материала, покрытый защитным элементом, например, как описано в патенте США № 6,848,316, под названием УЗЕЛ ДАТЧИКА ДАВЛЕНИЯ, выданном Rosemount Inc.
Сущность изобретения
[0004] Предложен узел датчика давления для измерения давления технологической текучей среды в высокотемпературной среде, который содержит удлиненный корпус датчика, выполненный с возможностью его контакта с технологической текучей средой и имеющий выполненную в нем полость. Датчик давления расположен в полости удлиненного корпуса датчика. Датчик давления имеет по меньшей мере одну диафрагму, которая отклоняется в ответ на приложенное давление, и содержит электрический компонент, обладающий электрическим свойством, которое изменяется как функция отклонения по меньшей мере одной диафрагмы, что является индикатором приложенного давления. Гибкая мембрана, контактирующая с по меньшей мере одной диафрагмой расположена так, чтобы уплотнять по меньшей мере часть полости корпуса датчика от технологической текучей среды и изгибается в ответ на давление, прилагаемое технологической текучей средой, чтобы отклонить по меньшей мере одну диафрагму.
[0005] Настоящее описание предназначено для представления ряда концепций в упрощенной форме, которые далее будут подробно описаны в разделе "Подробное описание". Настоящее краткое описание не предназначено для идентификации ключевых или существенных признаков заявленного изобретения и не предназначено для использования в качестве средства определения объема заявленного изобретения. Заявленное изобретение не ограничивается вариантами, которые устраняют один или все из недостатков, отмеченных в разделе "Предпосылки"
Краткое описание чертежей
[0006] Фиг. 1 - вид в изометрии одной конфигурации узла датчика давления.
[0007] Фиг. 2 - вид сбоку узла датчика давления по фиг. 1.
[0008] Фиг. 3 - вид в изометрии удлиненного корпуса датчика, установленного в узле датчика давления по фиг. 1.
[0009] Фиг. 4 - вид сбоку в сечении узла датчика давления по фиг. 1.
[0010] Фиг. 5 - упрощенная схема узла датчика давления по фиг. 1, подключенного к датчику давления.
[0011] Фиг. 6А - вид сбоку в сечении датчика давления.
[0012] Фиг. 6В - вид с торца в сечении датчика давления по фиг. 6А.
Подробное описание иллюстративных вариантов
[0013] Как описано в разделе "Предпосылки", датчики давления применяются для измерения давлений технологических текучих сред. В некоторых конфигурациях датчик давления и узел датчика давления, который используется для поддержки датчика давления, должны быть выполнены так, чтобы выдерживать жесткие условия, включая высокие температуры и щелочные среды. Одна технология, применяемая в таких средах, заключается в том, чтобы изолировать датчик давления от технологической текучей среды, используя по существу несжимаемую изолирующую заполняющую текучую среду. Изолирующая заполняющая текучая среда отделена от технологической текучей среды отклоняемой диафрагмой или узлом сильфона. Это изолирует датчик давления от жестких условий процесса, которые могут включать агрессивные текучие среды, абразивные частицы, проводящую среду и т.д. В таких конфигурациях типично применяют изолирующую текучую среду, которая гидравлически передает давление, приложенное к диафрагме или сильфону на элемент, измеряющий давление. Свойства заполняющей текучей среды определяют точность системы относительно изменений давления и температуры под влиянием факторов, таких как давление пара, тепловое расширение, сжимаемость, разложение и способность устройства удерживать изолирующую текучую среду. Далее, такие способы требуют, чтобы датчик находился в среде, удерживающей давление, чтобы любые электрические соединения с датчиком можно было пропустить сквозь сжимаемые уплотнения достаточной прочности, чтобы удерживать давление процесса. Это приводит к дополнительному усложнению устройства. Далее, при наличии многих систем температурные изменения между датчиком давления и эталонным компонентом, используемым для нормализации выхода, могут привести к большим тепловым неповторяющимся ошибкам.
[0014] Большинство датчиков давления измеряют разницу между процессом (интересующее давление) и эталоном. Для манометрического давления эталоном является атмосферное давление. Для абсолютного давления эталоном является откачанная полость (0 давление). Большинство датчиков давления также чувствительны к изменениям температуры (что является нежелательным эффектом). Если температура датчика давления и эталона одинаковы температурный эффект, влияющий на измерения давления, обычно невелик. Однако тепловые переходные процессы могут привести к разнице температур между датчиком давления и эталоном, что ошибочно интерпретируется как изменение давления.
[0015] На такие системы с изолирующей диафрагмой действуют и другое ограничение, заключающееся в том, что максимальное напряжение, как функция отклонения диафрагмы, связано с обратной величиной квадрата радиуса диафрагмы. Такое увеличенное напряжение требует применения относительно большого количества материала, компенсирующего текучую среду или других мер, связанных с процессом конструирования, производственными допусками и требованиями к свойствам заполняющей текучей среды (масла), которые могут быть недопустимы при для диафрагм меньших диаметров. Изолирующие системы на основе сильфона, с другой стороны, требуют больше масла и увеличенной длины. Однако, такие конфигурации подвержены загрязнению, закупорке, повреждениям или другим неисправностям, вызванным ударами и т.п.
[0016] Конфигурации, описанные ниже, не требуют изолирующей заполняющей текучей среды и, поэтому, устраняют некоторые из проблем, связанных с конструкциями прототипов, как например, описанных выше. В такой конфигурации изолирующая система непосредственно соединена с датчиком давления. Это устраняет необходимость в изолирующей текучей среде, что упрощает изготовление, снижает механизмы отказов и повышает устойчивость устройства к температуре. Устойчивость к температуре ограничена только применяемым материалом, а не точкой кипения, температурой разложения или точкой плавления изолирующей заполняющей текучей среды.
[0017] На фиг. 1 приведен вид в изометрии одного иллюстративного варианта узла 100 датчика давления. Узел 100 датчика давления содержит корпус 102, имеющий дистальный конец 104 подключения к процессу. Конец 104 подключения к процессу имеет резьбу так, чтобы его можно было ввинчивать в технологический трубопровод или в другой технологический сосуд по мере необходимости. Корпус 102 далее содержит проксимальный конец 108, в котором установлен датчик 110 давления. Датчик 110 давления содержит поверхность 112 для электрического соединения, имеющую множество установленных на ней контактных площадок 114. На фиг. 2 приведен вид сбоку узла 100 датчика давления 100. Следует отметить, что на конце 104 подключения к процессу имеется отверстие, которое позволяет подавать давление процесса во внутреннюю полость корпуса 102.
[0018] На фиг. 3 приведен вид в изометрии удлиненного корпуса 120 датчика, который установлен в корпусе 102. Корпус 120 датчика имеет проксимальный конец 108 (также показанный на фиг. 1), который крепится к корпусу 102. Дистальный конец корпуса 120 датчика предпочтительно уплотнен пробкой 122. Далее, датчик 110 давления вставлен в полость 124 корпуса 120 датчика. Поперек полости или отверстия 124 проходят поддерживающие перемычки 126, который усиливают структуру так, чтобы она могла выдерживать среды высокого давления.
[0019] На фиг. 4 приведен вид сбоку узла 100 датчика давления, где показан удлиненный корпус 120 датчика, вставленный в корпус 102. На фиг. 4 видно, что датчик 110 давления сформирован как удлиненная структура, расположенная внутри корпуса 120 датчика и соединенная дистальным концом с крепежом 130 корпуса 120. Давление Р процесса подается через дистальный конец 104 узла 100 по каналу 140 давления. Канал 140 давления открывается во внутреннюю полость 142 корпуса 102. Далее, полость 142 охватывает полость 124, благодаря чему приложенное давление Р принимается датчиком 110 давления. К корпусу 120 датчика может быть приклеена или приварена концевая крышка 122. Аналогично, проксимальный конец 108 этого корпуса датчика может быть приварен или иным образом связан с корпусом 102. На фиг. 4 также показана канавка 109 для сварки.
[0020] Как показано на фиг. 4, корпус 120 датчика содержит гибкие мембраны 150, расположенные на противоположных сторонах датчика 110 давления. Эти гибкие мембраны 150 контактируют с поверхностью датчика 110 давления, благодаря чему датчик 110 давления изолирован от технологической текучей среды, но реагирует на давление, прилагаемое технологической текучей средой через гибкие мембраны 150. Мембраны 150 могут быть сформированы из любого подходящего материала, который достаточно гибок для передачи сигнала давления, достаточно прочен для удержания давления и хорошо сопротивляется коррозии, вызываемой процессом. Мембраны 150 могут изготавливаться как интегральный компонент корпуса 120 датчика или как отдельный компонент.
[0021] Показанная конфигурация хорошо подходит для высокотемпературных сред. Внешний корпус 102 работает как адаптер процесса и может иметь конфигурацию, необходимую для соединения удлиненного корпуса датчика к фитингам процесса разных типов. Пробка 122 применяется при необходимости, однако пробка 122 позволяет обрабатывать корпус 120 датчика без использования электроэрозионной обработки и служит для удержания давления. Использование пробки 122 позволяет применять обычные способы обработки при изготовлении корпуса датчика. Перемычки 126 поддерживают структуру и предотвращают смятие корпуса в направлении датчика 110. Перемычки 126, предотвращая смятие корпуса в направлении датчика 110, перпендикулярно диафрагмам датчика, также служат для повышения коэффициента усиления датчика. Хотя на чертеже показаны две гибкие мембраны 150, можно использовать и единственную мембрану. В этой конфигурации датчика 110 на приложенное давление реагируют две противоположные стороны датчика 110. Гибкие мембраны могут быть соединены с датчиком 110 связующим материалом или технологией твердотельного связывания. К примерам связующего материала относятся припой или твердый припой, керамик или стекло. Технологии твердотельного связывания включают связывание взрывом и диффузионное связывание. К примерам диффузионного связывания относится слой хрома, нанесенный на датчик 110 давления, и слой алюминия, напыленный на мембрану 150. Другим примером является слой хрома на датчике 110 и слой никеля, напыленный или осажденный на гибкую мембрану 150. Также могут использоваться слой алюминия, напыленный на датчик 110 давления, и слой никеля, напыленный или осажденный на мембрану 150. Другим примером является слой хрома, напыленный на датчик 110 давления и гибкая мембрана 150 из фольги Inconel®. Для крепления датчика 110 в корпусе 120 также можно применять набивочный материал. Например, можно использовать керамический порошок или спеченные наночастицы серебра. Внутреннее пространство корпуса 120 также можно формировать в вакууме. Например, мембране 150 можно придать требуемую форму и вставить в корпус 120. Для герметичного крепления мембраны 150 к корпусу можно использовать лазерную сварку. Для герметизации можно применять любую подходящую технологию, например, роликовый сварной шов или сварку электросопротивлением. Гибкая мембрана 150 также может содержать заранее сформированную металлическую фольгу и может крепиться к корпусу 120 датчика сваркой, уплотнением металл-металл или приклеиваться к корпусу датчика. На внутреннюю поверхность гибких мембран 150 может быть нанесен мягкий металл осаждением или другими способами, чтобы обеспечить более плотное соединение с датчиком 110 давления. Например, на внутренней поверхности металлической фольги на внутренних поверхностях гибких мембран можно использовать осажденный слой золота.
[0022] На фиг. 5 приведена упрощенная блок-схема, иллюстрирующая передатчик 200 давления, содержащий датчик 11- давления. В этом варианте передатчик 200 давления содержит измерительную схему 202, выполненную с возможностью принимать выходной сигнал от датчика 110 давления и подавать сигнал измерения на микропроцессор 204. Измерительная схема 202 может содержать аналого-цифровой преобразователь и, помимо прочего, компенсирующие схемы, фильтрующие схемы. Питание подается источником 208 питания. Микропроцессор 204 работает в соответствии с командами, хранящимися в запоминающем устройстве 212. Типично, передатчик переменной процесса выполнен так, что все электронные компоненты передатчика 200 заключены в герметично уплотненный корпус. Микропроцессор может соединяться с универсальным асинхронным приемопередатчиком 210, который работает по коммуникационному стандарту RS-485 или RS-232 с функцией кондиционирования входного питания. Можно также использовать микроконтроллеры так, чтобы запоминающее устройство 212 и универсальный асинхронный приемопередатчик 210 находились внутри блока микроконтроллера. С универсальным асинхронным приемопередатчиком может быть соединен приемопередатчик RS-485. Можно реализовать два микроконтроллера, в которых один интерпретирует сигнал от измерительной схемы, а другой принимает данные от первого микроконтроллера и поддерживает связь с внешним миром.
[0023] Конкретный датчик давления может иметь любую требуемую конфигурацию. Известны разные конструкции датчиков давления. Датчик давления одного типа сформирован из удлиненного по существу хрупкого материала. Сам датчик может быть изготовлен из материала, стойкого к коррозии, например, сапфира. На фиг. 6А показан вид сбоку в сечении, а на фиг. 6В - вид с торца в сечении датчика 110 давления. Как показано на фиг. 6А и 6В, удлиненные элементы 202 и 204 образуют противоположные диафрагмы, изготовленные так, чтобы в них была сформирована полость 205. Металлические слои 210, 212, 214, 216, 218 и 220 нанесены на внутренние поверхности диафрагм 202 и 204 и полости 205. Когда на диафрагмы 202 и 204 действует давление, расстояние между пластинами 210-220 изменяется, изменяя объем полости 205. Изменение этого расстояния приводит к изменению электрической емкости, которое можно измерить соответствующей измерительной схемой, например, измерительной схемой 202, показанной на фиг. 5. Металлические слои 210-220 также могут создавать электрическое сопротивление, которое изменяется как функция температуры, благодаря чему температуру можно измерять. Соединение со слоями 210-220 можно выполнять через соединительную поверхность 112.
[0024] Примеры датчиков давления, соответствующих показанному на фиг. 6А и 6В, показаны и описаны в патенте США № 5,637,802, выданном 10 июня 1997, в патенте США № 6,079,276, выданном 27 июня 2000, в патенте США № 6,082,199, выданном 4 июля 2000, в патенте США № 6,089,097, выданном 18 июля 2000, в патенте США № 6,505,516, выданном 14 января 2003, в патенте США № 6,520,020, выданном 18 февраля 2003, в патенте США № 6,508,129, выданном 21 января 2003, в патенте США № 6,484,585, выданном 26 ноября 2002, в патенте США № 6,516,671, выданном 11 февраля 2003, в патенте США № 6,561,038, выданном в мае 2003 и в патенте США № 6,484,316, выданном 1 февраля 2005, которые полностью включены в настоящее описание путем отсылки.
[0025] Хотя настоящее изобретение было описано со ссылками на предпочтительные варианты, специалистам понятно, что в его форму и детали могут быть внесены изменения, не выходящие за пределы изобретательской идеи и объема изобретения. В одной иллюстративной конфигурации вокруг диафрагмы датчика давления имеется удерживающий давление корпус с диафрагмами из фольги на каждой стороне для передачи приложенного давления на диафрагмы датчика давления. В другой иллюстративной конфигурации датчик установлен в корпусе и закреплен на гибком элементе с помощью набивного материала, твердотельного соединения или какими-либо другими средствами. Например, можно применять датчики давления с одной или двумя диафрагмами. Корпус также может иметь такую конфигурацию, чтобы на каждую сторону датчика действовало разное давление. Можно также использовать акселерометр или другой датчик вибрации. Такая система хорошо подходит для реализации в качестве дублирующего датчика. Такая конфигурация хорошо подходит не только для сред высокого давления, но и для агрессивных и высокотемпературных сред. Для соединения гибких мембран с корпусом можно использовать любые подходящие технологии. Например, для крепления гибких мембран 150 к корпусу 120 для герметизации внутреннего пространства корпуса од технологической текучей среды можно использовать лазерную сварку. Можно использовать и другие виды сварки, такие как сварка вольфрамовым электродом в среде инертного газа, герметизация швов или многоточечная сварка сопротивлением.

Claims (25)

1. Узел датчика давления для измерения давления технологической текучей среды в высокотемпературной среде, содержащий:
удлиненный корпус датчика, выполненный с возможностью выдерживать воздействие технологической текучей среды и имеющий сформированную в нем полость;
датчик давления, расположенный в полости удлиненного корпуса, при этом датчик давления имеет по меньшей мере одну диафрагму, выполненную с возможностью отклонения в ответ на приложенное давление, и далее содержащий электрический компонент, обладающий электрическим свойством, изменяющимся как функция отклонения по меньшей мере одной диафрагмы для указания на приложенное давление; и
гибкую мембрану, контактирующую с по меньшей мере одной диафрагмой, причем гибкая мембрана уплотняет по меньшей мере часть полости корпуса датчика от технологической текучей среды и изгибается в ответ на приложенное давление, вызывая тем самым отклонение по меньшей мере одной диафрагмы.
2. Узел по п. 1, в котором корпус датчика давления содержит перемычки, предназначенные для создания дополнительной поддержки корпуса датчика давления.
3. Узел по п. 2, в котором поддержка, создаваемая перемычками корпусу датчика, создает увеличенный коэффициент усиления измерений.
4. Узел по п. 1, включающий в себя корпус, содержащий удлиненный корпус датчика.
5. Узел по п. 4, в котором удлиненный корпус датчика содержит конец для соединения с процессом.
6. Узел по п. 1, в котором датчик давления содержит конденсатор, электрическая емкость которого изменяется в ответ на приложенное давление.
7. Узел по п. 1, в котором удлиненный корпус датчика содержит пробку на дистальном конце.
8. Узел по п. 1, в котором гибкая мембрана связана с датчиком давления.
9. Узел по п. 8, в котором связь является диффузионной связью.
10. Узел по п. 8, в котором связь содержит слой хрома.
11. Узел по п. 8, в котором связь содержит слой алюминия.
12. Узел по п. 8, в котором связь содержит слой никеля.
13. Узел по п. 8, в котором связь содержит напыленный слой алюминия.
14. Узел по п. 1, в котором гибкая мембрана содержит фольгу.
15. Узел по п. 1, содержащий набивочный материал между гибкой мембраной и датчиком давления.
16. Узел по п. 1, в котором набивочный материал содержит порошок керамики.
17. Узел по п. 1, в котором набивочный материал содержит наночастицы серебра.
18. Узел по п. 17, в котором наночастицы серебра спечены.
19. Узел по п. 1, в котором гибкая мембрана сформирована заодно целое с удлиненным корпусом датчика.
20. Узел по п. 1, в котором гибкая мембрана содержит отдельный компонент, соединенный с удлиненным корпусом датчика.
21. Узел по п. 1, содержащий вторую гибкую мембрану, выполненную с возможностью приложения давления к удлиненному корпусу датчика.
22. Узел по п. 1, в котором гибкая мембрана герметично прикреплена к удлиненному корпусу датчика по меньшей мере одним способом из сварки, уплотнения металл-металл и клея.
RU2020103500A 2017-06-29 2018-04-03 Узел датчика давления RU2740125C1 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/636,886 US10598559B2 (en) 2017-06-29 2017-06-29 Pressure sensor assembly
US15/636,886 2017-06-29
PCT/US2018/025798 WO2019005253A1 (en) 2017-06-29 2018-04-03 PRESSURE SENSOR ASSEMBLY

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2740125C1 true RU2740125C1 (ru) 2021-01-11

Family

ID=62028141

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020103500A RU2740125C1 (ru) 2017-06-29 2018-04-03 Узел датчика давления

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10598559B2 (ru)
EP (1) EP3645991A1 (ru)
JP (1) JP6895549B2 (ru)
CN (2) CN207556734U (ru)
CA (1) CA3068237C (ru)
RU (1) RU2740125C1 (ru)
WO (1) WO2019005253A1 (ru)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11371899B2 (en) 2018-05-17 2022-06-28 Rosemount Inc. Measuring element with an extended permeation resistant layer
JP7404360B2 (ja) * 2018-10-31 2023-12-25 アシスト・メディカル・システムズ,インコーポレイテッド 流体圧センサ保護
DE102018133056A1 (de) 2018-12-20 2020-06-25 Endress+Hauser SE+Co. KG Druckmessaufnehmer
EP3966171A4 (en) * 2019-05-10 2023-01-25 Xylem Water Solutions U.S.A., Inc. AERATION DIFFUSER SYSTEM, WASTEWATER TREATMENT SYSTEM COMPRISING IT AND ASSOCIATED MONITORING METHOD
US11058429B2 (en) * 2019-06-24 2021-07-13 Covidien Lp Load sensing assemblies and methods of manufacturing load sensing assemblies
GB2591213A (en) * 2019-06-26 2021-07-28 Hy5Pro As Pressure sensor for an artificial hand
US11585714B2 (en) * 2021-06-30 2023-02-21 Kulite Semiconductor Products, Inc. Oil fill transducer with rubber disc for dynamic protection

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030182783A1 (en) * 2002-03-26 2003-10-02 Michitake Kuroda Method for manufacturing sensor device
US20050034526A1 (en) * 2002-12-24 2005-02-17 Denso Corporation Semiconductor sensor and method of plating semiconductor devices
US20100257937A1 (en) * 2009-04-09 2010-10-14 Kulite Semiconductor Products, Inc. Leadless oil filled pressure transducer
US20150000417A1 (en) * 2013-06-28 2015-01-01 Rosemount Inc. High integrity process fluid pressure probe

Family Cites Families (63)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3780574A (en) 1972-06-14 1973-12-25 L Miller Well pressure measuring and recording device
SU506224A1 (ru) * 1973-06-18 1982-09-30 Государственный научно-исследовательский институт теплоэнергетического приборостроения Измерительный преобразователь разности давлений
US3943915A (en) * 1974-11-29 1976-03-16 Motorola, Inc. Intracranial pressure sensing device
US4064549A (en) 1976-08-31 1977-12-20 Metrolology General Corporation Cylindrical capacitive quartz transducer
US5134887A (en) 1989-09-22 1992-08-04 Bell Robert L Pressure sensors
DE4026855C2 (de) 1990-08-24 1994-02-03 Siemens Ag Drucksensor
JP2724419B2 (ja) 1990-08-28 1998-03-09 日本特殊陶業株式会社 圧力センサ
US5231880A (en) 1992-01-15 1993-08-03 Quartzdyne, Inc. Pressure transducer assembly
JPH05215632A (ja) 1992-02-04 1993-08-24 Mitsubishi Electric Corp 圧力センサ
US5323656A (en) 1992-05-12 1994-06-28 The Foxboro Company Overpressure-protected, polysilicon, capacitive differential pressure sensor and method of making the same
JPH07239282A (ja) 1994-02-28 1995-09-12 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 筒内圧力センサ
AU6334594A (en) 1994-05-25 1995-11-30 Mark Miller Downhole pressure gauge and convertor
US5731522A (en) 1997-03-14 1998-03-24 Rosemount Inc. Transmitter with isolation assembly for pressure sensor
US6484585B1 (en) 1995-02-28 2002-11-26 Rosemount Inc. Pressure sensor for a pressure transmitter
US5637802A (en) 1995-02-28 1997-06-10 Rosemount Inc. Capacitive pressure sensor for a pressure transmitted where electric field emanates substantially from back sides of plates
US5693887A (en) * 1995-10-03 1997-12-02 Nt International, Inc. Pressure sensor module having non-contaminating body and isolation member
US5869766A (en) 1995-10-03 1999-02-09 Nt International, Inc. Non-contaminating pressure transducer module
US5614678A (en) 1996-02-05 1997-03-25 Kulite Semiconductor Products, Inc. High pressure piezoresistive transducer
US5665899A (en) 1996-02-23 1997-09-09 Rosemount Inc. Pressure sensor diagnostics in a process transmitter
AT404514B (de) * 1996-11-06 1998-12-28 Robert Dr Kellner Vorrichtung und verfahren zur messung der konzentration von stoffen in flüssigkeiten
KR100257645B1 (ko) 1997-08-07 2000-06-01 이전호 골프 홀 컵
US5996418A (en) 1997-12-23 1999-12-07 Caterpillar Inc. Laminated pressure sensing device
US6484316B1 (en) 1998-10-14 2002-11-19 Adcom Information Services, Inc. Television audience monitoring system and apparatus and method of aligning a magnetic pick-up device
US6233374B1 (en) 1999-06-04 2001-05-15 Cidra Corporation Mandrel-wound fiber optic pressure sensor
US6561038B2 (en) 2000-01-06 2003-05-13 Rosemount Inc. Sensor with fluid isolation barrier
US6520020B1 (en) 2000-01-06 2003-02-18 Rosemount Inc. Method and apparatus for a direct bonded isolated pressure sensor
WO2001050106A1 (en) 2000-01-06 2001-07-12 Rosemount Inc. Grain growth of electrical interconnection for microelectromechanical systems (mems)
US6505516B1 (en) 2000-01-06 2003-01-14 Rosemount Inc. Capacitive pressure sensing with moving dielectric
US6508129B1 (en) 2000-01-06 2003-01-21 Rosemount Inc. Pressure sensor capsule with improved isolation
EP1254356A1 (en) 2000-02-11 2002-11-06 Rosemount, Inc. Oil-less differential pressure sensor
EP1300664A4 (en) 2000-07-13 2007-05-30 Mitsubishi Electric Corp PRESSURE SENSOR
US6591686B1 (en) 2002-02-20 2003-07-15 Kulite Semiconductor Products, Inc. Oil filled pressure transducer
US6848316B2 (en) 2002-05-08 2005-02-01 Rosemount Inc. Pressure sensor assembly
JP2004132726A (ja) 2002-10-08 2004-04-30 Denso Corp 圧力センサ
US6718830B1 (en) 2003-05-20 2004-04-13 Honeywell International, Inc. Customized span compensation of SOI pressure sensor
US6932154B2 (en) 2003-09-16 2005-08-23 Canada Tech Corporation Pressure sensor insert for a downhole tool
US6928880B2 (en) 2003-11-03 2005-08-16 Motorola, Inc. High pressure sensor
US7263891B2 (en) 2004-05-17 2007-09-04 Denso Corporation Pressure detecting apparatus
US7373831B2 (en) 2004-06-25 2008-05-20 Rosemount Inc. High temperature pressure transmitter assembly
US7389685B2 (en) 2006-06-13 2008-06-24 Honeywell International Inc. Downhole pressure transmitter
GB2441785B (en) 2006-09-15 2009-08-12 Schlumberger Holdings Ruggedized pressure sensor
JP2008164326A (ja) * 2006-12-27 2008-07-17 Denso Corp 圧力センサ
WO2008091645A1 (en) 2007-01-24 2008-07-31 Davidson Energy Transducer for measuring environmental parameters
US7484418B1 (en) 2007-11-06 2009-02-03 Kulite Semiconductor Products, Inc. Ultra miniature multi-hole probes having high frequency response
US7779698B2 (en) 2007-11-08 2010-08-24 Rosemount Inc. Pressure sensor
JP2010019826A (ja) 2008-03-25 2010-01-28 Epson Toyocom Corp 圧力センサ
GB0807405D0 (en) 2008-04-23 2008-05-28 Transense Technologies Plc Pressure sensor
US7861597B2 (en) 2008-11-14 2011-01-04 Kulite Semiconductor Products, Inc. High temperature transducer using SOI electronics
US20100212396A1 (en) 2009-02-24 2010-08-26 Brett Zenisek Downhole sensor apparatus and method
CN101532889A (zh) 2009-04-03 2009-09-16 许建平 力传感器
JP2011117783A (ja) * 2009-12-02 2011-06-16 Toyota Motor Corp 圧力センサおよびその製造方法
JP5427113B2 (ja) * 2010-06-01 2014-02-26 長野計器株式会社 圧力検出装置
CH707337B1 (fr) 2011-10-05 2017-07-14 Canon Anelva Corp Manomètre à membrane.
DE102012103585A1 (de) * 2012-04-24 2013-10-24 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Druckmessaufnehmer
US8899105B2 (en) 2012-08-29 2014-12-02 Goutham R. Kirikera Slim capacitance sensor for downhole applications
US8701496B1 (en) 2013-02-27 2014-04-22 Honeywell International Inc. Systems and methods for a pressure sensor having a two layer die structure
US20140327919A1 (en) 2013-05-06 2014-11-06 Halliburton Energy Services. Inc. Remote Seal for Pressure Sensor
US9003890B2 (en) 2013-06-06 2015-04-14 Tiro Technologies, Llc Spiral concentrically wound bourdon tube
US9459170B2 (en) 2013-09-26 2016-10-04 Rosemount Inc. Process fluid pressure sensing assembly for pressure transmitters subjected to high working pressure
US10139300B2 (en) 2013-12-25 2018-11-27 Hitachi Automotive Systems, Ltd. High pressure strain detection device with a base made of a first brittle material and a strain detection element bonded to the base via a second brittle material
US9828848B2 (en) 2014-10-09 2017-11-28 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Wireless passive pressure sensor for downhole annulus monitoring
CN104483048A (zh) 2014-10-16 2015-04-01 大连睿科电子有限公司 一种绝缘金属硅电阻压力传感器
US10060814B2 (en) * 2016-03-15 2018-08-28 Rosemount Inc. Fluid filled elongate pressure sensor

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030182783A1 (en) * 2002-03-26 2003-10-02 Michitake Kuroda Method for manufacturing sensor device
US20050034526A1 (en) * 2002-12-24 2005-02-17 Denso Corporation Semiconductor sensor and method of plating semiconductor devices
US20100257937A1 (en) * 2009-04-09 2010-10-14 Kulite Semiconductor Products, Inc. Leadless oil filled pressure transducer
US20150000417A1 (en) * 2013-06-28 2015-01-01 Rosemount Inc. High integrity process fluid pressure probe

Also Published As

Publication number Publication date
US20190003914A1 (en) 2019-01-03
WO2019005253A1 (en) 2019-01-03
JP6895549B2 (ja) 2021-06-30
EP3645991A1 (en) 2020-05-06
CA3068237C (en) 2023-05-09
CN207556734U (zh) 2018-06-29
US10598559B2 (en) 2020-03-24
JP2020525781A (ja) 2020-08-27
CN109211458B (zh) 2021-06-11
CA3068237A1 (en) 2019-01-03
CN109211458A (zh) 2019-01-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2740125C1 (ru) Узел датчика давления
US6938490B2 (en) Isolation technique for pressure sensing structure
US6425290B2 (en) Oil-less differential pressure sensor
CA2183500C (en) Pressure sensor
US5438876A (en) Modular diaphragm pressure sensor with peripheral mounted electrical terminals
CA2325903C (en) Pressure sensor
JP4726481B2 (ja) 気圧センサ
US5731522A (en) Transmitter with isolation assembly for pressure sensor
CA1223453A (en) Pressure sensor with a substantially flat overpressure stop for the measuring diaphragm
EP0164413B1 (en) Pressure transducer
JP2018081097A (ja) 圧力センサの補正のための方法および装置
EP3356777B1 (en) Pressure transmitter with overpressure protection
US7698951B2 (en) Pressure-sensor apparatus
US8770032B2 (en) Relative pressure sensor
RU2313072C2 (ru) Узел датчика давления (варианты)
CN115452235A (zh) 压力传感器芯体及其制作方法
US5034848A (en) Low pressure sensor
RU2649042C1 (ru) Коррозионностойкий модуль давления для измерительного преобразователя давления технологической текучей среды
US11015994B2 (en) Differential MEMS pressure sensors with a ceramic header body and methods of making differential MEMS pressure sensors
EP2894450A1 (en) A sensor for measuring fluid variables in a corrosive environment
JPH04320939A (ja) 差圧伝送器