Измерительный преобразователь давления, способ контроля состояния измерительного преобразователя давления и датчик давления

Авторы патента:


Измерительный преобразователь давления, способ контроля состояния измерительного преобразователя давления и датчик давления
Измерительный преобразователь давления, способ контроля состояния измерительного преобразователя давления и датчик давления
Измерительный преобразователь давления, способ контроля состояния измерительного преобразователя давления и датчик давления
Измерительный преобразователь давления, способ контроля состояния измерительного преобразователя давления и датчик давления
Измерительный преобразователь давления, способ контроля состояния измерительного преобразователя давления и датчик давления
Измерительный преобразователь давления, способ контроля состояния измерительного преобразователя давления и датчик давления
Измерительный преобразователь давления, способ контроля состояния измерительного преобразователя давления и датчик давления

 


Владельцы патента RU 2487329:

КГ ТРАНСМИТТЕР КОМПОНЕНТС ГМБХ (DE)

Изобретение относится к измерительному преобразователю давления для датчика давления для определения, по меньшей мере, одного давления в технологической среде. Техническим результатом является возможность распознания дефекта в области первого уплотнения. Измерительный преобразователь давления содержит корпус, разделительную мембрану, один первый элемент для измерения давления, контактную среду, один первый присоединительный элемент и, по меньшей мере, одно первое уплотнение. Разделительная мембрана отделяет технологическую среду от контактной среды. Контактная среда передает воспринятое через разделительную мембрану давление технологической среды на первый элемент для измерения давления. Первое уплотнение служит опорой для первого присоединительного элемента. Корпус, разделительная мембрана и первое уплотнение образуют первую напорную камеру. С обращенной от первой напорной камеры стороны первого уплотнения предусмотрена вторая напорная камера, и во второй напорной камере расположен второй элемент для измерения давления. В исправном, герметизирующем состоянии первого уплотнения давление во второй напорной камере является по существу независимым от давления в первой напорной камере или в исправном, герметизирующем состоянии первого уплотнения давление во второй напорной камере находится в определенной зависимости от давления в первой напорной камере. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Изобретение относится к измерительному преобразователю давления для датчика давления для определения по меньшей мере одного давления в технологической среде с корпусом, разделительной мембраной, по меньшей мере одним первым элементом для измерения давления, контактной средой, по меньшей мере одним первым присоединительным элементом и по меньшей мере одним первым уплотнением, при этом разделительная мембрана отделяет технологическую среду от контактной среды, контактная среда передает воспринятое через разделительную мембрану давление технологической среды на первый элемент для измерения давления, первое уплотнение служит опорой для первого присоединительного элемента, а корпус, разделительная мембрана и первое уплотнение образую первую напорную камеру. Кроме того, изобретение относится к способу контроля состояния такого измерительного преобразователя давления, а также к датчику давления, который оснащен таким измерительным преобразователем давления.

Измерительные преобразователи давления рассматриваемого вида давно известны и служат для преобразования регистрируемого давления в технологической среде в измерительный сигнал, который может быть обработан дальше, например выведен на индикатор или быть использован в самом широком смысле в рамках задач по управлению процессом.

Физические явления, которые в принципе используются для регистрации давления в технологической среде или же в первой напорной камере измерительного преобразователя давления и для преобразования давления в соответствующую величину, очень различны и основываются либо на механических, либо на гидростатических принципах, зачастую однако на процессах, которые имеют эффект, поддающийся электрическому анализу (например, упругие зонды для измерения давления, электрическое измерение деформации, емкостное измерение прогиба, измерение деформации с помощью тензодатчиков, индуктивное или емкостное измерение хода или пьезоэлектрические, магнитоупругие потенциометрические датчики давления). Точный способ преобразования давления в рамках представленного здесь изобретения не важен. И в данном случае не имеет значения, идет ли речь о преобразователе для абсолютного, контрольного или относительного измерения; изложенные ниже соображения применимы ко всем указанным типам измерительных преобразователей давления.

Описанный вначале вариант рассматриваемого здесь измерительного преобразователя давления с разделительной мембраной, которая отделяет находящуюся вне измерительного преобразователя давления технологическую среду от внутреннего пространства измерительного преобразователя давления, служит в первую очередь для того, чтобы защитить внутреннее пространство измерительного преобразователя давления, прежде всего, элемент для измерения давления в измерительном преобразователе давления, от воздействия агрессивных технологических сред. По этой причине разделительная мембрана обычно изготавливается из очень коррозионно-стойкого материала, например из нержавеющей стали, хастеллоя (Hastelloy) или тантала, при этом разделительная мембрана должна быть очень тонкой, например в диапазоне от 30 до 50 мкм, чтобы передача давления от технологической среды к - в большинстве случаев текучей - контактной среде в первой напорной камере могла бы осуществляться через разделительную мембрану, подвергаясь как можно меньшему влиянию, так, чтобы динамика измерительного преобразователя давления уменьшалась как можно меньше.

В зависимости от области применения, измерительные преобразователи давления могут подвергаться большим механическим нагрузкам, например, от импульсов давления, колебаний температуры и химически агрессивных технологических сред так, что очень тонкая и механически чувствительная разделительная мембрана в определенных обстоятельствах может быть повреждена до такой степени, что она становится негерметичной и уже больше не может удерживать технологическую среду на расстоянии от внутреннего пространства измерительного преобразователя давления. Следствием проникновения химически агрессивной технологической среды во внутреннее пространство измерительного преобразователя давления в большинстве случаев является разрушение измерительного преобразователя давления, что зачастую приводит к значительным сбоям в рамках всего технологического процесса, так как параметры состояния, выданные измерительным преобразователем давления или датчиком давления, в котором используется измерительный преобразователь давления, чаще всего отражаются на процессе в рамках управления или регулировки.

Однако последствия проникновения технологической среды в измерительный преобразователь давления могут быть значительно серьезнее, прежде всего тогда, когда технологическая среда является воспламеняющейся или взрывоопасной. В этом случае существует опасность того, что технологическая среда воспламенится на находящемся в первой напорной камере первом элементе для измерения давления, если он связан с электрическими потенциалами, что бывает в большинстве измерительных преобразователей давления. Самая большая опасность состоит в том, что пламя технологической среды, воспламеняющейся в первой напорной камере на первом элементе для измерения давления, через первую напорную камеру распространится во внешнюю технологическую линию, что может привести к взрыву всех участков, на которых проходит технологическая среда, подводящего и отводящего процесса. Такое распространение пламени можно предотвратить принятием соответствующих конструктивных мер в области первой опорной камеры, оснащенные таким «противопламенным барьером» измерительные преобразователи давления обозначаются как взрывобезопасные "Ex-d".

Однако из практики известны и другие случаи неисправностей, которые не охватываются вышеуказанными защитными механизмами. Один зафиксированный случай неисправности состоит в том, что первое уплотнение первой напорной камеры разгерметизируется так, что контактная среда может уходить из первой напорной камеры и в случае дополнительного повреждения разделительной мембраны воспламеняющаяся технологическая среда может беспрепятственно попадать через первую напорную камеру сквозь первое уплотнение в область измерительного преобразователя давления, который расположен с той стороны первого уплотнения, которая обращена от первой напорной камеры. На этой, обращенной от первой напорной камеры, стороне первого уплотнения обычно находится - относящаяся к датчику давления - электропроводка измерительного преобразователя давления так, что здесь существует повышенная вероятность воспламенения технологической среды. Здесь воспламеняющейся технологической среде достаточно места для того, чтобы воспламеняться в таких количествах, что описанные выше защитные механизмы в области первой напорной камеры уже больше не обеспечивают защиту от пробоя взрыва. Слабыми местами, ведущими к разгерметизации, являются, прежде всего, проходы в первом уплотнении, в которых установлены присоединительные элементы, с которыми, например, возможно электрическое соединение первого элемента для измерения давления с внешней стороны первой напорной камеры.

Поэтому задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы - по меньшей мере частично - устранить указанные недостатки известных измерительных преобразователей давления, прежде всего обеспечить возможность распознания дефекта в области первого уплотнения.

Согласно изобретению в рассматриваемом измерительном преобразователе давления данная задача, прежде всего и в основном, решена за счет того, что с обращенной от первой напорной камеры стороны первого уплотнения предусмотрена вторая напорная камера, и во второй напорной камере расположен второй элемент для измерения давления. За счет этой конструктивной меры обеспечивается возможность того, что может находиться под наблюдением и пространство, относительно господствующего в этом пространстве давления, которое находится с обращенной от первой напорной камеры стороны первого уплотнения и которое несет в себе особую взрывоопасность. Негерметичность в первом уплотнении первой напорной камеры будет всегда приводить к - неожиданному - изменению давления во второй напорной камере, которое может быть обнаружено вторым элементом для измерения давления во второй напорной камере.

При этом измерительный преобразователь давления выполнен в первом случае таким образом, что в исправном, герметизирующем состоянии первого уплотнения давление во второй напорной камере является по существу независимым от давления в первой напорной камере. Как следствие, в этом случае негерметичность в первом уплотнении может распознаваться за счет того, что второй элемент для измерения давления регистрирует давление, которое показывает зависимость от давления в первой напорной камере или - в простейшем случае - просто лишь изменяется во времени.

В другом случае измерительный преобразователь давления выполнен таким образом, что в исправном, герметизирующем состоянии первого уплотнения давление во второй напорной камере находится в определенной зависимости от давления в первой напорной камере. Этот вариант исполнения открывает возможность распознавания негерметичности в первом уплотнении первой напорной камеры, если воспринятое вторым измерительным элементом давление во второй напорной камере уже больше не следует ожидаемым образом давлению, воспринятому первым измерительным элементом в первой напорной камере. В основе этого варианта реализации изобретения лежит тот факт, что участок передачи давления от технологической среды через первую напорную камеру, через первое уплотнение, через вторую напорную камеру до второго элемента для измерения давления представляет собой участок с определенными - демпфирующими - характеристиками передачи. Эти характеристики передачи находятся под влиянием изменения механо-геометрических данных задействованных передающих элементов, а поэтому - и под влиянием изменения герметичности первого уплотнения, которое отделяет первую напорную камеру от второй напорной камеры. В любом случае, изменения герметичности первого уплотнения распознаваемы потому, что воспринятое вторым измерительным элементом давление во второй напорной камере следует за давлением, воспринятым первым измерительным элементом в первой напорной камере, быстрее или медленнее или же более или менее демпфировано.

В другом варианте реализации изобретения вторая напорная камера имеет второе уплотнение, при этом указанное второе уплотнение служит опорой для по меньшей мере второго присоединительного элемента, а через указанный второй присоединительный элемент находится в контакте со вторым элементом для измерения давления и/или - опосредованно - с первым элементом для измерения давления. Прежде всего, с внешней стороны второй напорной камеры.

Если речь идет о том, что первая напорная камера имеет первое уплотнение, а вторая напорная камера имеет второе уплотнение, тогда эти уплотнения не обязательно должны быть выполнены отдельно от корпуса, а вполне могут быть выполнены и в корпусе или в стенке корпуса так, что корпус герметизированно закрывается первым присоединительным элементом или вторым присоединительным элементом.

Что касается присоединительных элементов, то здесь речь идет, например, об электрических соединениях для контактирования с первым элементом для измерения давления или же вторым элементом для измерения давления, однако это могут быть и соединения для сообщающихся сосудов в случае с датчиком перепада давлений или наполнительные патрубки для заполнения первой напорной камеры контактной средой. Тем не менее, первое уплотнение и второе уплотнение могут быть, как таковые, выполнены распознаваемо отдельно, при этом первое уплотнение и второе уплотнение в этом случае изготавливаются предпочтительно из керамического или стеклянного материала, предпочтительно посредством спекания. В зависимости от используемого исходного материала, такие уплотнения имеют высокую стойкость, в том числе и против агрессивных технологических сред.

Указанная выше задача решена и способом контроля состояния измерительного преобразователя давления согласно изобретению, при этом указанный измерительный преобразователь давления включает в себя корпус, разделительную мембрану, по меньшей мере один первый элемент для измерения давления, контактную среду, по меньшей мере один первый присоединительный элемент и по меньшей мере одно первое уплотнение, при этом разделительная мембрана отделяет технологическую среду от контактной среды, контактная среда передает давление технологической среды, воспринятое через разделительную мембрану, на первый элемент для измерения давления, первое уплотнение служит опорой для первого присоединительного элемента, при этом корпус, разделительная мембрана и первое уплотнение образуют первую напорную камеру, а с обращенной от первой напорной камеры стороны первого уплотнения предусмотрена вторая напорная камера, и во второй напорной камере расположен второй элемент для измерения давления. Применительно к такому измерительному преобразователю давления, способ согласно изобретению, прежде всего и по существу, предусматривает, что определенная вторым элементом для измерения давления величина давления во второй напорной камере сравнивается с заданной величиной давления, и при превышении заданного или же задаваемого отклонения определенной для второй напорной камеры величины давления от заданной величины давления выдается сигнал превышения.

Способ согласно изобретению использует то обстоятельство, что за счет второго элемента для измерения давления во второй напорной камере впервые создана возможность производить замер давления с обращенной от первой напорной камеры стороны первого уплотнения, и таким образом проводить сравнение между давлением или же характеристикой изменения давления во второй напорной камере и заданной величиной давления.

В одном особо предпочтительном варианте осуществления способа согласно изобретению не только выдается сигнал превышения, но и происходит подключение измерительного преобразователя давления или первого элемента для измерения давления и/или второго элемента для измерения давления измерительного преобразователя давления с нулевым потенциалом или на постоянный электрический потенциал. За счет этой меры предотвращается воспламенение от электрического разряда технологической среды, проникшей в первую напорную камеру и/или во вторую напорную камеру, на первом элементе для измерения давления или на втором элементе для измерения давления и/или других деталях электрической схемы, расположенных вне первой напорной камеры и вне второй напорной камеры.

Если измерительный преобразователь давления выполнен таким образом, что в исправном, герметизирующем состоянии первого уплотнения давление во второй напорной камере по существу не зависит от давления в первой напорной камере, тогда в предпочтительном варианте осуществления способа в качестве заданной величины давления выбирается по существу постоянная величина давления, прежде всего, та, которую регистрирует второй элемент для измерения давления в «нормальных» - например, заданных на данном предприятии - условиях. В качестве допустимого отклонения от заданной величины давления предпочтительно задается не нулевое отклонение, а такое отклонение от заданной величины давления, которое находится в пределах допуска, в которые входит заданная величина давления. Пределы допуска определяются, прежде всего, так, чтобы обусловленные лишь разностью температур колебания давления во второй напорной камере не приводили к выдаче сигнала превышения.

Если же измерительный преобразователь давления выполнен таким образом, что в исправном, герметизирующем состоянии первого уплотнения давление во второй напорной камере находится в определенной зависимости от давления в первой напорной камере, тогда рассматриваемый способ предпочтительно реализуется таким образом, что заданная или задаваемая величина давления является давлением в первой напорной камере, определенным первым элементом для измерения давления. Таким образом обеспечивается то, что в результате сравнения давления во второй напорной камере и давления в первой напорной камере постоянно осуществляется наблюдение за характеристиками передачи давления второго уплотнения для дальнейшей передачи давления от первой напорной камеры во вторую напорную камеру, и таким образом обнаруживается негерметичность между первой напорной камерой и второй напорной камерой.

Прежде всего, в последнем указанном способе оказалось особенно полезным, если при оценке отклонения величины давления во второй напорной камере, определенной вторым элементом для измерения давления, от заданной величины давления учитывается и динамическое изменение определенной во второй напорной камере величины давления и/или заданной величины давления. Тем самым имеется в виду, что используются знания о динамических характеристиках передачи сигнала давления от первой напорной камеры во вторую напорную камеру. При этом особенно целесообразно учитывать временные производные величин давления и/или время нечувствительности между сравниваемыми величинами давления.

И наконец, указанная выше задача решается и с помощью датчика давления, который содержит в себе измерительный преобразователь давления вышеописанного вида и дополнительно имеет электронное устройство обработки данных, которое сигнально соединено с измерительным преобразователем давления или с первым элементом для измерения давления и/или вторым элементом для измерения давления так, что зарегистрированные величины давления могут быть далее обработаны указанным устройством. При этом устройство обработки данных выполнено таким образом, что с его помощью возможно осуществление одного из вышеописанных способов контроля состояния измерительного преобразователя давления.

Конструктивно особо простое осуществление датчика давления возможно в том случае, если электронное устройство обработки данных, по меньшей мере частично, предусмотрено во второй напорной камере. Это дополнительно обеспечивает то, что обработка поступающих от первого элемента для измерения давления и второго элемента для измерения давления сигналов может быть осуществлена уже во второй напорной камере, а вынужденно сопровождающие первый элемент для измерения давления и второй элемент для измерения давления сигнальные линии уже больше не должны выводиться из второй напорной камеры. Предпочтительно второй элемент для измерения давления содержится в устройстве обработки данных, прежде всего, если второй элемент для измерения давления предусмотрен на плате устройства обработки данных или на плате первой части устройства обработки данных.

По существу, имеется множество возможностей исполнения и усовершенствования измерительного преобразователя давления согласно изобретению, реализации и усовершенствования способа контроля состояния измерительного преобразователя давления и датчика. В этой связи делается ссылка, с одной стороны, на пункты, зависимые от п.п.1 и 5 формулы изобретения, а с другой стороны, на последующее описание примеров осуществления изобретения в сочетании с чертежами.

Фиг.1 - датчик давления с измерительным преобразователем давления в исправном состоянии;

Фиг.2 - датчик давления с поврежденным измерительным преобразователем давления, первое уплотнение которого в первой напорной камере имеет негерметичность;

Фиг.3 - датчик давления с измерительным преобразователем давления, разделительная мембрана которого повреждена;

Фиг.4 - датчик давления с измерительным преобразователем давления, разделительная мембрана и первое уплотнение в первой напорной камере повреждены;

Фиг.5 - датчик давления по фиг.1 с устройством обработки данных, расположенным во второй напорной камере;

Фиг.6 - еще один вариант датчика давления с устройством обработки данных вне второй напорной камеры;

Фиг.7 - еще один вариант датчика давления с устройством обработки данных, частично расположенным во второй напорной камере.

На каждой из фиг.1-7 изображен измерительный преобразователь давления 1 в сочетании с комплектным датчиком давления 2, при этом в данном случае речь идет о комбинированном датчике абсолютного давления и перепада давлений. Измерительный преобразователь давления 1 служит для определения по меньшей мере одного давления рa, рb в технологической среде 3а, 3b. Измерительный преобразователь давления 1 имеет корпус 4 с разделительной мембраной 5а, 5b, первый элемент для измерения давления 6а, 6b, контактную среду 7а, 7b, несколько присоединительных элементов 8а, 8b и первое уплотнение 9а, 9b. Поскольку в случае изображенного измерительного преобразователя давления 1 - во всяком случае, также - речь идет об измерительном преобразователе перепада давлений, практически все связанные с измерительным процессом структуры присутствуют в двойном количестве, что, однако, ничего не меняет в том, что описанный и изображенный измерительный преобразователь давления 1, как и описанный и изображенный датчик давления 2, и описанный с помощью фигур способ могли бы быть с таким же успехом реализованы с простым датчиком (абсолютного) давления.

В данном случае, разделительная мембрана 5а, 5b изготовлена из хастеллоя и отделяет технологическую среду 3а, 3b от контактной среды 7а, 7b, при этом контактная среда 7а, 7b, с одной стороны, должна обеспечивать как можно более беспрепятственную передачу давления ра, рb в технологической среде 3а, 3b на первый элемент для измерения давления 6а, 6b, а с другой стороны, действует как барьер между возможно агрессивной или взрывоопасной технологической средой 3а, 3b и первым элементом для измерения давления 6а, 6b.

Из фиг.1-5 понятно, что корпус 4, разделительная мембрана 5а, 5b и первое уплотнение 9а, 9b образуют первую напорную камеру 10а, 10b, при этом контактная среда 7а, 7b полностью заполняет первую напорную камеру 10а, 10b.

Первое уплотнение 9а, 9b служит опорой для первого присоединительного элемента 8а, 8b, при этом на фиг.1-4 первый присоединительный элемент 8а и первый присоединительный элемент 8b в каждом случае включают в себя несколько присоединительных элементов, а именно сообщающуюся трубку 11, которая передает давление из первой напорной камеры 10b на первый элемент 6а для измерения давления в целях измерения перепада давлений, наполнительный патрубок 12, который служит для наполнения первой напорной камеры 10а, 10b контактной средой 7а, 7b, и электрические провода 13, которые подводят электрические потенциалы на первые присоединительные элементы 8а, 8b и отводят от них.

На фиг.1 изображен исправный измерительный преобразователь давления 1, который имеет исправные разделительные мембраны 5а, 5b и исправные первые уплотнения 9а, 9b, а поэтому и закрытые первые напорные камеры 10а, 10b. Особую опасность представляет показанная на фиг.4 ситуация, в которой дефектны как разделительная мембрана 5а, 5b, так и первое уплотнение 9а, 9b так, что контактная среда 7а, 7b уже больше не создает барьера между технологической средой 3а, 3b и пространством со стороны обращенной от первой напорной камеры 10а, 10b стороны первого уплотнения 9а, 9b так, что в - известных из уровня техники, не показанных здесь - измерительных преобразователях давления существует опасность того, что воспламеняющаяся технологическая среда воспламенится на электрической проводке и электрических соединениях первых элементов 6а, 6b для измерения давления.

Чтобы избежать этого, изображенный на фиг.1-4 измерительный преобразователь давления 1 выполнен таким образом, что с обращенной от первой напорной камеры 10а, 10b стороны первого уплотнения 9а, 9b предусмотрена вторая напорная камера 14, а в указанной второй напорной камере расположен второй элемент для измерения давления 15. Благодаря этому технологическая среда, проникшая через первое уплотнение 9а, 9b, не может сразу войти в контакт с частями электрической схемы переупорядоченного датчика давления 2, а сначала попадает во вторую напорную камеру 14, при этом предусмотренный там второй элемент 15 для измерения давления по существу открывает возможность, в силу измененных условий давления во второй напорной камере 14, обнаружить описанную неисправность.

В показанных на фиг.1-4 измерительных преобразователях давления 1 при исправном, герметизирующем состоянии первого уплотнения 9а, 9b давление р2 во второй напорной камере 14 находится в определенной зависимости от давления p1 в первой напорной камере 10а, 10b. Кроме того, вторая напорная камера 14 в каждом случае имеет второе уплотнение 16, при этом указанное второе уплотнение 16 служит опорой для по меньшей мере второго присоединительного элемента 17 и через указанный второй присоединительный элемент 17 находится в контакте со вторым элементом 15 для измерения давления и - опосредованно - с первым элементом 6а, 6b для измерения давления.

В других - не показанных здесь - вариантах осуществления изобретения в исправном, герметизирующем состоянии первого уплотнения 9а, 9b давление р2 во второй напорной камере 14 по существу независимо от давления рa, рb в первой напорной камере 10а, 10b, что реализовано за счет особо хорошего отделения первой напорной камеры 10а, 10b от второй напорной камеры 14. В показанных на фиг.1-4 примерах осуществления изобретения как первое уплотнение 9а, 9b, так и второе уплотнение 16 изготовлены из стекловолокна, имеющего очень хорошие свойства в отношении коррозионной стойкости.

В показанных на фиг.1-4 измерительном преобразователе давления 1 или датчиках давления 2 для контроля состояния измерительного преобразователя давления 1 реализован способ, в котором определенная вторым элементом для измерения давления 15 во второй напорной камере 14 величина давления p2 сравнивается с заданной величиной давления, и при превышении заданного отклонения определенной для второй напорной камеры 14 величины давления p2 от заданной величины давления выдается сигнал превышения. Лишь посредством второго элемента 15 для измерения давления во второй напорной камере 14 возможно обнаружить, через неожидаемое изменение давления, дефект в переходе между первой напорной камерой 10а, 10b и второй напорной камерой 14.

В показанных измерительных преобразователях давления 1 в качестве реакции на недопустимое отклонение между определенной вторым элементом 15 для измерения давления во второй напорной камере 14 величиной давления p2 и заданной величиной давления не только выдается сигнал превышения, но и измерительный преобразователь давления 1 электрически подключается с нулевым потенциалом так, что проникшая в измерительный преобразователь давления 1 (см. фиг.4) технологическая среда 3а, 3b больше не может воспламениться на различных электрических потенциалах.

Поскольку во всех представленных примерах осуществления изобретения речь идет о таком измерительном преобразователе давления 1, в котором в исправном, герметизирующем состоянии первого уплотнения 9а, 9b давление р2 во второй напорной камере 14 находится в определенной зависимости от давления p1a, p1b в первой напорной камере 10а, 10b, здесь предусмотрено, что заданной величиной давления по существу является определенное первым элементом 6а, 6b для определения давления давление p1a, p1b в первой напорной камере 10а, 10b.

На фиг.2 показано, что первое уплотнение 9а, 9b имеет негерметичность, через которую контактная среда 7а может проникать во вторую напорную камеру 14. Изображенное на фиг.2 первое уплотнение 9а имеет иные характеристики передачи давления по сравнению с невредимым уплотнением 9а на фиг.1 так, что в целом образуется отличие между показанными на фиг.1 и 2 ситуациями, если определенная вторым элементом для измерения давления 15 во второй напорной камере 14 величина давления p2 сравнивается с давлением, зарегистрированным первым элементом для измерения давления 6а в первой напорной камере 10a, исходя из чего можно идентифицировать представленный на фиг.2 случай наличия неисправности. То же самое относится и к представленному на фиг.4 случаю наличия неисправности, в котором дополнительно дефектна и разделительная мембрана 5а.

Из вышесказанного следует, что на фиг.1-7 изображены комплектные датчики давления 2, в каждом случае с описанным измерительным преобразователем давления 1 и дополнительно с электронным устройством 18 обработки данных, которое сигнально связано с измерительным преобразователем давления 1 или с первым элементом 6а, 6b для измерения давления и/или вторым элементом 15 для измерения давления. Во всех примерах реализации изобретения устройство 18 обработки данных выполнено так, что с его помощью можно осуществить вышеописанный способ контроля состояния измерительного преобразователя давления 1.

На фиг.1-4 устройство 18 обработки данных всегда выполнено моноблочным и расположено в отдельной камере 22, при этом указанная отдельная камера 22 герметично отделена от второй напорной камеры 14. Проходящие от первого элемента 6а, 6b для измерения давления и второго элемента 15 для измерения давления электрические линии 13 должны отдельно выходить через второе уплотнение 16 для того, чтобы передаваемые ими сигналы от устройства 18 обработки данных могли быть обработаны.

На фиг.5 изображен отличающийся от вышеуказанного пример варианта осуществления датчика давления 2, в котором электронное устройство 18 обработки данных предусмотрено частично во второй напорной камере 14, при этом второй элемент 15 для измерения давления содержится в устройстве обработки данных 18 или в первой части 18а устройства обработки данных 18, а именно предусмотрен на плате устройства обработки данных 18а. Преимущество размещения устройства обработки данных 18 или первой части 18а устройства обработки данных 18 во второй напорной камере состоит, прежде всего, в том, что осуществление второго уплотнения 16 значительно менее трудоемко, так как через него проводятся только те электрические сигнальные линии, которые необходимы для обмена данными между первой частью 18а устройства обработки данных 18 и второй частью 18b устройства 18 обработки данных. Изготовление датчика давления 2 с устройством обработки данных 18, по меньшей мере частично расположенным во второй напорной камере 14, реализуемо особенно просто.

На фиг.6 и 7 показан еще один пример осуществления датчика давления 2, который отличается от датчиков давления 2 согласно фиг.1-5. На фиг.6 и 7, на которых в отличие от фиг.1-5 первый элемент 6а, 6b для измерения давления, первое уплотнение 9а, 9b и первая напорная камера 10а, 10b представлены лишь схематично в виде блока, видно только то, что электрические линии 13 входят во вторую напорную камеру 14. Датчик давления 2 согласно фиг.6 по существу соответствует датчикам давления 2 согласно фиг.1-4, так как устройство 18 обработки данных, состоящее из первой части 18а и второй части 18b устройства обработки данных, не расположено - даже частично - во второй напорной камере 14. Также и здесь возникает необходимость предусматривать проводку для второго элемента 15 для измерения давления и электрических линий 13 первых элементов 6а, 6b для измерения давления, при этом все сигнальные линии, по существу, связаны с первой частью 18а устройства обработки данных. Корпус 19 вмещает в себя устройство 18 обработки данных, при этом внутри корпуса 19 разделительная стенка 20 отделяет отдельную камеру 22, в которой - по меньшей мере частично - размещено устройство 18 обработки данных, от присоединительного пространства 23.

Датчик давления 2 согласно фиг.7 по своей конструкции соответствует датчику давления 2 согласно фиг.5, в котором первая часть 18а устройства 18 обработки данных расположена внутри второй напорной камеры 14. И на этом датчике давления 2 без труда распознается преимущество конструктивно просто реализуемого второго уплотнения 16, особенно в сравнении с датчиком давления 2 согласно фиг.6. Через второе уплотнение 16 проводится только сигнальное соединение между первой частью 18а устройства 18 обработки данных и второй частью 18b устройства 18 обработки данных, при этом это не должно пониматься как ограничение в том отношении, что через второе уплотнение 16 проведена только одна-единственная линия. Напротив, речь может идти о нескольких линиях, которые необходимы для того, чтобы передавать подготовленные первой частью 18а устройства обработки данных 18 данные/сигналы на вторую часть 18b устройства 18 обработки данных; речь может идти, например, о последовательном сигнальном соединении.

1. Измерительный преобразователь давления для датчика давления (2) для определения, по меньшей мере, одного давления (рa, рb) в технологической среде (3a, 3b) с корпусом (4), разделительной мембраной (5a, 5b), по меньшей мере, одним первым элементом (6a, 6b) для измерения давления, контактной средой (7a, 7b), по меньшей мере, одним первым присоединительным элементом (8a, 8b) и, по меньшей мере, одним первым уплотнением (9a, 9b), при этом разделительная мембрана (5a, 5b) отделяет технологическую среду (3a, 3b) от контактной среды (7a, 7b), контактная среда (7a, 7b) передает воспринятое через разделительную мембрану (5a, 5b) давление (рa, рb) технологической среды (3a, 3b) на первый элемент (6a, 6b) для измерения давления, первое уплотнение (9a, 9b) служит опорой для первого присоединительного элемента (8a, 8b), а корпус (4), разделительная мембрана (5a, 5b) и первое уплотнение (9a, 9b) образуют первую напорную камеру (10a, 10b), отличающийся тем, что с обращенной от первой напорной камеры (10a, 10b) стороны первого уплотнения (9a, 9b) предусмотрена вторая напорная камера (14) и во второй напорной камере (14) расположен второй элемент (15) для измерения давления, причем:
- в исправном, герметизирующем состоянии первого уплотнения (9a, 9b) давление (p2) во второй напорной камере (14) является, по существу, независимым от давления (pa, pb) в первой напорной камере (10a, 10b) или
- в исправном, герметизирующем состоянии первого уплотнения (9a, 9b) давление (р2) во второй напорной камере (14) находится в определенной зависимости от давления (p1) в первой напорной камере (10a, 10b).

2. Измерительный преобразователь давления по п.1, отличающийся тем, что вторая напорная камера (14) имеет второе уплотнение (16), при этом указанное второе уплотнение (16) служит опорой для, по меньшей мере, одного второго присоединительного элемента (17), и через второй присоединительный элемент (17) находится в контакте со вторым элементом (15) для измерения давления и/или - опосредованно - с первым элементом (6a, 6b) для измерения давления.

3. Измерительный преобразователь давления по п.2, отличающийся тем, что первое уплотнение (9a, 9b) и/или второе уплотнение (16) изготовлено из керамического или стеклянного материала, прежде всего, посредством спекания.

4. Способ контроля состояния измерительного преобразователя давления (1) по одному из пп.1-3, в котором предусмотрен измерительный преобразователь давления (1) для определения давления (рa, рb) в технологической среде (3а, 3b) и включает в себя корпус (4), разделительную мембрану (5a, 5b), по меньшей мере, один первый элемент (6a, 6b) для измерения давления, контактную среду (7a, 7b), по меньшей мере, один первый присоединительный элемент (8a, 8b) и, по меньшей мере, одно первое уплотнение (9a, 9b), при этом разделительная мембрана (5a, 5b) отделяет технологическую среду (3a, 3b) от контактной среды (7a, 7b), контактная среда (7a, 7b) передает воспринятое через разделительную мембрану (5a, 5b) давление (рa, рb) технологической среды (3a, 3b) на первый элемент (6a, 6b) для измерения давления, первое уплотнение (9a, 9b) служит опорой для первого присоединительного элемента (8a, 8b), a корпус (4), разделительная мембрана (5a, 5b) и первое уплотнение (9a, 9b) образуют первую напорную камеру (10a, 10b), при этом с обращенной от первой напорной камеры (10a, 10b) стороны первого уплотнения (9a, 9b) предусмотрена вторая напорная камера (14) и во второй напорной камере расположен второй элемент (15) для измерения давления, характеризующийся тем, что он включает:
- сравнение величины давления (р2) во второй напорной камере (14), определенной вторым элементом (15) для измерения давления, с заданной величиной давления и
- выдачу сигнала превышения при превышении заданного или задаваемого отклонения величины давления (р2), определенной для второй напорной камеры (14), от заданной величины давления.

5. Способ по п.4, характеризующийся тем, что измерительный преобразователь давления (1), или же первый элемент (9a, 9b) для измерения давления, и/или второй элемент (15) для измерения давления измерительного преобразователя давления (1) электрически подключены с нулевым потенциалом или на постоянный электрический потенциал.

6. Способ по п.4 или 5, характеризующийся тем, что заданная или же задаваемая величина давления является, по существу, постоянной величиной давления, прежде всего, если измерительный преобразователь давления (1) выполнен таким образом, что в исправном, герметизирующем состоянии первого уплотнения (9a, 9b) давление (р2) во второй напорной камере является, по существу, независимым от давления (p1a, p1b) в первой напорной камере (10a, 10b).

7. Способ по п.4 или 5, характеризующийся тем, что заданной или задаваемой величиной давления является давление (p, p1b) в первой напорной камере (10a, 10b), определенное первым элементом (6a, 6b) для измерения давления, прежде всего тогда, когда измерительный преобразователь давления (1) выполнен таким образом, что в исправном, герметизирующем состоянии первого уплотнения (9a, 9b) давление (р2) во второй напорной камере (14) находится в определенной зависимости от давления (p1a, p1b) в первой напорной камере (10a, 10b).

8. Способ по п.7, характеризующийся тем, что при оценке отклонения величины давления (р2), определенной вторым элементом (15) для измерения давления во второй напорной камере (14), от заданной величины давления учитывается также динамическое изменение определенной во второй напорной камере (14) величины давления (р2) и/или заданной величины давления, прежде всего, временные производные величин давления и/или время нечувствительности между сравниваемыми величинами давления.

9. Датчик давления с измерительным преобразователем давления по одному из пп.1-3 и с электронным устройством (18, 18a, 18b) обработки данных, которое сигнально соединено с измерительным преобразователем давления (1), или же с первым элементом (6a, 6b) для измерения давления, и/или вторым элементом (15) для измерения давления, характеризующийся тем, что устройство (18, 18a, 18b) обработки данных выполнено таким образом, что с его помощью может быть реализован способ контроля состояния измерительного преобразователя давления (1) по одному из пп.4-8.

10. Датчик давления по п.9, характеризующийся тем, что электронное устройство (18, 18a, 18b) обработки данных предусмотрено, по меньшей мере, частично во второй напорной камере (14), при этом второй элемент (15) для измерения давления содержится, прежде всего, в устройстве (18, 18a, 18b) обработки данных, предпочтительно на плате устройства (18, 18a, 18b) обработки данных.

11. Датчик давления по п.10, характеризующийся тем, что через второе уплотнение (16) проходит только сигнальное соединение между первой частью (18a) устройства (18, 18a, 18b) обработки данных и второй частью (18b) устройства (18, 18a, 18b) обработки данных.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к интерфейсам услуг для телефонии. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения профиля ударной волны и измерения поля избыточного давления на заданной поверхности.

Изобретение относится к средствам для измерения параметров газового потока или жидкости в трубопроводах. .

Изобретение относится к авиации. .

Изобретение относится к цифровым измерительным устройствам для измерения давления. .

Изобретение относится к струйной пневмоавтоматике. .

Изобретение относится к экспе - риментальной аэродинамике и предназначено для измерения коэффициентов давления на поверхности испытуемого объекта и регистрации их распределения по заданной оси сечения тела объекта при исследовании в аэродинамической трубе малых скоростей воздушного потока.

Изобретение относится к измерительной технике. .

Струйное устройство для измерения отношения абсолютных давлений относится к технике автоматического управления и, в частности, к струйной пневмоавтоматике и может быть использовано в системах регулирования клапанами перепуска воздуха и направляющими аппаратами компрессора газотурбинного двигателя. Содержит чувствительный элемент с каналом питания, приемным каналом и межсопловой камерой, подключенной к каналу управления элемента сравнения с наклонным каналом питания. Угол наклона оси канала питания относительно продольной оси элемента сравнения в сторону канала управления, соединенного с источником низкого давления, менее угла наклона выходных каналов устройства. Технический результат: повышение точности измерения отношения абсолютных давлений, что в свою очередь улучшает качество регулирования компрессоров газотурбинных двигателей. 4 ил.
Наверх