Узел защиты разделительной мембраны датчика давления от перегрузки давлением

Авторы патента:

G01L19/06 - устройства для предотвращения перегрузки или вредного влияния измеряемой среды на измерительное устройство или наоборот

Владельцы патента RU 2499238:

Закрытое Акционерное Общество Промышленная Группа "Метран" (RU)

Изобретение относится к элементам конструкции измерителей давления, предотвращающим влияние перегрузки давлением измеряемой среды на точность измерений, и может использоваться в измерительной технике, в частности в датчиках давления с разделительными мембранами. Техническим результатом является обеспечение защиты гофрированной разделительной мембраны датчика давления от перегрузки при быстром изменении давления. Узел разделительной мембраны содержит корпус, на котором неразъемно по периферии прикреплена разделительная гофрированная мембрана. Гофры разделительной мембраны соответствуют гофрам на корпусе под ней и образуют рабочий зазор с корпусом, заполненный разделительной несжимаемой жидкостью. Рабочий зазор соединен с полостью сенсора с помощью двух отверстий на краевом гофре. На гофрированной поверхности корпуса выполнены два радиальных углубления, соединяющих зазор под центральной областью мембраны с отверстиями, соединяющими рабочий зазор с полостью сенсора. 3 ил.

Известна конструкция узла защиты разделительной мембраны, используемая в настоящее время в датчиках давления ЗАО ПГ «Метран» 2006 г., изделие «Метран-150» (http://www.metran.ru/netcat_files/973/941/Metran_150.pdf) и выбранная в качестве прототипа.

Известная конструкция включает в себя неразъемно закрепленную (приваренную) но периферии на корпусе датчика разделительную гофрированную мембрану, гофры которой соответствуют гофрам на корпусе под мембраной, и образующую с корпусом рабочий зазор, заполненный разделительной жидкостью, при этом в краевом гофре корпуса, диаметрально противоположно выполнены два отверстия и соединяющее их кольцевое углубление. Отверстия служат для соединения зазора под разделительной мембраной с зазором иод измерительной мембраной сенсора, кольцевая канавка - для ускорения заполнения полости сенсора жидкостью через зону малого зазора при изготовлении сенсора. При воздействии измеряемого давления на раздели тельную мембрану давление передается через разделительную жидкость на измерительную мембрану сенсора, которая прогибается в пределах рабочего зазора между мембраной и корпусом сенсора. При величине давления, превышающей пределы измерения датчика, измерительная мембрана контактирует с соответствующей ей по форме поверхностью сенсора, ограничивающей ее дальнейший прогиб и защищающей измерительную мембрану от перегрузки давлением, при этом очень тонкая неупругая разделительная мембрана, не касаясь волновой поверхности корпуса и углублений на ней, опирается на запертую в полости, образованной двумя мембранами и корпусом, жидкую «подушку», которая уравновешивает перегрузочное давление по всей поверхности разделительной мембраны и исключает ее деформацию. Метрологическая точность датчика перепада давления находится в зависимости от величины объема разделительной жидкости, поэтому зазоры между мембранами и корпусом и соединяющие их отверстия выполнены с минимально возможными объемами.

Недостатком известной конструкции является следующее.

В датчике перепада давления при повышении перепада давления в одной из двух рабочих полостей разделительная жидкость перетекает из зазора под разделительной мембраной в зазор под измерительной мембраной до момента контакта измерительной мембраны с корпусом. После чего разделительная жидкость оказывается запертой в объеме полости, образованной двумя мембранами и корпусом, и перетекание жидкости прекращается. При быстром нарастании давления наблюдается эффект запирания жидкости краевым гофром мембраны в зазоре под центральной областью разделительной мембраны, так как при быстром нарастании давления объем жидкости, выдавленный в полость сенсора из зазора под краевым гофром мембраны не успевает пополняться жидкостью из остального объема рабочего зазора и при этом краевой гофр разделительной мембраны прижимается рабочим давлением к корпусу раньше, чем измерительная мембрана достигла упора и образовалась защитная жидкая «подушка» под краевым гофром разделительной мембраны. Отсутствие запертой жидкой «подушки» под краевым гофром мембраны, при дальнейшем повышении давления, приводит к деформации волнового профиля разделительной мембраны, а именно наблюдается стягивание материала мембраны в радиальном направлении из центральной области в кольцевое углубление на краевом гофре корпуса, в результате чего все гофры разделительной мембраны, кроме краевого, сглаживаются, что ухудшает метрологические характеристики датчика.

Задачей является обеспечение защиты гофрированной разделительной мембраны датчика давления от перегрузки при быстром изменении давления.

Поставленная задача решается тем, что в узле защиты от перегрузки разделительной волновой мембраны датчика давления, включающем в себя неразъемно закрепленную на корпусе разделительную гофрированную мембрану, гофры которой соответствуют гофрам на корпусе под ней и образуют рабочий зазор с корпусом, заполненный разделительной жидкостью и соединенный с полостью сенсора через отверстие в краевом гофре корпуса, СОГЛАСНО ИЗОБРЕТЕНИЮ, на гофрированной поверхности корпуса датчика в радиальном направлении выполнены углубления, соединяющие зазор под центральной областью разделительной мембраны с отверстиями в краевом гофре корпуса, соединяющими разделительную мембрану с полостью сенсора.

Наличие на гофрированной поверхности корпуса углублений в радиальном направлении, соединяющих зазор под центральной областью разделительной мембраны с отверстиями в краевым гофре корпуса, при быстром нарастании давления на мембрану исключает запирание жидкости краевым гофром мембраны в зазоре под центральной областью мембраны и обеспечивает перетекание разделительной жидкости в полость сенсора из всего объема рабочего зазора под мембраной, а не только из-под краевого гофра, в результате чего, запертая в разделительной полости, при контакте измерительной мембраны с упором, жидкая «подушка» обеспечивает защиту разделительной мембраны от перегрузки по всему рабочему зазору, включая краевой гофр, и исключает ее деформацию.

Технический результат - обеспечение защиты разделительной мембраны от перегрузки быстро нарастающим давлением в одной из полостей датчика перепада давления.

Заявляемый узел защиты обладает новизной в сравнении с прототипом, отличаясь от него таким существенным отличительным признаком как наличие на гофрированной поверхности корпуса датчика в радиальном направлении углублений, соединяющих зазор под центральной областью разделительной мембраны с отверстиями в краевом гофре корпуса, соединяющими разделительную мембрану с полостью сенсора, обеспечивающим достижение заданного результата.

Заявителю неизвестны технические решения, обладающие указанным отличительным признаком, обеспечивающим получение указанного результата, поэтому он считает, что заявляемый узел защиты соответствует критерию «изобретательский уровень». Заявляемый узел защиты разделительной мембраны может найти широкое применение в измерительной технике, а именно к датчикам перепада давления с разделительными мембранами, а потому соответствует критерию «промышленная применимость».

Изобретение иллюстрируется чертежами, где показаны на:

- фиг.1 - вид корпуса датчика с разделительной мембраной и без мембраны;

- фиг.2 - вид гофрированной поверхности корпуса с радиальными углублениями;

- фиг.3 - вид узла в разрезе.

Заявляемый узел разделительной мембраны (фиг.1-фиг.3) содержит корпус 1, на котором неразъемно по периферии прикреплена разделительная гофрированная мембрана 2. Гофры разделительной мембраны 2 соответствуют гофрам на корпусе 1 под ней, и образуют рабочий зазор 3 с корпусом 1, заполненный разделительной несжимаемой жидкостью 4. Рабочий зазор 3 соединен с полостью сенсора с помощью двух отверстий 5' и 5" на краевом гофре. На гофрированной поверхности корпуса 1 выполнены два радиальных углубления 6' и 6", соединяющих зазор под центральной областью мембраны 2 с отверстиями 5' и 5", соединяющими рабочий зазор 3 с полостью сенсора.

При быстром нарастании давления на мембрану 2 радиальные углубления 6' и 6", соединяющие зазор под центральной областью мембраны 2 с отверстиями 5' и 5", исключает запирание жидкости краевым гофром мембраны в зазоре под центральной областью мембраны и обеспечивает перетекание разделительной жидкости 4 в полость сенсора из всего объема рабочего зазора 3, а не только из-под краевого гофра мембраны.

В сравнении с прототипом заявляемый узел защиты разделительной мембраны датчика давления обеспечивает ее эффективную защиту от быстро нарастающей перегрузки давлением.

Узел защиты разделительной гофрированной мембраны датчика давления от перегрузки, включающий в себя неразъемно закрепленную по периферии на корпусе разделительную гофрированную мембрану, гофры которой соответствуют гофрам на корпусе под ней и образуют рабочий зазор с корпусом, заполненный разделительной жидкостью, и соединенный с полостью сенсора с помощью двух отверстий на краевом гофре, отличающийся тем, что на гофрированной поверхности корпуса датчика в радиальном направлении выполнены углубления, соединяющие зазор под центральной областью разделительной мембраны с отверстиями в краевом гофре корпуса, соединяющими рабочий зазор с полостью сенсора.

Изобретение относится к области технологии изготовления датчиков давления и направлено на повышение надежности герметизации и упрощение процесса герметизации при изготовлении датчиков, что обеспечивается за счет того, что при осуществлении герметизации полости в датчике давления, заполненной жидкостью, герметизирующий элемент помещают в заливочное отверстие полости корпуса, заполненной жидкостью, обжимают и заваривают.

Тонкопленочный датчик давления // 2397462

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к датчикам, предназначенным для использования в различных областях науки и техники, связанных с измерением давления в условиях воздействия повышенных виброускорений и широкого диапазона температур.

Датчик давления с внешним нагревателем // 2358249

Изобретение относится к датчикам давления/вакуума для использования в вариантах применения с высокой степенью чистоты. .

Датчик манометрического давления для применения в опасных условиях // 2346251

Модуль измерительного преобразователя давления с устойчивым к утечке кожухом датчика // 2325624

Изобретение относится к модулю измерительного преобразователя давления с устойчивым к утечке кожухом датчика. .

Узел датчика давления (варианты) // 2313072

Узел для измерения давления // 2292020

Изобретение относится к узлу для измерения давления. .

Конструкция измерительного преобразователя для измерения параметров потока и его размещение на обтекаемом теле // 2287830

Модуль с датчиком давления // 2279650

Устройство для передачи давления со средством предупреждения о приближающемся разрушении мембраны // 2271524

Тензорезисторный датчик давления на основе тонкопленочной нано- и микроэлектромеханической системы // 2537470

Датчик давления предназначен для использования при воздействии повышенных виброускорений и широкого диапазона нестационарных температур окружающей и измеряемой среды. Техническим результатом изобретения является уменьшение погрешности датчика давления при воздействии повышенных виброускорений и широкого диапазона нестационарных температур измеряемой и окружающей среды, уменьшение времени готовности после подачи напряжения питания и повышение временной стабильности датчика. Кабельная перемычка датчика давления выполнена в виде четырех скрученных электрически изолированных с помощью фторопласта или полиимида медных посеребренных токопроводящих жил с общим экраном. На боковой поверхности цилиндрического корпуса между торцом накидной гайки и торцом резьбовой втулки выполнены шесть одинаковых по размерам и конфигурации пазов, образующих три пары пазов. Боковые поверхности каждого паза параллельны друг другу и симметричны плоскости, проходящей перпендикулярно продольной оси цилиндрического корпуса через середину расстояния между торцами накидной гайки и резьбовой втулки. Ширина пазов равна расстоянию между торцами накидной гайки и резьбовой втулки, а длина пазов выполнена в соответствии с определенным соотношением. 2 ил.

Демпфер для манометрических приборов // 2556323

Изобретение относится к приборам для измерения давления газа, получаемого разложением воды в электролизно-водных генераторах. Техническим результатом изобретения является улучшение герметичности демпфера. Корпус демпфера снабжен гнездом для манометрического устройства и ниппелем для подвода газа. Корпус демпфера разделен вертикальными перегородками на три отсека. В каждой перегородке вблизи от дна корпуса выполнено отверстие диаметром 2,0-3,5 мм, при этом крайние отсеки заполнены жидкостью, например водой, до уровня ниппеля подвода газа. Корпус и перегородки могут быть выполнены из трех коаксиальных труб разной длины. Если для заправки демпфера использованы кремнийорганические или фторорганические жидкости, то демпфер является и разделительным сосудом для измерения давления практически любых агрессивных жидкостей и газов. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Микроэлектронный датчик давления с чувствительным элементом, защищенным от перегрузки // 2564376

Микроэлектронный датчик давления с чувствительным элементом, защищенным от перегрузки, содержит корпус - 1, внутри которого установлены: чувствительный элемент давления (ЧЭД) - 2 с интегральным преобразователем давления (ИПД) - 3 с тонкой гибкой симметрично выполненной мембраной - 4 с тензорезисторами - 5, средствами электрических соединений - 6 и контактными площадками - 7, расположенными на лицевой стороне - 8 мембраны - 4, и, по меньшей мере, с тремя жесткими центрами - 9 - на оборотной стороне - 10, и, по меньшей мере, один механический предохранительный упор -11, жестко связанный с периферической частью - 12, ИПД - 3 и с выполненной в нем полостью - 13. А также, по меньшей мере, один канал - 14 с окном - 15 для подвода давления измеряемой среды к полости - 13 механического предохранительного упора - 11. Причем элементы, составляющие ЧЭД - 2, такие как мембрана - 4, ИПД - 3, лицевой - 16 и оборотный - 17 механические упоры, выполнены из одного материала и соединены легкоплавким стеклом - 18 в вакууме. Мембрана - 4 ИПД - 3 выполнена с утолщенной опорной периферической частью - 12, и установлена с возможностью свободного перемещения под действием номинального давления в диапазоне его изменения и контакта, по меньшей мере, одного из жестких центров - 9 с оборотным механическим упором - 17 при превышении номинального давления. Оборотный механический упор - 17 выполнен с симметричным крестообразным выступом - 20, расположенным симметрично продольной - 20 и поперечной - 21 плоскостям симметрии жестких центров - 9 на гибкой мембране - 4 и с прочностью, достаточной, чтобы выдержать перегрузочное давление, превышающее критическое давление разрушения мембраны ИПД и отверстиями - 22, расположенными за пределами проекции выходного окна - 15 канала подвода давления измеряемой среды к тонкой части гибкой мембраны - 4. 3 з.п. ф-лы, 7 ил.

Преобразователь давления технологической текучей среды со сменным фильтром средства сообщения с атмосферой // 2569903

Изобретение относится к преобразователям давления, а именно к преобразователям давления технологической текучей среды для измерения технологического давления относительно атмосферного давления. Предлагается преобразователь (100) давления технологической текучей среды для измерения технологического давления относительно атмосферного давления. Преобразователь (100) давления технологической текучей среды включает в себя датчик (118) давления, сообщающийся по текучей среде с парой каналов (116, 120) передачи давления. Датчик (118) давления имеет электрическую характеристику, которая изменяется в зависимости от давлений, прилагаемых каналами (116, 120) передачи давления. Вход (114) для технологической текучей среды располагается таким образом, чтобы контактировать с технологической текучей средой, и сообщается по текучей среде с первым каналом (116) из пары каналов (116, 120) передачи давления. Средство (134) сообщения с атмосферой связано со вторым каналом (120) из пары каналов (116, 120) передачи давления. Средство (134) сообщения с атмосферой является сменным и имеет сменный фильтрующий элемент (140), который размещается в нем. Технический результат изобретения заключается в простоте замены и обеспечении возможности быстрой сборки средства сообщения с атмосферой. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 9 ил.

Устройство и способ защиты приборов для измерения давления и/или расхода влажных газов // 2572274

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности. Устройство содержит выполненный в виде полого цилиндра корпус 1 с, по меньшей мере, одним отверстием 2. На корпусе установлен прилив 3, в верхней части которого расположен патрубок 5 для подключения измерительного прибора. Внутри прилива, сверху и снизу размещены отражатели 6 потока в виде пластин с дренажными отверстиями 7. Между отражателями потока на корпусе закреплена обечайка 8. Ниже корпуса расположена измерительная диафрагма 12. Патрубок для подключения прибора расположен параллельно корпусу. На корпусе возможна установка дополнительного прилива, при этом приливы могут быть выполнены различной длины и снабжены байпасными трубопроводами 4. Отражатели 6 размещены выше входа и ниже выхода байпасного трубопровода. На поверхности байпасного трубопровода, а также внутри теплового кожуха на поверхности корпуса выполнено оребрение. Обеспечивается снижение энергозатрат на подогрев газа и повышение эффективности процесса путем предотвращения гидрато- и льдообразования. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 8 ил.

Датчик потока технических жидкостей с ребристым копланарным фланцем // 2617279

Заявленная группа изобретений относится к области систем измерения давления технической жидкости. Заявленная группа включает систему измерения давления технической жидкости, ребристый фланец для соединения датчика давления технической жидкости с потоком и узел для монтажа датчика давления технической жидкости на трубопровод. При этом система измерения давления технической жидкости включает датчик давления технической жидкости с двумя отверстиями для технической жидкости, расположенными копланарно друг к другу на его поверхности, который предназначен для измерения дифференциального давления между двумя отверстиями для технической жидкости и индикации измеренного дифференциального давления по контуру связи с процессом, ребристый фланец, имеющий первую поверхность для монтажа датчика давления технической жидкости на нижнюю часть и вторую поверхность напротив первой, а также боковую стенку, находящуюся между первой и второй поверхностями, и множество ребер на боковой стенке. Технический результат заключается в обеспечении системы измерения давления технической жидкости, устанавливаемую над элементом расходомера технической жидкости или трубой и функционирующую на более высоких температурах, чем ранее, а также в обеспечении снижения температуры, воздействию которой подвергаются электроника датчика давления технической жидкости и изоляционная жидкость, а также в увеличении отвода тепла от датчика давления технической жидкости в сферах применения с высокими температурами. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 4 ил.

Высокоинтегрированный зонд давления рабочей текучей среды // 2620873

Изобретение относится к высокоинтегрированным зондам давления рабочей текучей среды. Зонд (100) для измерения давления рабочей текучей среды содержит датчик (112) давления, образованный из монокристаллического материала и прикрепленный к первому металлическому барьеру (130) рабочей текучей среды, предназначенный для прямого контакта с рабочей текучей средой. Датчик (112) давления имеет электрическую характеристику, которая изменяется в зависимости от давления рабочей текучей среды. Проходной элемент (122) образован из монокристаллического материала и имеет множество проводников, продолжающихся от первого конца ко второму концу. Проходной элемент (122) прикреплен ко вторичному металлическому барьеру (116) рабочей текучей среды и разнесен от датчика (112) давления, но является электрически соединенным с ним. Датчик (112) давления и проходной элемент (122) установлены таким образом, что вторичный металлический барьер (116) рабочей текучей среды изолирован от рабочей текучей среды посредством первого металлического барьера (116) рабочей текучей среды. Технический результат – повышение надежности и безопасности. 4 н. и 20 з.п. ф-лы, 7 ил.

Узел, чувствительный к давлению технологической текучей среды, для преобразователей давления, подвергающихся высокому рабочему давлению // 2629900

Предложен преобразователь для измерения технологического параметра технологической среды. Преобразователь содержит: корпус; фланец трубы, присоединенный к корпусу, выполненный с возможностью установки преобразователя в отверстии в трубе; измеритель, продолжающийся от фланца и в трубу через отверстие в трубе. Измеритель включает опору (40) датчика давления, имеющую отверстие (36) в ней. Датчик (52) давления проходит через и установлен в отверстии (36). Датчик (52) давления имеет электрическую характеристику, которая изменяется при приложенном давлении. Изоляторная вставка (50) выполнена с возможностью подвергания воздействию технологической текучей среды текучей средой. Изоляторная вставка имеет изоляционную диафрагму (64), расположенную для контакта с технологической текучей средой. Канал (66) присоединен по текучей среде к изоляционной диафрагме (64) с возможностью передачи давления технологической текучей среды от изоляционной диафрагмы (64) к датчику (52) посредством несжимаемой текучей среды. Опора (40) датчика давления присоединена к изоляторной вставке (50) и имеет некруглую форму, если смотреть вдоль оси отверстия. Технический результат – создание компактного устройства, чувствительного к давлению, без физического контакта частиц или твердых веществ, содержащихся в технологической среде, с изоляционной диафрагмой. 2 н. и 24 з.п. ф-лы, 15 ил.

Датчик давления с кабелем с минеральной изоляцией // 2636272

Создана система измерения давления (10). Система (10) включает в себя зонд (16) измерения давления, выдвигающийся в технологическую текучую среду и имеющий датчик (50) давления с электрической характеристикой, которая изменяется вместе с давлением технологической текучей среды. Кабель (18) с минеральной изоляцией имеет металлическую оболочку (30) с дальним концом, прикрепленным к зонду измерения давления, и ближним концом. Кабель (18) с минеральной изоляцией включает в себя множество жил, (34, 36) проходящих в металлической оболочке (30) и отделенных друг от друга сухим электроизоляционным минералом (58). Защитный элемент окружает датчик давления и защищает датчик давления от технологической текучей среды. Ближний конец металлической оболочки выполнен с возможностью герметичного прикрепления к емкости (14) с технологической текучей средой. Технический результат – возможность работы в очень высоких температурах, отсутствие необходимости использовать стеклянное/металлическое уплотнение. 2 н. и 26 з.п. ф-лы, 6 ил.