Вимірювальний перетворювач тиску, спосіб контролю стану вимірювального перетворювача тиску і датчик тиску

Номер патенту: 98764

Опубліковано: 25.06.2012

Автор: Галінскі Удо

Є ще 9 сторінок.

Дивитися все сторінки або завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Вимірювальний перетворювач тиску для датчика тиску (2) для визначення щонайменше одного тиску (pa, pb) у технологічному середовищі (3a, 3b), з корпусом (4), розділовою мембраною (5a, 5b), щонайменше одним першим елементом (6a, 6b) для вимірювання тиску, контактним середовищем (7a, 7b), щонайменше одним першим приєднувальним елементом (8a, 8b) і щонайменше одним першим ущільненням (9a, 9b),

при цьому розділова мембрана (5a, 5b) відділяє технологічне середовище (3a, 3b) від контактного середовища (7a, 7b), контактне середовище (7a, 7b) передає сприйнятий через розділову мембрану (5a, 5b) тиск (pa, pb) технологічного середовища (3a, 3b) на перший елемент (6a, 6b) для вимірювання тиску, перше ущільнення (9a, 9b) служить опорою для першого приєднувального елемента (8a, 8b), а корпус (4), розділова мембрана (5a, 5b) і перше ущільнення (9a, 9b) утворюють першу напірну камеру (10a, 10b),

який відрізняється тим, що з оберненого від першої напірної камери (10a, 10b) боку першого ущільнення (9a, 9b) передбачена друга напірна камера (14), і в другій напірній камері (14) розташований другий елемент (15) для вимірювання тиску,

що в справному, герметизуючому стані першого ущільнення (9a, 9b) тиск (p2) у другій напірній камері (14) по суті є незалежним від тиску (pa, pb) у першій напірній камері (10a, 10b), і

що в стані негерметичності в першому ущільненні тиск у другій напірній камері залежить від тиску в першій напірній камері або змінюється в часі, або

що в справному, герметизуючому стані першого ущільнення (9a, 9b) тиск (р2) у другій напірній камері (14) знаходиться в певній залежності від тиску (р1) у першій напірній камері (10a, 10b), і

що в стані негерметичності в першому ущільненні тиск (р2) у другій напірній камері (14) відрізняється від певної залежності від тиску (р1) у першій напірній камері (10a, 10b).

2. Вимірювальний перетворювач тиску за п. 1, який відрізняється тим, що друга напірна камера (14) має друге ущільнення (16), при цьому зазначене друге ущільнення (16) служить опорою для щонайменше одного другого приєднувального елемента (17), і через другий приєднувальний елемент (17) знаходиться в контакті з другим елементом (15) для вимірювання тиску і/або - опосередковано - з першим елементом (6a, 6b) для вимірювання тиску.

3. Вимірювальний перетворювач тиску за п. 1 або п. 2, який відрізняється тим, що перше ущільнення (9a, 9b) і/або друге ущільнення (16) виготовлено з керамічного або скляного матеріалу, насамперед, за допомогою спікання.

4. Спосіб контролю стану вимірювального перетворювача тиску (1), у якому визначають тиск (pa, pb) у технологічному середовищі (3a, 3b) за допомогою вимірювального перетворювача тиску (1), що включає в себе корпус, (4), розділову мембрану (5a, 5b), щонайменше один перший елемент (6a, 6b) для вимірювання тиску, контактне середовище (7a, 7b), щонайменше один перший приєднувальний елемент (8a, 8b) і щонайменше одне перше ущільнення (9a, 9b),

при цьому вимірюють першим елементом (6a, 6b) для вимірювання тиску тиск (ра, pb) технологічного середовища (3a, 3b), що передається від контактного середовища (7a, 7b) на перший елемент (6a, 6b) для вимірювання тиску через розділову мембрану (5a, 5b), що утворює з корпусом (4) і першим ущільненням (9a, 9b), що служить опорою приєднувальному елементу (8a, 8b), першу напірну камеру (10a, 10b),

який відрізняється тим, що визначають другим елементом (15) для вимірювання тиску величину тиску (р2) у другій напірній камері (14), яка передбачена з оберненого від першої напірної камери (10a, 10b) боку першого ущільнення (9a, 9b), порівнюють визначену величину тиску (р2) із заданою величиною тиску, і при перевищенні заданого або ж такого, що задається відхилення визначеної величини тиску (р2) від заданої величини тиску видається сигнал перевищення.

5. Спосіб за п. 4, який відрізняється тим, що вимірювальний перетворювач тиску (1) або ж перший елемент (9a, 9b) для вимірювання тиску і/або другий елемент (15) для вимірювання тиску вимірювального перетворювача тиску (1) електрично підключені з нульовим потенціалом або на постійний електричний потенціал.

6. Спосіб за п. 4 або п. 5, який відрізняється тим, що задана величина тиску або ж величина тиску, що задається, є по суті постійною величиною тиску, перш за все, якщо вимірювальний перетворювач тиску (1) виконаний таким чином, що в справному, герметизуючому стані першого ущільнення (9a, 9b) тиск (р2) в другій напірній камері по суті є незалежним від тиску (р1a, р1b) в першій напірній камері (10a, 10b).

7. Спосіб за п. 4 або п. 5, який відрізняється тим, що заданою величиною тиску або величиною тиску, що задається, є тиск (р1a, р1b) в першій напірній камері (10a, 10b), визначений першим елементом (6a, 6b) для вимірювання тиску, перш за все тоді, коли вимірювальний перетворювач тиску (1) виконаний таким чином, що в справному, герметизуючому стані першого ущільнення (9a, 9b) тиск (р2) в другій напірній камері (14) знаходиться в певній залежності від тиску (р1a, р1b) в першій напірній камері (10a, 10b).

8. Спосіб за п. 7, який відрізняється тим, що при оцінці відхилення величини тиску (р2), визначеної другим елементом (15) для вимірювання тиску в другій напірній камері (14), від заданої величини тиску враховується також динамічна зміна визначеної в другій напірній камері (14) величини тиску (р2) і/або заданої величини тиску, перш за все, часові похідні величин тиску і/або час нечутливості між порівнюваними величинами тиску.

9. Датчик тиску з вимірювальним перетворювачем тиску і з електронним пристроєм (18, 18а, 18b) обробки даних, який сигнально з'єднаний з вимірювальним перетворювачем тиску (1) або ж з першим елементом (6a, 6b) для вимірювання тиску і/або другим елементом (15) для вимірювання тиску, при цьому вимірювальний перетворювач тиску для датчика тиску (2) для визначення щонайменше одного тиску (pa, pb) у технологічному середовищі (3a, 3b), з корпусом (4), розділовою мембраною (5a, 5b), щонайменше одним першим елементом (6a, 6b) для вимірювання тиску, контактним середовищем (7a, 7b), щонайменше одним першим приєднувальним елементом (8a, 8b) і щонайменше одним першим ущільненням (9a, 9b),

при цьому розділова мембрана (5a, 5b) відділяє технологічне середовище (3a, 3b) від контактного середовища (7a, 7b), контактне середовище (7a, 7b) передає сприйнятий через розділову мембрану (5a, 5b) тиск (pa, pb) технологічного середовища (3a, 3b) на перший елемент (6a, 6b) для вимірювання тиску, перше ущільнення (9a, 9b) служить опорою для першого приєднувального елемента (8a, 8b), а корпус (4), розділова мембрана (5a, 5b) і перше ущільнення (9a, 9b) утворюють першу напірну камеру (10a, 10b),

причому з оберненого від першої напірної камери (10a, 10b) боку першого ущільнення (9a, 9b) передбачена друга напірна камера (14), і в другій напірній камері (14) розташований другий елемент (15) для вимірювання тиску, який відрізняється тим, що пристрій (18, 18а, 18b) обробки даних виконаний таким чином, що за його допомогою може бути реалізований спосіб контролю стану вимірювального перетворювача тиску (1) за одним з пп. 4-8.

10. Датчик тиску за п. 9, який відрізняється тим, що електронний пристрій (18, 18а, 18b) обробки даних передбачений щонайменше частково в другій напірній камері (14), при цьому другий елемент (15) для вимірювання тиску міститься, перш за все, в пристрої (18, 18а, 18b) обробки даних, переважно на платі пристрою (18, 18а, 18b) обробки даних.

11. Датчик тиску за п. 10, який відрізняється тим, що через друге ущільнення (16) проходить тільки сигнальне з'єднання між першою частиною (18а) пристрою (18, 18а, 18b) обробки даних і другою частиною (18b) пристрою (18, 18а, 18b) обробки даних.

Текст

Дивитися

Реферат: Винахід належить до вимірювального перетворювача тиску для датчика тиску (2) для визначення щонайменше одного тиску (ра, рb) в технологічному середовищі (3а, 3b), з корпусом (4), розділовою мембраною (5а, 5b), щонайменше одним першим елементом (6а, 6b) для вимірювання тиску, контактним середовищем (7а, 7b), щонайменше одним першим приєднувальним елементом (8а, 8b) і щонайменше одним першим ущільненням (9а, 9b), при цьому розділова мембрана (5а, 5b) відділяє технологічне середовище (3а, 3b) від контактного середовища (7а, 7b), контактне середовище (7а, 7b) передає сприйнятий через розділову мембрану (5а, 5b) тиск (ра, рb) технологічного середовища (3а, 3b) на перший елемент (6а, 6b) для вимірювання тиску, перше ущільнення (9а, 9b) служить опорою для першого приєднувального елемента (8а, 8b), а корпус (4), розділова мембрана (5а, 5b) і перше ущільнення (9а, 9b) утворюють першу напірну камеру (10а, 10b). UA 98764 C2 (12) UA 98764 C2 UA 98764 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до вимірювального перетворювача тиску для датчика тиску для визначення щонайменше одного тиску в технологічному середовищі, з корпусом, розділовою мембраною, щонайменше одним першим елементом для вимірювання тиску, контактним середовищем, щонайменше одним першим приєднувальним елементом і щонайменше одним першим ущільненням, при цьому розділова мембрана відділяє технологічне середовище від контактного середовища, контактне середовище передає сприйнятий через розділову мембрану тиск технологічного середовища на перший елемент для вимірювання тиску, перше ущільнення служить опорою для першого приєднувального елемента, а корпус, розділова мембрана і перше ущільнення утворюють першу напірну камеру. Крім того, винахід належить до способу контролю стану такого вимірювального перетворювача тиску, а також до датчика тиску, який оснащений таким вимірювальним перетворювачем тиску. Вимірювальні перетворювачі тиску даного вигляду давно відомі і служать для перетворення реєстрованого тиску в технологічному середовищі у вимірювальний сигнал, який може бути оброблений далі, наприклад, виведений на індикатор або бути використаний в найширшому сенсі в рамках завдань по управлінню процесом. Фізичні явища, які в принципі використовуються для реєстрації тиску в технологічному середовищі або ж в першій напірній камері вимірювального перетворювача тиску, і для перетворення тиску у відповідну величину, дуже різні і базуються або на механічних, або на гідростатичних принципах, часто проте на процесах, які мають ефект, що піддається електричному аналізу (наприклад, пружні зонди для вимірювання тиску, електричне вимірювання деформації, ємнісне вимірювання прогину, вимірювання деформації за допомогою тензодатчиків, індуктивне або ємнісне вимірювання ходу, або п'єзоелектричні, магнітопружні потенціометричні датчики тиску). Точний спосіб перетворення тиску в рамках представленого тут винаходу не важливий. І в даному випадку не має значення, чи йде мова про перетворювач для абсолютного, контрольного або відносного вимірювання; викладені нижче міркування застосовні до всіх вказаних типів вимірювальних перетворювачів тиску. Описаний на початку варіант вимірювального перетворювача тиску, що розглядається тут, з розділовою мембраною, яка відділяє технологічне середовище, що знаходиться поза вимірювальним перетворювачем тиску, від внутрішнього простору вимірювального перетворювача тиску, служить в першу чергу для того, щоб захистити внутрішній простір вимірювального перетворювача тиску, перш за все, елемент для вимірювання тиску у вимірювальному перетворювачі тиску, від дії агресивних технологічних середовищ. З цієї причини розділова мембрана зазвичай виготовляється з дуже корозійностійкого матеріалу, наприклад, з неіржавіючої сталі, хастелою (Hastelloy) або танталу, при цьому розділова мембрана має бути дуже тонкою, наприклад, в діапазоні від 30 до 50 мкм, щоб передача тиску від технологічного середовища до - в більшості випадків текучого - контактного середовища в першій напірній камері могла б здійснюватися через розділову мембрану, піддаючись як можна меншому впливу так, щоб динаміка вимірювального перетворювача тиску зменшувалася якомога менше. Залежно від сфери застосування, вимірювальні перетворювачі тиску можуть піддаватися великим механічним навантаженням, наприклад, від імпульсів тиску, коливань температури і хімічно агресивних технологічних середовищ так, що дуже тонка і механічно чутлива розділова мембрана в певних обставинах може бути пошкоджена до такого ступеня, що вона стає негерметичною і вже більше не може утримувати технологічне середовище на відстані від внутрішнього простору вимірювального перетворювача тиску. Наслідком проникнення хімічно агресивного технологічного середовища у внутрішній простір вимірювального перетворювача тиску в більшості випадків є руйнування вимірювального перетворювача тиску, що часто призводить до значних збоїв в рамках всього технологічного процесу, оскільки параметри стану, видані вимірювальним перетворювачем тиску або датчиком тиску, в якому використовується вимірювальний перетворювач тиску, найчастіше відбиваються на процесі в рамках управління або регулювання. Проте, наслідки проникнення технологічного середовища у вимірювальний перетворювач тиску можуть бути значно серйозніші, перш за все тоді, коли технологічне середовище є займистим або вибухонебезпечним. В цьому випадку існує небезпека того, що технологічне середовище запалає на першому елементі для вимірювання тиску, що знаходиться в першій напірній камері, якщо він зв'язаний з електричними потенціалами, що буває в більшості вимірювальних перетворювачів тиску. Найбільша небезпека полягає в тому, що полум'я технологічного середовища, що займається в першій напірній камері на першому елементі для вимірювання тиску, через першу напірну камеру пошириться в зовнішню технологічну лінію, що може призвести до вибуху всіх ділянок, на яких проходить технологічне середовище, підвідного 1 UA 98764 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 і відвідного процесу. Такому поширенню полум'я можна запобігти використанням відповідних конструктивних заходів в області першої опорної камери; оснащені таким "протиполум'яним бар'єром" вимірювальні перетворювачі тиску позначають як вибухобезпечні "Ех-d". Проте, з практики відомі і інші випадки несправностей, які не охоплюються вищезгаданими захисними механізмами. Один зафіксований випадок несправності полягає в тому, що перше ущільнення першої напірної камери розгерметизовується так, що контактне середовище може виходити з першої напірної камери і в разі додаткового пошкодження розділової мембрани займисте технологічне середовище може безперешкодно потрапляти через першу напірну камеру крізь перше ущільнення в область вимірювального перетворювача тиску, який розташований з того боку першого ущільнення, який обернений від першої напірної камери. На цій, оберненій від першої напірної камери стороні першого ущільнення зазвичай знаходиться електропроводка вимірювального перетворювача тиску, що належить до датчика тиску, так, що тут існує підвищена вірогідність займання технологічного середовища. Тут займистому технологічному середовищу досить місця для того, щоб запалати в таких кількостях, що описані вище захисні механізми в області першої напірної камери вже більше не забезпечують захист від пробою вибуху. Слабкими місцями, що призводять до розгерметизації, є, перш за все, проходи в першому ущільненні, в яких встановлені приєднувальні елементи, з якими, наприклад, можливе електричне з'єднання першого елемента для вимірювання тиску із зовнішнього боку першої напірної камери. Тому, задача дійсного винаходу полягає в тому, щоб - щонайменше частково - усунути вказані недоліки відомих вимірювальних перетворювачів тиску, перш за все забезпечити можливість розпізнавання дефекту в області першого ущільнення. Згідно з винаходом, в даному вимірювальному перетворювачі тиску дана задача, перш за все і в основному, вирішена за рахунок того, що з оберненого від першої напірної камери боку першого ущільнення передбачена друга напірна камера, і в другій напірній камері розташований другий елемент для вимірювання тиску. За рахунок цього конструктивного заходу забезпечується можливість того, що може знаходитися під спостереженням і простір, відносно існуючого в цьому просторі тиску, який знаходиться з оберненого від першої напірної камери боку першого ущільнення, і який несе в собі особливу вибухонебезпеку. Негерметичність в першому ущільненні першої напірної камери буде завжди приводити до несподіваної зміни тиску в другій напірній камері, яка може бути виявлена другим елементом для вимірювання тиску в другій напірній камері. У одному особливо переважному варіанті здійснення винаходу вимірювальний перетворювач тиску виконаний таким чином, що в справному, герметизуючому стані першого ущільнення тиск в другій напірній камері по суті незалежний від тиску в першій напірній камері. Як наслідок, в цьому випадку негерметичність в першому ущільненні розпізнається за рахунок того, що другий елемент для вимірювання тиску реєструє тиск, який показує залежність від тиску в першій напірній камері або, - в простому випадку -просто лише змінюється в часі. У іншому прикладі здійснення вимірювальний перетворювач тиску, згідно з винаходом, виконаний таким чином, що в справному, герметизуючому стані першого ущільнення тиск в другій напірній камері знаходиться в певній залежності від тиску в першій напірній камері. Цей приклад виконання відкриває можливість розпізнавання негерметичності в першому ущільненні першої напірної камери, якщо сприйнятий другим вимірювальним елементом тиск в другій напірній камері вже більше не слідує очікуваним чином тиску, сприйнятому першим вимірювальним елементом в першій напірній камері. У основі цього варіанта реалізації винаходу лежить той факт, що ділянка передачі тиску від технологічного середовища через першу напірну камеру, через перше ущільнення, через другу напірну камеру до другого елемента для вимірювання тиску є ділянкою з визначеними - демпфуючими - характеристиками передачі. Ці характеристики передачі знаходяться під впливом зміни механогеометричних даних задіяних передавальних елементів, а тому - і під впливом зміни герметичності першого ущільнення, яке відділяє першу напірну камеру від другої напірної камери. У будь-якому випадку, зміни герметичності першого ущільнення розпізнавані за тим, що сприйнятий другим вимірювальним елементом тиск в другій напірній камері слідує за тиском, сприйнятим першим вимірювальним елементом в першій напірній камері, швидше або повільніше або ж більш менш демпфовано. У іншому варіанті реалізації винаходу друга напірна камера має друге ущільнення, при цьому вказане друге ущільнення служить опорою для щонайменше другого приєднувального елемента, а через вказаний другий приєднувальний елемент знаходиться у контакті з другим елементом для вимірювання тиску і/або - опосередковано - з першим елементом для вимірювання тиску. Перш за все, із зовнішнього боку другої напірної камери. 2 UA 98764 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Якщо йдеться про те, що перша напірна камера має перше ущільнення, а друга напірна камера має друге ущільнення, тоді ці ущільнення не обов'язково мають бути виконані окремо від корпусу, а сповна можуть бути виконані і в корпусі або в стінці корпусу так, що корпус герметизовано закривається першим приєднувальним елементом або другим приєднувальним елементом. Що стосується приєднувальних елементів, то тут йдеться, наприклад, про електричні з'єднання для контакту з першим елементом для вимірювання тиску або ж другим елементом для вимірювання тиску, проте це можуть бути і з'єднання для сполучених посудин у випадку з датчиком перепаду тисків або наповнювальні патрубки для заповнення першої напірної камери контактним середовищем. Проте, перше ущільнення і друге ущільнення можуть бути, як такі, виконані розпізнаваними окремо, при цьому перше ущільнення і друге ущільнення в цьому випадку виготовляються переважно з керамічного або скляного матеріалу, переважно за допомогою спікання. Залежно від використовуваного вихідного матеріалу, такі ущільнення мають високу стійкість, у тому числі і проти агресивних технологічних середовищ. Вказана вище задача вирішена і способом контролю стану вимірювального перетворювача тиску, згідно з винаходом, при цьому вказаний вимірювальний перетворювач тиску включає корпус, розділову мембрану, щонайменше один перший елемент для вимірювання тиску, контактне середовище, щонайменше один перший приєднувальний елемент і щонайменше одне перше ущільнення, при цьому розділова мембрана відділяє технологічне середовище від контактного середовища, контактне середовище передає тиск технологічного середовища, сприйнятий через розділову мембрану, на перший елемент для вимірювання тиску, перше ущільнення служить опорою для першого приєднувального елемента, при цьому корпус, розділова мембрана і перше ущільнення утворюють першу напірну камеру, а з оберненого від першої напірної камери боку першого ущільнення передбачена друга напірна камера, і в другій напірній камері розташований другий елемент для вимірювання тиску. Стосовно такого вимірювального перетворювача тиску, спосіб, згідно з винаходом, перш за все і по суті, передбачає, що визначена другим елементом для вимірювання тиску величина тиску в другій напірній камері порівнюється із заданою величиною тиску, і при перевищенні заданого або ж такого, що задається відхилення визначеної для другої напірної камери величини тиску від заданої величини тиску видається сигнал перевищення. Спосіб, згідно з винаходом, використовує ту обставину, що за рахунок другого елемента для вимірювання тиску в другій напірній камері вперше створена можливість виробляти вимір тиску з оберненого від першої напірної камери боку першого ущільнення, і таким чином проводити порівняння між тиском або ж характеристикою зміни тиску в другій напірній камері і заданою величиною тиску. У одному особливо переважному варіанті здійснення способу, згідно з винаходом, не лише видається сигнал перевищення, але і відбувається підключення вимірювального перетворювача тиску або першого елемента для вимірювання тиску і або другого елемента для вимірювання тиску вимірювального перетворювача тиску з нульовим потенціалом або на постійний електричний потенціал. За рахунок цього заходу запобігається займання від електричного розряду технологічного середовища, що проникло в першу напірну камеру і/або в другу напірну камеру, на першому елементі для вимірювання тиску або на другому елементі для вимірювання тиску і/або інших деталях електричної схеми, розташованих поза першою напірною камерою і поза другою напірною камерою. Якщо вимірювальний перетворювач тиску виконаний таким чином, що в справному, герметизуючому стані першого ущільнення тиск в другій напірній камері по суті не залежить від тиску в першій напірній камері, тоді в переважному варіанті здійснення способу як задана величина тиску вибирається по суті постійна величина тиску, перш за все, та, яку реєструє другий елемент для вимірювання тиску в "нормальних" - наприклад, заданих на даному підприємстві - умовах. Як допустиме відхилення від заданої величини тиску переважно задається не нульове відхилення, а таке відхилення від заданої величини тиску, яке знаходиться в межах допуску, в які входить задана величина тиску. Межі допуску визначаються, перш за все, так, щоб обумовлені лише різницею температур коливання тиску в другій напірній камері не наводили до видачі сигналу перевищення. Якщо ж вимірювальний перетворювач тиску виконаний таким чином, що в справному, герметизуючому стані першого ущільнення тиск в другій напірній камері знаходиться в певній залежності від тиску в першій напірній камері, тоді даний спосіб переважно реалізується таким чином, що задана або величина тиску, що задається, є тиском в першій напірній камері, визначеним першим елементом для вимірювання тиску. Таким чином забезпечується те, що в результаті порівняння тиску в другій напірній камері і тиску в першій напірній камері постійно 3 UA 98764 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 здійснюється спостереження за характеристиками передачі тиску другого ущільнення для подальшої передачі тиску від першої напірної камери в другу напірну камеру, і таким чином виявляється негерметичність між першою напірною камерою і другою напірною камерою. Перш за все, в останньому вказаному способі виявилося особливо корисним, якщо при оцінці відхилення величини тиску в другій напірній камері, визначеній другим елементом для вимірювання тиску, від заданої величини тиску враховується і динамічна зміна визначеної в другій напірній камері величини тиску і/або заданої величини тиску. Тим самим мається на увазі, що використовуються знання про динамічні характеристики передачі сигналу тиску від першої напірної камери в другу напірну камеру. При цьому особливо доцільно враховувати тимчасові похідні величин тиску і/або час нечутливості між порівнюваними величинами тиску. І нарешті, вказана вище задача вирішується і за допомогою датчика тиску, який містить в собі вимірювальний перетворювач тиску вищеописаного вигляду і додатково має електронний пристрій обробки даних, який сигнально сполучений з вимірювальним перетворювачем тиску або з першим елементом для вимірювання тиску і/або другим елементом для вимірювання тиску так, що зареєстровані величини тиску можуть бути далі оброблені вказаним пристроєм. При цьому пристрій обробки даних виконаний таким чином, що за його допомогою можливе здійснення одного з вищеописаних способів контролю стану вимірювального перетворювача тиску. Конструктивне особливо просте здійснення датчика тиску можливо в тому випадку, якщо електронний пристрій обробки даних, щонайменше частково, передбачений в другій напірній камері. Це додатково забезпечує те, що обробка сигналів, що надходять від першого елемента для вимірювання тиску і другого елемента для вимірювання тиску, може бути здійснена вже в другій напірній камері, а сигнальні лінії, що вимушено супроводжують перший елемент для вимірювання тиску і другий елемент для вимірювання тиску, вже більше не повинні виводитися з другої напірної камери. Переважно, другий елемент для вимірювання тиску міститься в пристрої обробки даних, перш за все, якщо другий елемент для вимірювання тиску передбачений на платі пристрою обробки даних або на платі першої частини пристрою обробки даних. По суті, є безліч можливостей виконання і удосконалення вимірювального перетворювача тиску, згідно з винаходом, реалізації і удосконалення способу контролю стану вимірювального перетворювача тиску і датчика. В зв'язку з цим робиться посилання, з одного боку, на пункти, залежні від пп. 1 і 5 пункти формули винаходу, а з іншого боку на подальший опис прикладів здійснення винаходу у поєднанні з кресленням. На кресленні показано: Фіг. 1 датчик тиску з вимірювальним перетворювачем тиску в справному стані, Фіг. 2 датчик тиску з пошкодженим вимірювальним перетворювачем тиску, перше ущільнення якого в першій напірній камері має негерметичність, Фіг. 3 датчик тиску з вимірювальним перетворювачем тиску, розділова мембрана якого пошкоджена, Фіг. 4 датчик тиску з вимірювальним перетворювачем тиску, розділова мембрана і перше ущільнення в першій напірній камері пошкоджені, Фіг. 5 датчик тиску за фіг. 1 з пристроєм обробки даних, розташованим в другій напірній камері, Фіг. 6 ще один варіант датчика тиску з пристроєм обробки даних поза другою напірною камерою і Фіг. 7 ще один варіант датчика тиску з пристроєм обробки даних, частково розташованим в другій напірній камері. На кожній з фігур 1-7 зображений вимірювальний перетворювач тиску 1 у поєднанні з комплектним датчиком тиску 2, при цьому в даному випадку йдеться про комбінований датчик абсолютного тиску і перепаду тисків. Вимірювальний перетворювач тиску 1 служить для визначення щонайменше одного тиску ра, рb в технологічному середовищі 3а, 3b. Вимірювальний перетворювач тиску 1 має корпус 4 з розділовою мембраною 5а, 5b, перший елемент для вимірювання тиску 6а, 6b, контактне середовище 7а, 7b, декілька приєднувальних елементів 8а, 8b, і перше ущільнення 9а, 9b. Оскільки в разі зображеного вимірювального перетворювача тиску 1 - в усякому разі, також - йдеться про вимірювальний перетворювач перепаду тисків, практично всі пов'язані з вимірювальним процесом структури присутні в подвійній кількості, що проте нічого не міняє в тому, що описаний і зображений вимірювальний перетворювач тиску 1, як і описаний і зображений датчик тиску 2, і описаний за допомогою фігур спосіб могли б бути з таким же успіхом реалізовані з простим датчиком (абсолютного) тиску. В даному випадку, розділова мембрана 5а, 5b виготовлена з хастелою і відділяє технологічне середовище 3а, 3b від контактного середовища 7а, 7b, при цьому контактне 4 UA 98764 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 середовище 7а, 7b, з одного боку, повинно забезпечувати як можна більш безперешкодну передачу тиску ра, рb в технологічному середовищі 3а, 3b на перший елемент для вимірювання тиску 6а, 6b, а з іншого боку, діє як бар'єр між можливо агресивним або вибухонебезпечним технологічним середовищем 3а, 3b і першим елементом для вимірювання тиску 6а, 6b. З фіг. 1-5 зрозуміло, що корпус 4, розділова мембрана 5а, 5b і перше ущільнення 9a, 9b утворюють першу напірну камеру 10а, 10b, при цьому контактне середовище 7а, 7b повністю заповнює першу напірну камеру 10а, 10b. Перше ущільнення 9а, 9b служить опорою для першого приєднувального елемента 8а, 8b, при цьому на фігурах 1-4 перший приєднувальний елемент 8а і перший приєднувальний елемент 8b в кожному випадку включають декілька приєднувальних елементів, а саме, сполучену трубку 11, яка передає тиск з першої напірної камери 10b на перший елемент 6а для вимірювання тиску в цілях вимірювання перепаду тисків, наповнювальний патрубок 12, який служить для наповнення першої напірної камери 10а, 10b контактним середовищем 7а, 7b, і електричні дроти 13, які підводять електричні потенціали на перші приєднувальні елементи 8а, 8b і відводять від них. На фіг. 1 зображений справний вимірювальний перетворювач тиску 1, який має справні розділові мембрани 5а, 5b і справні перші ущільнення 9а, 9b, а тому й закриті перші напірні камери 10а, 10b. Особливу небезпеку представляє показана на фіг. 4 ситуація, в якій дефектні як розділова мембрана 5а, 5b, так і перше ущільнення 9а, 9b так, що контактне середовище 7а, 7b вже більше не створює бар'єру між технологічним середовищем 3а, 3b і простором з боку оберненої від першої напірної камери 10а, 10b сторони першого ущільнення 9а, 9b так, що в відомих з рівня техніки, не показаних тут - вимірювальних перетворювачах тиску існує небезпека того, що займисте технологічне середовище запалає на електричній проводці і електричних з'єднаннях перших елементів 6а, 6b для вимірювання тиску. Щоб уникнути цього, зображений на фіг. 1-4 вимірювальний перетворювач тиску 1 виконаний таким чином, що з оберненою від першої напірної камери 10а, 10b сторони першого ущільнення 9а, 9b передбачена друга напірна камера 14, а у вказаній другій напірній камері розташований другий елемент для вимірювання тиску 15. Завдяки цьому, технологічне середовище, що проникло через перше ущільнення 9а, 9b, не може відразу увійти до контакту з частинами електричної схеми переупорядкованого датчика тиску 2, а спочатку потрапляє в другу напірну камеру 14, при цьому передбачений там другий елемент 15для вимірювання тиску по суті відкриває можливість, через змінені умови тиску в другій напірній камері 14, виявити описану несправність. У показаних на фіг. 1-4 вимірювальних перетворювачах тиску 1 при справному, герметизуючому стані першого ущільнення 9а, 9b тиск р 2 в другій напірній камері 14 знаходиться в певній залежності від тиску р1 в першій напірній камері 10а, 10b. Крім того, друга напірна камера 14 в кожному випадку має друге ущільнення 16, при цьому вказане друге ущільнення 16 служить опорою для щонайменше другого приєднувального елемента 17, і через вказаний другий приєднувальний елемент 17 знаходиться у контакті з другим елементом 15 для вимірювання тиску і - опосередковано - з першим елементом 6а, 6b для вимірювання тиску. У інших - не показаних тут - варіантах здійснення винаходу в справному, герметизуючому стані першого ущільнення 9а, 9b тиск р2 в другій напірній камері 14 по суті незалежний від тиску рa, рb в першій напірній камері 10а, 10b, що реалізовано за рахунок особливо хорошого відділення першої напірної камери 10а, 10b від другої напірної камери 14. У показаних на фіг. 14 прикладах здійснення винаходу, як перше ущільнення 9а, 9b, так і друге ущільнення 16 виготовлені із скловолокна, що має дуже хороші властивості відносно корозійної стійкості. У показаних на фіг. 1-4 вимірювальному перетворювачі тиску 1 або датчиках тиску 2 для контролю стану вимірювального перетворювача тиску 1 реалізований спосіб, в якому визначена другим елементом для вимірювання тиску 15 в другій напірній камері 14 величина тиску р 3 порівнюється із заданою величиною тиску, і при перевищенні заданого відхилення визначеною для другої напірної камери 14 величини тиску р2 від заданої величини тиску видається сигнал перевищення. Лише за допомогою другого елемента 15 для вимірювання тиску в другій напірній камері 14 можливо виявити, через неочікувану зміну тиску, дефект в переході між першою напірною камерою 10а, 10b і другою напірною камерою 14. У показаних вимірювальних перетворювачах тиску 1, як реакція на недопустиме відхилення між визначеною другим елементом 15 для вимірювання тиску в другій напірній камері 14 величиною тиску р2 і заданою величиною тиску не лише видається сигнал перевищення, але і вимірювальний перетворювач тиску 1 електрично підключається з нульовим потенціалом так, що технологічне середовище 3a, 3b, що проникло у вимірювальний перетворювач тиску 1 (див. фіг. 4), більше не може запалати на різних електричних потенціалах. 5 UA 98764 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Оскільки у всіх представлених прикладах здійснення винаходу йдеться про такий вимірювальний перетворювач тиску 1, в якому в справному, герметизуючому стані першого ущільнення 9a, 9b тиск р2 в другій напірній камері 14 знаходиться в певній залежності від тиску р1а, р1b в першій напірній камері 10а, 10b, тут передбачено, що заданою величиною тиску по суті є визначене першим елементом 6а, 6b для визначення тиску тиск р 1а, р1b в першій напірній камері 10а, 10b. На фіг. 2 показано, що перше ущільнення 9а, 9b має негерметичність, через яку контактне середовище 7а може проникати в другу напірну камеру 14. Зображене на фіг. 2 перше ущільнення 9а має інші характеристики передачі тиску в порівнянні з неушкодженим ущільненням 9а на фіг. 1 так, що в цілому утворюється відмінність між показаними на фіг. 1 і 2 ситуаціями, якщо визначена другим елементом для вимірювання тиску 15 в другій напірній камері 14 величина тиску р2 порівнюється з тиском, зареєстрованим першим елементом для вимірювання тиску 6а в першій напірній камері 10а, виходячи з чого можна ідентифікувати представлений на фіг. 2 випадок наявності несправності. Те ж саме належить і до представленого на фіг. 4 випадку наявності несправності, в якій додатково дефектною є і розділова мембрана 5а. З вищесказаного виходить, що на фіг. 1-7 зображені комплектні датчики тиску 2, в кожному випадку з описаним вимірювальним перетворювачем тиску 1 і додатково з електронним пристроєм 18 обробок даних, який сигнально пов'язаний з вимірювальним перетворювачем тиску 1 або з першим елементом 6а, 6b для вимірювання тиску і/або другим елементом 15 для вимірювання тиску. У всіх прикладах реалізації винаходу пристрій 18 обробок даних виконано так, що за його допомогою можна здійснити вищеописаний спосіб контролю стану вимірювального перетворювача тиску 1. На фіг. 1-4 пристрій 18 обробок даних завжди виконано моноблочним і розташовано в окремій камері 22, при цьому вказана окрема камера 22 герметично відокремлена від другої напірної камери 14. Електричні лінії 13, що проходять від першого елемента 6а, 6b для вимірювання тиску і другого елемента 15 для вимірювання тиску, повинні окремо виходити через друге ущільнення 16 для того, щоб сигнали, що передаються ними від пристрою 18 обробок даних, могли бути оброблені. На фіг. 5 зображений приклад варіанта здійснення датчика тиску 2, що відрізняється від вищезгаданого, в якому електронний пристрій 18 обробок даних передбачено частково в другій напірній камері 14, при цьому другий елемент 15 для вимірювання тиску міститься в пристрої обробки даних 18 або в першій частині 18а пристрою обробки даних 18, а саме передбачений на платі пристрою обробки даних 18а. Перевага розміщення пристрою обробки даних 18 або першої частини 18а пристрою обробки даних 18 в другій напірній камері полягає, перш за все, в тому, що здійснення другого ущільнення 16 є значно менш трудомістким, оскільки через нього проводяться лише ті електричні сигнальні лінії, які необхідні для обміну даними між першою частиною 18а пристрою обробки даних 18 і другою частиною 18b пристрою 18 обробок даних. Виготовлення датчика тиску 2 з пристроєм обробки даних 18 щонайменше частково розташованим в другій напірній камері 14, реалізовується особливо просто. На фіг. 6 і 7 показаний ще один приклад здійснення датчика тиску 2, який відрізняється від датчиків тиску 2 згідно фіг. 1-5. На фіг. 6 і 7, на яких на відміну від фіг. 1-5 перший елемент 6а, 6b для вимірювання тиску, перше ущільнення 9а, 9b і перша напірна камера 10а, 10b представлені лише схематично у вигляді блока, видно лише те, що електричні лінії 13 входять в другу напірну камеру 14. Датчик тиску 2 згідно з фіг. 6 по суті відповідає датчикам тиску 2 згідно з фіг. 1-4, оскільки пристрій 18 обробок даних, що складається з першої частини 18а і другої частини 18b пристрою обробки даних, не розташований - навіть частково - в другій напірній камері 14. Також і тут виникає необхідність передбачати проводку для другого елемента 15 для вимірювання тиску і електричних ліній 13 перших елементів 6а, 6b для вимірювання тиску, при цьому всі сигнальні лінії, по суті, пов'язані з першою частиною 18а пристрою обробки даних. Корпус 19 вміщає в себе пристрій 18 обробок даних, при цьому усередині корпусу 19 розділова стінка 20 відділяє окрему камеру 22, в якій - щонайменше частково - розміщений пристрій 18 обробок даних, від приєднувального простору 23. Датчик тиску 2 згідно з фіг. 7 по своїй конструкції відповідає датчику тиску 2 згідно з фіг. 5, в якому перша частина 18а пристрою 18 обробок даних розташована усередині другої напірної камери 14. І на цьому датчику тиску 2 без зусиль розпізнається перевага конструктивно другого ущільнення 16, що просто реалізовується, особливо порівняно з датчиком тиску 2 згідно з фіг. 6. Через друге ущільнення 16 проводиться лише сигнальне з'єднання між першою частиною 18а пристрою 18 обробок даних і другою частиною 18b пристрою 18 обробок даних, при цьому це не повинно розумітися як обмеження в тому відношенні, що через друге ущільнення 16 проведена 6 UA 98764 C2 лише одна-єдина лінія. Навпаки, мова може йти про декілька ліній, які необхідні для того, щоб передавати підготовлені першою частиною 18а пристрою обробки даних 18 дані/сигнали на другу частину 18b пристрою 18 обробок даних; мова може йти, наприклад, про послідовне сигнальне з'єднання. 5 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 1. Вимірювальний перетворювач тиску для датчика тиску (2) для визначення щонайменше одного тиску (pa, pb) у технологічному середовищі (3a, 3b), з корпусом (4), розділовою мембраною (5a, 5b), щонайменше одним першим елементом (6a, 6b) для вимірювання тиску, контактним середовищем (7a, 7b), щонайменше одним першим приєднувальним елементом (8a, 8b) і щонайменше одним першим ущільненням (9a, 9b), при цьому розділова мембрана (5a, 5b) відділяє технологічне середовище (3a, 3b) від контактного середовища (7a, 7b), контактне середовище (7a, 7b) передає сприйнятий через розділову мембрану (5a, 5b) тиск (pa, pb) технологічного середовища (3a, 3b) на перший елемент (6a, 6b) для вимірювання тиску, перше ущільнення (9a, 9b) служить опорою для першого приєднувального елемента (8a, 8b), а корпус (4), розділова мембрана (5a, 5b) і перше ущільнення (9a, 9b) утворюють першу напірну камеру (10a, 10b), який відрізняється тим, що з оберненого від першої напірної камери (10a, 10b) боку першого ущільнення (9a, 9b) передбачена друга напірна камера (14), і в другій напірній камері (14) розташований другий елемент (15) для вимірювання тиску, що в справному, герметизуючому стані першого ущільнення (9a, 9b) тиск (p2) у другій напірній камері (14) по суті є незалежним від тиску (p a , p b ) у першій напірній камері (10a, 10b), і що в стані негерметичності в першому ущільненні тиск у другій напірній камері залежить від тиску в першій напірній камері або змінюється в часі, або що в справному, герметизуючому стані першого ущільнення (9a, 9b) тиск (р2) у другій напірній камері (14) знаходиться в певній залежності від тиску (р1) у першій напірній камері (10a, 10b), і що в стані негерметичності в першому ущільненні тиск (р2) у другій напірній камері (14) відрізняється від певної залежності від тиску (р1) у першій напірній камері (10a, 10b). 2. Вимірювальний перетворювач тиску за п. 1, який відрізняється тим, що друга напірна камера (14) має друге ущільнення (16), при цьому зазначене друге ущільнення (16) служить опорою для щонайменше одного другого приєднувального елемента (17), і через другий приєднувальний елемент (17) знаходиться в контакті з другим елементом (15) для вимірювання тиску і/або опосередковано - з першим елементом (6a, 6b) для вимірювання тиску. 3. Вимірювальний перетворювач тиску за п. 1 або п. 2, який відрізняється тим, що перше ущільнення (9a, 9b) і/або друге ущільнення (16) виготовлено з керамічного або скляного матеріалу, насамперед, за допомогою спікання. 4. Спосіб контролю стану вимірювального перетворювача тиску (1), у якому визначають тиск (p a, p b ) у технологічному середовищі (3a, 3b) за допомогою вимірювального перетворювача тиску (1), що включає в себе корпус, (4), розділову мембрану (5a, 5b), щонайменше один перший елемент (6a, 6b) для вимірювання тиску, контактне середовище (7a, 7b), щонайменше один перший приєднувальний елемент (8a, 8b) і щонайменше одне перше ущільнення (9a, 9b), при цьому вимірюють першим елементом (6a, 6b) для вимірювання тиску тиск (ра, pb) технологічного середовища (3a, 3b), що передається від контактного середовища (7a, 7b) на перший елемент (6a, 6b) для вимірювання тиску через розділову мембрану (5a, 5b), що утворює з корпусом (4) і першим ущільненням (9a, 9b), що служить опорою приєднувальному елементу (8a, 8b), першу напірну камеру (10a, 10b), який відрізняється тим, що визначають другим елементом (15) для вимірювання тиску величину тиску (р2) у другій напірній камері (14), яка передбачена з оберненого від першої напірної камери (10a, 10b) боку першого ущільнення (9a, 9b), порівнюють визначену величину тиску (р2) із заданою величиною тиску, і при перевищенні заданого або ж такого, що задається відхилення визначеної величини тиску (р2) від заданої величини тиску видається сигнал перевищення. 5. Спосіб за п. 4, який відрізняється тим, що вимірювальний перетворювач тиску (1) або ж перший елемент (9a, 9b) для вимірювання тиску і/або другий елемент (15) для вимірювання тиску вимірювального перетворювача тиску (1) електрично підключені з нульовим потенціалом або на постійний електричний потенціал. 6. Спосіб за п. 4 або п. 5, який відрізняється тим, що задана величина тиску або ж величина тиску, що задається, є по суті постійною величиною тиску, перш за все, якщо вимірювальний перетворювач тиску (1) виконаний таким чином, що в справному, 7 UA 98764 C2 5 10 15 20 25 30 35 герметизуючому стані першого ущільнення (9a, 9b) тиск (р2) в другій напірній камері по суті є незалежним від тиску (р 1a, р1b) в першій напірній камері (10a, 10b). 7. Спосіб за п. 4 або п. 5, який відрізняється тим, що заданою величиною тиску або величиною тиску, що задається, є тиск (р 1a, р1b) в першій напірній камері (10a, 10b), визначений першим елементом (6a, 6b) для вимірювання тиску, перш за все тоді, коли вимірювальний перетворювач тиску (1) виконаний таким чином, що в справному, герметизуючому стані першого ущільнення (9a, 9b) тиск (р 2 ) в другій напірній камері (14) знаходиться в певній залежності від тиску (р1a, р1b) в першій напірній камері (10a, 10b). 8. Спосіб за п. 7, який відрізняється тим, що при оцінці відхилення величини тиску (р2), визначеної другим елементом (15) для вимірювання тиску в другій напірній камері (14), від заданої величини тиску враховується також динамічна зміна визначеної в другій напірній камері (14) величини тиску (р 2 ) і/або заданої величини тиску, перш за все, часові похідні величин тиску і/або час нечутливості між порівнюваними величинами тиску. 9. Датчик тиску з вимірювальним перетворювачем тиску і з електронним пристроєм (18, 18а, 18b) обробки даних, який сигнально з'єднаний з вимірювальним перетворювачем тиску (1) або ж з першим елементом (6a, 6b) для вимірювання тиску і/або другим елементом (15) для вимірювання тиску, при цьому вимірювальний перетворювач тиску для датчика тиску (2) для визначення щонайменше одного тиску (pa, pb) у технологічному середовищі (3a, 3b), з корпусом (4), розділовою мембраною (5a, 5b), щонайменше одним першим елементом (6a, 6b) для вимірювання тиску, контактним середовищем (7a, 7b), щонайменше одним першим приєднувальним елементом (8a, 8b) і щонайменше одним першим ущільненням (9a, 9b), при цьому розділова мембрана (5a, 5b) відділяє технологічне середовище (3a, 3b) від контактного середовища (7a, 7b), контактне середовище (7a, 7b) передає сприйнятий через розділову мембрану (5a, 5b) тиск (pa, pb) технологічного середовища (3a, 3b) на перший елемент (6a, 6b) для вимірювання тиску, перше ущільнення (9a, 9b) служить опорою для першого приєднувального елемента (8a, 8b), а корпус (4), розділова мембрана (5a, 5b) і перше ущільнення (9a, 9b) утворюють першу напірну камеру (10a, 10b), причому з оберненого від першої напірної камери (10a, 10b) боку першого ущільнення (9a, 9b) передбачена друга напірна камера (14), і в другій напірній камері (14) розташований другий елемент (15) для вимірювання тиску, який відрізняється тим, що пристрій (18, 18а, 18b) обробки даних виконаний таким чином, що за його допомогою може бути реалізований спосіб контролю стану вимірювального перетворювача тиску (1) за одним з пп. 4-8. 10. Датчик тиску за п. 9, який відрізняється тим, що електронний пристрій (18, 18а, 18b) обробки даних передбачений щонайменше частково в другій напірній камері (14), при цьому другий елемент (15) для вимірювання тиску міститься, перш за все, в пристрої (18, 18а, 18b) обробки даних, переважно на платі пристрою (18, 18а, 18b) обробки даних. 11. Датчик тиску за п. 10, який відрізняється тим, що через друге ущільнення (16) проходить тільки сигнальне з'єднання між першою частиною (18а) пристрою (18, 18а, 18b) обробки даних і другою частиною (18b) пристрою (18, 18а, 18b) обробки даних. 8 UA 98764 C2 9 UA 98764 C2 10 UA 98764 C2 11 UA 98764 C2 12 UA 98764 C2 13 UA 98764 C2 14 UA 98764 C2 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 15

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Pressure transducer and method for monitoring the state of a pressure transducer and pressure sensor

Автори англійською

Galinski Udo

Назва патенту російською

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

Автори російською

Галински Удо

МПК / Мітки

МПК: G01L 19/00, G01L 7/02, G01L 13/00, G01L 9/06

Мітки: вимірювальний, перетворювач, вимірювального, контролю, перетворювача, спосіб, датчик, тиску, стану

Код посилання

<a href="http://uapatents.com/17-98764-vimiryuvalnijj-peretvoryuvach-tisku-sposib-kontrolyu-stanu-vimiryuvalnogo-peretvoryuvacha-tisku-i-datchik-tisku.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Вимірювальний перетворювач тиску, спосіб контролю стану вимірювального перетворювача тиску і датчик тиску</a>

Подібні патенти