專利名稱：具有預(yù)警腐蝕監(jiān)測功能的壓力傳輸設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于將來自普遍存在于第一介質(zhì)中的壓力的壓力傳遞到第二介質(zhì)的一種設(shè)備。
更確切的是，本發(fā)明涉及的設(shè)備具有——平臺；——分隔薄膜，該薄膜在其邊緣固定于平臺上，其中分隔薄膜背離平臺的第一表面能夠與第一介質(zhì)相接觸，而分隔薄膜面向平臺的第二表面與平臺一起形成能夠由第二介質(zhì)填充的壓力腔；和——傳感器，其用于探知薄膜的破裂。
這種類型的設(shè)備，在其它的應(yīng)用之外，被用于腐蝕性介質(zhì)中的壓力測量。分隔薄膜與腐蝕性的第一介質(zhì)相接觸，并且，普遍存在于第一介質(zhì)中的壓力被傳遞到壓力腔中的第二介質(zhì)。在該處，壓力被或者直接地、或者通過適當(dāng)?shù)膲毫鲗?dǎo)管線而傳導(dǎo)到壓力測量單元。
背景技術(shù)：
一種不可壓縮的液壓液體，特別是液壓油，優(yōu)選地用作壓力傳輸?shù)牡诙橘|(zhì)。在這樣的一種物質(zhì)易于摻雜被測量介質(zhì)的情形下，有必要較早地發(fā)現(xiàn)分隔薄膜中的泄漏或者分隔薄膜的破裂。為此，Bastiaan在歐洲專利申請EP0838672中公開了一種壓力傳輸器，其中壓力腔在其壁上具有盲孔，在該盲孔中設(shè)置有電導(dǎo)率傳感器的電極。在此情形下，當(dāng)分隔薄膜破裂時，第一介質(zhì)擴(kuò)散入壓力腔并進(jìn)入盲孔，如果第一介質(zhì)的電導(dǎo)率明顯偏離第二介質(zhì)的電導(dǎo)率，那么在該處上的電導(dǎo)率變化就可以被檢測到。當(dāng)?shù)谝唤橘|(zhì)為水樣介質(zhì)而第二介質(zhì)為液壓油，特別是硅酮類油時，尤其是這樣的情況。
然而，上述設(shè)備的缺點在于，其只能在薄膜破裂已發(fā)生后探知設(shè)備的失效，并且沒有給出任何表示傳感器需要更換的預(yù)先警告。這種行為經(jīng)常導(dǎo)致用于安裝的不可接受的停機(jī)時間。為防止其發(fā)生，在例行維護(hù)期間，這些壓力傳輸器不得不在達(dá)到具有相應(yīng)安全系數(shù)的理論最大壽命后，出于預(yù)防的目的而進(jìn)行更換。然而，在許多情形下，這能夠?qū)е略趯嶋H薄膜腐蝕還沒有嚴(yán)重到真正需要更換(在上述時刻之后)時，設(shè)備的過早更換。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個目的在于提供一種改進(jìn)的設(shè)備，其能夠較早地識別即將發(fā)生的薄膜破裂。
本發(fā)明的目的通過獨立權(quán)利要求1和9的設(shè)備實現(xiàn)。本發(fā)明其它的優(yōu)點和方面則依照從屬權(quán)利要求、說明書和附圖。
本發(fā)明的設(shè)備用于把來自普遍存在于第一介質(zhì)中的壓力的壓力傳遞到第二介質(zhì)，包括——平臺；——第一分隔薄膜，該薄膜在其邊緣固定于平臺上，其中分隔薄膜背離平臺的第一表面能與第一介質(zhì)相接觸，而分隔薄膜面向平臺的第二表面與平臺一起形成充有第二介質(zhì)的壓力腔，壓力能夠通過第二介質(zhì)傳遞至壓力測量單元；和——預(yù)警探測器，該探測器具有傳感器腔，其具有朝向第一介質(zhì)的開口；傳感器，其監(jiān)測傳感器腔中所容納介質(zhì)的特性；以及擋塊，其朝向第一介質(zhì)，該擋塊將開口壓緊地密封，并且，在與第一介質(zhì)相接觸、并處于與分隔薄膜所處的同等條件下時，比分隔薄膜更先失效，因而使傳感器腔和第一介質(zhì)之間的流體連接成為可能。
該擋塊優(yōu)選地為犧牲薄膜的形式。
優(yōu)選的是，犧牲薄膜比分隔薄膜薄，并由相同材料制成。在此方式下，期望在薄膜的腐蝕性破壞情形下，犧牲薄膜會比分隔薄膜先受到破壞。
考慮到金屬薄膜和金屬平臺之間的連接通常比薄膜本身腐蝕得更快，特別是在焊接連接的情形下，例如，通過將環(huán)繞傳感器腔開口邊界的犧牲薄膜用比分隔薄膜固定到平臺上所用焊縫更細(xì)的焊縫固定，也能夠?qū)崿F(xiàn)擋塊受控的更快失效。
最后，適當(dāng)?shù)牟牧线x擇可以確保對于同樣的材料厚度，在一定的第一介質(zhì)中犧牲薄膜失效得比分隔薄膜快。為此，例如，合金能夠用于犧牲薄膜，這種合金相對于分隔薄膜所用合金略微有些變化。
當(dāng)然，應(yīng)當(dāng)知道，用于相對于分隔薄膜的使用壽命控制犧牲薄膜的使用壽命的上述措施能夠以多種方式彼此組合。
相對使用壽命應(yīng)彼此協(xié)同，以使得在擋塊失效后，可能對分隔薄膜的剩余使用壽命進(jìn)行可靠的預(yù)測。為此，對于特定的第一介質(zhì)，擋塊的使用壽命應(yīng)為分隔薄膜使用壽命的70％和99％之間，優(yōu)選地在80％和98％之間，并特別是在85％和95％之間。在此，使用壽命關(guān)系的變化范圍應(yīng)盡可能地小，以使得預(yù)測能夠盡可能地精確。
傳感器腔應(yīng)優(yōu)選地充有與壓力腔中相同的介質(zhì)。然而，該傳感器腔也能夠被抽空，從而實現(xiàn)在犧牲薄膜的失效后第一介質(zhì)向傳感器腔中的較快侵入。
本發(fā)明的設(shè)備確保由第一分隔薄膜導(dǎo)致的迫近停機(jī)時間能夠及時被檢測到，以使得該設(shè)備的更換能夠預(yù)先進(jìn)行，而無需經(jīng)歷對于正使用的設(shè)備的非預(yù)期的安裝中斷。
優(yōu)選的是，該傳感器為電導(dǎo)率傳感器，其監(jiān)測傳感器腔中介質(zhì)的電導(dǎo)率。另外，該傳感器能夠為電容傳感器，其報告該介質(zhì)的相對介電常數(shù)。
在分隔薄膜中發(fā)生泄漏后，第二介質(zhì)的材料特性由于來自第一介質(zhì)的雜質(zhì)而改變。在雜質(zhì)基本上沒有壓力梯度地擴(kuò)散傳播的情形下，傳感器應(yīng)優(yōu)選地設(shè)置得距分隔薄膜盡可能遠(yuǎn)，以使得雜質(zhì)從擋塊或犧牲薄膜的泄漏處到傳感器的預(yù)計擴(kuò)散時間不超出給定的使用時間。為能夠盡可能廣泛地應(yīng)用本發(fā)明的設(shè)備，傳感器部件應(yīng)設(shè)置得與分隔薄膜有盡可能小的間隔。為加速雜質(zhì)的檢測，傳感器腔能夠以低于該設(shè)備設(shè)計的額定壓力范圍的壓力充滿第二介質(zhì)。在這些條件下，在測量操作期間期望壓力梯度處于第一介質(zhì)和傳感器腔之間。
當(dāng)傳感器為電導(dǎo)率傳感器時，其包括至少兩個相互分開的電極，而電極之間的間隔充有交換介質(zhì)，特別是第二介質(zhì)。例如，該傳感器能夠具有彼此電絕緣并與傳感器腔電絕緣的第一和第二電極，或者，該傳感器能夠具有與傳感器腔絕緣的第一電極，其中傳感器腔作為相對的電極。電容傳感器能夠具有與電導(dǎo)率傳感器相同的電極設(shè)置。


現(xiàn)在，將根據(jù)下述附圖詳細(xì)解釋本發(fā)明，在附圖中圖1本發(fā)明的設(shè)備的第一實施例的示意圖；和圖2本發(fā)明的設(shè)備的第二實施例。
具體實施例方式
圖1所示壓力傳感器包括平臺1。分隔薄膜2在其邊緣被固定到平臺的前側(cè)上，以使得壓力腔4形成于分隔薄膜2和平臺之間。在使用中，分隔薄膜在其背離壓力腔的一側(cè)與第一介質(zhì)相接觸。壓力腔中充有第二介質(zhì)，即傳遞介質(zhì)，其優(yōu)選地為一種硅酮類油。該傳遞介質(zhì)將壓力傳輸?shù)綁毫y量單元3，該單元使用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的多種方法中的任何一種產(chǎn)生一個由壓力決定的測量信號。例如，這能夠電容地、壓阻地、電感地實現(xiàn)，或以一種共振方法實現(xiàn)。
在分隔薄膜旁的平臺1前側(cè)設(shè)置有犧牲薄膜5，該犧牲薄膜優(yōu)選地由與分隔薄膜2相同的材料制成。犧牲薄膜5僅僅比分隔薄膜2薄，以使得可以期望較早的由于腐蝕而產(chǎn)生的薄膜破裂。
犧牲薄膜把傳感器腔6與第一介質(zhì)分開。電導(dǎo)率傳感器7的電極8設(shè)置于傳感器腔中。傳感器腔充有交換介質(zhì)，在薄膜破裂后，該介質(zhì)被第一介質(zhì)摻雜。交換介質(zhì)優(yōu)選地為不導(dǎo)電的，并進(jìn)而優(yōu)選地在化學(xué)上基本與傳遞液體相同。傳感器腔容納物的電導(dǎo)率由于來自水樣第一介質(zhì)的雜質(zhì)的侵入改變，以使得在電極8和電導(dǎo)率傳感器7之間測量到不同的阻抗。電導(dǎo)率的改變表明了犧牲薄膜的失效，并由此能夠確定分隔薄膜的剩余壽命期望值。
圖2示出本發(fā)明的另一實施例，其中現(xiàn)有壓力傳感器10與適當(dāng)?shù)念A(yù)警探測器20相組合。優(yōu)選的是，該預(yù)警探測器20的外殼和工藝連接件具有與壓力傳感器10基本相同的結(jié)構(gòu)，以使得預(yù)警探測器20的犧牲薄膜21設(shè)置于一個與壓力傳感器10的分隔薄膜11所處環(huán)境特別相同的環(huán)境。而且，由于能夠使用現(xiàn)有部件，制造費用大大減少。
壓力傳感器10和預(yù)警探測器20各自具有一個連接插頭14、24，它們分別旋入分配器30的補(bǔ)充傳感器插座33、34。兩傳感器插座33、34與分配腔31相連通，該分配腔從壓力供給管線32得到第一介質(zhì)。連接插頭14、24各自具有一個導(dǎo)管，第一介質(zhì)分別地通過該導(dǎo)管到達(dá)分隔薄膜11和犧牲薄膜21。
如已經(jīng)解釋的，犧牲薄膜21用作第一介質(zhì)和傳感器腔23之間的擋塊，該傳感器腔設(shè)置于預(yù)警探測器20的外殼中。傳感器腔23容納電導(dǎo)率傳感器22的電極，該傳感器監(jiān)測容納于傳感器腔中的介質(zhì)的電導(dǎo)率。
關(guān)于犧牲薄膜21的壽命預(yù)期值控制以及用交換介質(zhì)填充傳感器腔，這些方面的上述討論作為參考。
最后，根據(jù)本發(fā)明，一種預(yù)警探測器，例如預(yù)警檢測器21，被作為一種改進(jìn)型的設(shè)備而提供，該設(shè)備可用作選定的現(xiàn)有壓力傳感器的補(bǔ)充，其中對于確定的第一介質(zhì)，擋塊或犧牲薄膜的使用壽命與所選的壓力傳感器或其分隔薄膜的使用壽命相匹配，也即，其小于該使用壽命。
盡管本發(fā)明是根據(jù)絕對壓力傳感器解釋的，但本發(fā)明也能夠類似地應(yīng)用于相對壓力傳感器和差壓傳感器。
在不同壓力傳感器的應(yīng)用范圍中，有時還期望知道絕對壓力。對于這些應(yīng)用，能夠使用本發(fā)明的一種預(yù)警檢測器，該檢測器具有壓力測量單元，該單元通過容納于傳感器腔中的交換介質(zhì)加載有絕對壓力。
附圖標(biāo)號列表1、平臺2、分隔薄膜3、壓力測量單元4、壓力腔5、犧牲薄膜6、傳感器腔7、電導(dǎo)率傳感器8、電極10、壓力傳感器11、分隔薄膜12、壓力測量單元13、壓力腔14、連接插頭20、預(yù)警探測器21、犧牲薄膜22、電導(dǎo)率傳感器23、傳感器腔24、連接插頭30、分配器31、分配腔32、第一傳感器插座33、第二傳感器插座
權(quán)利要求
1.用于將普遍存在于第一介質(zhì)中的壓力傳遞到第二介質(zhì)上的設(shè)備，其包括——平臺(1)；——分隔薄膜(2)，該薄膜在其邊緣固定于平臺上，其中分隔薄膜背離該平臺的第一表面能夠與第一介質(zhì)相接觸，而分隔薄膜面向該平臺的第二表面與平臺一起形成了能夠充有第二介質(zhì)的壓力腔，壓力能夠通過該第二介質(zhì)傳遞到壓力測量單元；和——預(yù)警探測器，其具有傳感器腔(6)，具有朝向第一介質(zhì)的開口；傳感器(7)，其監(jiān)測傳感器腔所容納介質(zhì)的特性；以及擋塊(5)，其朝向第一介質(zhì)，該擋塊將開口壓緊地密封，并且，在與第一介質(zhì)相接觸并處于與分隔薄膜(2)所處的同等條件下時，比分隔薄膜更早失效，因而使傳感器腔和第一介質(zhì)之間的流體連接具有可能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述設(shè)備，其中傳感器(7)為電導(dǎo)率傳感器或電容傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述設(shè)備，其中擋塊包括犧牲薄膜(2、21)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述設(shè)備，其中犧牲薄膜(5、21)比分隔薄膜(2、11)薄。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述設(shè)備，其中犧牲薄膜和分隔薄膜各自被焊縫固定，而對于給定的第一介質(zhì)，犧牲薄膜的焊縫比分隔薄膜的焊縫先失效。
6.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述設(shè)備，其中擋塊具有與分隔薄膜不同的材料。
7.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述設(shè)備，其中，對于給定的第一介質(zhì)，擋塊的使用壽命在分隔薄膜的使用壽命的70％和99％之間，優(yōu)選地在80％到98％之間，并特別是在85％到95％之間。
8.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述設(shè)備，其中傳感器腔被抽空。
9.用于預(yù)測給定的第一介質(zhì)中壓力傳感器分隔薄膜的薄膜破裂的預(yù)警探測器，包括傳感器腔(6)，其具有朝向第一介質(zhì)的開口；傳感器(7)，其檢測傳感器腔中所容納介質(zhì)的特性；以及擋塊(5)，其朝向第一介質(zhì)，該擋塊將開口壓緊地密封，并且，在與第一介質(zhì)相接觸、并處于與分隔薄膜(2)所處的同等條件下時，比分隔薄膜更早失效，因而使傳感器腔和第一介質(zhì)之間的流體連接具有可能。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于將普遍存在于第一介質(zhì)中的壓力傳輸?shù)降诙橘|(zhì)中的壓力傳輸設(shè)備。所述設(shè)備包括位于基體(1)中的壓力腔(4)，該壓力腔被間隔薄膜(2)與第一介質(zhì)相間隔，其中壓力能夠由第二介質(zhì)傳輸?shù)綁毫y量單元。設(shè)置有預(yù)警檢測器，以及時地確定間隔薄膜即將到來的破裂。所述檢測器包括具有朝向第一介質(zhì)的開口的傳感器腔(6)以及監(jiān)測傳感器腔中所容納介質(zhì)的一種特性的傳感器(7)。該檢測器還包括朝向介質(zhì)的擋塊，該擋塊以一種壓力密封方式封閉該孔。當(dāng)所述擋塊在與間隔薄膜(2)相同的條件下與第一介質(zhì)相接觸時，其比間隔薄膜更可能破裂，從而實現(xiàn)傳感器腔(6)和第一介質(zhì)之間的流體連接。擋塊優(yōu)選地實施為一種比間隔薄膜薄的犧牲薄膜(5)。在薄膜的腐蝕性破裂的情形下，期望犧牲薄膜(5)比間隔薄膜(2)更可能受到損壞。
文檔編號G01L1/00GK1522434SQ02813004
公開日2004年8月18日 申請日期2002年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月28日
發(fā)明者奧拉夫·特克斯托爾, 奧拉夫 特克斯托爾 申請人:恩德萊斯和豪瑟爾兩合公司