本發(fā)明涉及一種測(cè)量變送器，用于將待測(cè)壓力計(jì)量記錄為與測(cè)量變送器的環(huán)境中的參考?jí)毫ο鄬?duì)的相對(duì)壓力值，包括：殼體；布置在殼體內(nèi)的相對(duì)壓力傳感器；壓力源，待測(cè)壓力通過(guò)其被饋送到相對(duì)壓力傳感器，以及參考?jí)毫υ?，參考?jí)毫νㄟ^(guò)其被饋送到相對(duì)壓力傳感器，其中參考?jí)毫υ吹娜肟谝约暗絽⒖級(jí)毫υ吹娜肟谂c殼體外壁內(nèi)的開(kāi)口連通，參考?jí)毫ψ饔迷跉んw外壁外部。

背景技術(shù)：

現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，例如測(cè)量變送器廣泛應(yīng)用于過(guò)程和自動(dòng)化技術(shù)中?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備用于記錄和/或影響過(guò)程變量。用于記錄過(guò)程變量的是測(cè)量設(shè)備，例如壓力測(cè)量變送器，其記錄相應(yīng)的過(guò)程變量——壓力。為了影響過(guò)程變量，使用致動(dòng)器，例如閥或者泵，管線內(nèi)或者容器內(nèi)的壓力通過(guò)它們被改變。

在記錄過(guò)程變量中發(fā)生錯(cuò)誤的情況下，可能發(fā)生由于該錯(cuò)誤，對(duì)過(guò)程變量的影響是有缺陷的。例如，如果測(cè)量變送器記錄有缺陷的壓力值，從而確定了與低于容器內(nèi)實(shí)際壓力的壓力對(duì)應(yīng)的壓力測(cè)量值，可能發(fā)生的是與壓力測(cè)量變送器連接的和與泵連接的控制單元通過(guò)控制系統(tǒng)照此控制泵，從而容器內(nèi)的壓力仍然進(jìn)一步增加。這樣的錯(cuò)誤可能引起巨大的損失。

在壓力測(cè)量設(shè)備或用于測(cè)量壓力的變送器的情形下，一些應(yīng)用中具有關(guān)于清潔的多個(gè)要求。現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，例如用于酸奶工廠的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，必須是清潔的，從而滿足衛(wèi)生要求。除別的之外，這意味著壓力測(cè)量設(shè)備采用特定方式清潔。在此過(guò)程中，參考?jí)毫υ丛谙鄬?duì)壓力測(cè)量變送器的殼體壁內(nèi)的開(kāi)口例如在清潔過(guò)程中必須保護(hù)防止水滲透。如果水或者其他材料定位到參考?jí)毫υ磧?nèi)，其可以導(dǎo)致壓力記錄中的錯(cuò)誤。

例如，由DE 20 2011 108 899 U1獲知將PTFE膜結(jié)合進(jìn)參考?jí)毫υ础＿@使得氣體可以滲透而阻擋液體。

壓力測(cè)量設(shè)備應(yīng)用在各種變化環(huán)境下。除別的之外，這意味著測(cè)量設(shè)備所安裝的空間方位在制造測(cè)量設(shè)備時(shí)并不能知道。因此，發(fā)生的情況是所安裝的PTFE膜具有凹陷或者與殼體壁形成口袋。當(dāng)測(cè)量設(shè)備或測(cè)量變送器被安裝為使得水可以被收集到該凹陷內(nèi)時(shí)，這同樣可能會(huì)導(dǎo)致記錄壓力時(shí)發(fā)生錯(cuò)誤。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此本發(fā)明的目的在于提供一種用于計(jì)量記錄待測(cè)壓力的測(cè)量變送器，該測(cè)量變送器被建構(gòu)為使得液體以及其他材料不會(huì)滲透參考?jí)毫υ磧?nèi)，并且液體與測(cè)量變送器的空間方位無(wú)關(guān)地滾離參考?jí)毫υ吹拈_(kāi)口。

根據(jù)本發(fā)明，該目的通過(guò)上述類(lèi)型的自動(dòng)化技術(shù)的測(cè)量變送器實(shí)現(xiàn)，其中均壓元件(pressure equalizing element)應(yīng)用在參考?jí)毫υ吹娜肟趦?nèi)，其中均壓元件具有緊固元件、過(guò)濾器元件和保護(hù)帽，其中緊固元件具有軸孔并且用于將均壓元件緊固在壁的開(kāi)口內(nèi)，其中過(guò)濾器元件以使得過(guò)濾器元件的內(nèi)表面覆蓋至少軸孔的方式設(shè)置在緊固元件上，其中保護(hù)過(guò)濾器元件不受環(huán)境影響的保護(hù)帽具有至少一個(gè)周邊窗口(perimetral window)，該周邊窗口被布置為使得至少一個(gè)窗口朝向過(guò)濾器元件的區(qū)域基本上位于過(guò)濾器元件的外表面的平面處。

過(guò)濾器元件被此布置在緊固元件上使得水和/或其他液體總是能流走。換句話說(shuō)，均壓元件沒(méi)有凹陷。

有利地，均壓元件可以被安裝在所有方位上。對(duì)于均壓元件布置在殼體上的固定位置處的情況，殼體可以被安裝而不必將均壓元件的空間方位考慮在內(nèi)。

保護(hù)帽的至少一個(gè)周邊窗口例如是在保護(hù)帽的壁內(nèi)的橢圓形或圓形開(kāi)口。

有利實(shí)施例中，過(guò)濾器元件可以是阻擋液體但透過(guò)氣體的過(guò)濾器元件。一個(gè)這樣的例子為現(xiàn)有技術(shù)已知的PTFE膜，例如由GORE公司在2014年提供的。因此，過(guò)濾器元件用于保護(hù)殼體的內(nèi)部空間或參考?jí)毫υ疵馐芤后w滲透，其中參考源的功能，也就是從殼體的外側(cè)向內(nèi)傳輸參考?jí)毫Σ粫?huì)受到影響。

在進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)中，過(guò)濾器元件為疏水或疏水化的過(guò)濾器元件。例如可以是由具有疏水特性的材料制造的過(guò)濾器元件。該過(guò)濾器元件然而還可以例如為已經(jīng)被化學(xué)或生物學(xué)或采用其他方式處理過(guò)的材料，從而至少過(guò)濾器元件的外表面具有疏水特性。另外，過(guò)濾器元件可以由多種材料構(gòu)成，其中形成過(guò)濾器元件的部分外表面的至少一種材料為疏水或者變得疏水。另外一個(gè)選擇為疏水涂層。結(jié)果，水以及基于水的液體特別有效的被從過(guò)濾器元件外表面驅(qū)逐。換句話說(shuō)，外表面的水分可以以小液滴的形式滾離。

優(yōu)選實(shí)施例提供了：緊固元件和保護(hù)帽可以通過(guò)注塑成型方法由例如塑料的合成材料制成。應(yīng)用注塑成型方法使得能夠獲得有利的制造工藝。

優(yōu)選實(shí)施例提供了：緊固元件和保護(hù)帽由金屬制成。由例如不銹鋼的金屬制成的緊固元件具有的特殊優(yōu)點(diǎn)在于其是穩(wěn)定的，并且對(duì)損害性的環(huán)境影響是魯棒的。在例如使用高壓噴射清潔器的清潔程序的情況下，金屬結(jié)構(gòu)是必要的，從而抵抗高壓力。另外，用于保護(hù)帽和用于緊固元件的至少一個(gè)金屬上層是有利的，從而在其中要求相對(duì)壓力測(cè)量變送器的某些應(yīng)用中滿足衛(wèi)生要求。

在有利的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)情況下，提供了：均壓元件的緊固元件具有城垛狀(battlement-shaped)結(jié)構(gòu)，其在過(guò)濾器元件背離相對(duì)壓力傳感器的一側(cè)上圍繞過(guò)濾器元件布置。這產(chǎn)生了圍繞過(guò)濾器元件的保護(hù)。

在有利的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)情況下，提供了：保護(hù)帽被固定在緊固元件上，使得保護(hù)帽的至少一個(gè)窗口與城垛狀結(jié)構(gòu)的城齒(merlon)相對(duì)地定位。另外，城垛狀結(jié)構(gòu)的垛口(crenel)與保護(hù)帽壁的沒(méi)有放置窗口的部分相對(duì)地定位。這種情況下，形成曲折狀迷宮結(jié)構(gòu)(meander-shaped labyrinth structure)，使得從殼體外側(cè)到參考?jí)毫υ丛趨⒖級(jí)毫υ吹拿鎸?duì)開(kāi)口端的入口、或者到覆蓋入口的過(guò)濾器元件的空間線性進(jìn)入是不可能的。

一個(gè)實(shí)施例提供了：保護(hù)帽通過(guò)采用止動(dòng)器(detent)機(jī)構(gòu)固定到緊固元件。因此，保護(hù)帽可以按預(yù)定位置和方位安裝在緊固元件上。

一個(gè)實(shí)施例提供了：止動(dòng)器機(jī)構(gòu)被實(shí)施為使得保護(hù)帽和緊固元件彼此可釋放地連接。該實(shí)施例使得能夠快速解構(gòu)/建構(gòu)。因此，簡(jiǎn)化了制造過(guò)程，并且更換部件，例如新的過(guò)濾器元件可以以更簡(jiǎn)單的方式被替換。

一個(gè)實(shí)施例提供了：保護(hù)帽通過(guò)壓入配合固定在固定元件上。該實(shí)施例對(duì)于金屬制造的均壓元件特別有利。

有利的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)情況下，固定元件被螺紋旋入殼體壁內(nèi)。另一個(gè)進(jìn)一步開(kāi)發(fā)的情況中，緊固元件插入進(jìn)和/或焊接和/或粘結(jié)在殼體的壁上。優(yōu)選的，提供密封環(huán)，密封性地密封緊固元件和殼體之間的連接。采用這一方式，在通過(guò)過(guò)濾器元件延伸的受控路徑上進(jìn)行氣體交換。

附圖說(shuō)明

將基于附圖更詳細(xì)解釋本發(fā)明。附圖的各圖中的相同元件采用相同的參考符號(hào)。附圖如下所示：

圖1是壓力測(cè)量變送器的示意截面圖，

圖2是均壓元件的第一變型的示意截面圖，

圖3是均壓元件的第二變型的示意截面圖，

圖4是圖3所示均壓元件沿附圖3所示截面X截取的示意截面圖。

具體實(shí)施方式

附圖1示出用于壓力的測(cè)量變送器1的示意截面圖。特別的，測(cè)量變送器1被示出為用于將待測(cè)壓力p計(jì)量記錄為與在測(cè)量變送器1環(huán)境中占主導(dǎo)的參考?jí)毫_ref相對(duì)的相對(duì)壓力p_R。

大多數(shù)應(yīng)用情況中，參考?jí)毫_ref為使用位置的大氣壓力。然而，如果測(cè)量變送器1被用于處于正壓或負(fù)壓的空間內(nèi)，那么參考?jí)毫_ref例如為空間的內(nèi)部壓力。

測(cè)量變送器1包括殼體2，其中布置相對(duì)壓力傳感器3。相對(duì)壓力傳感器3包括壓力敏感元件4，特別是測(cè)量膜，其第一側(cè)S1在測(cè)量操作中被提供有待測(cè)壓力p，其第二側(cè)S2在測(cè)量操作中被提供有參考?jí)毫_ref。壓力敏感元件4兩端所施加的、在待測(cè)壓力p和參考?jí)毫_ref之間的壓力差，使得壓力敏感元件4發(fā)生取決于待計(jì)量記錄的相對(duì)壓力p_R而偏轉(zhuǎn)。通過(guò)機(jī)電變送器的方式對(duì)此記錄，并且轉(zhuǎn)換成取決于待測(cè)相對(duì)壓力p_R的電輸出信號(hào)。該信號(hào)此后可用于進(jìn)一步處理和/或評(píng)估。

適于此的例如是半導(dǎo)體傳感器，例如硅芯片，其具有應(yīng)用于平臺(tái)P的壓力敏感膜4和膜內(nèi)摻雜的壓阻電阻元件。這些壓阻電阻元件例如相互連接在一起從而形成測(cè)量電橋電路。

然而可替換的，還可以使用其它傳感器類(lèi)型，例如電容的、陶瓷的相對(duì)壓力測(cè)量單元。

提供壓力源(沒(méi)有示出)，待測(cè)壓力p經(jīng)由壓力源被饋送到相對(duì)壓力傳感器3的壓力敏感元件4。例如壓力源為在前部連接并且填充有壓力傳送液體的壓力傳送裝置。壓力傳送裝置例如包括被隔離膜片向外閉合的壓力接收腔，壓力接收腔通過(guò)壓力傳送線路與測(cè)量腔連接，其中壓力敏感元件4的第一側(cè)S1暴露在測(cè)量腔中占主導(dǎo)的壓力中。待測(cè)壓力p被直接地或通過(guò)過(guò)程連接件饋送到隔離膜片的外側(cè)，并且通過(guò)隔離膜片以及壓力傳送液體被傳送到測(cè)量腔，其中該壓力可以作用在相對(duì)壓力傳感器3的壓力敏感元件4上。

還提供了參考?jí)毫υ?，相對(duì)壓力傳感器3的壓力敏感元件4的第二側(cè)S2通過(guò)參考?jí)毫υ?被輸送有參考?jí)毫_ref。為此，參考?jí)毫υ?包括壓力承載線路，其從相對(duì)壓力傳感器引到殼體2的外壁上，其中參考?jí)毫_ref在外壁的外部占主導(dǎo)。參考?jí)毫υ?與本發(fā)明的均壓元件6連通，均壓元件6固定在通過(guò)殼體2的壁2a的孔內(nèi)。參考?jí)毫υ?如圖1所示直接與均壓元件6聯(lián)接。參考?jí)毫υ蠢缈梢詾槿嵝攒浌堋？梢允褂迷S多不同實(shí)施例的參考?jí)毫υ?，并且本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例中的任意特定一種。

附圖2表示均壓元件6的第一變型的示意截面圖。均壓元件6包括緊固元件7、過(guò)濾器元件8和保護(hù)帽9。緊固元件7通過(guò)螺紋10緊固在殼體2的壁2a內(nèi)。為了密封緊固元件7和殼體2的壁2a之間的連接，提供密封環(huán)11，特別是O型環(huán)11。如圖2所示還有軸孔12。過(guò)濾器元件8位于緊固元件7的被緊固元件7的邊沿14圍繞的空腔13內(nèi)，從而如圖2所示的過(guò)濾器元件8的外表面A1或上部區(qū)域A1位于緊固元件7的邊沿14的高度處或者稍微高于緊固元件7的邊沿14。因此，確保液體可以總是流出。

如圖2所示保護(hù)帽9包括周邊窗口15。當(dāng)保護(hù)帽9安裝在緊固元件7上時(shí)，如圖2所示窗口15的下部區(qū)域位于過(guò)濾器元件8的外表面A1的高度處或者稍微低于過(guò)濾器元件8的外表面A1。

存在止動(dòng)器機(jī)構(gòu)16，其用于將保護(hù)帽9固定在緊固元件7上，使得保護(hù)帽9相對(duì)于緊固元件7固定在特定方位處。

通過(guò)由例如塑料的合成材料制成的保護(hù)帽9、過(guò)濾器元件8以及緊固元件7之間的配合，連同均壓元件6的變型，作為整體的測(cè)量變送器1滿足1993年德國(guó)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DIN40 050，第九部分保護(hù)類(lèi)型IP66和/或IP67的多項(xiàng)要求。因此，例如即使在將測(cè)量變送器1間歇性浸入水中的情況下，也不會(huì)有足以引起損壞的水量進(jìn)入殼體2中。

附圖3示出均壓元件6的第二變型的截面示意圖。如第一變型一樣，附圖3也包括緊固元件7、過(guò)濾器元件8和保護(hù)帽9。

均壓元件6的緊固元件7通過(guò)螺紋10安裝在殼體2的壁2a內(nèi)。緊固元件7包括軸孔12形式的氣路12，其用于將位于測(cè)量變送器1環(huán)境中的參考?jí)毫_ref引導(dǎo)穿過(guò)殼體2的壁2a。過(guò)濾器元件8如圖3所示。過(guò)濾器元件8例如為阻擋液體但是透過(guò)氣體的膜，其位于氣路12內(nèi)部。提供O型環(huán)用于密封緊固元件7與殼體壁2a的連接。提供保護(hù)帽9，通過(guò)壓入配合布置在緊固元件7上。

附圖3中還提供城垛狀結(jié)構(gòu)17，其布置在緊固元件7的上側(cè)A1，如圖3所示。該結(jié)構(gòu)17被定位為使得過(guò)濾器元件8被部分環(huán)繞。過(guò)濾器元件8同樣在圖2中位于緊固元件的邊沿13的高度或稍微高于緊固元件的邊沿13的高度。在該變型中存在的城垛狀結(jié)構(gòu)17包括城齒17a和垛口，或者窗口17b，其中窗口17b在低側(cè)被緊固元件7的邊沿13約束。采用這一方式，產(chǎn)生用于過(guò)濾器元件8的保護(hù)類(lèi)型，而不會(huì)產(chǎn)生其中可以收集水和/或其他液體的凹陷。

附圖4示出沿附圖3切面X截取的附圖3所示的均壓元件6的示意截面圖。這示出保護(hù)帽9在緊固元件7上的有利布置。保護(hù)帽9的窗口15被定位為使得其與城垛狀結(jié)構(gòu)17的城齒17a相對(duì)地定位。因此形成迷宮結(jié)構(gòu)，從而向保護(hù)帽9噴射的水不會(huì)直接到達(dá)通過(guò)過(guò)濾器元件8，因?yàn)槌驱X17a位于在保護(hù)帽9中存在窗口15的位置處，并且在城垛結(jié)構(gòu)具有窗口17b的位置17b處，例如保護(hù)帽9的壁15a沿半徑方向?qū)χ?。因此，水噴射流沒(méi)有會(huì)從均壓元件6外側(cè)直擊過(guò)濾器元件8的直接通道。在使用高壓噴射清潔器的清潔流程的情況下這尤其是有利的。

通過(guò)金屬制造的保護(hù)帽9、緊固元件7的城垛狀結(jié)構(gòu)17以及過(guò)濾器元件8的配合，連同均壓元件6的變型，測(cè)量變送器1作為整體滿足1993年德國(guó)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DIN 40050-9相應(yīng)的保護(hù)類(lèi)別IP69K提出的多個(gè)要求。因此該測(cè)量變送器還可以用于很多應(yīng)用，其中使用例如高達(dá)每分鐘15升的水量、在特別可以高達(dá)100bar的高壓下、在給定多種情況下還在特別是高達(dá)80℃的溫度的高溫下的高壓噴射器清潔作用在測(cè)量變送器1的殼體2上。

參考標(biāo)記列表

1 測(cè)量變送器

2 殼體

2a 殼體壁

3 相對(duì)壓力傳感器

4 壓力敏感元件

5 參考?jí)毫υ?/p>

6 均壓元件

7 緊固元件

8 過(guò)濾器元件

9 保護(hù)帽

10 螺紋

11 密封環(huán)

12 軸孔

13 緊固元件的腔

14 緊固元件的邊沿

15 保護(hù)帽的窗口

15a 保護(hù)帽的壁

16 止動(dòng)器機(jī)構(gòu)

17 城垛狀結(jié)構(gòu)

17a 城齒

17b 城垛狀結(jié)構(gòu)的垛口或窗口

S1 壓力敏感元件的第一側(cè)

S2 壓力敏感元件的第二側(cè)

A1 過(guò)濾器元件的外表面

A2 過(guò)濾器元件的內(nèi)表面