專利名稱：壓力傳送器的隔離物的制作方法
技術領域：
本發(fā)明與壓力傳送器和壓力傳送器的流體隔離物有關。
工業(yè)上使用的壓力傳送器包括一隔離物，使傳送器不受處理的流體對其壓力傳感膜片的化學腐蝕，加壓的處理流體使一隔離的膜片撓曲，而該膜片又加壓于諸如硅油的隔離物流體再使傳感膜片撓曲。我們希望隔離物膜片要薄，既可撓曲而且有柔性，這樣在膜片兩端只有很小的壓降。另一方面，又希望隔離物膜片至少有一最小厚度以免在野外條件下正常使用時隔離物膜片破裂，隔離物膜片的該厚度是在柔性或撓度和耐久這種相互矛盾要求之間取一折衷。
隔離物膜片兩邊的壓降導致了壓力傳感器輸出的誤差，屬于重復性的誤差可通過貯存在傳送器中微機的線性校正和溫度校正算法來改正，而由于隔離物膜片非彈性變形所引起的非重復性的誤差，諸如溫度滯后和管路壓力滯后往往難以預測，而不能簡單地用算法來改正。這種不可預測的誤差限制了傳送器的性能，特別是其時間長而引起的特性漂移。這種不可預測誤差往往隨著隔離物膜片承受大的應力而增加，所以人們希望安置在傳送器中的隔離物膜片具有小的應力以減少非重復性的誤差和時間長引起的漂移。
本發(fā)明涉及一壓力傳送器，在接近室溫下，隔離物膜片的中心區(qū)處于非撓曲位置的平的形狀，而在較冷溫度下，該膜片中心區(qū)處在撓曲位置，有一凹下形狀。隔離物膜片處于傳送器殼體中凹面的上方，而此凹面形狀剛好對應凹下的膜片形狀以減小輸出誤差。
傳送器殼體有一包繞成凹面的環(huán)狀邊緣的表面，此凹面通過傳送器殼體內(nèi)的通道與通道口相通。在凹下區(qū)和通道內(nèi)的隔離流體把壓力傳到通道口。隔離物膜片把凹面與接收的處理流體相隔開。
隔離物膜片有一外區(qū)密封到由波紋狀膜片區(qū)所圍繞的環(huán)狀邊緣上，而波紋狀膜片區(qū)又圍繞著中心膜片區(qū)，隔離物膜片在第一溫度時處于不撓曲位置，而在第二較低溫度時處于撓曲位置而且彎向凹面，一壓力傳感器接受來自通道口的壓力，并產(chǎn)生一已改進精度的壓力輸出。


圖1為根據(jù)本發(fā)明的壓力傳送器的部分剖視圖。
圖2為根據(jù)本發(fā)明的隔離物膜片，當溫度改變時各相繼位置的圖象。
圖1表示一壓力傳送器的部分剖視圖，在傳送器10中，殼體12，例如一種金屬的傳送器殼體，包括面朝外的表面14以及圍繞著在表面14上所形成的凹面18的環(huán)狀邊緣16，傳送器殼體12的通道20把凹面18與傳送器內(nèi)的通道口20連通。
隔離物膜片30有一焊在環(huán)狀邊緣的焊縫32以使密封凹面18與傳送器10接收的處理流體34隔開。所以膜片30的外區(qū)36密封地連到環(huán)狀邊緣16上。外區(qū)36連接到并圍繞著一膜片30的波紋狀區(qū)38，波紋狀區(qū)可以包括如圖所示單一波紋或多個波紋，波紋狀區(qū)38本身又連結(jié)和圍繞膜片30的中心膜片區(qū)40。在焊接后，膜片30用液壓壓向凹面18而成形。于是在沒有壓差或應力加在膜片30情況下，膜片30彈回到如圖1所示中間的不撓曲位置。在膜片30處于中間不撓曲位置時，中央膜片區(qū)40實際上是平的，在圖1中，膜片30和凹面18的縱向比例被放大約20倍，如果膜片30和凹面18以實際比例來表示，則膜片30和凹面18看上去近乎是平的。
隔離物流體42諸如硅油充滿了凹面18和通道20，使處理的流體的壓力通過膜片30傳到通道口22。在通道口22，一壓力傳感裝置44密封地蓋住通道口22。壓力傳感器包括一硅壓力傳感元件46，它有一接受來自隔離物流體42壓力的傳感膜片48的第一側(cè)面，而傳感膜片48相反的第二側(cè)面通過通道50與大氣相通。電饋入裝置52，54把壓力傳感器的輸出連到一傳送器電路56，該電路提供了代表感受壓力的傳送器輸出58。饋入裝置54是提供把一定量隔離物流體42密封在傳送器10內(nèi)的一管子。隔離物流體的液量可調(diào)節(jié)，這樣，中心膜片區(qū)40在室溫時具有一基本平的形狀。
隔離物流體42熱脹冷縮，因為該流體具有一正的體脹溫度系數(shù)。當傳送器10處于升溫，則隔離物流體膨脹，原因是隔離物流體42密封在凹面18，通道20和壓力傳感裝置44內(nèi)。在室溫下，可撓曲、柔性的膜片從其中間的不受應力位置脹到圖1中所示實線60的位置。同樣，當傳送器10冷卻時，隔離物膜片彎向凹面18，在第一低溫時，膜片處于圖1所示實線62位置，在第二較低溫時，膜片處于圖1所示實線64位置。就在膜片處于實線64位置，膜片仍然與凹面18的成型表面隔開一間隙，中心膜片區(qū)40A凹下，所選的凹面18的表面形狀需要與隔離物膜片30凹下形狀相匹配。此種安置允許在隔離物中隔離物的流體液量減少，因為在低溫時，由于膜片和凹面形狀的不匹配時，不會有多余的流體。
膜片30的位置和形狀是隔離物流體液量和溫度的函數(shù)。隔離物流體的液量可以控制、選擇或調(diào)整，以使隔離物膜片在接近室溫時，實際上處于不撓曲位置。當?shù)陀谑覝?，膜片變形增加，而高于室溫，膜片的變形也增加，因為只有在不撓曲位置時，膜片處于中間的不變形狀態(tài)。
壓力傳感器46有一直徑比已利用了改進隔離物裝置優(yōu)點的隔離物膜片30小的傳感膜片。在處理壓力增加時，隔離物流體42從凹面流到壓力傳感器，由于加壓從凹面流出的隔離物流體的液量比由于較低溫使流體收縮而引起的隔離物流體收縮量要小。
在環(huán)狀邊緣直徑處，膜片的外區(qū)密封在環(huán)狀邊緣16上。而波紋狀區(qū)位于一波紋的直徑處，該波紋的直徑是0.5到0.65環(huán)狀邊緣16的直徑。膜片撓曲實際上為徑向?qū)ΨQ。波紋狀區(qū)足以支撐中心膜片區(qū)而又不使外膜片區(qū)過分地繃緊。
在圖2中，更詳細地示出膜片和凹面形狀的圖象。圖中，與水平坐標軸102相比，垂直坐標軸100放大了50倍。凹面的形狀用標號104表示，而室溫下膜片的形狀由標號105表示。在實線104和105之間，表示在各種室溫下對應膜片各相繼位置。從圖2能看出，在低溫下，中心膜片區(qū)凹下是非常明顯的，而在一所選的低溫情況下，使凹面有一相應的凹形而限制了隔離物中隔離物流體的多余量。在低溫下，在隔離物膜片和凹面之間留有一小的間隙106以允許加工制造的容差和由于傳感器膜片的撓曲所排放的隔離物流體。
雖然已參照最佳實施例描述了本發(fā)明，本技術領域的技術人員會明白在不偏離本發(fā)明的精神和范圍下可以對形式和細節(jié)進行變動。
權利要求
1.一壓力傳送器包含有一殼體，具有一表面，它包括一圍繞著成形的凹面的環(huán)狀邊緣，該凹面通過殼體內(nèi)一通道連到一通道口，該凹面有一中心區(qū)表面部分；一膜片，它把凹面與接收的處理流體相隔開，膜片有一外區(qū)密封到一圍繞著波紋狀膜片區(qū)的環(huán)狀邊緣上，該波紋狀膜片區(qū)又圍繞著一非波紋狀中心膜片區(qū)，位于凹面中心區(qū)的上方的膜片，在第一溫度時，有一個不撓曲位置，在第二較低溫度時，有一撓曲位置且彎向凹面；在凹面和通道內(nèi)的隔離物流體，把壓力傳到通道口，和一壓力傳感器，它接收來自通道口的壓力并產(chǎn)生一壓力輸出，膜片中心區(qū)處在不撓曲位置時，實際上有一平的形狀，而處在撓曲位置時，有一凹下形狀，凹面中心區(qū)表面部分有一凹形對應膜片的凹下形狀以減小由于溫差所引起的輸出誤差。
2.根據(jù)權利要求1所述的傳送器，其特征在于膜片的位置是隔離物流體的液量和溫度的函數(shù)。
3.根據(jù)權利要求2所述的傳送器，其特征在于，所選的隔流物流體液量要使膜片在接近室溫時處于不撓曲位置。
4.根據(jù)權利要求3所述的傳送器，其特征在于，所述的隔離物流體在較低溫下收縮，使中心隔膜區(qū)彎向凹面，膜片中心區(qū)有一予成形的凹狀，當膜片靠近凹面中心區(qū)表面部分時，就移向該予成形的凹狀。
5.根據(jù)權利要求4所述的傳送器，其特征在于，所述隔離物流體在高于室溫時膨脹，使膜片中心區(qū)彎離凹面。
6.根據(jù)權利要求5所述的傳送器，其特征在于，所述的膜片在低于室溫下的撓曲使膜片變形增加，而高于室溫時，膜片的變形也增加，這樣只有在不撓曲位置，膜片才處于不變形狀態(tài)。
7.根據(jù)權利要求1所述的傳送器，其特征在于，所述的壓力傳感器包含有一比隔離物流體膜片直徑小的傳感膜片，使處理的流體與隔離物流體隔開。
8.根據(jù)權利要求7所述的傳送器，其特征在于，當工作壓力增加時，大量隔離物流體從凹面流向壓力傳感器。
9.根據(jù)權利要求8所述的傳送器，其特征在于，由于加壓從凹面流出的隔離物流體液量比由于較低溫時流體收縮而引起的隔離物流體收縮量要小。
10.根據(jù)權利要求1所述的傳送器，其特征在于，所述的膜片的外區(qū)在環(huán)狀邊緣直徑處密封到環(huán)狀邊緣上，而波紋狀區(qū)位于一波紋直徑處，該波紋直徑為0.5到0.65環(huán)狀邊緣的直徑，這樣，膜片撓曲實際上是徑向?qū)ΨQ。
11.根據(jù)權利要求10所述的傳送器，其特征在于，波紋區(qū)包含有一圓形的波紋。
12.根據(jù)權利要求10所述的傳送器，其特征在于，波紋區(qū)包含有多個波紋。
13.一壓力傳送器包含有一殼體，具有一表面，它包括一圍繞著成形的凹面的環(huán)狀邊緣，該凹面通過殼體內(nèi)一通道連到一通道口，凹面被有一叫心區(qū)的表面部分所限定。一膜片，它把凹面，與接收的處理流體隔開，膜片有一外區(qū)，密封到一圍繞著波紋狀膜片區(qū)環(huán)狀邊緣上，該波紋狀膜片區(qū)又圍繞著一平滑的非波紋狀中心膜片區(qū)，在第一溫度時，膜片有一不撓曲位置，在第二較低溫度時，膜片有一撓曲位置且彎向凹面并在中心區(qū)與凹面部分有很小的間隙。在凹面和通道內(nèi)的隔離物流體，把壓力加到通道口，和一壓力傳感器，接收來自通道口的壓力并產(chǎn)生一壓力輸出，膜片中心區(qū)處在不撓曲位置時，實際上有一平的形狀，而處在撓曲位置時，有一予成形的凹下形狀，在凹面中心區(qū)的表面部分有一平滑非波紋狀的凹形對應膜片予成形的凹下形狀以減小由于膜片和凹面之間流體容積減少所引起的輸出誤差，從而達到減小溫度變動的影響。
全文摘要
在一壓力傳送器中，接近室溫時，隔離物膜片處于不撓曲位置實際是一平的形狀，而在較冷溫度時，隔離物膜片處于撓曲位置實際是一凹下的形狀，隔離物膜片在傳送器殼體內(nèi)處于凹面的上方，此凹面對應凹下的膜片形狀，以減小輸出誤差。
文檔編號G01L9/00GK1061082SQ9110838
公開日1992年5月13日 申請日期1991年10月30日 優(yōu)先權日1990年11月1日
發(fā)明者托姆斯·帕·皮特森 申請人:羅斯蒙德公司