专利名称：一种膜片式压力传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于带温度补偿的压力传感器，适用于温度变化环境中的压力测量以及常压容器中的液位测量。
目前工程上对粘稠、易堵、易结晶、腐蚀性强、易冷凝和易汽化的被测介质的压力测量，一般都选用膜片式压力传感器以隔断这些不良介质对仪表本体的影响。但由于使用这种传感器时还必须配套选用隔离液，会因隔离液本身的热膨胀性而导致测量精度下降，且隔离液本身的静液柱压力要求仪表附加量程迁移机构，并限制了仪表相对安装高度的自由选择；同时，隔离液的填充与排放要求使仪表测量管线的配管比较复杂且维修不方便。由于使用隔离液存在上述问题，多年来一直在探索用空气代替隔离液的各种途径。因为用空气代替隔离液，既可以免去隔离液静液柱所要求的仪表附加量程迁移机构，能自由选择仪表安装的相对高度；又可以避免填充和排放隔离液的配管的复杂化。但是，由于空气的热膨胀性大，因而不能直接用空气代替隔离液，否则测量误差太大。通过何种温度补偿系统解决精度问题，这是必须解决的技术难点。
经专利检索，与本实用新型比较接近的有CN87210778U和CN87214675U，这两份专利的共同特点是均采用了等压膨胀原理作气体介质的温度补偿，但这两种设计中的气体介质都没有完全做到等压膨胀，而只是让气体介质相对地作等压膨胀，并且未考虑由相对等压膨胀造成的形变所产生的附加压力，从而使测量精度受到影响，难以满足生产要求。
本实用新型的目的在于所设计的膜式压力传感器采用了一种完全等压膨胀的温度补偿结构，并消除了由等压膨胀形变所产生的附加压力，从而能提高测量精度，达到生产上所需要的精度。
本实用新型膜片式压力传感器的结构如图1和图2，这种带温度补偿的膜片式压力传感器由传感膜片(1)、上波纹管(3)、内波纹管(2)、外波纹管(9)、上环板(8)、中环板(11)、底板(7)和筒型壳体(4)等组成。由传感膜片(1)、上波纹管(3)、内波纹管(2)、中环板(11)和底板(7)围成一个密封的空腔结构V1，并在其中充有空气，在底板(7)的中部设有导压管接头；同时，由内波纹管(2)、外波纹管(9)、中环板(11)和底板(7)围成另一个密封的环形空腔结构V2，并在其中充填可汽化液体(6)，其灌装口(10)设置在底板(7)上。另外，由筒形壳体(4)、上环板(8)、底板(7)、上波纹管(3)、中环板(11)和外波纹管(9)围成第三个空腔结构，并设有通大气口(12)与外部连通。设在上波纹管(3)顶部的传感膜片(1)由金属材料制成，可以是平面型、波纹型或弧面型结构。
由于传感膜片(1)由金属材料制成，传热性能好，所以当被测介质温度变化时，可汽化液体(6)的蒸汽压随之变化，并通过环板(11)所承受的蒸汽压力带动上波纹管(3)、内波纹管(2)和外波纹管(9)作轴向位移，从而在改变空间V2体积的同时也改变了空腔V1的体积，并使空间V1内的空气能满足等压膨胀条件下的温度自动补偿要求，而通过空腔V1内经过补偿后的空气可把传感膜片(1)上所受到的压力经导压管接头(5)送至压力表或压力传感器。
由于本实用新型采用了完全等压膨胀的温度补偿结构，从而使传感器中的空气在大范围温度变化的环境中可以做到完全的等压膨胀，并消除了由膨胀形变所带来的附加压力。与现有的压力传感器和压力式液位计相比，本实用新型对仪表的相对安装高度和静液柱的迁移均无要求，并可做到完全地等压膨胀，从而能提高测量精度，满足生产上的要求。本实用新型结构简单，便于制造和使用，广泛适用于石油化工等工业中各种压力(或常压容器)的压力(或液位)测量。尤其是对地下储罐的液位测量，与现有的吹气式液位计相比，省略了吹气气源和气体排放装置，且使用十分方便。
例如，当本实用新型用于地下常压储罐时，为了经常检查储罐中的液位值，可将膜片式压力传感器传感膜片(1)的一端焊接在一个法兰上，并将该法兰与储罐上的法兰连接；再用一根管子与传感器的导压管接头相连，即可将其中的压力信号送至地面上的压力表，通过压力表上的读数便可知道储罐中的液位，操作人员可以方便地在地面上根据压力表上的读数来操作泵，而不必到地下罐区去查看储罐中的液位值。
图1 膜片式压力传感器结构图图2 膜片式压力传感器俯视图其中代号为1传感膜片，2内波纹管，3上波纹管，4筒型壳体，5导压管接头，6可汽化液体，7底板，8上环板，9外波纹管，10可汽化液体灌装口，11中环板，12通大气口。
权利要求1.一种带温度补偿的膜片式压力传感器，由传感膜片(1)、上波纹管(3)、内波纹管(2)、外波纹管(9)、上环板(8)、中环板(11)、底板(7)和筒型壳体(4)等组成，其特征在于由传感膜片(1)、上波纹管(3)、内波纹管(2)、中环板(11)和底板(7)围成一个密封的空腔结构，并在其中充有空气，在底板(7)的中部设有导压管接头；同时，由内波纹管(2)、外波纹管(9)、中环板(11)和底板(7)围成另一个密封的环形空腔结构，并在其中充填可汽化液体(6)，灌装口(10)设置在底板(7)上。
2.如权利要求1所述的带温度补偿的膜片式压力传感器，其特征在于由筒型壳体(4)、上环板(8)、底板(7)、上波纹管(3)、中环板(11)和外波纹管(9)围成第三个空腔结构，并设有通大气口(12)，与外部连通。
3.如权利要求1所述的带温度补偿的膜片式压力传感器，其特征在于设在上波纹管顶部的传感膜片(1)由金属材料制成，可以是平面型、波纹型或弧面型结构。
专利摘要本实用新型采用等压膨胀温度补偿原理，在一个由波纹管、中环板和底板围成的环形空腔内填充可汽化液体。当可汽化液体温度随被测介质温度改变时、其蒸汽压随之变化，并带动波纹管轴向位移。从而使传感膜片、波纹管和底板围成的空腔内的空气得以温度补偿，并通过该空腔内经温度补偿后的空气把传感膜片上所感受的压力信号经导压管接头传送至压力表或压力传送器。本实用新型广泛适用于石油化工等工业中各种压力和液位的测量。
文档编号G01L7/02GK2106367SQ91217390
公开日1992年6月3日 申请日期1991年7月6日 优先权日1991年7月6日
发明者刘伟鸿, 刘先明, 邢少川 申请人:中国石油化工总公司北京设计院