[发明专利]压力差测量变换单元

说明书

本发明涉及用于在高的静压负荷下测量液体和气体中的小压力差的压力差测量变换单元，其具有一个过载保护系统，并且可与工作压力导管上的法兰相连接。

这种设备已通过在先使用并由有关公开发表的文献而公开。在GB2065893和EP 0143702中详细说明了其基本机械结构。按照这两个文献，与从机械压力信号/压力差信号至等效电参量的转换方式无关，具有一个基本上为圆筒形的中心体，它通过应用相应的密封材料被封闭在两个相同的碗形帽之间。这些帽与多个径向排列且机械上夹紧的螺栓相互旋紧，并且螺栓的机械张力如此选择，使得在最大允许静压负荷时避免中心体上的压力损伤。

由于这个原理上而受限的、随设备个体而变化的机械张力产生中心体的一个机械过张，它导致在中心体的中间平面上延伸的测量隔膜或过载隔膜的一个与张力有关的偏移或一个与张力有关的特征曲线畸变。此外所需的密封材料依赖于处理介质在其材料成分方面适应于设备个体，并且是有磨损的。

每个帽在中心体侧具有一个容纳空间，它们通过通常被设计成孔的通道与法兰连接端相连接。这些通道的中间距离通过标准化被预定在法兰连接端上。

中心体非对称地具有一个管颈，在其上固定一个头部，在其中如GB 2065893所述具有用于测量值变换、处理和显示的装置。

已知压力测量设备的多处要求压力密封的接合位置需要在多个单件上进行要求更高的精密切削加工。

此外WO 88/02107公开了一种压力测量设备，它由一个圆筒形基体构成，在其一侧具有正切的法兰连接端，在这些法兰连接端之间放置压力传感器。此设备具有较少数量的压力密封接合位置，但是在牢固的机械显示件配置中以其安装方式被连接到设备位置上。

在这种具有过载保护系统(此系统应在单侧压力情况下，即静压力作为压差的情况下保护灵敏的压力差传感器)的测量设备的主要问题是，传感件与后接测量值处理装置具有电气连接。为此1992年10月Hartmann & Braum-Listenblatt 10/15-6.21公开了一种测量变换器，其中放置测量装置的测量盒被轴向可运动地悬挂在旋转对称的过载薄膜中央。在过载薄膜上相对于外壳可运动地安装的测量装置需要柔韧的连接导线，它们实际上对应其柔韧性，并且对于每个连接导线具有至少两根压力密封的电引线，其中一根从测量装置引出，而另一根从包围压力室的外壳引出。

尤其是在自行校正的压力差测量变换单元的情况下，它除了具有压力差传感器外还具有绝对压力传感器和一个温度传感器，用于补偿与压力和温度相关的测量误差，其中电气连接工艺需要较高的费用，这还降低了持续运行可靠性。

此外，已知的压力差变换单元的特征是具有复杂的多部件结构，此结构通过多种多样的接合工艺形成。

因此本发明的目的在于，在开始处所述类型的过载保护压力差测量变换单元中减少压力密封的电引线数量，并且不再使用持续受力的柔韧连接导线。

按照本发明，上述任务由权利要求1所述装置完成，权利要求2至15描述了本发明具有优点的实施方式。

本发明所基于的压力差测量变换单元具有一个过载保护系统，用于对其具有至少一个传感器的测量装置进行保护，其中测量装置通过压力密封电引线与测量值处理装置相连接，并且测量装置受到一个由处理介质在空间上隔开的施压件的作用。

本发明的核心在于一个平坦的多层结构，它由绝缘的层和相互绝缘的导电层组成，这些层具有部分相互重叠的容纳空间，在这些容纳空间中放置测量装置和测量值处理装置。此外，这些层中至少一个层是过载保护系统的一个功能组件。

尽管已知由绝缘层和相互绝缘的导电层构成的多层结构在原理上是以多层印刷电路板的形式作为印刷电路中电子元件的承载件而构成的，然而，意想不到的是它适合作为压力差测量变换单元的过载保护系统中功能件的承载材料。

多层结构的出发点是已知的印刷电路板，它由承载的绝缘层和至少一个以印刷线路形式构造的导电层构成。在这个印刷电路板上安装测量装置和测量值处理装置。在这个印刷电路板两侧再堆叠同样的绝缘层和相互绝缘的导电层。

测量装置和测量值处理装置之间的电连接被构造成印刷电路板的导电层中的图样。这里完全不再使用持续受力的柔韧连接导线。

由于机械构造的横向结构，在没有层间渗透的情况下，压力密封的电引线沿着层前进。这里完全放弃了用于从承载压力的空间引出电导线到无压力空间的附加技术措施。从而使压力密封的电引线数量变得很少了。

按照本发明的特征，一个内部的绝缘层被构造成压力差测量变换单元的过载保护系统的薄膜。