190799. lajstromszámú szabadalom • Kapacitív nyomásátalakító szigetelt érzékelő membránnal
1 190 799 2 A találmány tárgya kapacitív nyomásátalakító átalakítóházzal, ebbe beszerelt, központi üreggel ellátott érzékelőházzal, vékony, hajlítható lemezből lévő membránnal. A membrán az érzékelőház központi üregét két központi kamrára osztja és elöfeszítés alatt áll, nyomás hatására meghajlítható és legalább egy része elektromosan vezető, ilymódon az első kondenzátorlemezt képezi. A központi kamráknak konkáv felülete van, elektromosan vezető felületrésszel, amely térközzel el van választva a membrántól és a változtatható érzékelő kondenzátorok második lemezeit képezi. Van továbbá egy pár szigetelőház, benne elhelyezett szigetelő kamrával és vannak átvezetőcsövek, amelyek összekötik az egyes szigetelő kamrákat az elkülönített központi kamrákkal, végül van egy összekötő szerelvény, melynek segítségével különböző nyomások adhatók az egyes szigetelő kamrákra statikus hálózati nyomás mellett, miközben mindegyik szigetelőkamra, az átvezetőcsövek és a központi kamrák gyakorlatilag összenyomhatatlan folyadékkal vannak feltöltve. Az US 3 618 390 számú szabadalom, - melynek szabadalmasa egyébként a jelen találmány bejelentője - olyan érzékelő membrán alkalmazását ismerteti, amely túlzott nyomás hatására teljesen összenyomódik, hogy megvédje a szigetelő diafragmákat. Ez a találmány már nagy előrelépést jelentett a kapacitív nyomásmérő módszerek területén, ami jelentős ipari méretű termelésben és sikerben nyilvánult meg. Jelen találmány az említett US 3 618 390 számú szabadalommal védett szerkezettel együtt kerülhet alkalmazásra, annak tovább fejlesztését jelenti. Jelen találmány olyan kapacitív típusú nyomásérzékelőt alkalmaz, amely központi kamrában elhelyezett diafragmával és szigetelőkkel rendelkezik, úgy hogy a munkafolyadék nyomása vagy más nyomás ráadható a szigetelőre és a nyomás közlése az érzékelővel gyakorlatilag összenyomhatatlan folyadékon keresztül történik a központi kamrához vezető átvezetőcsövek segítségével. A diafragmát az összenyomhatatlan folyadék arra kényszeríti, hogy elmozduljon egy olyan pozícióba, mely a központi kamra egyik részének belső felületére felvitt elektromosan vezető felülettel változtatható kondenzátort képez, amely abban az esetben, ha megfelelő áramköri meghajtásról gondoskodunk, a nyomást kifejező elektromos jelet hoz létre. A fentiekben meghatározott célt és feladatot a bevezetőben ismertetett típusú kapacitív nyomásátalakítónál a találmány értelmében úgy valósítjuk meg, hogy az érzékelőháznak a központi kamrákban lévő folyadékra adódó statikus hálózati nyomás hatására deformálódó, a membránra merőleges irányban kiterjedő falai vannak, ilymódon a megnövekedett statikus hálózati nyomás esetén az érzékelő kondenzátorok kondenzátorlemezei között megnövekedett térköz van, továbbá az érzékelőháznak egyidejűleg befelé húzódóan, a membrán előfeszítettségét csökkentőén és annak megnövelt elhajlását előidézőén kialakított kerületi falai vannak. A találmány kiterjed továbbá a távszigetelőkre, az érzékelőnek a szigetelőktől való elektromos elszigetelésére, és a tökéletesített érzékelő felerősítésére, a helyes anyagkiválasztásra és elrendezésre, annak érdekében, hogy csökkentsük a statikus hálózati nyomás és a hőmérséklet hatását. Az ilyen káros hatások a találmány alkalmazásával lényegesen lecsökkennek, ennek javított kapacitásjel a következménye, mely a nyomást fejezi ki. A találmányt a továbbiakban annak előnyös kiviteli alakjai kapcsán ismertetjük részletesebben az ábrák segítségével, amelyek közül :- az 1. ábra a találmány szerint készített nyomásátalakító metszetrajza ;- a 2. ábra a nyomásátalakító egy másik megvalósítású érzékelő burkolatának metszetrajza;- a 3. ábrán látható grafikon a találmány egyik megvalósítása szerint készített átalakító vizsgálati eredményeit mutatja, megadva a százalékos hiba (tized, 0,1 %-ban) nyomáskülönbség összefüggést öt különböző kalibrációra, melyek az átalakító mindkét oldalára adott 0 kPa (0 psi) túlnyomástól 14 000 kPa (2000 psi) túlnyomásig terjedő igénybevétel mellett készültek ;- 4. ábránk a találmány egyik megvalósítása szerinti átalakító vizsgálati eredményeit bemutató grafikon, mely a kimenet százalékos eltérése és a hálózati nyomáskülönbség-összefüggést mutatja a (kompenzálatlan) hőmérséklet-effektus bemutatására, több kalibráció esetére;- az 5A és 5B ábrák az 1. és 2. ábra szerinti elrendezés magyarázó ábrái, melyek keresztmetszetben mutatják az 1. és 2. ábra szerinti kapacitív érzékelő cellára a növekvő statikus hálózati nyomás által előidézett hatást. Az átalakítót, mely előnyösen használható nyomáskülönbség, túlnyomás, áramlási nyomás, nyomásszint vagy más ilyen nyomás mérésére, általánosságban 10-zel jelöltük. Az átalakítónak van egy 12 átalakítóháza vagy kerete, melybe egy 14 érzékelőházat és egy pár 16a és 16b szigetelőházat rögzítettünk. Nyilvánvaló, hogy a 14, 16a és 16b házak belefoglalhatok a 12 házba, de elhelyezhetők azon kívül is. Az érzékelendő 18 és 20 nyomásokat a nyilakkal jelöltük az átalakító bemeneti nyílásainál. A 18 és 20 nyomások 22, illetve 24 szigetelő diafragmákra hatnak. A 22 és 24 diafragmák előnyösen nagyon hajlékonyak és hagyományos módon vannak kialakítva. A 22 és 24 diafragmák 26 bordázatai előnyösen szigetelő diafragma-konstrukciót biztosítanak és a kívánt mértéknek megfelelően számos tekercsmenettel rendelkeznek. A 27 és 29 kamrákat a 22 és 24 diafragmák határolják a megfelelő 16a és 16b szigetelő házakkal együttesen. A 27 és 29 kamrák a 28 és 30 átvezetőcsövekhez csatlakoznak, melyek előnyösen rozsdamentes acélcsőből készülnek, de készíthetők más megfelelő anyagból is. A 14 érzékelőház előnyösen fémből, mégpedig rozsdamentes acélból van kialakítva, előnyösen ausztenites rozsdamentes acélból. Általában a 14 érzékelőház két, 32 és 34 részből áll, melyek előnyösen lényegében egyenlő méretűek, és amikor szerelésre kerülnek, általában a 36 érzékelő diafragmával vannak kettéosztva, mely szélein van megfogva, rugalmasan elhajlik a fellépő nyomáskülönbségek hatására, és amely jellegzetes módon egy megkí5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
