本发明专利技术涉及一种流体装置(2),该流体装置包括主体(4),该主体具有在平均平面中延伸并示出内表面和外表面的膜(8)；布置在膜(8)的外表面上的应变仪(10),用于当流体压力施加在其内表面上时测量所述膜的变形；其中，孔(6)形成在主体(4)中，沿着平行于膜(8)的平均平面的轴线延伸并且界定压力流体的通道，与膜(8)的内表面流体连通。表面流体连通。表面流体连通。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】由流体装置的可变形膜上的应变仪形成的压力传感器
[0001]本专利技术涉及流体压力测量领域，更具体地涉及高压(>200bar)下气体的压力测量领域。
技术介绍
[0002]流体压力传感器是众所周知的，并且可以在市场上买到。它们通常包括具有可变形膜的主体，该可变形膜的外表面上施加有应变仪。可变形膜通常例如通过焊接附着到主体上。主体通常包括螺纹和/或圆形前表面，用于提供与其上安装有传感器的设备的流体密封连接。对于有限的压力，这种压力传感器是有趣且实用的。对于具有较高压力的应用，例如>200bar，如对于工业气体，由于可能导致的潜在泄漏以及潜在的材料不相容性如氢脆，这种压力传感器不太实用。此外，大多数适用于这种较高压力的市售压力传感器不能提供正确解释气瓶中压力变化所需的高精度。
[0003]出版的现有技术专利文献US6062088公开了一种压力传感器，其具有螺纹体和一体形成的可变形膜。膜的变形通过在膜上形成桥的压阻电阻器元件来感测。桥元件通过焊接刚性附接到主体。这需要特别小心，并可能导致缺乏准确性。
[0004]出版的现有技术专利文献US2017/0328796A1公开了一种流体压力传感器，其也包括主体和与主体一体形成的可变形膜。压力计直接施加在膜的外表面上。该主体形成接套，该接套具有围绕膜的外表面的腔。然而，流体压力传感器需要安装在处理压力流体的装置或设备上。
技术实现思路
[0005]技术问题
[0006]本专利技术的技术问题是克服上述现有技术的至少一个缺点。更具体地，本专利技术的技术问题是提供一种以更安全和更精确的方式测量流体压力的解决方案，特别是具有更高的集成度。
[0007]技术方案
[0008]本专利技术涉及一种流体装置，该流体装置包括：主体，该主体具有在平均平面中延伸并示出内表面和外表面的膜；布置在膜的外表面上的应变仪，用于当流体压力施加在其内表面上时测量所述膜的变形；其中在主体中形成孔，该孔沿着平行于膜的平均平面的轴线延伸，并且界定与所述膜的内表面流体连接的压力流体的通道。
[0009]根据优选实施例，应变仪示出最大灵敏度的轴线，所述应变仪定位在膜的内表面上，使得所述最大灵敏度的轴线垂直于界定压力流体的通道的孔的轴线。
[0010]根据优选实施例，界定压力流体的通道的孔形成膜的内表面。
[0011]根据优选实施例，膜与主体一体形成。
[0012]根据优选实施例，膜的外表面是圆形的，并示出直径d。有利地，d为至少8mm，优选至少10mm，更优选至少12mm。有利地，d小于20mm，优选小于15mm。
[0013]根据优选实施例，界定压力流体的通道的孔示出的直径D大于直径d。
[0014]根据优选实施例，界定压力流体的通道的孔示出的直径D小于直径d。
[0015]根据优选实施例，直径d在8和14mm之间，并且膜示出的在中心位置处的厚度t在0.5和1.0mm之间。
[0016]根据优选实施例，膜的外表面是平面的。
[0017]根据优选实施例，所述流体装置被设计用于在达最大压力P
max
的流体压力下工作，膜被设计用于在所述最大压力P
max
下示出不大于0.2％的最大应变。
[0018]根据优选实施例，界定压力流体的通道的孔是第一孔，第二孔形成在主体中，沿着横向优选垂直于第一孔的轴线的轴线延伸，并形成容纳膜的腔。
[0019]根据优选实施例，应变仪示出至少5、优选至少20、更优选至少30的计量系数g。
[0020]根据优选实施例，应变仪示出根据以下公式变化的电阻R：
[0021][0022]其中，R0是应变仪的标称电阻，g是计量系数，ε是应变仪的拉伸变形。
[0023]根据优选实施例，所述流体装置还包括电子单元，其电连接到应变仪并配置为输出代表流体压力的信号。
[0024]根据优选实施例，流体装置还包括流体的温度传感器，其电连接到电子单元，其中，所述电子单元配置用于基于流体输出时的压力变化来输出代表可用流体质量的信号。
[0025]根据优选实施例，流体装置还包括流体截止阀。
[0026]本专利技术的优点
[0027]本专利技术特别有意义，因为它提供了在宽范围内测量流体压力的安全方法，并且在该范围内具有令人满意的精度。将可变形膜集成在流体装置主体中，优选以整体方式，提供了测量高流体压力的安全方法。选择膜的布局和厚度，以便在大的压力范围内，即从几巴到几百巴，获得令人满意的灵敏度。这对于标称压力(即当完全充满时)为几百巴(例如200、250、300巴)的气瓶特别有用，通过减压器输出几巴的气体输送流，这意味着气瓶是可操作的，直到内部压力达到或接近降低的输出压力。在这种应用中，重要的是具有精确的压力测量，用于基于这种测量、温度检测和理想/真实气体定律来确定气瓶中的气体总量。
[0028]本专利技术挑战了(i)增加关于泄漏的安全性和(ii)在大的压力范围内以良好的灵敏度实现精确的压力测量的矛盾要求。要求(i)通过在主体内部形成膜来实现，优选地与主体形成一体，而要求(ii)通过为膜提供足够的尺寸并提供足够定位的足够应变仪来实现。
附图说明
[0029]图1是根据本专利技术的流体装置的透视图。
[0030]图2是图1的流体装置的纵向视图和剖视图。
[0031]图3是图1和2的流体装置的主体的纵向剖视图，示出了FEM网格。
[0032]图4是图3的主体的剖视图，示出了在流体压力下膜的放大变形。
[0033]图5是图3和图4的主体的膜的前视图，示出了膜在y方向上的外表面处的应力分布。
[0034]图6是示出沿垂直于主体纵向轴线的中心方向截取的图3至5的主体的膜中的应力
分布的图形。
[0035]图7是图3和图4的主体的膜的前视图，示出了膜在y方向上的外表面处的应变分布。
[0036]图8是示出沿垂直于主体纵向轴线的中心方向截取的图3
‑
5的主体的膜中的应变分布的图形。
[0037]图9是示出取决于图3
‑
5和7的主体中的压力的膜中的最大应变的图形。
[0038]图10示出了根据本专利技术的流体装置的主体的变型。
具体实施方式
[0039]图1是根据本专利技术的流体装置的透视图。流体装置2包括主体4，其中形成有孔6。可以在压力下在孔4中提供流体，例如气体。主体4还设置有膜8，膜8的内表面与压力流体接触，膜8的外表面上施加有应变仪10。应变仪10电连接到电子单元12，电子单元12配置为基于由应变仪10测量的膜的变形来输出代表流体压力的信号。
[0040]流体装置2包括例如截止阀14，并且设计成安装在气瓶16上。它包括位于主体4的第一端的气体入口18，该入口以气密方式拧入气瓶16的颈部。流体装置2包括气体出口20，用于连接到另一个装置，如减压器。流体装置2可以集成的方式包括减压器。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种流体装置(2)，包括：
‑
主体(4；104；204；304)，其具有膜(8；108；208；308)，该膜在平均平面中延伸并示出内表面(8.1；108.1；208.1；308.1)和外表面(8.2；108.2；208.2；308.2)；
‑
应变仪(10)，其布置在膜(8；108；208；308)的外表面(8.2；108.2；208.2；308.2)上，用于测量当流体压力被施加在其内表面上时所述膜的变形；孔(6；106；206；306)形成在主体(4；104；204；304)中，沿着平行于膜(8；108；208；308)的平均平面的轴线(24；124；224；324)延伸，并且界定压力流体的通道，与膜(8；108；208；308)的内表面(8.1；108.1；208.1；308.1)流体连接；其特征在于，应变仪(10)示出最大灵敏度的轴线，所述应变仪(10)定位在膜(8；108；208；308)的外表面(8.2；108.2；208.2；308.2)上，使得所述最大灵敏度的轴线垂直于孔的轴线(24)。2.根据权利要求1所述的流体装置(2)，其中，所述孔(6；106；206)界定压力流体的通道形成所述膜(8；108；208；308)的内表面(8.1；108.1；208.1；308.1)。3.根据权利要求1和2中任一项所述的流体装置(2)，其中，所述膜(8；108；208；308)与主体(4；104；204；304)一体形成。4.根据权利要求1至3中任一项所述的流体装置(2)，其中，所述膜(8；108；208；308)的外表面(8.2；108.2；208.2；308.2)是圆形的并示出直径d。5.根据权利要求4所述的流体装置(2)，其中，所述孔(106；206；306)示出的直径D大于所述直径d。6.根据权利要求4所述的流体装置(2)，其中，界定压力流体的通道的孔(6)示出的直径D小于所述直径d。7.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：T安德里亚斯，P施密茨，
申请(专利权)人：罗达莱克斯，
类型：发明
国别省市：
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