CN104583742A - 包括具有两件式隔离插塞的隔离组件的压力变送器 - Google Patents
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Abstract
一种压力变送器(12)，该压力变送器能够连接至过程管线并响应于过程管线中的压力(P)提供输出。该压力变送器(12)包括：壳体(26)，该壳体具有基部(28)，该基部具有连接至形成在壳体(26)中的内腔(36)的过程端；用于检测所述压力的传感器(40)；和隔离组件(42)，该隔离组件安装在壳体(26)的过程端处并将过程管线中的流体与所述内腔(36)隔离。该隔离组件(42)包括被构造成流体地耦接至过程管线中的过程压力的隔离膜片(50)和定位在壳体适配器(30)的过程中的隔离插塞(54)。隔离插塞(54)具有下插塞部(72)、上插塞部(74)、连接结构(78)和毛细管(52)，下插塞部(72)提供邻近隔离膜片(50)的第一端面，上插塞部(74)提供与第一端面远距离地隔开并邻近传感器腔(56)的第二端面，传感器(40)定位在传感器腔中，连接结构连接下插塞部(72)和上插塞部(74)，毛细管填充有隔离流体并从第一端面延伸穿过下插塞部和上插塞部至第二端面，从而通过隔离膜片(50)和毛细管(52)将所述压力耦接至传感器腔(56)和传感器(40)。上插塞部(74)由第一材料形成，下插塞部(72)由第二材料形成，第二材料具有比第一材料高的耐蚀性。
Description
技术领域
本发明涉及工业过程压力变送器。更特别地，本发明涉及隔离安装组件的隔离插塞，该隔离安装组件用于支撑压力传感器并用于将压力传感器和变送器的内腔与将被测量的过程管线流体隔离。
背景技术
工业过程控制系统用来监测和控制生产或转移液体等的工业过程。在这种系统中，通常重要的是测量“过程变量”，如温度、压力、流量和其它变量。过程控制变送器用来测量这种过程变量并将与测量的过程变量相关的信息向回传递至中央位置，如中央控制室。
一种类型的过程变量变送器是测量过程流体的压力、或两个压力之间的压力差并提供与所述压力或压力差相关的输出的压力变送器。在压力差的情况中，压力差又可以表示流量、容器中的过程流体的液位、或其它过程变量。变送器被配置为将与压力或压力差相关的信息向后传递至中央控制室。这种传递通常在是二线式过程控制回路上发送的；然而，可以采用其它通信技术，包括无线技术。
为了测量这种压力，压力必须通过某种类型的过程联接器耦接至过程变量变送器。例如，过程流体可以用于在工业过程中的包括诸如天然气、石油等之类的成分。在工业过程压力变送器中，用来将压力传感器与过程管线中的将被测量的流体隔离的隔离安装组件是已知的。典型地，隔离安装组件在变送器壳体的基部处安装在通向变送器的内腔的孔中。隔离安装组件的隔离插塞提供用于将过程压力传递至压力传感器的毛细管，而内腔保护连接至压力传感器以获得与过程管线中的压力成比例的已知电路。由于一些过程流体是高度腐蚀性的，需要一些过程变送器采用由已知抵抗来自这些腐蚀性过程流体的腐蚀或损坏的材料制成的隔离插塞。这种耐腐蚀材料，如合金C-276，明显地增加过程变送器的材料成本。
上述描述仅仅被提供用于一般的背景信息，并且不是意图帮助确定请求保护的主题的保护范围。
发明内容
提供本发明内容，从而以简化的形式引入在下文中在具体实施方式中被进一步描述的优选的实施方式。本发明内容不是意图确定请求保护的主题的关键特征或本质特征，也不是意图帮助确定请求保护的主题的保护范围。
一种压力变送器，该压力变送器能够连接至过程管线并响应于过程管线中的压力提供输出。该压力变送器包括：壳体，该壳体具有基部，该基部具有连接至形成在壳体中的内腔的过程端；用于检测所述压力的传感器；和隔离组件，该隔离组件安装在壳体的过程端处并将过程管线中的流体与所述内腔隔离，该隔离组件包括被构造成流体地耦接至过程管线中的过程压力的隔离膜片和定位在壳体适配器的过程中的隔离插塞。隔离插塞具有下插塞部、上插塞部、连接结构和毛细管，下插塞部提供邻近隔离膜片的第一端面，上插塞部提供与第一端面远距离地隔开并邻近传感器腔的第二端面，传感器定位在传感器腔中，连接结构连接下插塞部和上插塞部，毛细管填充有隔离流体并从第一端面延伸穿过下插塞部和上插塞部至第二端面，从而通过隔离膜片和毛细管将所述压力耦接至传感器腔和传感器。上插塞部由第一材料形成，下插塞部由第二材料形成，第二材料具有比第一材料高的耐蚀性
在示例性实施例中，压力变送器能够采用隔离组件连接至过程管线，并且一旦连接，压力变送器响应于过程管线中的压力提供输出。
在一些实施例中，隔离插塞的下插塞部具有在压力变送器连接至过程管线时被来自过程管线的过程流体润湿的表面，并且其中上插塞部不具有在压力变送器连接至过程管线时被过程流体润湿的表面。具有过程润湿的表面，隔离插塞的下插塞部由比上插塞部更耐腐蚀的材料形成。这允许降低隔离插塞和变送器的材料成本，同时维持对腐蚀性过程环境的耐蚀性。在一些示例性实施例中，形成上插塞部的第一材料可以包括316L不锈钢。此外，在一些实施例中，形成下插塞部的第二材料包括合金C-276。其它材料也可以用于隔离插塞的上部和下部。
附图说明
图1是过程控制或监测系统中的压力变送器的局部剖视图，该压力变送器具有根据第一示例实施例的隔离插塞。
图2是类似于图1的压力变送器的隔离插塞的隔离插塞的另一实施例的放大剖视图。
具体实施方式
本申请公开的内容提供用于压力变送器中的压力传感器的隔离组件，该隔离组件将变送器的一个或多个压力传感器与腐蚀性过程流体隔离，这允许降低与制造变送器相关的材料成本。
图1是示出过程控制或测量系统10的示意图，该系统10包括连接至载送过程流体16的过程管道14的压力变送器12。(变送器12是系统10的测量部件。)过程流体16将压力P施加至压力变送器12。压力变送器12例如在二线式过程控制回路20上将输出提供至远处位置，如控制室22。过程控制回路20可以根据任何合适的协议运行。在一种配置中，过程控制回路20包括其中模拟电流电平用来表示与过程压力P相关的“过程变量”的二线式过程控制回路。在另一个示例性实施方案，过程控制回路20载送与过程压力P相关的数字值。这种协议的示例包括或Foundation FieldBus通信协议。另一种示例性过程控制回路包括无线通信链路。在这种配置中，元件20表示变送器12和过程控制室22之间的无线通信链路。
参照具有改进的过程联接器或隔离安装组件42的一个示例实施例描述变送器12的部件。变送器12包括具有基部28的本体或壳体26、通过螺纹连接或其它连接连接至基部28的壳体适配器30、以及扩大体部32。在其它实施例中，适配器30和基部28可以一体地形成，而不是连接在一起的部件。适配器30和/或基部28还可以形成不同的形状和尺寸，以接收不同尺寸和形状的连接器44和隔离插塞54。壳体适配器30包括接收示例性公开的实施例的隔离安装组件42的孔34。在不存在隔离安装组件42和变送器12的在下文被描述的其它部件的情况下，孔34通向形成在扩大体部32中的内腔36。
隔离安装组件42包括连接器44、隔离膜片50和隔离插塞54。隔离安装组件42隔离过程流体16避免进入内腔36。变送器12包括可以根据任何合适的技术操作的压力传感器(压力传感器芯片)40。示例性技术例如包括微电机配置，其包括具有响应于所施加的压力变化的电特性的元件。所公开的实施例不限于用于任何特定类型的压力传感器，并且流体地连接至隔离膜片50的其它已知的压力传感器类型可以用于所公开的实施例。例如，可以采用电容基或光学基压力传感器。隔离安装组件42将变送器12的壳体26连接至过程管道14。这允许过程压力P施加至隔离膜片50。压力P引起膜片50偏转，这通过都包含有隔离流体的毛细管52和传感器腔56传递至压力传感器40。毛细管52延伸穿过隔离插塞54，隔离插塞54还支撑被构造为安装压力传感器40的传感器支架38。压力传感器40将电输出60提供至测量电路62。测量电路62连接至接线板70，接线板70连接至过程控制回路或无线通信链路20。在一种示例性配置中，过程控制回路20还用来提供电力至变送器12的电路，如测量电路62。
如上所述，在一些工业过程应用中，隔离插塞54可以由诸如合金C-276之类的耐腐蚀材料制成，用于高度腐蚀性过程流体。与可用于制造变送器12的其它材料相比，这些耐腐蚀材料通常是昂贵的。例如，在合金C-276的情况中，由于其更高的镍焊料，合金C-276的原料成本大约是316L不锈钢的7倍。隔离插塞54通过利用两件式封壳结构提供利用更低的材料成本的机会，在该两件式封壳结构中，插塞的过程流体浸湿面由耐腐蚀材料，例如由合金C-276制成，而非浸湿面由其它材料，如316L不锈钢制成。在图1中，下隔离插塞72提供过程流体浸湿面并因此由耐腐蚀材料制成，而上隔离插塞74由优选是更低成本材料的其它材料制成。上、下隔离插塞采用深穿透激光焊缝78或通过其它连接结构连接在一起。
现在参照图2，示出了根据示例性实施例的隔离插塞154的第二实施例。与插塞54一样，插塞154分成下插塞部172和上插塞部174。填充有或能够填充隔离流体的毛细管152从下隔离插塞172的下端110向着上隔离插塞174的上端112延伸，下端110被设置成邻近隔离膜片定位。毛细管152因此延伸穿过下插塞部172和上插塞部174二者，并流体地连接至传感器腔156，从而将过程压力耦接至压力传感器140。再一次，上、下隔离插塞采用连接结构178，如深穿透激光焊缝178，连接在一起。同样在图2的实施例中示出的是管座102和焊环104。混合金属焊缝106将管座102连接至焊环104，以及将焊接管座102和焊环104中的一个或二者连接至上隔离插塞174。
再次，通过将隔离插塞组件154分成两个部件，可以最小化或极大地减少高成本材料的使用。潜在地暴露至过程流体并由过程流体润湿的表面182的下隔离插塞172由更耐腐蚀材料，如由合金C276，构成或制成。具有不接触过程流体或介质的表面184的上隔离插塞174由较低成本且可能不耐腐蚀的材料制成，如316L不锈钢。也可以使用除合金C276和316不锈钢之外的合金。通过认真地选择下隔离插塞和上隔离插塞中的每一个的设计尺寸，可以最小化焊接接头或接合处178的应力。同时，还可以最小化所需要的油或隔离流体体积的与之前单件式隔离插塞结构相比的任何必要的增加。
虽然已经参照优选实施例描述了本发明，但本领域技术人员将会认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节方面进行改变。适配器中的孔定位在适配器的过程端处。壳体和壳体适配器是壳体组件的一个示例。然而，任何数量的部件可以用于壳体组件。
Claims (15)
1.一种压力变送器，该压力变送器能够连接至过程管线并响应于过程管线中的压力提供输出，该压力变送器包括：
壳体，该壳体具有基部，该基部具有连接至形成在壳体中的内腔的过程端；
用于检测所述压力的传感器；
隔离组件，该隔离组件安装在壳体的过程端处并将过程管线中的流体与所述内腔隔离，该隔离组件包括：
隔离膜片，被构造成流体地耦接至过程管线中的过程压力；和
定位在壳体适配器的过程中的隔离插塞，隔离插塞具有下插塞部、上插塞部、连接结构和毛细管，下插塞部提供邻近隔离膜片的第一端面，上插塞部提供与第一端面远距离地隔开并邻近传感器腔的第二端面，传感器定位在传感器腔中，连接结构连接下插塞部和上插塞部，毛细管填充有隔离流体并从第一端面延伸穿过下插塞部和上插塞部至第二端面，从而通过隔离膜片和毛细管将所述压力耦接至传感器腔和传感器，其中上插塞部由第一材料形成，下插塞部由第二材料形成，第二材料具有比第一材料高的耐蚀性。
2.根据权利要求1所述的压力变送器，其中隔离插塞的下插塞部具有在压力变送器连接至过程管线时被来自过程管线的过程流体润湿的表面，并且其中上插塞部不具有在压力变送器连接至过程管线时被过程流体润湿的表面。
3.根据权利要求2所述的压力变送器，其中连接下插塞部和上插塞部的连接结构是焊接连接部。
4.根据权利要求2所述的压力变送器，其中隔离组件还包括连接器，该连接器连接至过程管线并将隔离膜片流体地耦接至过程压力。
5.根据权利要求2所述的压力变送器，其中壳体包括壳体适配器，该壳体适配器形成壳体的基部并连接至壳体的上部。
6.根据权利要求5所述的压力变送器，其中壳体适配器和所述基部是一体地形成的。
7.根据权利要求1所述的压力变送器，还包括：
测量电路，该测量电路定位在壳体中并电连接至传感器的电输出端；和
接线板，该接线板电连接至测量电路并被构造为通过通信链路连接至控制室。
8.根据权利要求7所述的压力变送器，其中通信链路包括过程控制回路。
9.根据权利要求8所述的压力变送器，其中通信链路是无线通信链路。
10.根据权利要求1所述的压力变送器，其中形成上插塞部的第一材料包括316L不锈钢，并且其中形成下插塞部的第二材料包括合金C-276。
11.一种隔离组件，该隔离组件用于压力变送器以将压力传感器耦接至过程管线中的过程压力，该隔离组件包括：
隔离膜片，该隔离膜片被构造成流体地耦接至过程管线中的过程压力；
连接器，该连接器被构造为连接至过程管线并将隔离膜片流体地耦接至过程压力；和
隔离插塞，该隔离插塞被构造成定位在压力变送器的壳体组件中的过程端中，隔离插塞具有下插塞部、上插塞部，下插塞部提供邻近隔离膜片的第一端面，上插塞部提供与第一端面远距离地隔开并构造为邻近压力变送器的传感器腔定位的第二端面，传感器定位在传感器腔中，该隔离插塞还具有连接结构和毛细管，连接结构连接下插塞部和上插塞部，毛细管填充有隔离流体并从第一端面延伸穿过下插塞部和上插塞部至第二端面，从而将所述过程压力耦接至所述变送器的传感器，其中上插塞部由第一材料形成，下插塞部由第二材料形成，第二材料具有比第一材料高的耐蚀性。
12.根据权利要求11所述的隔离组件，其中隔离插塞的下插塞部具有在隔离组件用于压力变送器并且连接至过程管线时被来自过程管线的过程流体润湿的表面，并且其中上插塞部不具有在隔离组件用于压力变送器并且连接至过程管线时被过程流体润湿的表面。
13.根据权利要求11所述的隔离组件，其中连接下插塞部和上插塞部的连接结构是焊接连接部。
14.根据权利要求13所述的隔离组件，其中焊接连接部是深穿透激光焊缝。
15.根据权利要求11所述的隔离组件，还包括所述压力变送器。
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