专利名称：改进的共面过程流体压力传感器�？榈闹谱鞣椒�
技术领域：
本发明涉及一种过程变送器，其主要包括响应于过程变量的变换器或传感器。过程变量只要涉及物质的化学或物理状态或能量转换。过程变量的示例包括压力、温度、流量、电导率、pH值和其他属性。压力被认为是基本过程变量，在于压力可以用来测量流量、液位和甚至温度。
背景技术：
压力变送器通常用在工业过程中，以测量和监控各种工业过程流体的压力，这些工业过程流如为泥浆、液体、蒸汽和化工气体、纸浆、石油、天然气、药品、食品和其他液体型加工植物。压差变送器通常包括一对过程压力流体输入端，该对过程压力流体输入端可操作地连接或耦合(couple)到响应于这两个输入之间的压力差的压差传感器(位于变送器内)。压差变送器通常包括可操作地连接到一对隔离膜片的压差传感器。所述隔离膜片定位在过程流体入口处并将压差传感器与被检测的苛刻过程流体隔离。压力通过从隔离膜片延伸到压差传感器的通道中载送的基本不可压缩填充流体从过程流体传送到压差传感器。过程流体压力变送器通常通过仪器歧管或法兰连接或耦合(couple)到过程。一种类型的布置提供在一对大致共面端口中呈现过程流体压力入口的仪器歧管。这种歧管的一个示例以可以从美国明尼苏达州Chanhassen市的罗斯蒙德公司获得的商标名Model305 Coplanar 出售。共面设计使得能够集成无法兰阀，并且通常提供紧凑、重量轻的组件。此外，共面设计有利于过程中校准，并且提供大体上比传统的非平面歧管变送器组件更少的可能泄漏点。过程流体压力变送器一般被认为是现场设备，并且它可以安装在现场。“现场” 一般是过程安装中的可能会受到极端气候、振动、湿度变化、电磁或射频接口、或其他环境影响的外部区域。因此，过程流体压力变送器的坚固的物理包装为变送器提供了每次在“现场”长时间(如多年)运行的能力。
发明内容
提供了一种共面过程流体压力传感器模块。该模块包括共面基底和壳体。共面基底具有一对过程流体压力入口，每个过程流体压力入口具有隔离膜片。壳体在共面基底和壳体之间的分界面处连接到共面基底。压差传感器可操作地连接到该对过程流体压力入口，并且邻近共面基底设置在壳体内。
图1说明示例性的现有压力变送器的前视图。图2图示�？榭翘宓男逼适油�。图3是现有共面压力传感器�？楹透菹钟屑际醯姆ɡ嫉氖疽庑酝甘油�。图4图示根据本发明的实施例的改进的共面压力传感器�？榈姆纸馔甘油�。
图5是根据本发明的另一个实施例的共面压力传感器�？榈暮峤孛媸油�。
具体实施例方式图1图示示意性现有压力变送器100的前视图。压力变送器100包括封装电子电路的电子外壳101和容纳隔离膜片、压力传感器和相关传感器电路的压力传感器�？榭翘�102。压力传感器�？榭翘�102通过螺栓105栓接到压力法兰104。螺栓105还穿过法兰适配器接头(adapter union) 118。法兰适配器接头118具有可连接到带螺纹的过程管道(未图示)的螺纹入口。压力法兰104提供一个或多个过程流体压力到变送器100用于压力测量。压力变送器100连接到过程回路103，过程回路103使压力变送器100通电并且提供在过程控制系统中使用的双向通信。压力传感器�？榭翘�102包括隔离膜片110(见图2)，隔离膜片110直接地焊接到压力传感器�？榭翘�102。壳体102还包括在隔离膜片110周围的成标准图案的带螺纹的螺栓孔112。图2说明压力传感器模块壳体102的斜剖视图。压差传感器140位于压力传感器�？榭翘�102内部并且通过管142、144连接到隔离膜片110。隔离膜片110直接地焊接到压力传感器模块壳体102。电路板146提供与来自压差传感器140的处理电信号相关的电路。扁平电缆卷轴148容纳扁平电缆，扁平电缆提供从电路板146到电子元件外壳体(如在图1所示的外壳101)中的电路的电连接。共面压力传感器�？槎杂谧钪展塘魈逖沽Ρ渌推鞯恼宄杀纠此凳侵匾蛩亍６杂谡庵窒灾杀镜脑蛑皇牵颂峁┱庋峁痰牧慵裁嫜沽Υ衅髂？橛珊辖鸩恍飧秩勰Ｖ旒�(investment cast)铸造和加工件构成。根据本发明的实施例，共面压力传感器模块的每个部分的设计约束都被单独地考虑，并且被定制用于特定需求。虽然根据本发明实施例的共面压力传感器模块的整体组件可能变得比现有技术设计复杂，但这样的实施例允许针对不同的应用的灵活性和减少对某些部件的成本的能力，同时潜在地向其他部件添加更大的结构完整性。图3是现有共面压力传感器模块和根据现有技术的压力法兰的示意透视图。正如图3所示，压力传感器�？�102是一个单一的熔模铸造不锈钢加工件。相比之下，图4说明根据本发明的一个实施例的改进的共面压力传感器�？榈姆纸馐疽馔甘油肌Ｔ谡飧鍪凳├校？�192包括多个部件。具体来说，�？�192包括共面基底194和壳体196。壳体196优选地是带螺纹的。共面基底194和带螺纹的壳体196在�？樯讨辛釉谝黄穑⑶彝瓿傻淖榧谑泳跎侠嗨朴谙钟屑际醯墓裁嫜沽Υ衅髂？�102。共面基底194和壳体196在分界面处接合。如在本文中所使，分界面意图指示两个不同的部件接合的点、线、平面或位置。共面基底194仍然可以由铸模铸造件构造而成，但其也可以是锻造的或者甚至从板材切割的。带螺纹的壳体196可以被铸造、锻造、拉制、螺纹切削或由管材构造而成。根据一个实施例，共面基底194和带螺纹的壳体196可以由不同材料构造。这种差异可以在不同等级的不锈钢中体现，例如，共面基底194可由316不锈钢构造，而带螺纹的壳体196可以由304不锈钢或碳素钢构造。在这两个部件从相同基本材料(如不锈钢)构造的实施例中，两个部件可以使用诸如弧惰性气体保护钨极电弧焊(TIG)的方法焊接在一起。然而，本发明的实施例也包括由不同于用于共面基底的金属(诸如铝)构造的带螺纹的壳体196。在这样的实施例中，不锈钢共面基底194和带螺纹的铝壳体196之间的直接焊接是不实际的。相反地，两个部件优选地使用冷收缩配合和型锻机械地固定在一起的。型锻是众所周知的工艺，其用来改变(放大或缩小)管和/或管道的直径。如图2所示，压差传感器140可以是具有大致圆筒形形状的类型。根据本发明的实施例，共面基底194可以包括碗或碟型凹陷198，凹陷198允许压力传感器140定位低于现有技术�？�。这也降低整个组件的整体高度，并且进一步降低材料成本。更小的物理尺寸通常提供低材料成本的优势。为了进一步减小共面压力传感器模块组件192的尺寸，通常设置在压力传感器�？槟诘牡缏钒�146可以被彻底移除，并且放置在上部电子外壳101中。这允许壳体高度进一步降低。这种高度和宽度的降低能够实现较薄的壁，从而进一步降低材料成本。在一些实施例中，温度传感器也可以设置在带螺纹的壳体内，以协助为压力提供准确的温度补偿。图5是根据本发明的另一个实施例的共面压力传感器模块的横截面视图。�？�292不同于模块192 (见图4)之处在于，�？�292由三个分立部件构成。具体来说，模块292由共面基底294、管状壳体296和加强件300构造。在图5的实施例中，组件的最复杂的部分是共面基底294。优选地，当与共面基底194相比时，共面基底294相对较�。⑶沂褂媒鹗糇⑸涑尚头ㄐ纬桑蚴褂檬视Ω丛拥男巫春筒考闹圃斓囊恍┢渌鲜实募际跣纬�。由于其较薄的构造，基底294 —般不足够坚硬以其自身形成到过程法兰的强大密封。代替地，设置了加强板300，其在分界面302处靠在共面基底294上。加强板300包括多个螺栓孔，螺栓孔优选地允许组件292以与现有技术完全相同的方式安装在到共面歧管。但是，如果具体产品应用需要极高压力，可以通过简单地提供更坚固或更厚的加强板300而调整这种因素。带螺纹的壳体296优选地包括唇状部304，唇状部304在直径上大于管状壳体296从中穿过的孔306。因此，一旦加强板筋300固定到位，带螺纹的壳体296北欧夹在加强板300和基板294之间。带螺纹的壳体296优选地包括O形圈凹槽308，O形圈凹槽308被配置为包含弹性O形圈，该弹性O形圈用于在带螺纹的壳体296被夹在加强板300和基板294之间时将带螺纹的壳体296密封到共面基底294。虽然已经参照优选实施例中描述本发明，但本领域技术人员应认识到，在没有背离本发明的精神和范围的情况下可以在形式和细节上进行改变。
权利要求
1.一种共面过程流体压力传感器�？椋瞿？榘�: 共面基底，具有一对过程流体压力入口，每个过程流体压力入口具有隔离膜片； 壳体，在共面基底和壳体之间的分界面处连接到共面基底； 压差传感器，可操作地连接到该对过程流体压力入口，并且邻近共面基底设置在壳体内。
2.根据权利要求1所述的共面过程流体压力传感器�？椋渲泄裁婊子傻谝唤鹗粜纬刹⑶铱翘逵捎氲谝唤鹗舨煌牟牧闲纬�。
3.根据权利要求2所述的共面过程流体压力传感器�？椋渲锌翘逵捎氲谝唤鹗舨煌燃兜牟牧闲纬�。
4.根据权利要求3所述的共面过程流体压力传感器�？椋渲械谝唤鹗羰遣恍飧�。
5.根据权利要求4所述的共面过程流体压力传感器模块，其中共面基底和壳体通过焊接在分界面处连接。
6.根据权利要求2所述的共面过程流体压力传感器�？椋渲锌翘逵刹煌诘谝唤鹗舻慕鹗粜纬�。
7.根据权利要求6所述的共面过程流体压力传感器�？椋渲兴霾煌牟牧鲜锹�。
8.根据权利要求6所述的共面过程流体压力传感器�？椋渲泄裁婊淄ü渌跖浜显诜纸缑娲α又量翘�。
9.根据权利要求6所 述的共面过程流体压力传感器�？椋渲泄裁婊淄ü投驮诜纸缑娲α又量翘�。
10.根据权利要求2所述的共面过程流体压力传感器�？椋渲泄裁婊装ū慌渲梦菽裳共畲衅鞯陌疾�。
11.根据权利要求2所述的共面过程流体压力传感器�？椋渲惺褂媒鹗糇⑸涑尚头ㄐ纬晒裁婊�。
12.根据权利要求2所述的共面过程流体压力传感器�？椋渲型ü旆ㄐ纬煽翘�。
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16.根据权利要求2所述的共面过程流体压力传感器�？椋渲锌翘迨怯晒懿男纬傻�。
17.根据权利要求2所述的共面过程流体压力传感器�？椋徊桨ň哂锌椎募忧堪澹翘宕┕隹祝忧堪灞慌渲梦翘寮性诩忧堪搴凸裁婊字�。
18.根据权利要求17所述的共面过程流体压力传感器�？椋渲锌翘灏ù阶床浚么阶床烤哂写笥谒隹椎闹本�。
19.根据权利要求17所述的共面过程流体压力传感器模块，其中壳体包括用于将O形圈保持在其中的O形圈表面。
20.根据权利要求2所述的共面过程流体压力传感器�？椋渲醒共畲衅髦苯拥亓拥缴柚迷谟胨隹翘宸挚牡缱油饪侵械牡缏钒濉�
21.根据权利要求2所述的共面过程流体压力传感器�？椋拱ㄉ柚迷诳翘迥诘奈露却衅鳌�
22.一种共面过程流体压力传感器�？椋瞿？榘�: 钢制共面基底，具有一对过程流体压力入口，每个过程流体压力入口具有隔离膜片；圆筒形壳体，该圆筒形壳体在钢制共面基底和圆筒形壳体之间的分界面处连接到共面基底，圆筒形壳体具有外螺纹部；和 压差传感器，可操作地连接到该对过程流体压力入口，并且邻近共面基底设置在圆筒形壳体内。
23.根据权利要求22所述的共面过程流体压力传感器模块，其中圆筒形壳体也由钢形成，并且焊接到钢制共面基底。
24.根据权利要求22所述的共面过程流体压力传感器�？椋渲性餐残慰翘逵捎敫种乒裁婊撞煌牟牧� 形成。
25.根据权利要求24所述的共面过程流体压力传感器�？椋渲性餐残慰翘逋ü投土拥礁种乒裁婊�。
全文摘要
本发明公开一种共面过程流体压力传感器�？�。该�？榘ü裁婊缀涂翘濉９裁婊拙哂幸欢怨塘魈逖沽θ肟冢扛龉塘魈逖沽θ肟诰哂懈衾肽て�。壳体在共面基底和壳体之间的分界面处连接到共面基底。压差传感器可操作地连接到该对过程流体压力入口，并且邻近共面基底设置在壳体内。
文档编号G01L19/14GK103091031SQ201210050120
公开日2013年5月8日 申请日期2012年2月29日 优先权日2011年10月31日
发明者罗伯特·C·海德克, 戴维·A·布罗登 申请人:罗斯蒙德公司
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