CN102472677A - 压力变送器 - Google Patents

Abstract

一种压力变送器，包括：具有容置压力传感器的中空主体的传感器组件；由第一材料制成的支撑主体；以及连接到所述支撑主体并由不同于第一材料的第二材料制成的接口主体。至少第一隔离膜片固定在所述接口主体上，并由与所述接口主体相同的材料制成。第一隔离膜片与压力传感器流体连通并适合于与过程流体相接。

Description

压力变送器

技术领域

本发明涉及一种用于监视工业过程中的物理变量的压力变送器，以及特别地涉及用于感测流体过程的压力的压力变送器。

背景技术

已知压力变送器是在工业过程控制***中广泛使用以检测/测量被监视的过程流体的压力的装置；这样的压力变送器可以执行差压或绝对压力测量，因此根据不同的布局和模型来制造；大多数常用压力变送器是表示为计量(gauge)或绝对压力变送器以及差压变送器的压力变送器。

在许多应用中，使用压力变送器特别有利，这是因为：根据相对压力、差压或绝对压力的一个或更多个测量，可以容易地间接获得更加难以直接检测的表示受控流体的其它物理变量的值。

根据常用实施例，当前已知类型的压力变送器包括中空主体，有时表示为模块外壳或传感器壳体，其被适合地成形以容置执行转换的部件。具体地，该主体包括容置压力传感器的测量室，用于处理从压力传感器到达的信号的合适的主要电气/电子电路也可以容置在该中空主体中。

变送器主体耦合到传感器壳体并包括其它部件：例如用于本地显示测量值的显示器、用于处理从压力传感器到达的信号的辅助电子电路以及用于与其它变送器或与远程控制单元进行通信的辅助电子电路等。

为了执行所要求的感测和测量操作，压力变送器还包括必须被布置成与过程流体相接触的附加部分或主体；为此该附加部分设置有多个隔离膜片中的一个，其中所述隔离膜片与压力传感器流体连通并适合于将过程流体与变送器内部的电路间隔开。所述隔离膜片中的至少一个被置于该附加部分上以使其外表面直接暴露于监视中的过程流体。

该附加部分可以是例如通过螺纹连接或焊接的方式连接到传感器壳体的独立主体，或者可以与传感器壳体一体实现。

在现有技术的当前状态下，尽管已知类型的压力变送器充分执行所要求执行的任务，但仍存在进一步改善它们的结构和功能的空间和期望。

具体地，已知压力变送器的一些可能的缺点可能由隔离膜片、更具体地是与受控的过程流体直接相接的隔离膜片被置于支撑它们的主体上的方式引起，尤其是在压力变送器用于非常恶劣的环境中时。

事实上，隔离膜片通常由适当地焊接到其支撑主体上的金属薄膜构成。当压力变送器意在用于特殊应用中、例如高温环境和/或磨蚀性或腐蚀性的过程流体等中时，隔离膜片由诸如镍合金的特殊材料制成。

当由特殊材料制成的该薄膜被焊接到通常由诸如不锈钢的常用金属材料制成的支撑主体上时，会发生该薄膜部分地熔化并与支撑主体的不锈钢混合。

因此，这样的焊接过程除了非常困难之外还会导致焊缝具有一定程度的缺陷；更重要的是，隔离膜片的机械特性发生退化，隔离膜片本身会具有一个或更多个腐蚀起始点，在一些情况下膜片甚至应被废弃。

发明内容

本发明的主要目的是解决和克服这些问题，因此，提供了一种压力变送器，该压力变送器包括：

-传感器组件，该传感器组件具有容置压力传感器的中空主体；以及

-支撑主体，该支撑主体由第一材料制成。

根据本发明的压力变送器的特征在于还包括：

-接口主体，该接口主体连接到所述支撑主体并由不同于所述第一材料的第二材料制成；以及

-至少第一隔离膜片，该至少第一隔离膜片被固定在所述接口主体上，所述第一隔离膜片与所述压力传感器流体连通且适合于与过程流体相接，其中所述第一隔离膜片由所述第二材料制成。

附图说明

通过作为附图中的非限制性示例示出的、根据本发明的压力变送器的优选但不排它的实施例的描述，本发明的进一步的特征和优点将变得更加明显，其中：

图1是示出了根据本发明的压力变送器的第一实施例的示意性横截面图；

图2是示出了根据本发明的压力变送器的第二实施例的局部横截面示意图；

图3是示出了图2中的特定“A”部分的放大视图。

具体实施方式

在下面的描述和上述附图中，为了简单起见，在两个实施例中的彼此等同或功能上等同的部件由相同的附图标记表示。

根据本发明的压力变送器在图1和图2中用附图标记1表示为整体，其中在图1中压力变送器在第一实施例中示出为计量压力变送器，而在图2中示出为差压变送器。

如所示出的，压力变送器1包括具有用于容置传感器的中空主体2的传感器组件，所述传感器通常是其结构和功能包括电路在内为本领域的技术人员所熟知的压力传感器3，因此在此不进行进一步的详细描述。中空主体2由任何合适的材料制成，例如诸如不锈钢的金属材料。

如图1和图2所示意性地示出的，压力变送器1包括适当地连接至传感器组件、具体是连接至中空主体2的变送器主体30，变送器主体30容置电气/电子电路31，该电气/电子电路31通过诸如线缆的连接元件32接收来自于压力传感器3的输入信号。一般地，通常包括微处理器的电路31处理接收到的输入信号以输出由压力变送器1本身监视的过程流体的压力测量值；例如，变送器主体30可以由塑料和/或金属材料制成。

在两个实施例中，压力变送器1还包括由金属材料(以下称为“第一材料”)制成的支撑主体4，所述金属材料例如为常见的诸如AISI 316 L的不锈钢；如图1和图2的实施例示意性示出的，支撑主体4例如通过螺纹连接或借助于焊接连接到中空主体2；或者，可以将中空主体2和支撑主体4实现为单个的结构上一体的工件。

此外，变送器主体30也可以实现成具有中空主体2的单个工件，并被成形为具有足够的内部空间以容置电路31和其它部件。

有利地，根据本发明的压力变送器1还包括连接到支撑主体4的接口主体20，该接口主体20由不同于支撑主体4的第一材料的金属材料(以下称为“第二材料”)制成。

此外，压力变送器1包括至少一个隔离膜片21(以下称为“第一隔离膜片”)，所述至少一个隔离膜片21布置在接口主体20上并有利地由与接口主体的材料相同的材料制成。

具体地，第一隔离膜片21固定在接口主体20上以使其(相对于接口主体20本身的)外表面适合于与待测量其压力的过程流体相接。

优选地，接口主体20和第一隔离膜片21的第二材料选自包括以下的组：镍基合金、双相不锈钢或超级双相不锈钢材料。根据特别优选的实施例，接口主体20和隔离膜片21由商业上称为MONEL 400或MONELK500的镍基合金制成。

优选地，第一隔离膜片21被焊接到，更优选地是激光焊接到支撑接口主体20上。

接口主体20根据各种应用可以形成为不同的形状，例如，可以为环形、圆盘形，或者可以具有基本上完全实心的主体，例如完全的圆柱体。

例如，在图1所示的实施例中，接口主体20具有基本上完全的主体，在接口主体20的一个端面上设置有波状表面23，第一隔离膜片21固定到、例如激光焊接到波状表面23上，接口主体20的横截面以阶梯25为特征。

如所示出的，在该实施例中，接口主体20位于支撑主体4的一个端面上并连接到支撑主体4本身。

优选地，接口主体20沿着至少第一焊缝24焊接到，更优选地为激光焊接到支撑主体4上。

具体地，根据该实施例，接口主体20沿相对于第一隔离膜片21为横向的表面22(且与参考纵向轴线100平行)连接到支撑主体4；优选地，焊缝24在横向表面22上的位置与第一隔离膜片21间隔开，接口主体20沿着该焊缝24连接到支撑主体4。

以这种方式，膜片21的机械特性不受连接工艺的负面影响。

此外，在图1示出的实施例中，在支撑主体4上还设置有另一个隔离膜片5(以下称为“第二隔离膜片”)。

第二隔离膜片5例如通过激光焊接焊接到支撑主体4上并通过充满流体的液压回路6与压力传感器3流体连通，其中所述流体优选地为不可压缩流体，例如硅油。

第二隔离膜片5包括例如由诸如AISI 316L或合适的镍基合金的金属制成的弹性薄膜。

如图1所示，第一隔离膜片21也通过与回路6等同的、并填充有相同或相似类型的不可压缩流体的液压回路60与压力传感器3流体连通；液压回路60包括：部分61，即设置在接口主体20上的导通通道61；以及位于接口主体20和支撑主体4之间的窄间隙62。

有利地，第一隔离膜片21被设置成例如选择其厚度、大小以及任何其他合适的参数，以使得当第一隔离膜片21和第二隔离膜片5分别承受由回路6的不可压缩流体和过程流体施加到其上的相同水平的压力时，第一隔离膜片21沿轴线100具有与第二隔离膜片5基本上相同的线性位移。

在图2和图3所示的实施例中，接口主体20具有围绕支撑主体4放置的圆盘形构造以环绕支撑主体4的一部分，接口主体20还具有第一隔离膜片21放置在其上的波状表面23。

优选地，根据该实施例，设置有固定到、即激光焊接到波状表面23上的两个隔离膜片，以使得每一个隔离膜片的外表面适合于与待测量其压力的过程流体相接。

在这种情况下，两个隔离膜片21均由与接口主体20的材料相同的材料、即第二材料制成，所述第二材料选自包括以下的组：镍基合金、双相不锈钢或超级双相不锈钢材料材料，优选地为商业上称为MONEL 400或MONEL K500的镍基合金。

如所示出的，所述两个隔离膜片21相对于参考纵向轴线100彼此相对地固定在接口主体20上，并基本上平行于轴线100本身延伸，而在图1的实施例中，隔离膜片21(和第二隔离膜片5)相对于纵向轴线100横向放置。

所述两个隔离膜片21通过液压回路(等同于图1所示的液压回路)与压力传感器3流体连通，该液压回路填充有诸如硅油的不可压缩流体并且(针对每一侧)包括导通通道61、窄间隙62以及设置在支撑主体4上的通道63。

优选地，在这种情况下，接口主体20也被焊接到，更优选的为激光焊接到支撑主体4上。

具体地，根据该实施例，接口主体20在基本上平行于一对第一隔离膜片21的表面22上沿与第一隔离膜片21本身间隔开的第一焊缝24连接到支撑主体4。

以这种方式，膜片21的机械特性不受连接工艺的负面影响。

根据图3中更详细示出的特别优选的实施例，接口主体20(从横截面看)包括第一部分30和第二部分40，其中第一部分的厚度31小于第二部分40的厚度41；接口主体20还沿着位于第一部分30的第二焊缝26焊接到支撑主体4上，第二焊缝26与第一焊缝24(以及隔离膜片本身)间隔开。

实际上，当压力变送器例如通过一个或更多个法兰盘机械连接到过程的管道时，第一部分30形成允许吸收可能的形变的弹性薄边，从而降低由该机械连接带来的测量结果误差。

可以通过合适地设定图1中所示的接口主体20的阶梯25的大小来获得相同的结果。

实际上，已经看到根据本发明的压力变送器1如何使得能够实现改进已知解决方案的目的。具体地，有目的的引入接口主体20以及接口主体20和隔离膜片21选择相同的材料使得能够实现这两个元件之间的连接而不引起接口隔离膜片的特性退化，从而防止现有技术方案中通常的腐蚀起始问题。

可以对这样提出的压力变送器1进行所附权利要求规定的创新性构思的保护范围内的各种修改和变化。例如，接口主体20和/或支撑主体4可以具有不同的形状或大小，液压回路6、60可以具有不同的形状等，只要这些可能的修改与各元件所需要执行的功能可兼容。

此外，全部零件/部件均可以使用技术上等同的其他元件代替。实际上，在上述预见应用的范围内的材料的类型及其尺寸可以根据需要和现有技术的状态任意选择。

Claims (11)

1.一种压力变送器(1)，包括：

传感器组件，所述传感器组件具有容置压力传感器(3)的中空主体(2)；

支撑主体(4)，所述支撑主体(4)由第一材料制成；

其特征在于，所述压力变送器还包括：

接口主体(20)，所述接口主体(20)连接到所述支撑主体(4)并由不同于所述第一材料的第二材料制成；以及

至少第一隔离膜片(21)，所述至少第一隔离膜片(21)固定在所述接口主体上，所述第一隔离膜片与所述压力传感器流体连通并适合于与过程流体相接，其中所述第一隔离膜片由所述第二材料制成。

2.根据权利要求1所述的压力变送器，其特征在于，所述接口主体在相对于所述第一隔离膜片为横向的表面(22)上连接到所述支撑主体。

3.根据权利要求1所述的压力变送器，其特征在于，所述接口主体在与所述第一隔离膜片基本上平行的表面(22)上连接到所述支撑主体。

4.根据前述权利要求中的一项或更多项所述的压力变送器，其特征在于，所述接口主体沿着设置在所述表面(22)上的与所述第一隔离膜片间隔开的至少第一焊缝(24)焊接到所述支撑主体上。

5.根据前述权利要求中的一项或更多项所述的压力变送器，其特征在于，所述压力变送器包括置于所述支撑主体(4)上并与所述压力传感器流体连通的第二隔离膜片(5)，所述第一隔离膜片被布置成当所述第一隔离膜片和所述第二隔离膜片承受基本上相同水平的压力时所述第一隔离膜片具有与所述第二隔离膜片基本上相同的线性位移。

6.根据权利要求5所述的压力变送器，其特征在于，所述第二隔离膜片被焊接到所述支撑主体上。

7.根据权利要求1至4中的一项或更多项所述的压力变送器，其特征在于，所述压力变送器包括固定到所述接口主体上的第二隔离膜片(21)，所述第二隔离膜片与所述压力传感器流体连通并适合于与过程流体相接，其中所述第二隔离膜片由所述第二材料制成。

8.根据前述权利要求中的一项或更多项所述的压力变送器，其特征在于，所述接口主体具有波状表面(23)，至少所述第一隔离膜片被焊接到所述波状表面(23)上。

9.根据前述权利要求中的一项或更多项所述的压力变送器，其特征在于，所述接口主体具有环绕所述支撑主体(4)的圆盘形主体，所述圆盘形主体包括第一部分(30)和第二部分(40)，其中所述第一部分(30)的厚度(31)小于所述第二部分(40)的厚度(41)。

10.根据权利要求9所述的压力变送器，其特征在于，所述接口主体沿着位于所述第一部分(30)上并与所述第一焊缝(24)间隔开的第二焊缝(26)焊接到所述支撑主体上。

11.根据前述权利要求中的一项或更多项所述的压力变送器，其特征在于，所述接口主体和至少所述第一隔离膜片由所述第二材料制成，所述第二材料选自镍基合金、双相不锈钢或超级双相不锈钢。

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