CN1942747A - 具有可互换的过程连接的压力变送器 - Google Patents
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Abstract
一种压力变送器，包括：压力传感器；压力变送器外壳(1)，其优选地在其内部限定其中放置传感器的传感器腔，其中压力变送器外壳(1)还包括具有外壳开口的外壳端面(4)，传感器可以通过该外壳开口而被加载压力；和过程连接(2)，其在连接端面(3)中具有过程连接开口(5)，其中过程连接可以这样与压力变送器外壳相连，使得过程连接开口与外壳开口对齐，并且连接端面围绕外壳端面，其中在压力变送器外壳和过程连接之间放置密封环(6)，其由弹性材料制成并且密封在连接端面和外壳端面之间的缝隙，其中连接端面(3)和外壳端面(4)邻近缝隙的区域优选地彼此共面。
Description
本发明涉及压力变送器，特别是一种具有可互换的过程连接的压力变送器。压力变送器通常利用过程连接与压力引导导管或压力引导容器相连。为了最小化物流成本，希望压力变送器的预标定的标准模块可以根据需要与多个过程连接相连，而不会由于标准模块与过程连接的接合而对于标定产生不利影响。另一方面，卫生应用需要无死区且无缝隙的连接，以保证容易地清洁其上安装压力变送器的介质引导容器或介质导管。为了没有缝隙，ifm Electronik公司的型号名称为IP2053的Efector 500系列压力开关使用金属密封，其中，连接的安装对于压力变送器的标定没有反作用看起来无疑是由于这种解决方案中增大的夹持力。
于是，本发明的一个目的是提供一种压力变送器，其对于过程连接具有改进的连接。这个目的通过独立权利要求1中限定的本发明的压力变送器实现。
本发明的压力变送器包括：
压力传感器；
压力变送器外壳，其优选地在其内部限定其中放置传感器的传感器腔，其中压力变送器外壳还包括具有外壳开口的外壳端面，传感器可以通过该外壳开口而被加载压力；和
过程连接，其在连接端面中具有过程连接开口，其中过程连接可以这样与压力变送器外壳相连，使得过程连接开口与外壳开口对齐，并且连接端面围绕外壳端面，其中在压力变送器外壳和过程连接之间放置密封环，其由弹性材料制成并且密封在连接端面和外壳端面之间的缝隙，其中连接端面和外壳端面邻近缝隙的区域优选地彼此共面。
压力变送器外壳优选地在邻近外壳端面的安装部分中具有基本轴对称或至少部分圆柱对称的结构。压力变送器外壳的安装部分的第一外表面部分邻近外壳端面具有盆状第一密封座，其轴向且径向地支撑密封环。第一密封座可以例如包括一部分环形表面或球窝表面。
第一密封座优选地具有到外壳端面的第一平滑过渡，其可以例如环形***地延伸。另外，第一密封座具有到安装部分第二外表面部分的第二过渡，该第二外表面部分邻近密封座远离外壳端面的一侧。第二过渡也优选的是平滑的。在沿圆柱轴的平面中，第一密封座凹入，而第一和第二过渡凸起。凹入区域的曲率半径优选地覆盖至少135°，更优选地至少150°，特别优选地至少180°的角范围。
第二外表面部分的最大半径大于第一过渡的最大半径。即，邻近外壳端面的第一过渡相对于安装部分第二外表面部分径向向内偏移。以这种方式，密封环被第一密封座轴向且径向地支撑，从而当压力变送器外壳的安装部分***过程连接开口中时，密封环可以被轴向及径向夹持在第一密封座和过程连接开口之间。
为此，过程连接开口具有与压力变送器外壳的安装部分互补的结构。于是，连接端面在其朝向过程连接开口的内边缘具有到第二盆状密封座的第三平滑凸起过渡，其过渡入过程连接开口的圆柱形内壁。在第三过渡的区域中延伸的过程连接开口的最小半径小于第二过渡的最大半径并且大于第一过渡的最大半径。
过程连接开口的最小半径与第一过渡的最大半径之间的差优选地不大于密封环的材料厚度的一半，更优选地不大于三分之一，并且特别优选地不大于密封环的材料厚度的四分之一。这个限制具有优点地防止密封环突出太多。
另一方面，以下情况是具有优点的：过程连接开口的最小半径和第一过渡的最大半径之间的差足够大，使得密封环在外壳端面和连接端面之间的缝隙中向前压，从而密封线，即在密封环和压力变送器外壳或过程连接之间的介质侧接触线以这样的方式移动进入第一或第三凸起过渡的区域中，从而得到无缝隙的密封且满足卫生需要。为此，过程连接开口的最小半径和第一过渡的最大半径之间的差优选地不小于密封环的材料厚度的六分之一，更优选地不小于密封环的材料厚度的五分之一。
考虑紧凑的密封结构，第一或第三凸起过渡中的最小曲率半径优选地不大于密封环的材料厚度的六分之一，更优选地不大于八分之一。另外，第一或第三凸起过渡中的最小曲率半径优选地不小于密封环的材料厚度的十二分之一，更优选地不小于十分之一。
在当前的优选实施例中，过程连接和压力变送器外壳具有互补的螺纹部分，从而压力变送器外壳可以被旋入过程连接。为了确定上述元件彼此的精确轴向位置，优选地提供轴向止动平面，其由径向台阶形成。已经发现，特别是在可旋接元件的情况中，可以忽略过渡和密封座的除扭曲处理。
在本发明的压力变送器的实施例中，外壳开口被压敏薄膜，特别是金属薄膜密封，该薄膜将作用于它的压力引至液压传递***中，压力被利用该液压传递***传递到压力变送器外壳中的压力传感器。
压力变送器外壳和过程连接例如由金属材料制成，金属材料例如是不锈钢或铝等。例如EPDM适于作为密封材料。
从对于附图中描述的实施例的说明可以看到进一步的细节，附图中：
图1是过程连接法兰的部分纵截面，其具有压力变送器的旋入安装部分；和
图2是图1的细节图。
图1和2中显示的实施例包括具有压力变送器外壳1的压力变送器，该压力变送器外壳包括安装部分10，安装部分前部齐平地旋入过程连接2的过程连接开口5。压力变送器外壳1具有端面4，其由过程连接2的基本共面的连接端面3围绕。外壳和过程连接由不锈钢制成。在两个端面之间存在的缝隙由密封环6密封，从而实际上在过程连接2和压力变送器外壳1之间存在无缝隙连接。密封环由弹性材料，例如EPDM制成。密封环的内径为15.54mm，材料厚度为2.62mm。内径对应于在安装部分10的外表面中形成的第一盆状密封座7的最小半径R4的值的二倍。第一密封座7是环形的，并且其在包含对称轴S的截面中的曲率半径约等于密封环6的材料厚度的一半。第一密封座7的凹入部分由第一凸起的平滑过渡而相对于外壳端面4限定，所述第一凸起平滑过渡的最小半径在上述限定的轴截面中约为0.3mm。第一过渡的最大半径R1约为8.75mm。在变送器外壳的外表面上提供第二凸起过渡，其也在轴截面中具有0.3mm的最小曲率半径。邻近外表面的半径R2足够大，使得R4和第二过渡之间的径向台阶可以用作密封环6对于其轴向夹持的轴向支撑。过程连接的端面3被第三凸起过渡朝向开口限制，第三凸起过渡也在轴截面中具有约0.3mm的最小曲率半径，并且在第三凸起过渡上连接第二盆状密封座8，该第二盆状密封座最终过渡进入过程连接开口5的圆柱壁部分。在凸起部分中，第二盆状密封座具有与第一盆状密封座7的凸起部分大致相同的曲率半径。第三过渡的最小半径R3小于第二过渡的半径R2，并且比第一过渡的最大半径R1大0.55mm。过程连接2和压力变送器外壳1的端面之间的缝隙由密封环6密封，在通过轴向夹持力将压力变送器外壳旋入过程连接开口的情况中，密封环6被压入缝隙中一定的量，使得在密封环6和第一或第三过渡之间的接触线在端面的方向上偏移，至少直到最大半径R1的轴向平面，或者直到最小半径R3的轴向平面。优选地，接触线在端面的平面以及最大半径R1的轴向平面或最小半径R3的轴向平面之间的轴向区域中延伸。
Claims (16)
1.压力变送器，包括：压力传感器；压力变送器外壳，其中该压力变送器外壳还包括具有外壳开口的外壳端面，压力传感器可以通过该外壳开口而被加载压力；过程连接，其在连接端面中具有过程连接开口，其中过程连接可以这样与压力变送器外壳相连，使得过程连接开口与外壳开口对齐，并且连接端面围绕外壳端面，其中在压力变送器外壳和过程连接之间放置密封环，该密封环由弹性材料制成并且密封在连接端面和外壳端面之间的缝隙。
2.根据权利要求1所述的压力变送器，其中连接端面和外壳端面邻近缝隙的区域优选地彼此共面。
3.根据权利要求1或2所述的压力变送器，其中压力变送器外壳在其内部限定其中放置传感器的传感器腔。
4.根据权利要求1～3中任一条所述的压力变送器，其中压力变送器外壳在邻近外壳端面的安装部分中具有基本轴对称或至少部分圆柱对称的结构。
5.根据权利要求4所述的压力变送器，其中压力变送器外壳的安装部分的第一外表面部分邻近外壳端面具有盆状第一密封座，其轴向且径向地支撑密封环。
6.根据权利要求5所述的压力变送器，其中第一密封座优选地具有到外壳端面的第一平滑过渡。
7.根据权利要求6所述的压力变送器，其中第一密封座具有到安装部分第二外表面部分的第二过渡，该第二外表面部分邻近密封座远离外壳端面的一侧。
8.根据权利要求7所述的压力变送器，其中在沿圆柱轴的平面中，第一密封座凹入，而第一和第二过渡凸起。
9.根据权利要求7或8所述的压力变送器，其中第二外表面部分的最大半径大于第一过渡的最大半径。
10.根据前述任一项权利要求所述的压力变送器，其中连接端面在其朝向过程连接开口的内边缘具有到第二盆状密封座的第三凸起过渡，其过渡入过程连接开口的圆柱形内壁。
11.根据权利要求10所述的压力变送器，其中在第三过渡的区域中分布的过程连接开口的最小半径小于第二过渡的最大半径并且大于第一过渡的最大半径。
12.根据权利要求11所述的压力变送器，其中过程连接开口的最小半径与第一过渡的最大半径之间的差优选地不大于密封环的材料厚度的一半，更优选地不大于三分之一，并且特别优选地不大于密封环的材料厚度的四分之一。
13.根据权利要求11或12所述的压力变送器，其中过程连接开口的最小半径和第一过渡的最大半径之间的差优选地不小于密封环的材料厚度的六分之一，更优选地不小于密封环的材料厚度的五分之一。
14.根据权利要求11～13中任一条所述的压力变送器，其中第一或第三凸起过渡中的最小曲率半径优选地不大于密封环的材料厚度的六分之一，更优选地不大于八分之一。
15.根据权利要求11～14中任一条所述的压力变送器，其中第一或第三凸起过渡中的最小曲率半径优选地不小于密封环的材料厚度的十二分之一，更优选地不小于十分之一。
16.根据前述任一项权利要求所述的压力变送器，其中过程连接和压力变送器外壳具有互补的螺纹部分，从而压力变送器外壳可以被旋入过程连接。
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