[发明专利]具有高静压隔离膜片接头的工业过程变送器

说明书

技术领域

本发明主要涉及用于工业过程控制系统中的工业过程变送器。更特别地，本发明涉及用于将变送器连接到高静压过程的过程连接器。

背景技术

过程仪器用于监控过程参数，例如工业过程中所使用的过程流体的压力、温度、流量和液位。例如，通常在工业制造设备中的多个位置采用过程变送器，以沿不同的生产线监控过程参数的变化。过程变送器包括传感器，传感器响应过程参数的物理变化产生电输出。例如，压力变送器包括压力传感器，其根据例如水管、化学品箱等中的过程流体的压力产生电输出。每个过程变送器还包括接收和处理传感器的电输出的变送器电子元件，从而该变送器和过程参数可以被本地或远程监控。本地监控的变送器包括显示器，例如LCD屏，其能够在过程变送器所在位置显示所述电输出。远程监控的变送器包括通过控制回路或网络将所述电输出传送至诸如控制室之类的中央监控地点的电子元件。在这种构造中，通过在过程控制系统和控制回路中加入自动开关、阀、泵和其他类似构件，能够在控制室中对所述过程参数加以调节。

在压力变送器中使用的压力传感器包括能够响应于压力变化而偏转的柔性传感器元件，例如电极板或压敏电阻器。该传感器元件通过将所述过程流体压力传递所述传感器的简单的液压系统连接到所述过程流体。所述液压系统包括密封的通道，所述传感器元件被设置在所述通道的第一端部，柔性的隔离膜片被设置在第二端部以与所述过程流体接触。所述密封通道填充有精确量的液压流体，液压流体随着过程流体对所述隔离膜片的影响而调整所述传感器元件的位置。当过程流体的压力改变时，传感器元件的位置改变，导致压力传感器的电容或电阻发生变化。压力传感器的电输出与电容或电阻相关，并且因此随着过程流体压力的变化而变化。压差传感器通常需要两个液压系统向单个传感器的相对的侧面提供独立的压力。通常，具有用于过程流体管线的接收器的过程凸缘被用螺栓固定到变送器的底座，以将过程流体与差动液压系统(differential hydraulic system)的隔离膜片对准。因此，所述变送器以这样一种方式被结合到所述过程，即所述过程流体压力被传递跨过所述凸缘接头。

通常理想的是将变送器连接到具有极高静压的过程。例如，深钻油井需要大的管道压力以将油输送到地表。特别地，海下油井需要高达约15,000磅每平方英寸(psi)[-103.4兆帕(MPa)]至约20,000psi(-137.9MPa)的管线压力。由于螺栓的应力极限以及在所述凸缘和变送器底座之间使用的可变形密封件，因此，所述凸缘和变送器底座之间的螺栓连接通常不能在这种高压下保持密封。这种密封的破坏将导致过程流体从过程变送器接头处发生不期望的泄漏。在其中隔离膜片被设置成变送器底座内的表面对齐结构、或共面结构的压差变送器中对该密封加以改进是很难的。因此，过程变送器的可应用性受到它们能安全连接的过程压力的限制。

发明内容

一种用于测量高静压过程流体的过程变量的过程变送器，其包括传感器模块和静压接头。所述传感器模块包括用于测量工业过程的过程变量和用于产生传感器信号的传感器。所述传感器包括位于所述传感器模块内的液压流体入口。所述静压接头被连接到所述传感器模块并且包括隔离装配件、过程流体接头和隔离膜片。所述隔离装配件被插入所述传感器模块并被连接到所述液压流体入口。所述过程流体接头连接到所述隔离装配件。所述隔离膜片定位在所述传感器模块外侧的所述隔离装配件和所述过程流体接头之间。

附图说明

图1示出了过程控制系统，其包括本发明的连接到控制室和高静压隔离膜片子组件的平面安装式压力变送器。

图2是图1中的压力变送器的横截面示意图，示出了隔离膜片子组件的组件。

图3示出了包括隔离装配件(fitting)、过程流体接头(coupling)和隔离膜片的隔离膜片子组件的分解图。

图4A示出了图3中的过程流体接头的仰视图。

图4B示出了图3中的过程流体接头的俯视图。

图4C示出了图3中的过程流体接头的侧视图。

图5A示出了图3中的隔离装配件的仰视图。

图5B示出了图3中的隔离装配件的俯视图。

图5C示出了图3中的隔离装配件的侧视图。

图6示出了安装在过程变送器传感器模块的底座中的图3的隔离膜片子组件的横截面。

图7是图6中图标7的局部放大图，示出了过程接头、隔离膜片和隔离装配件之间的焊缝。

图8示出了图7中的过程接头和隔离装配件之间的螺纹连接。