用于过程控制变送器的过程密封件制造技术

一种用于耦合到过程的过程控制仪表，所述过程控制仪表可连接到金属凸缘，所述金属凸缘具有适于填充过程流体的第一通道。所述过程控制仪表包括：主体，所述主体具有邻近第一通道的开口，用于在过程控制仪表连接到凸缘时从第一通道接收过程流体。隔膜跨过开口设置，与过程流体流体连通。密封件适于紧靠凸缘定位，以防止过程流体通过凸缘和隔膜泄漏。密封件包括位于开口中并连接到主体的环，所述环在主体未连接到凸缘（未加载）时沿着内侧环形肩部与隔膜接触。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及过程控制变送器。本专利技术尤其涉及用于过程控制变送器的过程密封件。
技术介绍
检测压力的变送器通常具有连接到至少一个隔离膜片的压力传感器。隔离膜片隔离压力传感器与被检测的腐蚀性过程流体。压力通过在通道中运载的基本上不可压缩的隔离流体从隔离膜片传递到具有检测隔膜的传感器。题目为“模块化压力变送器”的美国专利4,833,922，以及题目为“带有应力隔离凹陷的压力变送器”的美国专利5,094,109示出了这种类型的压力变送器。用于变送器的过程流体密封机构应当可以在宽的化学环境的范围、温度范围和应力条件下工作，并且在宽范围的压力下良好地工作。Teflon和其它碳氟化合物属于优选的密封化合物之列。Hastelloy，316不锈钢和其它耐腐蚀性材料优选作为润湿表面的构成材料。尽管这些材料具有非常好的耐腐蚀性能，但是它们的机械性能，诸如耐腐蚀合金的屈服强度和密封材料的抗挤压性最多也只不过是最低限度的。密封材料在经受高压和高温时趋向于被挤压。因此，密封材料必须被当作垫圈处理。为形成有效地垫圈密封，通常必须使用在显著的挤压下具有大的表面积的密封材料。来自压缩的应力机械地耦合到隔离膜片并最终耦合到压力变送器的检测隔膜。应力的量随着安装螺栓松动或重新施加扭矩以及随着垫圈密封材料的挤压而变化。这些变化导致压力传感器输出的不稳定。为了最小化耦合到过程隔离膜片的应力，优选将隔离膜片从密封机构分开，以提供应力隔离。然而，实际的考虑使得隔离膜片的应力隔离很难。工业标准和与现有产品向后兼容的要求规定了组件的螺栓和压力孔的尺寸、位置和图形。变送器的总体几何形状限制了必须被过程密封垫圈和隔离膜片共用的空间。过程隔离膜片必须装配在由螺栓图案确定的边界内。用于密封的螺栓边界内的空间对于隔离膜片一般是不可用的。它经常不利地减小隔离膜片的尺寸，因为较小的隔离膜片对应力耦合更敏感，因此产生不稳定性。折衷方案必须在若干压力变送器设计的竞争需要中进行1)对具有大的兼容性的隔离膜片的需要；2)对与密封机构的应力良好隔离的隔离膜片的需要；3)对具有足够的表面积的密封机构的需要；4)需要一种密封机构，其用充足的力保持在一起以便具有可靠性；和5)所有的结构装配在螺栓图案确定的边界内的约束。在授权日为1999年9月21日、专利权人为Peterson、题目为“用于过程控制变送器的自激过程密封件”的与本申请共同转让的美国专利5,955,675中示出和描述了一种技术解决了上述问题中的一些问题。该对比文件描述了一种技术，其中，过程压力用于辅助将过程密封件密封到凸缘。过程密封件具有环形形状，密封材料沿着环的内径被连接到环。所述环适于迫使密封材料与凸缘接触，以防止过程流体经过密封件泄漏。题目为“具有带滚动铰链点的焊接环的压力传感器和变送器”和“具有带滚动铰链点的焊接环的压力传感器和变送器”、授权日分别为1999年7月13日和2000年5月2日的美国专利5,922,965和6,055,863也描述了过程密封件。
技术实现思路
用于连接到过程的过程控制仪表可被连接到金属凸缘。所述凸缘具有适于填充过程流体的第一通道。所述过程控制仪表具有主体，所述主体具有邻近第一通道的开口，用于在过程控制仪表连接到凸缘时从第一通道接收过程流体。隔膜跨过开口设置，与过程流体流体连通。密封件可紧靠凸缘定位，以防止过程流体通过凸缘和隔膜泄漏。密封件包括位于开口中并连接到主体的环，所述环在主体未连接到凸缘(未加载)时沿着内侧环形肩部充分地与隔膜接触。还提供了一种将密封件连接到过程变送器的方法，所述方法包括预加载密封件，以将密封件的内环部分推向变送器的隔离膜片。所述方法还包括在实施预加载时将密封件连接到变送器，和在连接之后除去预加载，从而密封件的环形肩部保持与隔膜接触。附图说明图1是根据本专利技术的具有过程密封件的压力变送器的局部剖视图；图2是现有技术的密封件的剖视图；图3A和3B是图2示出的现有技术的密封件的更详细的剖视图；图4是图中的凸缘中的一部分变送器的剖视图，示出了密封件；图5A和5B是根据本专利技术的密封件的一个实施例的剖视图。具体实施例方式图1示出了根据本专利技术的典型压力变送器10，其具有变送器主体12、连接凸缘或集管(manifold)13以及传感器主体14。尽管本专利技术示出了CoplanarTM凸缘，然而本专利技术可使用任何类型的凸缘、集管或其它适于接纳过程流体的连接装置。传感器主体14包括压力传感器16，变送器主体12包括变送器电路20。传感器电路18通过通信总线22连接到变送器电路20。变送器电路20通过诸如两线过程控制环路23(或电路)等通信线路发送与过程流体压力有关的信息。变送器10可通过控制器25经过控制环路23被完全激励。在变送器的一个实施例中，压力传感器16测量通路24中的压力P1和凸缘13的通路26中的压力P2之间的压力差。压力P1通过通路32被耦合到传感器16。压力P2通过通路34被耦合到传感器16。通路32通过连接件36和管40延伸。通路34通过连接件38和管42延伸。通路32和34填充有相对不可压缩的流体，诸如油。连接件36和38通过螺纹连接到传感器主体14，并在承载传感器电路18的传感器主体内部与容纳在通路24和26中的过程流体之间提供长火焰淬火路径。通路24定位在传感器主体14的开口28附近。通路26定位在传感器主体14的开口30附近。隔膜46定位在开口28中，并连接到邻近通路24的传感器主体14。通路32通过连接件36和传感器主体14延伸到隔膜46。隔膜50连接到邻近通路26的传感器主体14。通路34通过连接件38和传感器主体14延伸到隔膜50。在操作中，当变送器10被螺栓连接到凸缘13时，凸缘13挤压密封件48和52。密封件48被安放在邻近开口24和隔膜46的传感器主体14上，并防止过程流体经过凸缘13从通路24和开口28泄漏到外部环境。类似地，密封件52被连接到邻近开口26和隔膜50的传感器主体14，防止过程流体通过凸缘13从通路26和开口30泄漏到外部环境。密封件48和52根据本专利技术被构造。密封件48和52将在以下参照图4-5B进行更详细的讨论。图2是示出现有技术的密封件100的一部分变送器14和凸缘13的剖面图。图3A和3B是现有技术的密封件100的更详细的剖面图。密封件100适于紧靠凸缘13的表面定位，用于防止过程流体经过凸缘泄漏。如图2的插图A(其是密封件100的顶部平面图)中所示，密封件100包括具有外径103和内径106的金属环。在图3A中示出的图2的剖视图中，密封件100被示出包括外圆周122和内圆周124，它们之间形成空腔，所述空腔中填充有密封材料120。密封件100通过例如焊缝128连接到变送器14。本专利技术的一个方面包括认识到现有技术的密封件的间隙126可在制造过程中在密封件100的内径肩部130和隔膜46的外圆周之间形成。这导致施加到隔膜46的力的易变性。该间隙126由从焊缝128产生的焊缝变形形成。例如，如果隔膜46和密封件100被在焊接过程中施加载荷的夹具保持在适当的位置，则焊缝128的收缩(例如在冷却过程中)引起密封件100的金属环向内拉，从而沿着肩部130提起金属环，使其离开隔膜46。这改变了接触面积，引起接触面积变得不均匀本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于耦合到过程的过程控制仪表，所述过程控制仪表能够连接到金属凸缘，所述金属凸缘具有适于填充过程流体的第一通道，所述过程控制仪表包括：主体，所述主体具有邻近第一通道的开口，用于在过程控制仪表连接到凸缘时从第一通道接收过程流体；和　 　隔膜，所述隔膜跨过开口设置，与过程流体流体连通；密封件，所述密封件适于紧靠凸缘定位，以防止过程流体通过凸缘和隔膜泄漏，其中密封件包括位于开口中并连接到主体的环，所述环在主体未连接到凸缘（未加载）时沿着内侧环形肩部与隔膜接触。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：戴维A布罗登，
申请(专利权)人：罗斯蒙德公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]