压力传感器和用于测量过程流体的压力的压力变送器制造技术

本实用新型专利技术公开一种压力传感器和用于测量过程流体的压力的压力变送器，包括：变送器壳体、压力传感器、液压中继系统、铁磁流体和变送器电子元件。基于电容的压力传感器感测过程流体的压力和被布置在壳体内。液压中继系统包括定位在变送器壳体的外部的隔离膜片，和从压力传感器延伸到第一隔离膜片的第一隔离管。铁磁流体定位在第一隔离管中，以传送在第一隔离膜片处的过程流体的压力的变化到传感器。变送器电子元件定位在壳体内，并且被配置为接收和调节来自压力传感器的压力信号。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术一般地涉及用于工业过程控制系统中的过程仪器。更具体地说，本技术涉及油填充过程变送器，诸如具有电容式压力传感器的压力变送器。
技术介绍
过程仪器用于监控在工业生产过程中所用的过程流体的诸如压力、温度、流量和水平的过程参数。例如，过程变送器通常在多个位置处应用在工业制造设施中以沿着各种生产线监控各种过程参数。过程变送器包括响应于过程参数中的物理变化产生电输出的传感器。例如，压力变送器包括电容式压力传感器，产生作为诸如水管线、化学罐或类似物的过程流体的压力的函数的电输出。每个过程变送器还包括变送器电子元件，用于接收和处理传感器的电输出，使变送器和过程参数可以在本地或远程监测。本地监测的变送器包括显示器，诸如LCD屏幕，显示在过程变送器现场的电输出。远程监测的变送器包括电子元件，在控制回路或网络上传送电输出到诸如控制室的中央监控位置。如此配置，过程参数可以通过包括自动开关、阀门、泵和其它相似元件在控制回路中从控制室调节。使用在压力变送器中的典型的电容式压力传感器包括固定的电极板和可动电极板，其通常包括柔性传感膜片。传感膜片通过连通过程流体压力到传感器的简单液压系统连接到过程流体。该液压系统包括密封的通道，传感膜片在密封的通道中被定位在第一端处，并且柔性隔离膜片定位在第二端处以接合过程流体。密封通道填充有精确数量的液压流体，在过程流体影响隔离膜片时，液压流体调整传感膜片的位置。在过程流体的压力变化时，传感膜片的位置变化，导致压力传感器的电容变化。该压力传感器的电输出与电容相关，并且因而在过程流体压力变化时改变。压力传感器的电容由三个主要因素控制:电极板的表面面积、电极板之间的距离和电极板之间物质，典型地，液压流体，的介电常数的大小。通常期望生产尽可能小的压力传感器，使得它们可以在更多应用中使用。电极之间的间距的下限由电容器适当作用的能力限制。板的表面面积的下限取决于压力传感器产生具有与变送器电子元件兼容的最小强度的信号的所需。间距和表面积参数也限于制造公差。板之间物质的介电常数由与液压系统是兼容的填充流体的类型限制。因此，需要具有更高电容的电容式压力传感器。
技术实现思路
为了增加电容式压力传感器的电容，提出本技术。用于测量过程流体的压力的压力变送器，包括:变送器壳体、压力传感器、液压中继系统、铁磁流体和变送器电子元件。基于电容的压力传感器感测过程流体的压力和被布置在壳体内。液压中继系统包括定位在变送器壳体的外部的隔离膜片，和从压力传感器延伸到第一隔离膜片的第一隔离管。铁磁流体定位在第一隔离管中，以传送在第一隔离膜片处的过程流体的压力的变化到传感器。变送器电子元件定位在壳体内，并且被配置为接收和调节来自压力传感器的压力信号。由于铁磁流体用于将膜片处过程流体的压力变化传送给传感器，填充流体的介电常数增加由此上述的电容式压力传感器的电容增加。附图说明图1示出包括压力变送器的过程控制系统，其中使用本技术的改进的铁磁流体填充流体。图2是图1的压力变送器的示意性侧视图，包括配置用于压差测量的电容式压力传感器。图3是图2的压力变送器使用的压差模块的透视图。图4示出图3的压差模块的隔离管，具有包裹在磁屏蔽中的电磁铁。图5示出施加磁场到具有改进的铁磁流体填充流体的压力传感器与压力传感器的电容和由压力传感器产生的信号的关联的曲线图。具体实施方式图1示出其中使用本技术的过程变送器12的过程控制系统10。过程控制系统10包括过程变送器12、管道14、控制室16和控制回路18。控制室16包括通信系统20和电源22。在本实施例中，过程变送器12通过过程法兰24和歧管26与管道14连接，过程流体在管道14中流动。过程变送器12包括过程传感器和用于基于过程流体的检测到的压力产生电信号的变送器电路。过程变送器12还包括其他电器元件，用于在控制回路18上传输电信号到控制室16或诸如LCD屏幕的本地显示器，或两者。在一个实施例中，过程变送器12是用于在4_20mA回路上操作的两线式变送器。在这样一个实施例中，控制回路18包括一对导线，用于从电源22供给能量到过程变送器12。控制回路18还能够使控制室16利用通信系统20传送数据到过程变送器12和从过程变送器12接收数据。典型地，4毫安直流电流提供足够用于操作过程变送器12的传感器和变送器电路和任何本地显示器的能量。在其它实施例中，过程变送器12与控制室16在无线网络上通信。变送器12包括填充有铁磁流体的液压系统，如参照图2所讨论，铁磁流体改变压力传感器内的流体的介电常数以增加传感器的电容。图2示出包括变送器电子元件28和电容式压力传感器30的压力变送器12，电容式压力传感器30在本技术的一个实施例中包括具有由铁磁流体组成的填充流体的差压传感器。过程变送器12还包括液压隔离管38A和38B、壳体40、模块42、底座44和IXD45。传感器30感测压差P1-P2的物理变化。传感器30通过电缆46与变送器电路28电子通信。电路28调节传感器30的输出到与控制回路18兼容的格式，从而使输出中继用于在连接到电子设备28的LCD45处本地监测，或通过控制回路18连接到控制室16(图1)。在其它实施例中，变送器电路28通过无线网络进行通信。在另一些实施例中，传感器30的被调节的输出通过手持式装置可读，手持式装置与压力变送器12有线或无线链接。可以理解，本技术可以在使用填充流体以隔离压力传感器的各种压力传感器中实现。隔离管38A和38B允许压力传感器30与变送器12的外部接触。隔离管38A和38B连接传感器30到隔离膜片52A和52B。隔离膜片52A和52B被安装到底座44的平坦外表面，与过程法兰24(图1)连接。在一个实施例中，过程法兰24包括C0PLANAR 过程法兰。传感器30响应于压差P1-P2产生电子信号的换能器。在本实施例中，传感器30包括差分式基于电容的压力电池，包括传感膜片58、第一电极板60A和第二电极板60B。传感器30通过在定位在模块42内的隔离管38A和38B内的填充流体A液压耦合到底座44上的膜片52A和52B。隔离膜片52A和52B的液压耦合到过程流体压力Pl和P2。与压力Pl和P2相关的作用力通过填充流体A从隔离膜片52A和52B传送到传感膜片58，使得在隔离管38A和38B中的压力分别与压力Pl和P2相同。由此，通过填充流体A在传感器30的传感膜片58上产生压差P1-P2。填充流体A填充传感器30以围绕传感膜片58，并且占据传感膜片58与电极板60A和60B之间的空间。因此，压力传感器30的电容直接地关系到填充流体A的介电常数。填充流体A是一种胶体混合物，包括具有悬浮的铁磁颗粒的载体流体。铁磁颗粒允许变送器12的诊断测试。此外，铁磁颗粒增强传感器元件30的性能和介电特性。在本实施例中，传感膜片58典型地包括在电极板60A和60B之间设置的圆形的、不锈钢盘，电极板60A和60B典型地包括圆形、金属涂层，涂层沉积在传感器30的内部的弯曲表面上以与膜片58相对。传感膜片58夹紧在弯曲表面的外周之间，使得传感膜片58能够在电极板60A和60B之间弯曲。因此,传感器30包括三个电隔离金属板,布置为两个电容器串联，形成具有宽度和直径的大致圆柱形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测量过程流体的压力的压力变送器，其中：所述压力变送器包括：?变送器壳体；?压力传感器，用于感测过程流体的压力，所述压力传感器设置在所述变送器壳体内；?液压中继系统，包括：?第一隔离膜片，定位在变送器壳体的外部；和?第一隔离管，从压力传感器延伸到第一隔离膜片；?第一铁磁流体，定位在第一隔离管中，用于将第一隔离膜片处的过程流体的压力的变化传送到传感器；以及?变送器电子元件，定位在变送器壳体内，变送器电子元件被配置为接收和调节来自压力传感器的压力信号。

【技术特征摘要】
2011.12.06 US 13/311,7141.一种用于测量过程流体的压力的压力变送器，其中:所述压力变送器包括: 变送器壳体； 压力传感器，用于感测过程流体的压力，所述压力传感器设置在所述变送器壳体内； 液压中继系统，包括: 第一隔离膜片，定位在变送器壳体的外部；和 第一隔离管，从压力传感器延伸到第一隔离膜片； 第一铁磁流体，定位在第一隔离管中，用于将第一隔离膜片处的过程流体的压力的变化传送到传感器；以及 变送器电子元件，定位在变送器壳体内，变送器电子元件被配置为接收和调节来自压力传感器的压力信号。2.根据权利要求1所述的压力变送器，其中:液压中继系统进一步包括: 第二隔离膜片，定位在变送器壳体的外部； 第二隔离管，从压力传感器延伸到所述第二隔离膜片；以及 第二铁磁流体，设置在第二隔离管内。3.根据权利要求1所述的压力变送器，其中:压力传感器进一步包括: 电磁铁，在适当位置耦合到压力变送器以便能够施加磁场到液压中继系统。4.根据权利要求3所述的压力变送器，其中:电磁铁包括: 铁磁性芯，围绕第一隔离管缠绕；和 导电线圈，围绕铁磁性芯缠绕并且电耦合到变送器电路。5.根据权利要求4所述的压力变送器，其中压力传感器进一步包括: 围绕导电线圈缠绕的磁屏蔽。6.根据权利要求1所述的压力变送器，其中:压力传感器包括基于电容的压力传感器。7.一种压力传感器，其中:所述压力传感器包括: 单元体,所述单元体包...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特·卡尔·海德克，
申请(专利权)人：罗斯蒙德公司，
类型：实用新型
国别省市：