專利名稱：帶有過壓通氣孔的過程變送器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工業(yè)過程中使用的現(xiàn)場設(shè)備，尤其涉及用于傳輸監(jiān)視或者 控制工業(yè)過程的過程變量的變送器。
背景技術(shù)：
通常情況下，電子現(xiàn)場設(shè)備(比如過程變送器)在監(jiān)控工業(yè)過程操作 中使用，比如在煉油廠、化學(xué)處理廠、紙張加工廠、生物化學(xué)工廠、醫(yī)藥 廠以及食品和飲料廠等工廠中。用于監(jiān)控工業(yè)過程的過程變送器可以測量 壓力、流量、儲罐中液位或物質(zhì)水平、溫度及振動等。此外，用于工業(yè)過 程控制的現(xiàn)場設(shè)備還可能包括分析電子儀器、診斷電子儀器，以及其它用 于過程檢測的電子儀器，甚至電子，液壓和氣動驅(qū)動儀器。
過程變送器通常放置于有液體、灰塵、潮濕以及有各種工業(yè)污染物的 地方。在有些情況下，還可能放在有處理液體，如酸性溶液或者堿性溶液 的地方。液體也可包括用于清洗工廠設(shè)備的液體噴霧。液體有可能滴到、 濺到或噴灑到過程變送器及其鬼子連接裝置上。另外，環(huán)境中的灰塵、潮 濕和液體有可能污染并降解劣化過程變送器的電路和它的及其及其電子 連接裝置中的電路。
為了保護(hù)過程變送器的電路免受環(huán)境的影響，通常將變送器殼密封。
密封的布置應(yīng)符合防爆標(biāo)準(zhǔn)，以減少易燃物質(zhì)著火的可能性。于2000年7 月18號公布Frick等人的美國專利(專利號6，089，097)描述了一種過程 變送器結(jié)構(gòu)，此專利描述了一個內(nèi)部安全柵。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種用于傳輸監(jiān)視或者控制工業(yè)過程的 帶有過壓通氣孔的過程變量的變送器，為過程變送器的密封變送器殼提供 一個過壓通氣孔。在一種配置中，變送器連接至工業(yè)過程并測量一個過程變量。此變送器包含一個帶有空腔的外殼。通過配置一個過程聯(lián)結(jié)來把空
腔和工業(yè)過程連接在一起。并通過一個過壓通氣孔來將腔體中的過壓導(dǎo)出
到變送器外殼之外。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明通過了一種連接到工業(yè)過程的用于測量過程
變量的變送器，包括
包含有腔體的變送器外殼，所述腔體配置有用來測量過程變量的測量
電路；
過程聯(lián)結(jié)，用來把所述腔體連接到工業(yè)過程；以及
過壓通氣孔，用來把第一個腔體中的過壓釋放到變送器的周圍環(huán)境中。
此外，根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，該變送器包括位于所述腔體中的隔 板，用來把腔體分為第一腔體和第二腔體并且在它們之間形成密封。
此外，根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述測量電路位于第二個腔體中。 此外，根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，述隔板帶有測量電路。 此外，根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述第一個腔體中包括壓力傳感器。 此外，根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述測量電路連接到一個兩條線組 成的過程控制環(huán)。
此外，根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述變送器電路完全由兩條線組成 的過程控制環(huán)供電。
此外，根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，該變送器包括壓力傳感器和到過壓 通氣孔的放氣連接。
此外，根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述過壓通氣孔延伸到變送器外殼 之外，并包括一兩者之間的防火密封。
此外，根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，過壓通氣孔包括一個可變形部件， 其在所述腔體中有過壓時會變形，還包括一個位于所述腔體和變送器外殼 之間的放氣通道。
此外，根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述過壓通氣孔包括一個用來探測 過壓通氣孔狀態(tài)的傳感器。
此外，根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述測量電路被連接到所述傳感器， 并在檢測到過壓情況時有輸出。此外，根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述過壓通氣孔用來把第一個腔體 中的過壓釋放出去。
本發(fā)明還提供了一種用于控制測量過程變量的工業(yè)過程測量變送器 過壓的方法，包括
提供一包含有腔體的變送器外殼，該腔體配置有用來測量過程變量的 測量電路；
把所述腔體耦合到工業(yè)過程；
把所述腔體中的過壓釋放到變送器外殼之外的外部環(huán)境中。 此外，根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，包括把腔體密封以形成第一腔體和 第二腔體。
此外，根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述測量電路位于第二個腔體內(nèi)。 此外，根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述隔板帶有測量電路。 此外，根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述第一個腔體中包括壓力傳感器。 此外，根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述測量電路被連接到一個由兩條
線組成的過程控制環(huán)。
此外，根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，包括由兩條線組成的過程控制環(huán)供
電的變送器供電電路。
此外，根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，包括一個壓力傳感器和一個到過壓
通氣孔的放氣連接。
此外，根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述過壓通氣孔包括一個可變形部
件，它在腔體內(nèi)有過壓時會變形，還包括一個位于腔體和變送器外殼之間
的放氣通路。
此外，根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述過壓通氣孔包括一個用來探測 過壓通氣孔狀態(tài)的傳感器。
此外，根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，在檢測到過壓情況時提供輸出信號。


圖1是按照本發(fā)明的一個實(shí)施例所作的現(xiàn)場設(shè)備的簡化框圖。
圖2是圖1中的變送器的一個簡化截面圖。
圖3是圖1中的變送器的一個更為詳細(xì)的截面圖。圖4A是按照本發(fā)明一個實(shí)施例作的過壓通氣孔在正常操作過程中的 側(cè)面截面圖。
圖4B是圖4A在發(fā)生過壓情況時的過壓通氣孔的側(cè)面截面圖。
具體實(shí)施例方式
如背景部分所述，過程變送器用于在工業(yè)過程中用于與過程耦合，并 對變量進(jìn)行測量。其中，過程變量包括壓力、溫度、流量等。過程變送器 通常包含一個密封的變送器殼或者帶有傳感器和過程變送器電路的外殼。 在過程變送器的一種配置中，用一個隔板來把變送器外殼的空腔分為第一 空腔和第二空腔。此配置在名稱為"采用集成電路卡作環(huán)境和電磁/射頻干 擾防護(hù)器件的現(xiàn)場組件"(申請人Kelly M. Orth和Chad Mc Guire,申請 日期2004年9月16日)的共同專利申請中(申請?zhí)?0/942,340)中進(jìn) 行了描述，本申請參考了此專利的全部內(nèi)容。在此配置中，隔板可以用做 第一個腔體和第二個腔體之間的密封。然而，如果變送器中的一個器件出 了問題，并且導(dǎo)致過程壓力直接作用于其中的一個腔體，則這個壓力有可 能穿過隔板密封并進(jìn)入第二個腔體。這種情況是需要避免的，例如，在第 二個腔體含有額外的電路時。本發(fā)明為腔體提供一個過壓通氣孔來將第一 個腔體中的過壓導(dǎo)出到變送器殼外。這樣就減輕了作用于隔板密封上的壓 力，因此減小了壓力穿透隔板密封并到達(dá)第二個腔體的可能性。
圖1展示了按照本發(fā)明的一個實(shí)施例作的過程變送器系統(tǒng)100的簡化 框圖。過程變送器102被連接到處理管道段104來測量與處理管道段104 中的液體的參數(shù)或者過程變量。過程變送器102通過現(xiàn)場布線108耦合到 控制中心106。通常情況下，現(xiàn)場布線包括電源線、地線和通訊連接線。 現(xiàn)場布線108可能包含兩條或者兩條以上的線。在另一種實(shí)施例中，現(xiàn)場 布線108提供了電源線和地線，但是變送器102和控制中心106之間的通 訊是無線通訊(沒有顯示)。在一個特定的配置中，現(xiàn)場布線108包括兩 條己知類型的過程控制環(huán)線。示例的過程控制環(huán)線包括使用4至20毫安 信號進(jìn)行通訊的，或者使用數(shù)字通訊協(xié)議如HART通訊協(xié)議(一種現(xiàn)場通 訊協(xié)議)進(jìn)行通訊的等。在這種配置中，變送器中的電路完全由兩條過程 控制環(huán)線進(jìn)行供電。
8通常情況下，變送器102包括一個帶有蓋112的外殼110。外殼110 通過密封的基座或者過程聯(lián)結(jié)114來耦合到管道段104。過程聯(lián)結(jié)114可 以連接到一個連接法蘭或者由用戶提供的其它附加裝置來完成特定的安 裝。為了打開機(jī)殼110并把變送器殼110中的電子器件連接到控制中心106 上，在殼體110上通過一個布線導(dǎo)管116來為現(xiàn)場布線108提供一個開口。
圖2是按照本發(fā)明的一個實(shí)施例作的過程變送器102的一個簡化截面 圖。變送器102通常包含一個內(nèi)部帶有腔體的變送器外殼112。隔板144 位于腔體142內(nèi)并將腔體142分成第一個腔體146和第二個腔體148。隔 板144提供腔體146和148之間的密封。
在圖2的配置中，在過程聯(lián)結(jié)114處，第一個腔體146把一個工業(yè)過 程耦合到一個過程壓力。 一個過程變量傳感器150和傳感器電路152位于 第一個腔體146內(nèi)。例如，傳感器150可以是一個壓力傳感器，用為接收 過程壓力并為傳感器電路152提供和過程壓力相關(guān)的電信號輸出。測量電 路156位于第二個腔體148內(nèi)，用于把和感應(yīng)到的壓力相關(guān)的信號輸出到 過程控制環(huán)108。在一種配置中，隔板144由用于帶有測量電路156的電 子電路板構(gòu)成。在題為"采用集成電路卡組件作環(huán)境和電磁/射頻干擾防護(hù) 的現(xiàn)場組件"的共同專利申請中(專利號10/942,340，申請日期2004年9 月16日，申請人KellyM.Orth和ChadM.McGuire)討論了此實(shí)例中的 隔板144的配置。
在本發(fā)明中， 一個過壓通氣孔160被放置在第一個腔體146和變送器 外殼112中并延伸到腔體146和外殼112的外部。當(dāng)腔體146和周圍環(huán)境 之間的壓力差超過一個預(yù)先設(shè)定的閾值時，過壓通氣孔160將把腔體146 和變送器外殼112的外圍環(huán)境耦合在一起。例如，可以把預(yù)先選定的閾值 設(shè)置成小于腔體146中引起密封隔板144失效的壓力。
圖3是過程變送器102的一個比圖2更為詳細(xì)的截面圖。在圖3的配 置中，隔板144也也帶有測量電路156。 一個終端塊162和測量電路156 耦合并在其上攜帶終端164。終端164用于把測量電路156耦合到過程控 制環(huán)108。
在圖3中，密封170用來密封位于腔體146和148之間的隔板144。 密封方法可以是任何合適的方法或者技術(shù)，用來為腔體146和148之間的隔板提供密封。
在圖3中，放氣管道172用來把傳感器150連接到過壓通氣孔160。 在這個配置中，過壓通氣孔160有兩個功能作為傳感器150的正常通風(fēng) 和作為腔體146的過壓通氣孔。壓力傳感器150通過主密封174來耦合到 過程流體。例如，主密封可以一端由帶有過程流體的隔離隔膜，另一端由 載有隔離流體176的毛細(xì)管178組成。當(dāng)壓力作用于毛細(xì)管時，此壓力被 傳遞給隔離流體176和壓力傳感器150。 一個過程接口 180，比如歧管或 者類似的東西，用來將過程聯(lián)結(jié)114耦合到工業(yè)過程。例如，可用歧管將 變送器102連接到過程管道。
在圖3的配置中，過壓通氣孔160引入了兩個防火通路182A和182B 到腔體146。防火通路182B由通氣孔自身提供；防火通路182A在通氣孔 160耦合到殼112的地方引入。防火通路182A和182B安裝時必須符合相 應(yīng)的防火要求。圖4A和4B是過壓通氣孔160的側(cè)面截面圖。在圖4A中， 顯示了在正常工作狀態(tài)中的過壓通氣孔160。在圖4B中，顯示了在過壓 放氣狀態(tài)的過壓通氣孔160。過壓通氣孔160包括一個中心插件184，它 伸展到由通氣罩186保護(hù)的外殼112。 一個密封聯(lián)結(jié)188把放氣管道172 連接到過壓通氣孔160。防火通路182B包括一個穿越插件184的開口，它 可用合適的方法(如燒結(jié))來密封到密封聯(lián)結(jié)188上。位于插件184和外 殼112之間的防火通路182A也可以用合適的方法密封。另外，插件184 能被旋入殼體112內(nèi)的螺孔中，配備了一個出氣蓋l卯來防止防火通路 182B被堵塞或者擋住，以及減少在清洗過程中水直接沖擊造成的影響。
在圖4A中，放氣管道172的作用在于通過防爆通路182B把圖3中 的傳感器150的過壓釋放到周圍環(huán)境中。然而，在圍欄146內(nèi)發(fā)生過壓情 況時，在放氣管道172和密封聯(lián)結(jié)188之間形成了一個開口 191，如圖4B 所示。這樣就形成了放氣通路192，此通路通過防火通路182B，由第一個 腔體146到外部環(huán)境。可以通過調(diào)整放氣管道172和密封聯(lián)結(jié)188之間的 密封強(qiáng)度來控制在放氣通路192處的過壓情況。
在一種配置中，過壓通氣孔160可以把發(fā)生一次以上的過壓排放出去。 然而，在另一種配置中， 一旦有過壓發(fā)生就被排放掉，則第一個腔體146 和周圍環(huán)境之間的過壓通氣孔160將一直保持開通狀態(tài)。在另一個例子中，一個傳感器194連接到測量電路156，并且提供一個用來指示過壓通氣孔 160的狀態(tài)或者情況的輸出信號。例如，可以用一個信號來指示位于第一 個腔體146和周圍環(huán)境之間的過壓通氣孔160己經(jīng)打開，或者以前被打開 過。此信息可以通過過程控制環(huán)108傳遞，以便通知操作員需要維修保養(yǎng)。 此信息也可用于警告過程流體已經(jīng)放氣到周圍環(huán)境中。過壓通氣孔160可 由任何合適的物質(zhì)組成。例如，放氣管道172可以用過壓時可彎曲或被壓 縮的非金屬管來組成。
盡管介紹時本發(fā)明采用的實(shí)例為最佳實(shí)例，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員可在 不違背本發(fā)明的精神和范圍的前提下，在形式上和細(xì)節(jié)上做修改。雖然在 次介紹的具體配置中采用了一個隔板來把變送器殼分成第一腔體和第二 腔體， 一種配置可以沒有隔板并且變送器可以只包括單一腔體。過壓通氣
孔可以包括任何配置，并不限于以上描述的具體配置。比如，另一個示例 配置可以是彈簧加載的鎖定球檢測閥門。對于某一裝置，過壓通氣孔的布 置最好能符合防火標(biāo)準(zhǔn)和防爆標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1、一種連接到工業(yè)過程的用于測量過程變量的變送器，其特征在于包括包含有腔體的變送器外殼，所述腔體配置有用來測量過程變量的測量電路；過程聯(lián)結(jié)，用來把所述腔體連接到工業(yè)過程；以及過壓通氣孔，用來把第一個腔體中的過壓釋放到變送器的周圍環(huán)境中。
2、 如權(quán)利要求1所述的連接到工業(yè)過程的用于測量過程變量的變送 器，其特征在于包括位于所述腔體中的隔板，用來把腔體分為第一腔體 和第二腔體并且在它們之間形成密封。
3、 如權(quán)利要求2所述的連接到工業(yè)過程的用于測量過程變量的變送 器，其特征在于所述測量電路位于第二個腔體中。
4、 如權(quán)利要求2中所述的連接到工業(yè)過程的用于測量過程變量的變 送器，其特征在于所述隔板帶有測量電路。
5、 如權(quán)利要求2中所述的連接到工業(yè)過程的用于測量過程變量的變 送器，其特征在于所述第一個腔體中包括壓力傳感器。
6、 如權(quán)利要求1中所述的連接到工業(yè)過程的用于測量過程變量的變 送器，其特征在于所述測量電路連接到一個兩條線組成的過程控制環(huán)。
7、 如權(quán)利要求6中所述的連接到工業(yè)過程的用于測量過程變量的變 送器，其特征在于所述變送器電路完全由兩條線組成的過程控制環(huán)供電。
8、 如權(quán)利要求1中所述的連接到工業(yè)過程的用于測量過程變量的變 送器，其特征在于包括壓力傳感器和到過壓通氣孔的放氣連接。
9、 如權(quán)利要求1中所述的連接到工業(yè)過程的用于測量過程變量的變 送器，其特征在于所述過壓通氣孔延伸到變送器外殼之外，并包括一兩者之間的防火密封。
10、 如權(quán)利要求1中所述的連接到工業(yè)過程的用于測量過程變量的變 送器，其特征在于過壓通氣孔包括一個可變形部件，其在所述腔體中有 過壓時會變形，還包括一個位于所述腔體和變送器外殼之間的放氣通道。
11、 如權(quán)利要求1中所述的連接到工業(yè)過程的用于測量過程變量的變 送器，其特征在于所述過壓通氣孔包括一個用來探測過壓通氣孔狀態(tài)的 傳感器。
12、 如權(quán)利要求11中所述的連接到工業(yè)過程的用于測量過程變量的 變送器，其特征在于所述測量電路被連接到所述傳感器，并在檢測到過 壓情況時有輸出。
13、 如權(quán)利要求2中所述的連接到工業(yè)過程的用于測量過程變量的變 送器，其特征在于所述過壓通氣孔用來把第一個腔體中的過壓釋放出去。
14、 一種用于控制測量過程變量的工業(yè)過程測量變送器過壓的方法， 其特征在于包括提供一包含有腔體的變送器外殼，該腔體配置有用來測量過程變量的 測量電路；把所述腔體耦合到工業(yè)過程；把所述腔體中的過壓釋放到變送器外殼之外的外部環(huán)境中。
15、 如權(quán)利要求14中所述的方法，其特征在于包括把腔體密封以 形成第一腔體和第二腔體。
16、 如權(quán)利要求15中所述的方法， 第二個腔體內(nèi)。
17、 如權(quán)利要求15中所述的方法， 電路。
18、 如權(quán)利要求15中所述的方法， 包括壓力傳感器。
19、 如權(quán)利要求14中所述的方法， 接到一個由兩條線組成的過程控制環(huán)。
20、 如權(quán)利要求19中所述的方法， 的過程控制環(huán)供電的變送器供電電路。
21、 如權(quán)利要求14中所述的方法， 器和一個到過壓通氣孔的放氣連接。
22、 如權(quán)利要求14中所述的方法，其特征在于所述過壓通氣孔包 括一個可變形部件，它在腔體內(nèi)有過壓時會變形，還包括一個位于腔體和其特征在于: 其特征在于:其特征在于:其特征在于:其特征在于: 其特征在于:所述測量電路位于 所述隔板帶有測量 所述第一個腔體中 所述測量電路被連 包括由兩條線組成 包括一個壓力傳感變送器外殼之間的放氣通路。
23、 如權(quán)利要求14中所述的方法，其特征在于所述過壓通氣孔包 括一個用來探測過壓通氣孔狀態(tài)的傳感器。
24、 如權(quán)利要求23中所述的方法，其特征在于在檢測到過壓情況 時提供輸出信號。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種帶有過壓通氣孔的過程變送器，該過程變送器(102)外殼(112)上具有過壓通氣孔(160)，用來連接到工業(yè)過程和用于測量過程變量。變送器(102)包括帶有空腔(146)的外殼。一過程聯(lián)結(jié)用于將該空腔(146)連接到工業(yè)過程。過壓通氣孔(160)用于將空腔(146)中的過壓釋放到變送器外殼之外。
文檔編號G01L19/06GK101310235SQ200680042955
公開日2008年11月19日 申請日期2006年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月17日
發(fā)明者查德·M·馬庫里, 西奧多·H·夏內(nèi)利 申請人:羅斯芒特公司