[发明专利]高温压力变送器组件

说明书

技术领域

本发明涉及用于工业过程监视和控制系统中类型的过程控制变送器(或传送器)。更具体地说，本发明涉及在高温环境中测量过程变量的变送器。

背景技术

过程监视与控制系统用于监视和控制工业过程的操作。工业过程用于制造诸如精制油、药品、纸张、食品等的各种产品的生产中。在大型仪器中，为了在期望的参数范围内操作，这些过程必须得到监视和控制。

“变送器”已成为用于描述连接到过程设备并用于传感过程变量的设备的术语。示例过程变量包括压力、温度、流量和其它。通常，变送器位于远程位置(即在“现场”)，并将传感的过程变量送回到中央控制室。包括有线和无线通信的多种技术被用于发送过程变量。一种普通的有线通信技术使用称作双线过程控制回路，其中单对线用于传送信息以及为变送器供电。一种较好建立的信息传送技术是经过程控制回路将当前电流控制在4mA和20mA之间。在4-20mA范围内的电流值能够被映射为过程变量的对应值。

一种类型的变送器是压力变送器。通常，压力变送器是测量过程的流体压力的任何类型的变送器(术语流体包括气体和液体及其组合)。压力变送器能够被用于直接测量包括压差、绝对压力或表压力的压力。此外，使用已知技术，基于两个位置间的过程流体的压差，压力变送器能够被用于测量过程流体的流动。

典型地，压力变送器包括经隔离系统连接(或耦合)到过程流体的压力的压力传感器。该隔离系统例如可包括：与过程流体物理接触的隔离膜；和在隔离膜和压力传感器之间延伸的隔离填充流体。该填充流体优选地包括诸如油的实质上不能压缩的流体。当过程流体对隔离膜施加压力，所施加压力的变化经隔离流体跨过隔离膜传递，并到达压力传感器。这种隔离系统防止了压力传感器的精密构件直接暴露于过程流体。

在一些过程环境中，过程流体会经受相当高的温度。然而，典型的变送器具有250-300°F的最大工作温度。即使在变送器能够经受高温的情况中，极端的温度仍能够导致压力测量的误差。在温度超过压力变送器的最大温度的过程中，变送器本身的位置必须远离过程流体，并使用长的毛细管连接到过程流体。毛线管能够为许多英尺，并且在管中承载隔离流体。所述管的一端经隔离膜安装到过程流体，并且管的另一端连接到压力变送器。这种长毛细管和隔离膜通常称作“远程密封”。

远程密封结构的引入增加了安装的成本和复杂性，并降低了压力测量的准确性。此外，附加的构件提供了另一可能的设备故障源。

发明内容

一种用于测量过程流体的压力的压力变送器组件包括隔离膜组件。所述隔离膜组件包括隔离膜，所述隔离膜构造为沿过程接口侧连接(或耦合)到过程流体的，并且限定了与过程接口侧相对的隔离腔。压力传感器被安装到隔离膜组件，并与隔离膜组件物理间隔开。导管从隔离腔延伸到压力传感器。还能够使用温度补偿。还提供一种方法。

附图说明

图1是显示其中压力传感器与隔离膜组件间隔开以提供热隔离的压力变送器组件的视图。

图2是过程变送器偏置组件的横截面视图。

图3是包括变送器偏置组件的压力变送器组件的横截面视图。

图4是压力变送器组件的另一实施例的横截面视图。

图5是根据另一实施例的压力变送器组件的横截面视图。

图6A和图6B是显示过程温度对压力变送器组件的构件的影响的曲线。图6A针对现有技术结构，图6B针对根据本发明的结构。

图7是显示用于补偿压力传感器测量的温度传感器的位置的压力变送器组件的横截面视图。

具体实施方式

本发明针对用于测量过程流体的过程变量类型的工业变送器，其中过程流体和/或过程环境处于相对高温。利用本发明，压力传感器和变送器电子设备与过程流体间隔开，以实现与过程流体的热隔离(或热绝缘)。然而，本发明的构造不需要在背景技术部分中讨论的远程密封技术。还能够利用温度补偿。

在诸如制药、生物技术、食品和饮料技术等的加工工业中使用的电子工业压力变送器通常具有特殊要求。例如，它们经常需要测量极高温度的过程液体的压力。在两个“批次”的处理之间出现的清洁过程期间，它们经常需要经受极高温度。所述清洁过程被称作″现场(或原地)清洁″(CIP)和/或″现场(或原地)消毒″(SIP)。这些过程将过程接口暴露于超过200℃的温度。此外，期望地，压力测量变送器不仅经历清洁过程，而且还要在清洁过程期间和之后提供最小的误差。这使得下一“批次”尽快地开始。如果在清洁过程期间存在误差，则期望测量设备快速返回其校正参数，且不会在清洁处理后的输出中存在偏差。