專利名稱:與法蘭盤連接套管接頭接合的無(wú)凸緣傳感器的制作方法
本發(fā)明涉及直接接到工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)接頭上的隔離壓力傳感器。
工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的做法是，用一個(gè)或多個(gè)法蘭盤連接套管接頭把作業(yè)管道可拆卸地連接到隔離壓力傳感器上去。法蘭盤連接套管接頭是一個(gè)連接裝置，它將傳輸加壓的流體的作業(yè)管道接到壓力傳感器上的一個(gè)起凸緣的表面上。該法蘭盤連接套管接頭的典型結(jié)構(gòu)是在面向第一方向的第一表面上有一個(gè)居中攻扣的裝配件，該裝配件將作業(yè)管道以機(jī)械方法聯(lián)接到法蘭盤連接套管接頭上，并將作業(yè)管道與法蘭盤連接套管接頭間予以密封。該法蘭盤連接套管接頭還有第二個(gè)表面，該表面是朝向與第一方面相反的第二方向，適用于與壓力傳感器上的笨重法蘭盤耦合。該法蘭盤連接套管接頭通過(guò)一對(duì)螺栓被可拆卸地連接到傳感器的那個(gè)起凸緣的表面上，這一對(duì)螺栓還用來(lái)壓緊套在法蘭盤連接套管接頭表面上的一個(gè)中心流體開(kāi)孔周圍的密封墊圈。該法蘭盤連接套管接頭可使傳感器連接到一個(gè)帶螺紋的管道上，而既不用旋轉(zhuǎn)管道也不用旋轉(zhuǎn)傳感器就能使之與管道螺紋嚙合。位于法蘭盤連接套管接頭的第二個(gè)表面的流體開(kāi)孔較小，而螺栓之間的間隔受到限制，因此，把流體從位于法蘭盤連接套管接頭上的較小的受限制的開(kāi)孔引導(dǎo)到傳感器中的一個(gè)較大的隔離器膜板上，要使用一個(gè)笨重的中間法蘭盤。
現(xiàn)用的標(biāo)準(zhǔn)連接套管接頭每個(gè)上都有一對(duì)安裝螺栓，兩個(gè)螺栓的設(shè)置滿足螺栓中間距為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)值1.59cm(1 5/8 吋)，而且這兩個(gè)螺栓的中心定在一個(gè)將流體引向傳感器的中心泄壓孔上。該中心泄壓孔通常是開(kāi)了螺紋的，以便于與管道連接。為了與輸入壓力源連接，接頭必須被旋入或擰進(jìn)管道上去。另外，一個(gè)三閥門歧管已被置于管接頭和傳感器的法蘭盤之間，這個(gè)歧管含有另一個(gè)較昂貴又較笨重的中間構(gòu)件，這個(gè)構(gòu)件的兩側(cè)具有相同工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的螺栓安裝結(jié)構(gòu)。
在已有的傳感器中，通常使用的隔離器膜片太大，難以安裝到螺栓安裝式的法蘭盤連接套管接頭中，因此必須使用美國(guó)專利4，466，290號(hào)中所描述的笨重法蘭盤來(lái)為流體開(kāi)辟?gòu)呐c接頭配合的法蘭盤表面到與傳感器上一個(gè)表面配合的法蘭盤平面之間的通道，這后一法蘭盤平面相當(dāng)大，足以容納那個(gè)隔離器的大膜片。隔離器膜片通過(guò)某種不可壓縮的流體起到將壓力耦合到傳感器中的壓力敏感元件上的作用。
由于壓力敏感元件要求在隔離器膜片后面有較大的流體容積，以及填充的流體隨溫度升高而膨脹，所以已有的傳感器要求較大的隔離器。隔離器膜片必須較大，以便使其能足夠地適應(yīng)容積的變化，而不致由于敏感元件自身的壓力變化引起壓力測(cè)量誤差。此外，已有的敏感元件要求填充流體較大的位移來(lái)完成啟動(dòng)，所以敏感元件的滿標(biāo)度偏轉(zhuǎn)需要一個(gè)相對(duì)來(lái)說(shuō)較大的隔離膜片，以便使足量的隔離流體運(yùn)動(dòng)，以提供上述的位移。
這樣，當(dāng)廣泛使用標(biāo)準(zhǔn)的連接套管接頭時(shí)，它們肯定要被分別栓接到法蘭盤裝置上，而該法蘭裝置隨后又被栓接到傳感器上，從而增加了必須的密封墊圈的個(gè)數(shù)和必須的螺栓的個(gè)數(shù)，也增加了整個(gè)傳感器裝置的重量。密封墊圈的個(gè)數(shù)多、尺寸大可導(dǎo)致流體泄露并限制了傳感器的可靠性。法蘭盤暴露于受壓流體的面積過(guò)大，容易導(dǎo)致把一個(gè)相當(dāng)大的力傳遞給法蘭盤螺栓，產(chǎn)生了潛在的破裂可能性。
本發(fā)明涉及到一種無(wú)凸緣壓力傳感器裝置，它排除了傳感器和耦合構(gòu)件(諸如標(biāo)準(zhǔn)的法蘭盤連接套管接頭)之間加裝笨重法蘭盤的必要性。這些標(biāo)準(zhǔn)的連接套管接頭相對(duì)于一個(gè)中心軸配置構(gòu)制成工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)螺栓，該中心軸還構(gòu)成與這些接頭連接的管道的軸。這樣，本發(fā)明的一個(gè)特點(diǎn)是，傳感器直接與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)連接套管接頭連接，從而使接頭的一個(gè)表面直接與傳感器的一個(gè)表面耦合。這一點(diǎn)是靠以下手段完成的，一是減小用于隔音由傳感元件檢測(cè)的流體的隔音膜片的尺寸，二是使用附在接頭上的螺栓來(lái)提供對(duì)傳感器的必要的密封力。
當(dāng)使用如美國(guó)專利4370890號(hào)所述的帶有內(nèi)裝過(guò)壓保護(hù)的敏感元件時(shí)，與不帶有內(nèi)裝過(guò)壓保護(hù)的敏感元件相比，其總的油量以及排出油量較小。帶有與壓力敏感元件分離的過(guò)壓保護(hù)裝置的傳感器要求較大的油量，例如象戴東馬斯奧(DiDomizio)的美國(guó)專利4218925號(hào)所表示的那樣。
當(dāng)前的小型固體敏感元件是用硅分批制做的，并且具有非常堅(jiān)硬的膜片(例如用硅或其它合適的材料制作，而這些材料較脆易碎)，所以當(dāng)它們從靜止或零位置被移動(dòng)到滿標(biāo)度時(shí)，要求小的排出油量。當(dāng)配有內(nèi)裝過(guò)載保護(hù)裝置時(shí)，就象萘基特(Knecht)等人的美國(guó)專利4，578，735號(hào)或福里克(Frick)的美國(guó)專利4，603，371號(hào)所示的那樣，則傳感器的總油量可以相應(yīng)地保持為小值，例如小于0.16至0.82立方厘米(0.01至0.05立方吋)。這樣，當(dāng)使用隔離膜片時(shí)，它們作為對(duì)一般流體起作用的靈活的膜片，這又直接對(duì)敏感元件膜片作用。這樣，為使敏感膜片滿標(biāo)度偏移所必須的由隔離膜片移走的不可壓縮流體的容積就大大地減小了。這意味著，隔離膜片必須做較小的偏移，而構(gòu)成在隔離膜片與敏感元件之間進(jìn)行力的傳遞材料的油的容量也要減小。溫度引起的這種油的容量變化因此也小了，所以隔離膜片尺寸的減小可以做到。
本發(fā)明包括的結(jié)構(gòu)中有一個(gè)傳感器，它提供指示工作流體壓力的輸出信號(hào)，工作流體通過(guò)連接接頭進(jìn)入與接受該流體的接頭相連接的輸入口中。該輸入口的制作方式是它有一個(gè)耦合表面，該表面面對(duì)著帶有密封裝置的標(biāo)準(zhǔn)連接接頭，上述密封裝置置于上述耦合表面上，從而把從接頭到輸入口間輸引工作流體的通道加以密封。用螺栓來(lái)連接接頭和傳感器，并壓緊上述密封裝置，這些螺栓用于連接接頭的標(biāo)準(zhǔn)螺栓。隔離器裝置置于輸入口裝置中，隔離器膜片表面面向接頭，并且它的周圍被密封裝置環(huán)繞，以便將來(lái)自工作流體的壓力信號(hào)耦合到傳感器上。隔離膜片對(duì)裝在密閉室和通向敏感元件的通道內(nèi)的不可壓縮流體起作用，而敏感元件接收來(lái)自隔離器的壓力。實(shí)際上不可壓縮的流體被隔離器膜片或隔離器裝置的偏移所移動(dòng)，然后作用到傳感器的敏感元件上。
隔離器可以這樣制作，可使之裝在螺栓式標(biāo)準(zhǔn)接頭之間。隔離器還可以這樣制作可使它們裝在加于標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)接頭之上的標(biāo)準(zhǔn)密封環(huán)內(nèi)，這樣它們的直徑被限于1.85厘米(0.728吋左右)。壓力敏感元件可以直接位于隔離器之后，或者與隔離器膜片耦合，或者使由于隔離器膜片運(yùn)動(dòng)引起移動(dòng)的不可壓縮流體，通過(guò)通道流入設(shè)在傳感器中別處的一個(gè)敏感元件上。
在本發(fā)明的另一種形式中，傳感器的構(gòu)成中可有一個(gè)稍大一些的隔離膜片和一個(gè)置于接頭和傳感器表面之間的接合環(huán)。傳感器表面和接頭以面對(duì)面壓緊的形式緊緊地連接在一起。而直徑較大的截面則面向傳感器，并密封在傳感器上。
本發(fā)明的另外一種形式允許更大的隔離器膜片，大到其作用區(qū)域的直徑約為3.0厘米(1.2吋)。這些膜片一般傾向于同一個(gè)壓差傳感器一起使用。通過(guò)將兩個(gè)隔離器膜片置于一個(gè)4.13×5.40(厘米2)(1 5/8 吋×2 1/8 吋)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)螺栓式樣中，這樣做是使與兩個(gè)并排的連接套管接頭配合使用的四個(gè)螺栓，能夠允許上述連接套管接頭中的一個(gè)繞其中心旋過(guò)另一個(gè)所必須的條件，然后用一個(gè)連接套管盤去承載壓力，因而使連接套管接頭的中心偏離隔離器膜片中心，這樣不用笨重的法蘭盤，也可以容納較大的隔離器膜片。螺栓中心線的4.13×5.40(厘米2)(1 5/8 吋×2 1/8 吋)的矩形式樣，是將作業(yè)管道與壓差傳感器進(jìn)行連接的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)式樣。4.13厘米(1 1/8 吋)這個(gè)尺寸是法蘭連接套管接頭的螺栓間隔的特征尺寸，而按照ANSI標(biāo)準(zhǔn)B16.36條，即“鋼注孔法蘭盤標(biāo)準(zhǔn)”，2.40厘米(2 5/8 吋)這個(gè)間隔是與對(duì)注孔法蘭連接機(jī)構(gòu)的連接相兼容的。連接套管盤不是笨重的法蘭盤，但有一個(gè)比較薄的平板，該平板借助與用來(lái)擰緊接頭而同一螺栓被壓緊，從而將傳感器本體和接頭密封。
這里公開(kāi)的無(wú)凸緣傳感器的使用減少了費(fèi)用，也減少了重量，從而使傳感器的安裝變得容易。與現(xiàn)有技術(shù)相比，無(wú)凸緣傳感器還有其固有可靠性方面的優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)楣ぷ髁黧w密封墊的數(shù)量和尺寸都減少了，而且流體壓力所產(chǎn)生的并為螺栓承載的力也減小了。操作是無(wú)法兼顧的，特別當(dāng)具有對(duì)于全標(biāo)度偏移油量變化少的敏感元件可利用時(shí)，較小的隔離器膜片便可提供足夠的運(yùn)動(dòng)以保證在整個(gè)壓力范圍內(nèi)操作，而且還對(duì)隔離器流體由溫度引起的容量差異提供了充分的保護(hù)。
圖1是按照本發(fā)明制作的壓差檢測(cè)傳感器的視圖，其中一些另件剖開(kāi)了，還有一些另件被剖掉了;
圖2是對(duì)圖1沿2-2線進(jìn)行剖切的剖視圖;
圖3是對(duì)圖1沿3-3線進(jìn)行剖切的剖視圖;
圖4是本發(fā)明的一種改型的另件分解透視圖，它表示了隔離器和敏感元件裝置，該裝置安裝在工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)連接套管接頭和實(shí)際裝配的傳感器箱體之間。
圖5是對(duì)沿著向工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)連接套管接頭的輸入線的軸的方向觀看時(shí)，本發(fā)明的另一種改型的視圖;
圖6是對(duì)圖5沿6-6線方向剖切的剖視圖;
圖7是對(duì)圖6沿7-7線剖切的剖視圖;
圖8是對(duì)圖6沿8-8線剖切的剖視圖;
圖9是對(duì)本發(fā)明的另一種改型的垂直剖視圖，它表示了一個(gè)位于標(biāo)準(zhǔn)連接套管接頭和傳感器本體之間的接合環(huán);
圖10是對(duì)圖9沿10-10線剖切的剖面圖;
圖11是圖1的傳感器的透視圖，該傳感器通過(guò)一個(gè)三閥門歧管連接到法蘭連接套管接頭上。
圖12是圖1所示的傳感器直接連接到法蘭連接套管接頭上時(shí)的透視圖。
通常以10表示的壓力傳感器是一種壓差傳感器，它有箱體11，用來(lái)放置適當(dāng)設(shè)計(jì)的壓差敏感元件12。壓差敏感元件12由適當(dāng)?shù)闹螛?gòu)件13支撐在箱體11中，最好是設(shè)計(jì)成剛性的敏感膜片，這種膜片在滿標(biāo)壓力下偏離很少，使得在移動(dòng)敏感元件膜片時(shí)，零位和滿標(biāo)偏離位之間的擺動(dòng)值的數(shù)量限制到最小。通常，敏感元件有超壓止動(dòng)器，在最大額定壓力下停止偏離。箱體11內(nèi)部有個(gè)輔助電路板15，其上有電路部件17經(jīng)導(dǎo)管16接收壓差敏感元件12的壓力信號(hào)。部件17也設(shè)計(jì)成沿著線路20方向提供輸出信號(hào)適于遙測(cè)顯示設(shè)備(未示出)。
該電路可具有各種設(shè)計(jì)形式，便于用在壓差傳感器中，還可對(duì)間距和調(diào)零進(jìn)行通常的調(diào)節(jié)。
盡管敏感元件12的內(nèi)部結(jié)構(gòu)沒(méi)有表示出來(lái)，但是它類似于1986年2月26日發(fā)布的羅伯特·庫(kù)依曼(Robert R.Kooiman)的美國(guó)專利4，572，000號(hào)，羅格·福里克(Roger L.Frick)的美國(guó)專利4，370，890號(hào)，或者奈基特(Knecht)等人的美國(guó)專利4，578，735號(hào)，并分別有第一和第二輸入管道22和23，引向敏感元件內(nèi)部的偏離敏感膜片。輸入管道22和23又分別連接到封閉式通道22A和23A上，這兩個(gè)通道分別開(kāi)通于小室25和26，這兩小室分別由撓性的隔離膜片30和31封閉。膜片30和31的邊緣放置在箱體11輸入部位35，也放置在凹槽36和37中，構(gòu)成輸入裝置。在箱體11中膜片30和31被適當(dāng)?shù)睾附由?，或者?0A和31A分別指出的，圍繞其周邊連接到凹槽36和37的壁上，形成封閉的小室，小室充滿一種不可壓縮的液體(例如硅油)?？捎贸Ｒ?guī)方法在輸入管道22和23中、小室25和26中灌滿液體(如圖所示)，在箱體11上留有可封閉的注液開(kāi)口。接受壓力的小的輸入裝置36和37分別開(kāi)孔于相應(yīng)膜片30和31的外表面。
每個(gè)輸入裝置都有個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的法蘭連接套管接頭40與其連接。這些法蘭連接套管接頭在結(jié)構(gòu)上是相同的，而且正如可在圖1或圖3中看出的那樣，每個(gè)法蘭連接套管接頭40的中心都有一個(gè)帶螺紋的孔，相應(yīng)的壓力輸入管道42和42A可旋擰入其中。管42和42A，每個(gè)都連通單獨(dú)的受壓力的工作流體源，兩個(gè)管的壓力差就是待測(cè)量的。因此此，在相應(yīng)的含有工作流體源的輸入管道42和42A中的工作流體壓力，通過(guò)輸入裝置36和37作用在相應(yīng)的隔離膜片上。
每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的連接套管接頭都是在輸入裝置和隔離膜片30和31的相反的一面，分別用兩個(gè)螺栓44固定住位置。標(biāo)準(zhǔn)的連接套管接頭40通常在圖2的左手邊表示為虛線，有頭螺栓44通過(guò)其孔。有頭螺栓44旋入相應(yīng)的螺線孔47，此結(jié)構(gòu)是在箱體11的輸入部分，并用于卡緊標(biāo)準(zhǔn)連接套管接頭的表面48，連接輸入部分35的表面49。
每個(gè)連接套管接頭都有個(gè)相應(yīng)的環(huán)形槽50，其上有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)密封墊51。密封墊51可用任何適用的壓縮材料制成，如果需要，密封墊可用低摩擦力的“特氟隆”或其它的密封材料制成，如通常熟知的“0形環(huán)”。
在本發(fā)明的這種形式中，隔離器裝置或隔離膜片放置在輸入處，且有面對(duì)標(biāo)準(zhǔn)連接套管接頭的表面。隔離膜片又被密封墊51包住，這在圖3能清楚地看出，標(biāo)準(zhǔn)連接套管接頭可以有一個(gè)矮的環(huán)形凸起部53，它安裝在輸入裝置開(kāi)口內(nèi)部，適當(dāng)?shù)剡B接法蘭連接套管接頭，保證密封墊51提供足夠的密封。
因此，輸入管道42和42A之間存在壓力差時(shí)，隔離膜片30或31將發(fā)生偏離，使小室25和26中不可壓縮的流體通過(guò)管道22和23發(fā)生作用，再作用到敏感元件12上。這就在輸出信號(hào)線路20上得到一個(gè)讀出。
因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)連接套管接頭直接連到傳感器的耦合表面上，就無(wú)需放置一個(gè)大法蘭盤，從而獲得的效益是消除這種法蘭盤，減少了重量，降低了成本，減少了所使用的螺栓數(shù)以及所需的密封墊的尺寸和數(shù)量。開(kāi)口41的中心距離的安排要使得法蘭連接套管接頭能夠緊扣住管42和42A上，而不脫離傳感器。換句話說(shuō)，標(biāo)準(zhǔn)連接套管接頭有個(gè)充分的活動(dòng)距離可進(jìn)行操作。
在圖1和圖2表示的實(shí)施例中，隔離膜片的直徑通常做成1.85厘米，使得連接套管接頭上的凸起部53放入輸入裝置中，在密封墊51上充分密封。
本發(fā)明的改進(jìn)型示于圖4，采用了1.85厘米直徑的隔離膜片;用于表壓或絕對(duì)壓力的測(cè)量敏感元件。在本發(fā)明的這種形式中，表示為60的傳感器本體，通常具有以65表示的標(biāo)準(zhǔn)連接套管接頭同樣的外部構(gòu)型。傳感器本體60有一個(gè)敏感元件箱體安放口61，其外端形成一個(gè)放入口，口的大小可容納敏感裝置62，敏感裝置62有外表面向外的隔離器膜片63。敏感裝置62還有不可壓縮的流體，它把壓力從隔離器膜片耦合到敏感裝置62中的敏感元件上。安放口61有一個(gè)肩形凸出部用來(lái)支撐敏感裝置62在適當(dāng)位置，箱體安放口的外端包含輸入裝置，從標(biāo)準(zhǔn)連接套管接頭65的中心開(kāi)口66來(lái)的工作流體流入此輸入裝置。采用一個(gè)對(duì)應(yīng)于環(huán)51的合適的密封環(huán)67，而且標(biāo)準(zhǔn)連接套管接頭65有相同類型的凸起部53安裝于安放口61，便于工作流體對(duì)隔離器表面63起作用，繼之作用在敏感裝置62中的敏感元件上。適用的電導(dǎo)管64裝在傳感器本體60的背面。
標(biāo)準(zhǔn)連接套管接頭65用相應(yīng)的有頭螺栓或螺栓70定位(如圖示)，螺栓70通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)連接套管接頭65上的開(kāi)口，使連接套管接頭一個(gè)表面固緊于傳感器本體或箱體60的連接表面71。有頭螺栓70壓住密封墊67，并使敏感元件62就位?？傊蓄^螺栓為傳感器本體60和標(biāo)準(zhǔn)連接套管接頭之間的壓力承載密封墊提供了所需的壓力。
隔離膜片63直徑相當(dāng)小，從而兩個(gè)有頭螺栓能夠具有雙重作用;使標(biāo)準(zhǔn)連接套管接頭直接壓緊連接表面71;抵住工作流體壓力產(chǎn)生的作用在膜片上的力。
本發(fā)明的另一個(gè)改進(jìn)型示于圖5至8中。在此類型中，傳感器箱體細(xì)節(jié)未表示出來(lái)。如圖6的不完成表示，傳感器箱體80與輸入凹口或接通到壓差傳感器的輸入裝置81配套，輸入裝置81用來(lái)支撐兩個(gè)隔開(kāi)的壓力敏感裝置82，其每個(gè)傳感一個(gè)隔離的壓力，而且敏感裝置包括隔離器部分83，它有向外面對(duì)著傳感器80的隔離表面83A。
在本發(fā)明的這種類型中，隔離器表面83A比上述發(fā)明類型具有較大的直徑，大體上為3.05厘米(1.2英寸)。在這些輸入開(kāi)口之間的用85表示的中心部分只要足夠?qū)?，能使隔離兩個(gè)輸入口的適用的密封墊可對(duì)著以86表示的連接表面就可以(見(jiàn)圖8)。
在標(biāo)準(zhǔn)連接套管接頭之間留有必要的間隔，使它們能夠裝入輸入管道，在圖5所示相對(duì)位置情況下彼此相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。這種間隔靠使用以90所表示的連接套管盤來(lái)保證。盤90相當(dāng)薄，有個(gè)平的表面封閉連接面86，附有以87和88表示的適用密封墊，用于輸入隔離器表面83A。為了封閉，密封墊87和88被壓住，連接套管盤90也有一個(gè)外連接表面89，標(biāo)準(zhǔn)連接套管接頭92安裝其上。為了得到標(biāo)準(zhǔn)連接套管接頭的正確間隔，同時(shí)盡可能大地保持隔離器表面83A，連接套管盤90有輸入通道93，此通道偏離壓力傳感器82的中心，也偏離隔離膜片表面83A的中心。如圖所示，開(kāi)口更偏離輸入口中心，使得標(biāo)準(zhǔn)連接套管接頭有適當(dāng)?shù)姆忾]，又保持最小的間隔。此外，標(biāo)準(zhǔn)連接套管接頭92的內(nèi)部通道94略有偏離，如94A所示，接近此出口表面，所以通道93不在通道94的中心。標(biāo)準(zhǔn)連接套管接頭92有適用的“O”環(huán)96，固定連接套管盤90的連接表面89，保證有個(gè)壓力密封。標(biāo)準(zhǔn)連接套管接頭92固定在適當(dāng)位置，以便使連接套管盤90的一個(gè)表面對(duì)著并且封閉傳感器80的連接表面86，這只使用如圖5所示的兩個(gè)有關(guān)螺栓98即可。
連接套管盤90能夠獨(dú)立地被支撐在傳感器本體80上，例如用合適的小螺釘99擰在標(biāo)準(zhǔn)連接套管接頭間的中心部位。螺釘99可以是埋頭孔的有頭螺栓，不伸出連接套管盤90的連接表面89。
圖9和圖10表示本發(fā)明的另一個(gè)改進(jìn)型，在此也使用標(biāo)準(zhǔn)連接套管接頭，但配有連接套管環(huán)，這樣允許使用直徑稍大一點(diǎn)的隔離膜片。如圖9所示，傳感器本體110有個(gè)內(nèi)部通道111，它用以前敘述過(guò)的方式從撓性隔離膜片113所封閉的小室112開(kāi)出。膜片113封閉的小室包括通道111和小室112，小室112充滿不可壓縮的流體。
膜片113形成一個(gè)輸入裝置，如圖所示在傳感器本體上由一個(gè)頸狀部115支撐。在本發(fā)明的這一變型中，采用一個(gè)連接套管環(huán)116，所以膜片113的直徑比本發(fā)明的第一種類型的大些。
連接套管環(huán)116在一端有第一環(huán)段117，它環(huán)繞著頸狀部115，還有一個(gè)壓在密封墊118上的邊緣表面，本身又壓住傳感器本體的連接表面119。環(huán)段117有一個(gè)環(huán)繞頸狀部115的內(nèi)徑，它是大于第二環(huán)段122的內(nèi)徑的第一內(nèi)徑，第二環(huán)段是在連接環(huán)116的另一端。環(huán)段122的大小要對(duì)應(yīng)于標(biāo)準(zhǔn)連接套管接頭125的凸起部123。在連接套管接頭槽中有個(gè)密封環(huán)126，以便封閉環(huán)段112的表面。標(biāo)準(zhǔn)連接套管接頭125連接到相應(yīng)的連接管或管道128。
適用的有頭螺栓(或螺栓)130用來(lái)卡緊標(biāo)準(zhǔn)連接套管接頭125和連接環(huán)116。特別是這將壓緊密封墊126，封住環(huán)段122的外表面，同時(shí)通過(guò)環(huán)段117把密封墊118與傳感器連接表面119壓緊。膜片113的外表面通過(guò)通道131接收工作流體。隔離流體在小室112和通道111中，通到壓力敏感元件。
如圖10所示，連接套管環(huán)116的中心部分的橫截面實(shí)際上是方形的，而且用相應(yīng)的有頭螺釘133固定在傳感器的本體上。此外，一個(gè)放通液體的螺釘134放入通道135，這樣可從環(huán)中放出流體。如果需要，從管道線中放出空氣。
在此還有兩個(gè)有頭螺釘130，直接把標(biāo)準(zhǔn)連接套管接頭壓緊在傳感器本體上，通過(guò)一個(gè)連接環(huán)116，為直接壓緊標(biāo)準(zhǔn)連接套管接頭與傳感器本體提供夾持力。這樣就不需要笨重的法蘭。因此應(yīng)注意到，環(huán)段122的較小直徑的孔使得標(biāo)準(zhǔn)連接套管接頭被封閉在適當(dāng)位置，而環(huán)繞隔離膜片113的較大直徑的環(huán)段117又配備了較大的膜片，使得在小室112和通道111中的油有較大的膨脹，這反過(guò)來(lái)對(duì)壓力敏感元件的工作起作用。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)概括如下1.以去掉笨重的法蘭盤或者大大地減小其尺寸。在傳感器不用法蘭的情況下，流體壓力從連接套管接頭分別傳送到隔離器的膜片上。在現(xiàn)在技術(shù)中，笨重的法蘭是必要的，這是因?yàn)槟て闹睆酱笥诜ㄌm連接套管接頭可利用的空間?，F(xiàn)有技術(shù)中的法蘭必須由抗工作流體腐蝕的材料做成，并且法蘭盤是很貴重的傳感器元件，因此新的傳感器的成本降低了。
2.當(dāng)傳感器的結(jié)構(gòu)為圖1至4所示的那樣時(shí)，密封墊的尺寸和數(shù)量都得到減少。在接頭和隔離器之間只需要兩個(gè)密封墊，一個(gè)在接頭和法蘭之間，另一個(gè)在法蘭和隔離器之間。工作流體的漏泄的可能性減少了，并且可靠性得到提高。
3.螺栓的數(shù)目減少了。把接頭緊固到傳感器上，并壓緊密封墊僅需要一對(duì)螺栓。在現(xiàn)有技術(shù)中，接頭螺栓把接頭緊固在笨重的法蘭(或歧管)上，并壓緊法蘭和法蘭連接套管接頭之間的密封墊。另一套緊固器(螺栓)把笨重的法蘭緊固到傳感器箱體的其余部分上。
4.隔離器便于檢查和清洗，不需要移動(dòng)笨重的法蘭或歧管。要清洗時(shí)，僅需要折下緊固法蘭連接套管接頭(或有三個(gè)閥門的歧管)的螺栓。
5.隔離器在接頭耦合面上緊湊排列，允許用最小的傳感器箱體。
6.用于傳感器上的抗腐蝕材料數(shù)量減少了，其主要原因是隔離器比現(xiàn)有技術(shù)中的小，并且笨重的法蘭完全被去掉了。
7.小的隔離器提供了小的隔離流體排出量，這樣就可與剛性敏感元件兼容，例如，硅應(yīng)變測(cè)量?jī)x或硅電容敏感元件。在現(xiàn)有技術(shù)中，敏感元件要求較大的流體排出量，這就需要較大的隔離器。
8.傳感器可以容易地與成本低的、在連接套管接螺栓之間的接頭環(huán)裝配。這就保護(hù)了隔離器免受機(jī)械上的破壞，便于用在工作流體的孔或管閥靠近隔離器的情況，還允許采用較大的隔離器。
9.傳感器重量減輕了，因此簡(jiǎn)化了傳感器的安裝。在許可情況下，它可以直接支撐在工作管路上。這樣組裝和維修都簡(jiǎn)化了，其原因緊湊、重量輕的設(shè)備容易處理，特別是在困難的地方，例如靠近分裂蒸餾塔的頂部。
在圖11中，所示的壓力差傳感器10，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的三個(gè)閥門歧管154耦合到一對(duì)法蘭連接套管接頭150、152上。法蘭連接套管接頭150、152相互隔開(kāi)，螺紋管154、156能夠直接耦合到凸緣158、160內(nèi)的螺孔中，而不需要任何彎頭或彎管。管式法蘭158、160中的螺孔之間的間隔為2.40厘米(2 1/8 吋)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)間距，這就允許法蘭158、160之間有足夠的間隔，以便插入帶有小孔板162和法蘭之間的襯墊。法蘭連接套管接頭150、152上的螺孔稍微偏離螺栓164、166或168、170的中心線。這個(gè)偏心率允許按著旋轉(zhuǎn)一個(gè)或兩個(gè)接頭的機(jī)械公差來(lái)調(diào)整間隙，這種旋轉(zhuǎn)以半周增量給出接近于2.40厘米(2 1/8 吋)的間隙。四個(gè)螺栓，例如螺栓172、174用于把三閥門歧管耦合到傳感器10上，并壓緊傳感器入口周圍的密封墊。傳感器10設(shè)有法蘭，它是很輕的，因此，可以通過(guò)管路連接進(jìn)行完全的機(jī)械支撐。這種輕型傳感器不需要獨(dú)立支撐結(jié)構(gòu)。
在圖12中，傳感器10直接耦合到法蘭連接套管接頭150、152上，150、152插入螺紋管154、156，正象圖11給出的那樣。在這種安裝中，在沒(méi)有三閥門歧管的載荷情況下，傳感器10的安裝是很圓滿的，甚至比圖11更粗造的安裝都可以完成，再者，對(duì)于傳感器來(lái)說(shuō)，除了操作連接之外，不需要任何附加的安裝支撐。
在連接套管接頭的螺栓之間的中心間距不大于4.32厘米(1.7吋)，盡管其最大間距達(dá)5.08厘米(2吋)。
按法蘭連接套管接頭的螺栓中心4.13厘米(1 5/8 吋)，這些中心相距5.40厘米(2 1/8 吋)介紹本發(fā)明用于壓差測(cè)量，可以明了，如果采用具有41.3毫米螺栓中心的標(biāo)準(zhǔn)法蘭連接套管接頭，這些中心彼此間隔54毫米，本發(fā)明可用于諸如DIN(標(biāo)準(zhǔn))19213(1980年4月)所描述的壓差測(cè)量?jī)x。
盡管參考最佳實(shí)施例已描述本發(fā)明，但是在不離開(kāi)發(fā)明的原則和范圍的情況下，熟知本專業(yè)的人會(huì)辨認(rèn)出在形式和細(xì)節(jié)上的變化。
在圖5至8和圖9至10所示的傳感器中，當(dāng)法蘭連接套管接頭處于不適當(dāng)?shù)奈恢脮r(shí)，小螺釘99和133適用于把相對(duì)應(yīng)的連接套管盤90或環(huán)116緊固到傳感器上。在所述的傳感器中，通過(guò)法蘭連接套管的螺栓實(shí)際上提供全部作用在密封墊118、126、96和88上的緊固力。這樣在安裝時(shí)連接套管盤或環(huán)可以保護(hù)隔離器不受機(jī)械上的破壞。
權(quán)利要求
1.用于提供經(jīng)接頭輸送工作流體的壓力輸出指示的傳感器包括具有一個(gè)面對(duì)接頭，并連接其上的耦合面的，用于接收工作流體的輸入裝置；配置在耦合面上用來(lái)密封地耦合由接頭到輸入裝置的工作流體的密封裝置；通過(guò)耦合面配置的把接頭緊固到傳感器上，并壓緊密封裝置的第一緊固件；具有隔離面用于把工作流體的壓力耦合到傳感上的隔離器裝置；配置在傳感器里用于接收壓力并給出輸出的敏感裝置；從隔離器裝置耦合到敏感裝置的用于耦合其間的包括基本上不可壓縮流體的壓力的耦合裝置；其特征在于隔離器裝置尺寸的減小，使隔離器裝置可配置在輸入裝置里，并被密封物件封住。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的傳感器，其特征在于還包括與第一緊固件有一定間隔的第二緊固件，它經(jīng)由耦合面配置，把接頭緊固在傳感器上并壓緊密封裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的傳感器，其特征在于隔離器面至少有一部分配置在第一緊固件和第二緊固件之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的傳感器，其特征在于，第一緊固件和第二緊固件包括每個(gè)都穿過(guò)耦合面和接頭的螺栓。
5.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的傳感器，其特征在于，兩個(gè)螺栓的中心線之間的間距不大于5.08厘米(2吋)。
6.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的傳感器，其特征在于，兩個(gè)螺栓的中心線之間的間距不大于4.32厘米(1.7吋)。
7.用于提供經(jīng)接頭輸送的工作流體的壓力輸出指示的改進(jìn)型傳感器包括用于接收工作流體的入口，它有一個(gè)面對(duì)著接頭，并與之耦合的耦合面;配置在耦合面上用于密封地工作流體從接頭耦合到入口的密封墊;通過(guò)螺栓孔配置在耦合面上用于把接頭緊固在傳感器上，并壓緊密封墊的一對(duì)螺栓;具有隔離器面用于把壓力從工作流體耦合到傳感器上的隔離膜片;配置在傳感器用于接收壓力，然后提供輸出的敏感裝置;把隔離器裝置耦合到敏感裝置的耦合裝置，它用于耦合其間的，包括基本不可壓縮流體的壓力;其特征在于改進(jìn)包括隔離膜片配置在輸入裝置里的螺栓之間;隔離器面這樣面對(duì)著接頭，使得傳感器無(wú)需有法蘭。
8.根據(jù)權(quán)利要求
7所述的傳感器，其特征在于，傳感器是一個(gè)壓差傳感器，它有兩個(gè)并排的入口，其間隔允許與標(biāo)準(zhǔn)小孔板法蘭連接套管接頭面接。
9.根據(jù)權(quán)利要求
8所述的傳感器，其特征在于，在標(biāo)準(zhǔn)連接套管接頭內(nèi)的螺孔間隔是這樣的，以致于每個(gè)接頭能繞其中心轉(zhuǎn)動(dòng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求
9所述的傳感器，其特征在于表面里的螺孔基本是4.13×5.40平方厘米(2 1/8 ×1 5/8 吋)的矩形孔。
11.根據(jù)權(quán)利要求
7所述的傳感器，其特征在于，傳感器包括一個(gè)箱體，它在入口處有一個(gè)隔離膜片;一個(gè)連接套管環(huán)，有一部分密封在耦合面上，還有第二部，其尺寸小于第一部分，密封地連接接頭。
12.根據(jù)權(quán)利要求
8所述的傳感器，其特征在于，傳感器還包括一個(gè)配置在入口和接頭之間的連接套管盤，接頭有一個(gè)通路，以便流體從接頭流進(jìn)入口。
13.根據(jù)權(quán)利要求
12所述的傳感器，其特征在于，通過(guò)法蘭連接套管接頭內(nèi)的螺孔的螺栓，支撐連接套管盤。
14.根據(jù)權(quán)利要求
8所述的傳感器，其特征在于，敏感裝置是壓差敏感元件，它有一個(gè)敏感膜片，在過(guò)壓狀態(tài)下，這個(gè)膜片基本上被支撐在整個(gè)敏感元件的膜面上。
15.根據(jù)權(quán)利要求
8所述的傳感器，其特征在于傳感器所容納的流體體積小于0.127立方厘米(0.05立方吋)。
16.用于提供工作流體壓力輸出指示的無(wú)凸緣的傳感器包括有一對(duì)安裝螺孔的法蘭連接套管接頭和用于接收液體的中心連接器孔;傳感器的輸入裝置，它與用于接收工作流體的接頭耦合，它還有一個(gè)面對(duì)接頭的耦合面;連接耦合面和圍繞連接器孔用于密封地把工作流體從接頭耦合到入口裝置的密封裝置;通過(guò)接頭和表面的每個(gè)螺孔配置的用于把接頭緊固到傳感器上，并壓緊密封裝置的獨(dú)立的緊固件;用于把工作流體壓力耦合到傳感器上的有隔離表面的隔離器裝置;配置在傳感器上用于接收來(lái)自隔離器裝配的壓力，并給出輸出的敏感裝置;裝在傳感器里的把壓力從隔離器表面耦合到敏感裝置的流體;其特征在于改進(jìn)包括法蘭連接套管接頭中的連接孔這樣向隔離器開(kāi)著，以致于法蘭連接套管接頭把流體耦合到隔離器表面上，而其間不需要笨重的法蘭。
17.根據(jù)權(quán)利要求
16所述的傳感器，其特征在于法蘭連接套管接頭是工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)法蘭連接套管接頭。
專利摘要
一種壓力傳感器，直接聯(lián)到工業(yè)上用的有標(biāo)準(zhǔn)螺栓孔間隔的標(biāo)準(zhǔn)法蘭連接套管接頭上。小直徑的隔離膜片放在傳感器箱體的一定位置上，使得工業(yè)上用的標(biāo)準(zhǔn)法蘭連接套管接頭能作用在隔離膜片上的流體壓力源，而不需要現(xiàn)有技術(shù)中所用的中間聯(lián)接的大法蘭或歧管。用緊固件連接套管接頭。較小的隔離器裝在工業(yè)用的標(biāo)準(zhǔn)連接套管接頭的螺栓孔的間隔當(dāng)中。
文檔編號(hào)G01LGK87106322SQ87106322
公開(kāi)日1988年7月6日 申請(qǐng)日期1987年9月15日
發(fā)明者迪恩·L·彼爾斯, 羅格·L·弗里克, 格拉德·R·庫(kù)希 申請(qǐng)人:羅斯蒙德公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan