專利名稱：用于危險應(yīng)用的表壓傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及壓力傳感器，更具體的，涉及用在危險應(yīng)用中的壓力傳感器。
背景技術(shù)：
壓力傳感器常用于監(jiān)控和/或控制諸如油、水、氣體之類的處理用流體的壓力和流動。在很多情況下，對于以串聯(lián)方式插入在處理用流體流程上的流體流量調(diào)節(jié)器來說，壓 力傳感器是不可缺少的。在另一些情況下，對于無法實現(xiàn)調(diào)節(jié)功能以及附加或者串聯(lián)插入 在處理用流體流程上的監(jiān)控設(shè)備來說，壓力傳感器是不可缺少的。例如，由Fisher控制國 際公司提供的流體監(jiān)控設(shè)備RegFlo 族(尤其是RF100系列流體監(jiān)控設(shè)備)可包括入口壓 力傳感器、出口壓力傳感器和輔助壓力傳感器，它們都可以通過螺紋嚙合被連接成一體上。對于某些工業(yè)應(yīng)用，例如易燃處理用流體(例如可燃?xì)怏w)之類的供給，需要防爆 或者防燃等級的調(diào)節(jié)器、傳感設(shè)備等。對于調(diào)節(jié)器來說，積聚在調(diào)節(jié)器殼體內(nèi)的易燃處理用 流體必須被適當(dāng)?shù)呐欧诺街車h(huán)境或者大氣中，以達(dá)到防燃或者防爆級別?？偟膩碚f，配置 通氣孔以防止易燃處理用流體在調(diào)節(jié)器殼體內(nèi)的危險聚積，并防止在調(diào)節(jié)器殼體內(nèi)開始的 燃燒過程蔓延至調(diào)節(jié)器周圍更大的過程中。例如，一個或更多的燒結(jié)金屬火焰清除器(其 為半多孔并具有極小的火焰通路)可用于提供必要的通氣孔。已知的防爆和防燃流體調(diào)節(jié)器、監(jiān)控器等典型地被配置為使用一個或多個無需向 大氣排放的絕對壓力傳感器。眾所周知，絕對壓力傳感器通常包含有膜片，該膜片的彎曲與 其正反兩面上的壓力差成比例。對于絕對壓力傳感器來說，膜片的參考面或一側(cè)朝向密閉 腔室，而膜片的另一側(cè)或面則受到被測的處理用流體的壓力。由于絕對壓力傳感器膜片的 參考面或側(cè)并非一定要通氣，故而將這種傳感器連接到調(diào)節(jié)器或監(jiān)控器殼體內(nèi)，而不損害 調(diào)節(jié)器或監(jiān)控器的防爆或防燃級別，相對來說還是件易事。遺憾的是，對于諸如天然氣供給應(yīng)用之類要求測量低壓處理用流體的應(yīng)用，使用 絕對壓力傳感器并不理想。尤其是，由于膜片的參考側(cè)或面被密封在大氣壓力附近，則典型 的絕對壓力傳感器僅能準(zhǔn)確感知高于一個大氣壓(即約為15磅/平方英寸的絕對壓力) 的壓力。另一方面，表壓傳感器更適于準(zhǔn)確測量相對較低的壓力。然而，表壓傳感器中膜片 的面或側(cè)必須要能通氣。結(jié)果，要用表壓傳感器代替被典型用于防爆或防燃調(diào)節(jié)器和監(jiān)控 器的絕對壓力傳感器，而不損害這些設(shè)備的防爆或防燃級別，不會是件易事。此外，典型的，表壓傳感器通過傳感器殼體上的小開口通氣，而這些小開口被暴露 到傳感器周圍的環(huán)境空間以及與其有關(guān)聯(lián)的調(diào)節(jié)器或監(jiān)控器。結(jié)果，典型的表壓傳感器不 能用于導(dǎo)致調(diào)節(jié)器和/或監(jiān)控器被液體(例如水)淹沒的調(diào)節(jié)器和/或監(jiān)控器應(yīng)用中。例 如，許多涉及將調(diào)節(jié)器(以及諸如附加在其上的傳感器等的設(shè)備)周期性或持續(xù)性的淹沒在水中的地下應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，壓力傳感器可包括殼體以及具有第一壓力入口和第二壓 力入口的表壓敏感元件。另外，該第一壓力入口與待測的壓力有關(guān)，該第二壓力入口與大氣 壓力有關(guān)。而且，該壓力傳感器還可包括布置在該殼體內(nèi)并與該第二壓力輸入流體連接的 火焰清除器。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，防爆設(shè)備可包括帶有第一火焰清除器的殼體，該第一 火焰清除器使得殼體的內(nèi)腔與大氣壓力通氣。該防爆設(shè)備還可包括帶有第二火焰清除器的 壓力傳感器組件和帶有第一和第二壓力輸入的表壓敏感元件。該第一壓力輸入可流體連接 到被配置為容納處理用流體的端口，該第二壓力輸入可流體連接到該第二火焰清除器。此 夕卜，該第二火焰清除器可流體連接到該內(nèi)腔。根據(jù)本發(fā)明的再一方面，用在表壓傳感器的火焰清除器可包括圓柱形的主體部 分，帶有穿過其中的通路并被配置為布置在表壓傳感器組件中。該火焰清除器還可包括多 個穿過該通路的耐火電接線，適于傳輸與該表壓傳感器中壓力敏感元件相關(guān)的至少一個電信號。


圖1是可用于防爆設(shè)備的現(xiàn)有絕對壓力傳感器組件的剖視圖；圖2是具有裝配在其上的圖1所示絕對壓力傳感器組件的現(xiàn)有防爆組件的剖視 圖；圖3是具有裝配在其上的示例表壓傳感器組件的示例防爆組件的剖視圖。
具體實施例方式圖1是可用于防爆設(shè)備的現(xiàn)有絕對壓力傳感器組件10的剖視圖。如圖1所示，該 壓力傳感器組件10包括圓柱形傳感器殼體12、傳感器子組件14、傳輸往來于傳感器子組件 14中的電信號的多個電接線16，以及當(dāng)電接線16從該傳感器殼體12中引出時，為電接線 16提供出氣冒口的索環(huán)或出氣冒口塞(strainrelief plug) 18。此外，該出氣冒口塞18還 可形成密封，防止處理用流體和/或其他污染物進出傳感器殼體12。該傳感器子組件14包括輸入端口或接頭20、0形或其他圓形密封墊22以及壓力 敏感元件24。輸入端口或接頭20可被螺紋連接或壓到殼體12中，并且可包括用于將傳感 器組件10和處理用流體相連接的內(nèi)螺紋26。配置輸入端口或接頭20以將與該處理用流體 相關(guān)的壓力傳送或傳遞給壓力敏感元件24。配置0形或其他圓形密封墊22以防止處理用 流體繞過壓力敏感元件24并因此進入(或污染)傳感器殼體12的較低部分28，和/或防 止污染裝配有傳感器組件10的設(shè)備。 壓力敏感元件24可以是具有膜片的基于硅的絕對壓力傳感器，該膜片對于穿過 其正反兩面上的壓力差會發(fā)生彎曲或以其他方式進行響應(yīng)。更具體的說，壓力敏感元件24 可提供可變阻抗和/或電容輸出，響應(yīng)于其第一、第二面30和32上的壓力變化。特別的， 如圖1所示，壓力敏感元件24的第一面30通過通路34接觸到處理用流體。盡管圖中未示出，但壓力敏感元件24的第二面32朝向被加壓到1個大氣壓左右的密閉內(nèi)腔。如此，當(dāng)與處理用流體相關(guān)的壓力變化到高于一個大氣壓時，與該壓力敏感元件24相關(guān)的阻抗和/或 電容發(fā)生變化，并且可通過電接線16被感知。圖2是具有安裝在其上的圖1所示的絕對壓力傳感器的現(xiàn)有防爆組件50的剖視 圖。圖2所示的防爆組件50，可以是對可能爆炸的處理用流體的壓力和/或流量進行調(diào)節(jié) 和/或監(jiān)控的處理用流體流量調(diào)節(jié)器和/或監(jiān)控設(shè)備。絕對壓力傳感器組件10安裝在防 爆組件50的殼體部分52上。此外，為達(dá)到防爆級別，殼體部分52被相對于其周圍環(huán)境空 間密封，并且通過火焰清除器54以及通氣孔或開口 56通氣。在這種方式中，阻止積聚在殼 體部分52內(nèi)的任何處理用流體的燃燒蔓延至防爆組件50周圍更大環(huán)境或空間。由于壓力傳感器組件10被配置為檢測或感知絕對壓力，故壓力傳感器組件10相對于殼體部分52密封，且如此以來可能爆炸的處理用流體就不會積聚在壓力傳感器組件 10內(nèi)。圖3是具有內(nèi)腔71且示例表壓傳感器組件72連接在其上的示例防爆組件70的 剖視圖。該示例表壓傳感器組件72包括帶有輸入部分76和連接部分78的殼體74、表壓 敏感元件80、印刷電路組件82以及火焰清除器84。殼體74的輸入部分76可包括被配置為向處理用流體提供1/4英寸國家管道螺紋 連接的內(nèi)螺紋部分86。然而，也可替代的使用其他連接機構(gòu)或連接件結(jié)構(gòu)。例如，殼體74 的輸入部分76可提供用于彈性橡膠或塑料管道的倒鉤配合，用于金屬管道和/或連接件的 壓配合，或者為用于處理用流體而設(shè)計的任意其他需要的連接方式。殼體74的連接部分78通常是圓柱形，并包括使表壓傳感器組件72螺紋連接到防 爆殼體90中的外螺紋88，而防爆殼體90可與諸如用于天然氣的流量調(diào)節(jié)器和/或監(jiān)控器 之類的防爆設(shè)備相結(jié)合。當(dāng)然，連接部分78并非一定要提供螺紋嚙合，傳感器組件72還可 通過其他方式連接到防爆殼體90。例如，如有需要的話，可將連接部分78配置為壓配合，則 其可包括殼體90和/或傳感器殼體74的彎皺(crimp)、戳傷(stab-in)或者其他機械變 形，以將傳感器組件72固定到防爆殼體90。可選的或者附加的，粘接、焊接等也可用于將傳 感器組件72固定到防爆殼體90。在任何情況下，傳感器殼體74的連接部分78都優(yōu)選被配 置為與防爆殼體90緊密配合，以滿足加拿大標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)盟(CSA)火焰通路要求，舉例來說，要求 連接部分78和防爆殼體90間的最大間隙為0. 1毫米。傳感器組件殼體74還可包括提供機械阻擋的肩部、軸環(huán)或凸緣92，傳感器組件72 可抵住該肩部、軸環(huán)或凸緣92被緊固到防爆殼體90。肩部92還可發(fā)生變形或以其他方式 密封防爆殼體90，以符合CSA火焰通路要求。表壓敏感元件80可以是任意需要的表壓傳感設(shè)備，其包括，例如基于硅的設(shè)備， 以及那些利用變化的阻抗和/或電容輸出以檢測膜片響應(yīng)于壓力變化的變形的設(shè)備。特別 的，敏感元件80的第一壓力入口、面或側(cè)94通過開口 96承受與處理用流體相關(guān)的壓力。此 夕卜，壓力敏感元件80的第二壓力入口、面或側(cè)98承受防爆殼體90的內(nèi)部壓力，該壓力通過 第二火焰清除器100和通氣孔102被保持在周圍環(huán)境壓力上。壓力敏感元件80可具有直 接焊接在印刷電路組件82上的電導(dǎo)線，以及用于如所示那樣使印刷電路組件82和壓力敏 感元件80保持在殼體74內(nèi)的保持機構(gòu)104，例如定位環(huán)、波狀墊圈或彈簧等。優(yōu)選地，當(dāng)壓 力傳感器組件72用于諸如天然氣供給應(yīng)用之類要求控制和/或監(jiān)控相對低壓的應(yīng)用時，壓力敏感元件為O 3磅/平方英寸的傳感器?；鹧媲宄?4優(yōu)選但并非必須是圓柱形并由燒結(jié)金屬制成。然而，也可替代的使用其他形狀和/或材料?；鹧媲宄?4的尺寸和配置滿足CSA火焰通路要求(例如，火焰 清除器84和殼體74間的接頭長度小于0. 1毫米)。多個耐火電接線106穿過火焰清除器 84，以使電信號被傳送入/出壓力敏感元件80。優(yōu)選但并非必要的，電接線106穿過火焰清 除器84上的一個或多個開口或通路(未示出)，利用任何需要的技術(shù)使這些開口或通路被 玻璃圍住以達(dá)到耐火級別。如圖3所示，可利用第二定位環(huán)108或其他設(shè)備固定或保持殼 體74內(nèi)的火焰清除器84。亦如圖3所示，可提供支撐或后部止動裝置110，以在殼體90中發(fā)生爆炸時，提供過壓保護。支撐110的尺寸和配置優(yōu)選使壓力敏感元件80內(nèi)的膜片能承受(亦即受力時 不致穿通)至少四倍的殼體90的額定爆炸壓力。因此，舉例來說，通過殼體74的輸入部分76，圖3所示的示例表壓傳感器組件72 流體連接到與處理用流體相關(guān)的第一壓力。此外，通過火焰清除器84、傳感器殼體90、以及 與殼體90相關(guān)的第二火焰清除器100和通氣孔102，表壓傳感器組件72流體連接到大氣壓 力。以此方式，諸如圖3所示的多個表壓傳感器組件通過它們被裝配在其上的防爆殼體，以 及通過例如由第二火焰清除器100和通氣孔102所提供的普通防爆殼體孔，與大氣壓力通 氣。這種普通通氣裝置對于要求淹沒防爆殼體的應(yīng)用尤為有利，這是因為僅有普通通氣孔 需要從淹沒殼體的液體表面延伸出來.。盡管這里描述了特定的方法和裝置，但本發(fā)明的覆蓋范圍并非僅限于此。相反，本 發(fā)明覆蓋落入所附權(quán)力要求的字面范圍或等價原則范圍之內(nèi)的所有方法、裝置和產(chǎn)品。
權(quán)利要求
一種用于表壓傳感器的火焰清除器，包括圓柱形的主體部分，具有穿過其中的通路，且被配置為布置在表壓傳感器組件中；以及多個耐火電接線，穿過該通路，并且適于傳輸與該表壓傳感器中壓力敏感元件相關(guān)的至少一個電信號。
2.如權(quán)利要求1所述的火焰清除器，其中該圓柱形的主體部分由燒結(jié)金屬制成。
3.如權(quán)利要求1所述的火焰清除器，其中該多個耐火電接線四周用玻璃包圍。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于危險應(yīng)用的表壓傳感器。用于感知表壓的方法和裝置，使用包括殼體、以及具有第一壓力入口和第二壓力入口的表壓敏感元件的表壓傳感器。該第一壓力入口與大氣壓力相關(guān)。配置在該傳感器殼體內(nèi)的火焰清除器將該第二壓力入口流體連接到防爆設(shè)備的內(nèi)部部分。
文檔編號E04C2/38GK101839789SQ20101020108
公開日2010年9月22日 申請日期2003年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月19日
發(fā)明者丹尼斯·吉恩·希克爾斯, 唐納德·保羅·派帕林, 理查德·J·范德拉 申請人:費希爾控制產(chǎn)品國際有限公司