專利名稱：壓力變送器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)視工業(yè)過(guò)程中的物理變量的壓力變送器，以及特別地涉及用于感測(cè)流體過(guò)程的壓力的壓力變送器。
背景技術(shù)：
已知壓力變送器是在工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)中廣泛使用以檢測(cè)/測(cè)量被監(jiān)視的過(guò)程流體的壓力的裝置；這樣的壓力變送器可以執(zhí)行差壓或絕對(duì)壓力測(cè)量，因此根據(jù)不同的布局和模型來(lái)制造；大多數(shù)常用壓力變送器是表示為計(jì)量(gauge)或絕對(duì)壓力變送器以及差壓變送器的壓力變送器。在許多應(yīng)用中，使用壓力變送器特別有利，這是因?yàn)楦鶕?jù)相對(duì)壓力、差壓或絕對(duì)壓力的一個(gè)或更多個(gè)測(cè)量，可以容易地間接獲得更加難以直接檢測(cè)的表示受控流體的其它物理變量的值。根據(jù)常用實(shí)施例，當(dāng)前已知類型的壓力變送器包括中空主體，有時(shí)表示為模塊外殼或傳感器殼體，其被適合地成形以容置執(zhí)行轉(zhuǎn)換的部件。具體地，該主體包括容置壓力傳感器的測(cè)量室，用于處理從壓力傳感器到達(dá)的信號(hào)的合適的主要電氣/電子電路也可以容置在該中空主體中。變送器主體耦合到傳感器殼體并包括其它部件例如用于本地顯示測(cè)量值的顯示器、用于處理從壓力傳感器到達(dá)的信號(hào)的輔助電子電路以及用于與其它變送器或與遠(yuǎn)程控制單元進(jìn)行通信的輔助電子電路等。為了執(zhí)行所要求的感測(cè)和測(cè)量操作，壓力變送器還包括必須被布置成與過(guò)程流體相接觸的附加部分或主體；為此該附加部分設(shè)置有多個(gè)隔離膜片中的一個(gè)，其中所述隔離膜片與壓力傳感器流體連通并適合于將過(guò)程流體與變送器內(nèi)部的電路間隔開(kāi)。所述隔離膜片中的至少一個(gè)被置于該附加部分上以使其外表面直接暴露于監(jiān)視中的過(guò)程流體。該附加部分可以是例如通過(guò)螺紋連接或焊接的方式連接到傳感器殼體的獨(dú)立主體，或者可以與傳感器殼體一體實(shí)現(xiàn)。在現(xiàn)有技術(shù)的當(dāng)前狀態(tài)下，盡管已知類型的壓力變送器充分執(zhí)行所要求執(zhí)行的任務(wù)，但仍存在進(jìn)一步改善它們的結(jié)構(gòu)和功能的空間和期望。具體地，已知壓力變送器的一些可能的缺點(diǎn)可能由隔離膜片、更具體地是與受控的過(guò)程流體直接相接的隔離膜片被置于支撐它們的主體上的方式引起，尤其是在壓力變送器用于非常惡劣的環(huán)境中時(shí)。事實(shí)上，隔離膜片通常由適當(dāng)?shù)睾附拥狡渲沃黧w上的金屬薄膜構(gòu)成。當(dāng)壓力變送器意在用于特殊應(yīng)用中、例如高溫環(huán)境和/或磨蝕性或腐蝕性的過(guò)程流體等中時(shí)，隔離膜片由諸如鎳合金的特殊材料制成。當(dāng)由特殊材料制成的該薄膜被焊接到通常由諸如不銹鋼的常用金屬材料制成的支撐主體上時(shí)，會(huì)發(fā)生該薄膜部分地熔化并與支撐主體的不銹鋼混合。因此，這樣的焊接過(guò)程除了非常困難之外還會(huì)導(dǎo)致焊縫具有一定程度的缺陷；更重要的是，隔離膜片的機(jī)械特性發(fā)生退化，隔離膜片本身會(huì)具有一個(gè)或更多個(gè)腐蝕起始點(diǎn)， 在一些情況下膜片甚至應(yīng)被廢棄。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是解決和克服這些問(wèn)題，因此，提供了一種壓力變送器，該壓力變送器包括-傳感器組件，該傳感器組件具有容置壓力傳感器的中空主體；以及-支撐主體，該支撐主體由第一材料制成。根據(jù)本發(fā)明的壓力變送器的特征在于還包括-接口主體，該接口主體連接到所述支撐主體并由不同于所述第一材料的第二材料制成；以及-至少第一隔離膜片，該至少第一隔離膜片被固定在所述接口主體上，所述第一隔離膜片與所述壓力傳感器流體連通且適合于與過(guò)程流體相接，其中所述第一隔離膜片由所述第二材料制成。


通過(guò)作為附圖中的非限制性示例示出的、根據(jù)本發(fā)明的壓力變送器的優(yōu)選但不排它的實(shí)施例的描述，本發(fā)明的進(jìn)一步的特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加明顯，其中圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明的壓力變送器的第一實(shí)施例的示意性橫截面圖；圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的壓力變送器的第二實(shí)施例的局部橫截面示意圖；圖3是示出了圖2中的特定“A”部分的放大視圖。
具體實(shí)施例方式在下面的描述和上述附圖中，為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，在兩個(gè)實(shí)施例中的彼此等同或功能上等同的部件由相同的附圖標(biāo)記表示。根據(jù)本發(fā)明的壓力變送器在圖1和圖2中用附圖標(biāo)記1表示為整體，其中在圖1 中壓力變送器在第一實(shí)施例中示出為計(jì)量壓力變送器，而在圖2中示出為差壓變送器。如所示出的，壓力變送器1包括具有用于容置傳感器的中空主體2的傳感器組件， 所述傳感器通常是其結(jié)構(gòu)和功能包括電路在內(nèi)為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知的壓力傳感器 3，因此在此不進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)描述。中空主體2由任何合適的材料制成，例如諸如不銹鋼的金屬材料。如圖1和圖2所示意性地示出的，壓力變送器1包括適當(dāng)?shù)剡B接至傳感器組件、具體是連接至中空主體2的變送器主體30，變送器主體30容置電氣/電子電路31，該電氣/ 電子電路31通過(guò)諸如線纜的連接元件32接收來(lái)自于壓力傳感器3的輸入信號(hào)。一般地， 通常包括微處理器的電路31處理接收到的輸入信號(hào)以輸出由壓力變送器1本身監(jiān)視的過(guò)程流體的壓力測(cè)量值；例如，變送器主體30可以由塑料和/或金屬材料制成。在兩個(gè)實(shí)施例中，壓力變送器1還包括由金屬材料(以下稱為“第一材料”)制成的支撐主體4，所述金屬材料例如為常見(jiàn)的諸如AISI 316 L的不銹鋼；如圖1和圖2的實(shí)施例示意性示出的，支撐主體4例如通過(guò)螺紋連接或借助于焊接連接到中空主體2 ；或者，可以將中空主體2和支撐主體4實(shí)現(xiàn)為單個(gè)的結(jié)構(gòu)上一體的工件。此外，變送器主體30也可以實(shí)現(xiàn)成具有中空主體2的單個(gè)工件，并被成形為具有足夠的內(nèi)部空間以容置電路31和其它部件。有利地，根據(jù)本發(fā)明的壓力變送器1還包括連接到支撐主體4的接口主體20，該接口主體20由不同于支撐主體4的第一材料的金屬材料(以下稱為“第二材料”)制成。此外，壓力變送器1包括至少一個(gè)隔離膜片21 (以下稱為“第一隔離膜片”)，所述至少一個(gè)隔離膜片21布置在接口主體20上并有利地由與接口主體的材料相同的材料制成。具體地，第一隔離膜片21固定在接口主體20上以使其(相對(duì)于接口主體20本身的)外表面適合于與待測(cè)量其壓力的過(guò)程流體相接。優(yōu)選地，接口主體20和第一隔離膜片21的第二材料選自包括以下的組鎳基合金、雙相不銹鋼或超級(jí)雙相不銹鋼材料。根據(jù)特別優(yōu)選的實(shí)施例，接口主體20和隔離膜片 21由商業(yè)上稱為MONEL 400或M0NELK500的鎳基合金制成。優(yōu)選地，第一隔離膜片21被焊接到，更優(yōu)選地是激光焊接到支撐接口主體20上。接口主體20根據(jù)各種應(yīng)用可以形成為不同的形狀，例如，可以為環(huán)形、圓盤形，或者可以具有基本上完全實(shí)心的主體，例如完全的圓柱體。例如，在圖1所示的實(shí)施例中，接口主體20具有基本上完全的主體，在接口主體20 的一個(gè)端面上設(shè)置有波狀表面^3，第一隔離膜片21固定到、例如激光焊接到波狀表面上，接口主體20的橫截面以階梯25為特征。如所示出的，在該實(shí)施例中，接口主體20位于支撐主體4的一個(gè)端面上并連接到支撐主體4本身。優(yōu)選地，接口主體20沿著至少第一焊縫M焊接到，更優(yōu)選地為激光焊接到支撐主體4上。具體地，根據(jù)該實(shí)施例，接口主體20沿相對(duì)于第一隔離膜片21為橫向的表面 22 (且與參考縱向軸線100平行)連接到支撐主體4 ；優(yōu)選地，焊縫M在橫向表面22上的位置與第一隔離膜片21間隔開(kāi)，接口主體20沿著該焊縫M連接到支撐主體4。以這種方式，膜片21的機(jī)械特性不受連接工藝的負(fù)面影響。此外，在圖1示出的實(shí)施例中，在支撐主體4上還設(shè)置有另一個(gè)隔離膜片5(以下稱為“第二隔離膜片”)。 第二隔離膜片5例如通過(guò)激光焊接焊接到支撐主體4上并通過(guò)充滿流體的液壓回路6與壓力傳感器3流體連通，其中所述流體優(yōu)選地為不可壓縮流體，例如硅油。第二隔離膜片5包括例如由諸如AISI 316L或合適的鎳基合金的金屬制成的彈性薄膜。如圖1所示，第一隔離膜片21也通過(guò)與回路6等同的、并填充有相同或相似類型的不可壓縮流體的液壓回路60與壓力傳感器3流體連通；液壓回路60包括部分61，即設(shè)置在接口主體20上的導(dǎo)通通道61 ；以及位于接口主體20和支撐主體4之間的窄間隙62。有利地，第一隔離膜片21被設(shè)置成例如選擇其厚度、大小以及任何其他合適的參數(shù)，以使得當(dāng)?shù)谝桓綦x膜片21和第二隔離膜片5分別承受由回路6的不可壓縮流體和過(guò)程流體施加到其上的相同水平的壓力時(shí)，第一隔離膜片21沿軸線100具有與第二隔離膜片5基本上相同的線性位移。在圖2和圖3所示的實(shí)施例中，接口主體20具有圍繞支撐主體4放置的圓盤形構(gòu)造以環(huán)繞支撐主體4的一部分，接口主體20還具有第一隔離膜片21放置在其上的波狀表面23。優(yōu)選地，根據(jù)該實(shí)施例，設(shè)置有固定到、即激光焊接到波狀表面23上的兩個(gè)隔離膜片，以使得每一個(gè)隔離膜片的外表面適合于與待測(cè)量其壓力的過(guò)程流體相接。在這種情況下，兩個(gè)隔離膜片21均由與接口主體20的材料相同的材料、即第二材料制成，所述第二材料選自包括以下的組鎳基合金、雙相不銹鋼或超級(jí)雙相不銹鋼材料材料，優(yōu)選地為商業(yè)上稱為MONEL 400或MONEL K500的鎳基合金。如所示出的，所述兩個(gè)隔離膜片21相對(duì)于參考縱向軸線100彼此相對(duì)地固定在接口主體20上，并基本上平行于軸線100本身延伸，而在圖1的實(shí)施例中，隔離膜片21(和第二隔離膜片5)相對(duì)于縱向軸線100橫向放置。所述兩個(gè)隔離膜片21通過(guò)液壓回路(等同于圖1所示的液壓回路)與壓力傳感器3流體連通，該液壓回路填充有諸如硅油的不可壓縮流體并且(針對(duì)每一側(cè))包括導(dǎo)通通道61、窄間隙62以及設(shè)置在支撐主體4上的通道63。優(yōu)選地，在這種情況下，接口主體20也被焊接到，更優(yōu)選的為激光焊接到支撐主體4上。 具體地，根據(jù)該實(shí)施例，接口主體20在基本上平行于一對(duì)第一隔離膜片21的表面 22上沿與第一隔離膜片21本身間隔開(kāi)的第一焊縫M連接到支撐主體4。以這種方式，膜片21的機(jī)械特性不受連接工藝的負(fù)面影響。根據(jù)圖3中更詳細(xì)示出的特別優(yōu)選的實(shí)施例，接口主體20(從橫截面看)包括第一部分30和第二部分40，其中第一部分的厚度31小于第二部分40的厚度41 ；接口主體 20還沿著位于第一部分30的第二焊縫沈焊接到支撐主體4上，第二焊縫沈與第一焊縫 24(以及隔離膜片本身)間隔開(kāi)。實(shí)際上，當(dāng)壓力變送器例如通過(guò)一個(gè)或更多個(gè)法蘭盤機(jī)械連接到過(guò)程的管道時(shí)， 第一部分30形成允許吸收可能的形變的彈性薄邊，從而降低由該機(jī)械連接帶來(lái)的測(cè)量結(jié)可以通過(guò)合適地設(shè)定圖1中所示的接口主體20的階梯25的大小來(lái)獲得相同的結(jié)^ ο實(shí)際上，已經(jīng)看到根據(jù)本發(fā)明的壓力變送器1如何使得能夠?qū)崿F(xiàn)改進(jìn)已知解決方案的目的。具體地，有目的的引入接口主體20以及接口主體20和隔離膜片21選擇相同的材料使得能夠?qū)崿F(xiàn)這兩個(gè)元件之間的連接而不引起接口隔離膜片的特性退化，從而防止現(xiàn)有技術(shù)方案中通常的腐蝕起始問(wèn)題。可以對(duì)這樣提出的壓力變送器1進(jìn)行所附權(quán)利要求規(guī)定的創(chuàng)新性構(gòu)思的保護(hù)范圍內(nèi)的各種修改和變化。例如，接口主體20和/或支撐主體4可以具有不同的形狀或大小，液壓回路6、60可以具有不同的形狀等，只要這些可能的修改與各元件所需要執(zhí)行的功
能可兼容。此外，全部零件/部件均可以使用技術(shù)上等同的其他元件代替。實(shí)際上，在上述預(yù)見(jiàn)應(yīng)用的范圍內(nèi)的材料的類型及其尺寸可以根據(jù)需要和現(xiàn)有技術(shù)的狀態(tài)任意選擇。
權(quán)利要求
1.一種壓力變送器(1)，包括:傳感器組件，所述傳感器組件具有容置壓力傳感器(3)的中空主體O)；支撐主體G)，所述支撐主體由第一材料制成；其特征在于，所述壓力變送器還包括接口主體(20)，所述接口主體00)連接到所述支撐主體(4)并由不同于所述第一材料的第二材料制成；以及至少第一隔離膜片(21)，所述至少第一隔離膜片固定在所述接口主體上，所述第一隔離膜片與所述壓力傳感器流體連通并適合于與過(guò)程流體相接，其中所述第一隔離膜片由所述第二材料制成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力變送器，其特征在于，所述接口主體在相對(duì)于所述第一隔離膜片為橫向的表面0 上連接到所述支撐主體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力變送器，其特征在于，所述接口主體在與所述第一隔離膜片基本上平行的表面0 上連接到所述支撐主體。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)或更多項(xiàng)所述的壓力變送器，其特征在于，所述接口主體沿著設(shè)置在所述表面02)上的與所述第一隔離膜片間隔開(kāi)的至少第一焊縫04)焊接到所述支撐主體上。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)或更多項(xiàng)所述的壓力變送器，其特征在于，所述壓力變送器包括置于所述支撐主體(4)上并與所述壓力傳感器流體連通的第二隔離膜片(5)，所述第一隔離膜片被布置成當(dāng)所述第一隔離膜片和所述第二隔離膜片承受基本上相同水平的壓力時(shí)所述第一隔離膜片具有與所述第二隔離膜片基本上相同的線性位移。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的壓力變送器，其特征在于，所述第二隔離膜片被焊接到所述支撐主體上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的一項(xiàng)或更多項(xiàng)所述的壓力變送器，其特征在于，所述壓力變送器包括固定到所述接口主體上的第二隔離膜片(21)，所述第二隔離膜片與所述壓力傳感器流體連通并適合于與過(guò)程流體相接，其中所述第二隔離膜片由所述第二材料制成。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)或更多項(xiàng)所述的壓力變送器，其特征在于，所述接口主體具有波狀表面(23)，至少所述第一隔離膜片被焊接到所述波狀表面上。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)或更多項(xiàng)所述的壓力變送器，其特征在于，所述接口主體具有環(huán)繞所述支撐主體(4)的圓盤形主體，所述圓盤形主體包括第一部分(30)和第二部分(40)，其中所述第一部分(30)的厚度(31)小于所述第二部分GO)的厚度01)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的壓力變送器，其特征在于，所述接口主體沿著位于所述第一部分(30)上并與所述第一焊縫04)間隔開(kāi)的第二焊縫06)焊接到所述支撐主體上。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)或更多項(xiàng)所述的壓力變送器，其特征在于，所述接口主體和至少所述第一隔離膜片由所述第二材料制成，所述第二材料選自鎳基合金、雙相不銹鋼或超級(jí)雙相不銹鋼。
全文摘要
一種壓力變送器，包括具有容置壓力傳感器的中空主體的傳感器組件；由第一材料制成的支撐主體；以及連接到所述支撐主體并由不同于第一材料的第二材料制成的接口主體。至少第一隔離膜片固定在所述接口主體上，并由與所述接口主體相同的材料制成。第一隔離膜片與壓力傳感器流體連通并適合于與過(guò)程流體相接。
文檔編號(hào)G01L9/00GK102472677SQ200980160231
公開(kāi)日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2009年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月1日
發(fā)明者歐金尼奧·博隆特里奧, 羅薩諾·馬爾凱西 申請(qǐng)人:Abb技術(shù)有限公司