導擴大使得隔離膜中的張力減小，這抵消了填充流體的熱膨脹。
[0022]圖3A為根據(jù)現(xiàn)有技術的隔離裝置容積相對隔離膜壓力的圖表。當溫度從參考條件改變至升高條件時，隔離流體體積改變。此外，隔離膜的剛度保持固定。因此，產(chǎn)生壓力誤差60。
[0023]圖3B為根據(jù)本發(fā)明實施方式的隔離裝置容積相對隔離膜壓力的圖表。與圖3A相反，如可以看到的那樣，當溫度從參考條件改變至升高條件時，隔離膜的剛度從實線改變至虛線。此外，當隔離體積流體改變時，隔離膜上的壓力保持不變，并且因而不存在熱誘導壓力誤差。因此，如果進行恰當?shù)卦O計，隨著溫度的升高，隔離膜比其基底膨脹快。這有效地釋放了通過使填充流體膨脹而產(chǎn)生的張力。人們相信，采用恰當?shù)脑O計，有效效應是基本上可以減少或消除任何溫度誘導的隔離系統(tǒng)誤差。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式，提供了具體的材料的例子。如可以認識到的那樣，基底材料、隔離膜材料和隔離膜尺寸和結構的選擇可以改變。在這種情況中，隔離膜由316型不銹鋼制成。這種材料以17X10_6/°C的速率膨脹。然而，將基底材料選擇為400型系列不銹鋼。基底材料以11X10_6/°C的速率膨脹。高溫誤差可以以10倍從當前狀態(tài)減小。雖然這個例子示出了僅6X10_6/°C的差異，但其它應用可能要求熱膨脹系數(shù)之間具有更明顯的差異。
[0025]圖4為本發(fā)明實施方式可以實現(xiàn)的過程流體壓力測量系統(tǒng)的示意圖。系統(tǒng)100包括差動過程流體壓力變送器102，其通過對應的毛細管線108、110連接至一對遠程密封件104、106。每個遠程密封件104、106構造為經(jīng)由其法蘭112安裝至諸如管道或箱之類的過程流體容器。此外，每個遠程密封件包括構造為接觸過程流體的隔離膜114。差動過程流體壓力變送器102構造為測量由每個遠程密封件104、106觀測到的壓力之間的壓力差，并通過過程通信回路提供過程變量輸出，如箱中的流體液位。如可以認識到的那樣，如果遠程密封件104、106安裝在箱上的不同垂直水平面處，則壓力差與動水壓力差相關聯(lián)，并且因此與箱中的過程流體的液位相關聯(lián)。
[0026]圖5為沿著圖4中的剖面線A-A截取的橫截面視圖，圖示了隔離膜和基底。遠程密封件104包括圍繞隔離膜112的基底構件110?；讟嫾?10和隔離膜112優(yōu)選都是圓形的。而且，隔膜112的周邊優(yōu)選焊接至基底構件110。填充流體114設置在隔離膜112的后面，并通過毛細管108將壓力傳遞至變送器102的壓差傳感器。根據(jù)本發(fā)明的實施方式，隔離膜和基底構件110由不同的材料構造而成，使得隔膜112隨著溫度膨脹至比基底構件110大的程度。
[0027]通過減小或消除隔離組件中的熱誘導誤差，本發(fā)明的實施方式提供了更大的準確度。然而，本發(fā)明的實施方式還允許測量更高的溫度過程(假設填充流體適合高溫)。因此，現(xiàn)在可以更好地監(jiān)測和控制由于過程流體的溫度而不能可靠地監(jiān)測的過程流體壓力。
[0028]本發(fā)明的實施方式在無論何時靠近隔膜(感測或隔離)被加熱的油會以不希望的方式影響系統(tǒng)時都是有用的。本發(fā)明的實施方式允許在經(jīng)歷加熱整個系統(tǒng)或者即使它的一部分的環(huán)境溫度增加時膨脹，以至少部分地容納來自該系統(tǒng)的其它部件(如毛細管)的膨脹流體。該系統(tǒng)的其余部分通常保持比隔離裝置的冷卻高度多的填充流體。
[0029]作為另一個例子，由316系列不銹鋼形成的具有0.75英寸直徑的隔離膜可以與由400系列不銹鋼形成的基底聯(lián)合使用。DC200填充流體可以填充至0.008英寸的初始液位。這形成了約0.00062立方英寸的初始隔離容積。100攝氏度的溫度增加使該容器增加約0.0000672立方英寸。實際上，在管子和傳感器系統(tǒng)中存在也需要膨脹到隔離裝置中的油，因為那里是它唯一可以去的地方。假設采用所有上述參數(shù)，則計算結果表明，由于隔離裝置和基底之間的膨脹差異約為0.00175立方英寸，因此隔離容積增加。因此，本發(fā)明的實施方式可以適用于傳感器和/或毛細管內(nèi)的油的相對真實的膨脹。
[0030]雖然已經(jīng)參照優(yōu)選實施方式描述本發(fā)明，但本領域技術人員將會認識到，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的條件下，可以在形式和細節(jié)方面進行改變。例如，雖然本發(fā)明的大部分內(nèi)容涉及單隔離膜絕對壓力或表壓過程流體壓力變送器，但本發(fā)明的實施方式適用于遠程密封件以及壓差過程流體壓力變送器。
【主權項】
1.一種過程流體壓力變送器，包括: 壓力傳感器，具有隨著壓力改變的電特性； 變送器電子組件，連接至壓力傳感器，用于感測所述電特性并計算壓力輸出；和 隔離系統(tǒng)，包括: 基底構件， 隔離膜，安裝至基底構件并插入壓力傳感器和過程流體之間， 填充流體，位于隔離膜和壓力傳感器之間，并且 其中基底構件和隔離膜由不同的材料構造而成，并且其中隔離膜的熱膨脹系數(shù)大于基底構件的熱膨脹系數(shù)，使得隨著溫度升高，隔離膜朝向過程流體移動以抵消填充流體的至少一部分膨脹。
2.根據(jù)權利要求1所述的變送器，其中隔離膜和基底構件的熱膨脹系數(shù)的差約為6X1(T7°Co
3.根據(jù)權利要求1所述的變送器，其中隔離膜由316型不銹鋼構造而成。
4.根據(jù)權利要求3所述的變送器，其中基底構件由400型不銹鋼構造而成。
5.根據(jù)權利要求1所述的變送器，其中填充流體為DC200。
6.根據(jù)權利要求1所述的變送器，其中隔離膜和基底構件中的每一個都是圓形的。
7.根據(jù)權利要求1所述的變送器，其中變送器為絕對過程流體壓力變送器。
8.根據(jù)權利要求1所述的變送器，其中變送器為表壓過程流體壓力變送器。
9.一種用于將過程流體壓力傳遞至過程流體壓力變送器的壓力傳感器的隔離系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括: 基底構件； 隔離膜，安裝至基底構件并具有第一側和第二側，所述第一側設置為與過程流體接觸； 填充流體，靠近隔離膜的所述第二側設置；并且 其中基底構件和隔離膜由不同的材料構造而成，并且其中隔離膜的熱膨脹系數(shù)大于基底構件的熱膨脹系數(shù)，使得隨著溫度升高，隔離膜朝向過程流體移動以抵消填充流體的至少一部分膨脹。
10.根據(jù)權利要求9所述的系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)為遠程密封系統(tǒng)。
11.根據(jù)權利要求10所述的系統(tǒng)，還包括包含至少一些填充流體的毛細管。
12.根據(jù)權利要求11所述的系統(tǒng)，還包括連接毛細管的壓差變送器。
13.根據(jù)權利要求12所述的系統(tǒng)，還包括連接至壓差變送器的第二遠程密封件。
14.一種在不同熱條件下測量過程流體壓力的方法，該方法包括下述步驟: 將過程流體輸送到隔離膜上，以移位隔離膜； 使隔離膜移位以通過填充流體使壓力傳感器的感測隔膜移位，其中填充流體隨著溫度的升高而膨脹；以及 隨溫度的升高使隔離膜朝向過程流體移動，以抵消填充流體的至少一部分膨脹。
【專利摘要】一種過程流體壓力變送器(10)，包括壓力傳感器(16)、變送器電子組件(18)和隔離系統(tǒng)(14)。壓力傳感器(16)具有隨著壓力改變的電特性。變送器電子組件連接至壓力傳感器(16)，用于感測所述電特性并計算壓力輸出。隔離系統(tǒng)(14)包括基底構件(30)、隔離膜(32)和填充流體(38)。隔離膜(32)安裝至基底構件(30)并插入壓力傳感器(16)和過程流體之間。填充流體(38)位于隔離膜(32)和壓力傳感器(16)之間?；讟嫾?30)和隔離膜(32)由不同的材料構造而成，以使隔離膜(32)的熱膨脹系數(shù)大于基底構件(30)的熱膨脹系數(shù)。
【IPC分類】G01L19-06, G01L19-00
【公開號】CN104655357
【申請?zhí)枴緾N201510105641
【發(fā)明人】大衛(wèi)·A·布羅登
【申請人】羅斯蒙德公司
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2009年6月3日
【公告號】CN102057265A, EP2304404A1, US8042401, US20090308170, WO2009152004A1