CN101140192A

CN101140192A - 通过差动测量检测加工流体的变量的装置

Info

Publication number: CN101140192A
Application number: CNA2007101408802A
Authority: CN
Inventors: R·马尔凯西
Original assignee: ABB Service SRL
Current assignee: ABB Schweiz AG
Priority date: 2006-09-08
Filing date: 2007-08-10
Publication date: 2008-03-12
Anticipated expiration: 2027-08-10
Also published as: ITMI20061722A1; EP1898187A1; EP1898187B1; CN101140192B; US20080060410A1; US7937989B2

Abstract

本发明涉及一种通过差动测量检测加工流体的物理变量的装置，包括：具有主体的压力变送器，所述变送器具有压力传感器和操作上连接到压力传感器的第一压敏件和第二压敏件。所述装置还包括位于第一检测位置的第一远程隔离器以及位于第二检测位置的第二远程隔离器。

Description

通过差动测量检测加工流体的变量的装置

技术领域

本发明涉及一种通过差动测量检测加工流体的物理变量的装置。

背景技术

在控制工业过程的系统中，为了检测/测量加工流体的一个或多个物理变量，例如，绝对、相对或差动压力、流速、液面高度等等，广泛使用有意设计的现场装置，这是公知的。

在一个最广泛

应用的例子中，所述现场装置包括恰当设计的壳体，在其内部可以容纳为检测设计的各个部分，其中通常有压力传感器(这里的术语“压力变送器”)。实际上，使用压力传感器作为转换元件，便于通过一个或多个相对、差动或绝对压力测量导出受控的加工流体的其它物理变量的测量值，例如液面高度，否则直接转换比较困难。当对于变送器，其中具有其它部分，包括：初级电路，用于处理来自压力传感器的信号；次级电路，用于处理来自初级电路的信号，并由此负责管理与其它变送器或控制单元的通讯；显示单元，用于现场显示检测的变量；各种连接的端子板；以及为各部分供电的电路，等等。

为了执行所需的检测和测量的操作，每个压力变送器具有一个或多个压敏件，压敏件与加工流体交界并通常称之为“隔离器组件”、或“膜片”，或“隔膜”，或其它等价术语。

特别是，差压变送器具有两个隔离器组件，每个包括特别提供的弹性件，通常是固定在支撑上的可变形金属膜，支撑通常也由金属制成。隔离器组件位于仪器上，从而隔膜具有露在加工流体中的外壁以及液压连接到压力传感器的内壁，这通常是通过特别提供的毛细连接管中装的不可压缩流体，例如硅油液压连接的。以这种方式，流体作用于每个可变形隔膜的压力导致其变形，并通过液压连接流体传递到压力传感器。接着，传感器“检测”仪器两个分支的压力，并将相应的信号传送到电路进行不同的处理操作。

在一些应用条件下，例如，为了测量罐内所装流体的液面高度，需要在远离仪器的位置和/或在两个不同的加工位置进行测量，所述位置可以彼此相隔很远以及离变送器主体本身很远。此时，差压变送器装有特别设计的远程隔离器。所述远程隔离器也包括类似的压敏元件，通常是恰当固定在支撑隔离器主体上的弹性隔膜。特别提供的毛细管，装有传导或传送流体，优选的是不可压缩硅油，使远程隔离器的弹性隔膜直接液压连接于直接装在仪器主体上的弹性隔膜。

在所述应用中，任何检测方式都可能产生误差，这些误差来自于变送器所应用的过程的温差以及环境温度的差异，特别是构成仪器主体的两个测量分支、两个远程隔离器和周边部分的整个结构中遇到的温差。

发明内容

因此，本发明的主要目的是提供一种检测加工流体的物理变量的装置，能使检测仪器和周边部分的两个分支之间的过程和环境温度差引起的测量误差明显减小。

此目的的实现是通过根据权利要求限定的、检测加工流体物理变量的装置实现的。

附图说明

通过根据本发明优选的而非排它的实施例的描述，并结合附图中说明性的而非限制性例子的图示，本发明的其它特征和优点将变得更加明显。在附图中：

图1是根据本发明装置的示意图(未按比例)，例如，应用于测量罐中装的流体的液面高度；

图2是部分侧剖视图，示意性而非按比例表示根据本发明的装置，其中为了更加清楚地表示而放大了一些部分；

图3表示图2的装置，其中使用共面型压力变送器；以及

图4表示图2或图3的装置的放大细节(未按比例)。

具体实施方式

在以下的描述中，彼此相同的或在技术上等价的零件用相同参考数字表示。

参看以上附图，根据本发明的、检测工业设备的加工流体的物理变量的装置，整体用参考数字100表示，包括：具有主体2的压力变送器1，主体2具有压力传感器3；第一压敏件4；以及第二压敏件5。根据广泛公知的(因此这里不再详细描述)实施例，两个压敏件4和5，实际中也可以称为“隔膜”或“隔离膜”或其它等价术语，一般是由两个相应的可变形的膜片或薄板构成，例如，恰当处理的金属薄板。所述零件4和5每个固定在，例如，由中空金属块构成的相应支撑组件或零件上，从而使其一个面暴露在流体施加的压力作用下。此外，两个压敏件4和5操作上连接到压力传感器3。特别是，两支毛细管6基本构成一个适当回路，其中填充基本不可压缩流体，例如，硅油，从而提供两个零件4和5与压力传感器3之间的液压连接。并且，两个压敏件4和5可以按不同结构排列，例如，彼此平行，如图2所示，或者是共面，如图3所示。

装置100还包括第一远程隔离器10和第二远程隔离器20，如图1的应用例子所示，在装置的安装阶段设计成安装在彼此不同的两个检测位置，分别是A和B，例如在装流体80的罐70的壁上，例如用于检测液面高度。在图2和3所示的实施例中，第一远程隔离器10包括：第一支撑体11，例如，金属块或盘，具有至少一个第一空腔，它通向支撑体本身11外侧并由第一部分12和较窄的第二部分13形成，二者彼此相通；以及压敏件14(下面称为“第三压敏件”)，压敏件14固定在支撑体11上，其外表面用于接触需要在第一检测位置A检测变量的加工流体，内表面伸出到第一空腔12、13的外侧，并在一个侧面封闭其外侧。同样，第二远程隔离器20包括：第二支撑体21，例如，金属块或盘，其还具有一个通腔(下面称为第二空腔)，它通向支撑体本身21外侧并具有两个类似的部分22和23，二者彼此相通；以及压敏件24(下面称为“第四压敏件”)，压敏件24固定在支撑体21上，其外表面用于接触需要在第二检测位置B检测变量的加工流体，内表面伸出到第二空腔22、23的外侧，并在一个侧面封闭其外侧。

与两个压敏件4和5一样，第三压敏件14和第四压敏件24也可以由可变形隔膜构成，例如，适当处理的金属薄板。

两个远程隔离器10和20通过两个相应的容器30和40操作上连接到变送器1的主体2，例如两个可变形管，如两个毛细管。特别是，第一容器30具有第一末端，在第二部分13的入口/开口连接到第一支撑体11；以及第二末端，操作上连接到第一压敏件4。如图2或图3的示意性表示，容器30的末端固定在界面边缘或壁7上，界面边缘或壁7具有通道8，形成第一容器30本身与压敏件4的连通。各个部分之间的连接使得，变送器1的主体2，特别是具有通道8相应壁的第一压敏件4，第一容器30，第一远程隔离器10，特别是穿过第一空腔12-13的壁的第一支撑体11，以及第三压敏件14，将整体形成一个总容积V_t1的封闭内环境。所述容积V_t1填充基本不可压缩的传送流体90，例如，硅油，将流体80对压敏件14施加的压力传递到压敏件4。同样，第二容器40具有第一末端，在部分23的入口/开口连接到第二支撑体21；以及第二末端，操作上连接到第二压敏件5；容器40的末端固定在第二界面边缘或壁7上，第二界面边缘或壁具有相应的通道8，形成第二容器40本身与压敏件5的连通。并且在这种情况下，各个部分之间的连接是，变送器1的主体2，特别是具有通道8相应壁的第二压敏件5，第二容器40，第二远程隔离器20，特别是穿过其空腔22-23的壁的第二支撑体21，以及第四压敏件24，将整体形成一个总容积V_t2的封闭内环境。所述容积V_t2填充基本不可压缩的传送流体，例如，与填充容积V_t1的流体90相同的硅油，将流体80对压敏件24施加的压力传递到压敏件5。

有优势的是，装置100包括校正装置，操作上连接到远程隔离器10和20以及两个压敏件4和5，所述校正装置设置在压力变送器1的主体2外侧，并且设计成对第一和第二压敏件4和5施加相应的作用力，用于校正，至少是部分校正两个检测分支之间、在两个检测分支上、或沿着至少部分两个检测分支存在的温度差，和/或通过环绕它们的环境，和/或工艺温度，造成的影响。所述两个检测分支，一方面，是由第一远程隔离器10、第一容器30和压力变送器1特别是压敏件4形成的总体构成的，另一方面，是由第二远程隔离器20、第二容器40和压力变送器1，特别是压敏件5形成的总体构成的。

优选地，校正装置包括第一封闭液压回路和第二封闭液压回路，二者彼此液压隔离，并且其端面分别由第一压敏件4和第二压敏件5界定。所述封闭液压回路都填充基本不可压缩的传送流体，优选地相同流体分别填充容积V_t1和V_t2。

优选地，第一封闭液压回路形成的内部容积为总容积V_t1的95％到105％。根据一个特别优选的实施例，第一封闭液压回路形成的内部容积基本等于所述总容积V_t1。

同样，优选地，第二封闭液压回路形成的内部容积为总容积V_t2的95％到105％；更加优选地，第二封闭液压回路形成的内部容积基本等于所述总容积V_t2。

在附图所示的实施例中，第一封闭液压回路包括至少一个第一辅助容器50，例如可变形的管状主体，如毛细管。第一辅助容器50包括与压敏件14相反一侧的第一端，第一端操作上连接到第一远程隔离器10的第一支撑体11；以及操作上连接到第二压敏件5的第二端。如图2或图3的示意性表示，第一辅助容器50的末端连接到界面边缘7，并通过通道8操作上液压连通第二压敏件5。优选地，第一容器30和第一辅助容器50是由一种相同材料制成的，例如不锈钢316L。而且，如图2或图3的示意性表示，两个容器30和50装在两个相应的护套31和51中，护套具有相同厚度并由相同材料制成，例如300系列不锈钢，具有或没有PVC外涂层；优选地，两个容器30和50装在单一的护套31或51中。

优选地，第一液压回路还包括第一室52，第一室52至少部分处于第一支撑体11中，并连接到第一辅助容器50的第一端。所述第一室52至少部分处于第一支撑体11中，从而一个末端的位置靠近第三压敏件14并且在液压上与之隔离，并与两个部分12和13隔离。如图2或3中的实线所示(未按比例)，特别是图4，其中放大表示了隔离器10、20，第一室52整体处于第一支撑体11中，并连接到第一辅助容器50的第一端。另外，如同虚线所示，第一室52部分处于第一支撑体11中，并终止于连接到第一支撑体11的第一辅助容器50的端部。连接塞53处于室52与第一辅助容器50之间。

有优势的是，在两个实施例中，第一室52形成的内部容积为第一空腔12-13的内部容积V_S1(下面称为“第一容积V_S1”)的95％到105％。所述第一容积V_S1形成总容积V_t1的一部分，是由第三压敏件14的内表面以及第一空腔12-13的周边壁直到由分界线15划分的容器30的界面形成的。所述容积V_S1通常具有预定的设计值。根据一个特别优选的实施例，第一室52形成的内部容积基本等于所述第一容积V_S1。所述容积可以理解为由处于主体11内的室52的壁直到由分界线16划分的容器50的界面形成的(在此实施例中表示为实线)，或者也可以由处于主体11中的部分室52的壁，加上由容器50末端直到分界线17形成的容积形成(在此实施例中表示为虚线)。

第二液压电路包括一个辅助容器60(下面称为“第二辅助容器”)，例如，可变形管状体，如毛细管。第二辅助容器60包括在与压敏件24相反一侧的第一端，第一端操作上连接到第二远程隔离器20的支撑体21；操作上连接到第一压敏件4的第二端。如图2或3的示意性表示，辅助容器60的末端连接到界面边缘7，并且设计成通过通道8与第一压敏件4液压相通。

优选地，第二容器40和第二辅助容器60是由一种相同材料制成的，例如不锈钢316L。而且在这种情况下，两个容器40和60可以装在两个相应的护套41和61中，护套具有相同厚度并且由相同材料制成，例如，300系列的不锈钢，具有或没有PVC外涂层；优选地，两个容器40和60装在单一的护套41或61中。

优选地，第二液压回路还包括室62(下面称为“第二室”62)，室62至少部分处于第二支撑体21中，并连接到第二辅助容器60的第一端。特别是，第二室至少部分处于第二支撑体21中，从而使一个末端处于靠近并且液压与之隔开的第四压敏件24的位置，像与两个部分22和23隔开一样。如同图2或3以及特别是图4的实线和未按比例表示的，其中放大表示各个零件，第二室62整体处于第二支撑体21中，并连接到第二辅助容器60的第一端。另外，如同虚线所示，第二室62部分处于第二支撑体21中，并终止于连接到第二支撑体21的辅助容器60的端部62。连接塞63处于室62与辅助容器60之间。

有优势的是，在两个实施例中，第二室62形成的内部容积为第二空腔22-23的内部容积V_S2(下面称为“第二容积V_S2”)的95％到105％。所述第二容积V_S2形成总容积V_t2的一部分，是由第四压敏件24的内表面以及两个部分22-23的周边壁直到由分界线25划分的容器40的界面形成的。而且在此情况下，所述容积V_S2通常具有预定的设计值，基本等于第一容积V_S1。根据一个特别优选的实施例，第二室62形成的内部容积基本等于所述第二容积V_S2。所述容积可以理解为由处于主体21内的室62的壁直到由分界线26划分的容器60的界面形成的(在此实施例中表示为实线)，或者也可以由处于主体21中的部分室62的壁，加上由容器60末端直到分界线27形成的容积形成(在此实施例中表示为虚线)。

实际上，所述的校正装置使两个检测分支操作上连接，彼此“消除”检测分支中存在的环境和/或工艺温度，和/或仪器本身温度对处于变送器中的并属于其它分支的压敏件的影响。以这种方式，压力传感器3接收先前在两个部分之间校正并平衡的信号，从而避免了需要使用结构和相应编程方面复杂的任何电子仪器。

在实际中应该注意的是，根据本发明的装置如何使预定的任务完全执行，能明显校正热影响造成的检测中出现的误差。并且，装置100的制造是根据这样一个结构获得的，该结构整体和单个零件都得到优化，并且能广泛应用于具有需要检测一个或多个物理变量的加工流体的工业设备。因此，本发明的另一个目的是由包括加工流体的设备构成的，其特征在于它包括根据前面所述的并在相应权利要求中限定的、检测所述加工流体的物理变量的至少一个装置100。

上面设计的装置100可以进行很多修改和变化，所有这些都落在本发明观点的范围内，只要所述修改和变化是按照与已经给出的功能兼容的方式做出的。例如，可以使用不同数量的零件，例如，两个第一辅助容器50和两个辅助容器60，而不是一个，并将相应的总内部容积分成两份；可以对图1-2的例子中描述的零件成形进行修改；主要容器30和40以及辅助容器50和60可以另外连接以及另外设置成连通压敏件4和5。而且，所有细节可以被其它技术等价零件替代。实际上，上述应用环境下的材料类型以及尺寸，根据工艺的需求和状态，可以是任意的。

Claims

1.一种检测加工流体的物理变量的装置，其特征在于包括：

具有主体的压力变送器，所述压力变送器具有压力传感器以及操作上连接到所述压力传感器的第一压敏件和第二压敏件；

第一远程隔离器，其设计为定位在第一检测位置，以及第二远程隔离器，其设计为定位在第二检测位置；

第一容器，所述第一容器具有操作上连接到所述第一远程隔离器的第一端，以及操作上连接到所述第一压敏件的第二端；所述第一压敏件、所述第一容器和所述第一远程隔离器操作上彼此连接，从而形成总容积V_t1的第一封闭环境，其中装满基本不可压缩的传送流体；

第二容器，所述第二容器具有连接到所述第二远程隔离器的第一端，以及操作上连接到所述第二压敏件的第二端，所述第二压敏件、第二容器和第二远程隔离器操作上彼此连接，从而形成总容积V_t2的第二封闭环境，其中装满基本不可压缩传递流体；

校正装置，操作上连接到所述第一和第二远程隔离器以及所述第一和第二压敏件，所述校正装置设置在所述压力变送器的主体外侧，并且设计成对所述第一和第二压敏件施加一种作用，所述施加的作用至少部分校正由于所述压力变送器、第一和第二远程隔离器、第一和第二容器和周围环境的至少一部分上存在的或沿着其存在的温差造成的影响。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述校正装置包括第一封闭液压回路和第二封闭液压回路，二者彼此分离，并且其端面是由所述第一压敏件和所述第二压敏件分别形成的，所述第一和第二封闭液压回路充填有所述基本不可压缩的传送流体。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于所述第一封闭液压回路形成的内部容积占所述总容积V_t1的95％到105％。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于所述第一封闭液压回路形成的内部容积基本等于所述总容积V_t1。

5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于所述第二封闭液压回路形成的内部容积占所述总容积V_t2的95％到105％。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于所述第二封闭液压回路形成的内部容积基本等于所述总容积V_t2。

7.根据权利要求2所述的装置，其特征在于所述第一封闭液压回路包括至少一个第一辅助容器，所述第一辅助容器具有操作上连接到所述第一远程隔离器的第一端，以及操作上连接到所述第二压敏件的第二端。

8.根据权利要求2所述的装置，其特征在于所述第二封闭液压回路包括一个第二辅助容器，所述第二辅助容器具有操作上连接到所述第二远程隔离器的第一端，以及操作上连接到所述第一压敏件的第二端。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于所述第一远程隔离器包括具有至少一个第一空腔的第一支撑体，以及固定在所述第一支撑体上的第三压敏件，从而第三压敏件具有在所述第一检测位置与所述加工流体交界的外表面，以及伸出到所述第一空腔的内表面，所述第一液压回路包括第一室，所述第一室至少部分处于所述第一支撑体中并且操作上连接到所述第一辅助容器的所述第一端。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于所述第一室至少部分处于所述第一支撑体中，所处位置靠近所述第三压敏件但与之液压隔离。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于所述第一室整体处于所述第一支撑体中，并且连接到所述第一辅助容器的所述第一端。

12.根据权利要求10所述的装置，其特征在于所述第一室部分处于所述第一支撑体中，并且包括由第一辅助容器设置在外侧并连接到所述第一支撑体的端部构成的额外部分。

13.根据权利要求8所述的装置，其特征在于所述第二远程隔离器包括具有至少一个第二空腔的第二支撑体，以及固定在所述第二支撑体上的第四压敏件，从而第四压敏件具有在所述第二检测位置与所述加工流体交界的外表面，以及伸出到所述第二空腔的内表面，所述第二液压回路包括第二室，所述第二室至少部分处于所述第二支撑体中并且操作上连接到所述第二辅助容器的所述第一端。

14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于所述第二室至少部分处于所述第二支撑体中，所处位置靠近所述第四压敏件但与之液压隔离。

15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于所述第二室整体处于所述第一支撑体中，并且连接到所述第二辅助容器的所述第一端。

16.根据权利要求14所述的装置，其特征在于所述第一室部分处于所述第一支撑体中，并且包括由第二辅助容器设置在外侧并连接到所述第二支撑体的端部构成的额外部分。

17.根据权利要求9所述的装置，其特征在于所述第一室形成的内部容积占所述第一空腔内部容积的95％到105％。

18.根据权利要求17所述的装置，其特征在于所述第一辅助室形成的内部容积基本等于所述第一空腔内部容积。

19.根据权利要求13所述的装置，其特征在于所述第二室形成的内部容积占所述第二空腔内部容积的95％到105％。

20.根据权利要求19所述的装置，其特征在于所述第二室形成的内部容积基本等于所述第二空腔内部容积。

21.根据上述权利要求的一项或多项所述的装置，其特征在于所述第一容器、第二容器、第一辅助容器和第二辅助容器是由一种并且相同的材料制成的。

22.根据上述权利要求的一项或多项所述的装置，其特征在于所述第一容器和第一辅助容器装在两个相应的护套中，所述护套具有相同厚度并由相同材料制成。

23.根据权利要求1到22的一项或多项所述的装置，其特征在于所述第一容器和第一辅助容器装在一个并且相同的护套中。

24.根据上述权利要求的一项或多项所述的装置，其特征在于所述第二容器和第二辅助容器装在两个相应的护套中，所述护套具有相同厚度并由相同材料制成。

25.根据权利要求1到24的一项或多项所述的装置，其特征在于所述第二容器和第二辅助容器装在一个并且相同的护套中。

26.一种包括加工流体的工业设备，其特征在于它包括至少一个根据上述权利要求一项或多项所述的、检测所述加工流体的物理变量的装置。