CN118159816A - 用于确定或监测物理或化学过程变量的现场设备的组件 - Google Patents
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Abstract
一种用于在自动化技术中确定或监测介质的物理或化学过程变量的现场设备的组件，其中，所述组件至少包括第一部件（10）和第二部件（20），所述第一部件（10）和所述第二部件（20）在连接区域（40）中彼此结合，并且其中，在所述现场设备的安装状态下，至少在与所述介质接触的子区域中，至少所述第二部件（20）完全由选自包括以下材料的组中的材料构成：铜、银合金或除了镍铜合金之外的铜合金。
Description
技术领域
本发明涉及用于在自动化技术中确定或监测介质的物理或化学过程变量的现场设备的组件，并且涉及铜、银合金或铜合金（不包括镍铜合金）作为用于隔膜密封件或传感器组件的测量或分离隔膜的用途。
背景技术
在自动化系统中，特别是在过程自动化系统中，在许多情况下使用用于采集和/或修改过程变量的现场设备。集成在例如填充水平测量设备、流量计、压力和温度测量设备、pH-氧化还原电位计、电导率计等中的传感器用于采集相应的过程变量，诸如填充水平、流率、压力、温度、pH值、氧化还原电位和/或电导率。致动器，诸如：例如阀或泵，用于影响过程变量。因此，可以通过致动器来改变管道区段中的流体的流率或容器中的填充水平。原则上，面向过程并且供应或处理过程相关信息的所有设备都被称为现场设备。结合本发明，现场设备也被理解为布置在现场级的远程I/O、无线电适配器和通用设备。各种这样的现场设备由Endress+Hauser公司制造和销售。
为了采集过程介质的压力，通常使用所谓的隔膜密封件，该隔膜密封件具有壳体主体，通过形成填充有压力传递流体的液压室组件，分离隔膜以在该壳体主体和该分离隔膜之间的压力密封的方式紧固在该壳体主体上，其中液压路径延伸穿过所述壳体主体，以便传递存在于分离隔膜处的过程介质的压力。
被围封在液压室组件中的压力传递流体（通常包括油）使得施加在分离隔膜的面向过程介质的这一侧处的压力被引导到压力传感器元件，以用于检测压力测量值。为了确保隔膜密封件在若干年至数十年的长使用寿命内的最佳操作，这里重要的是：隔膜密封件内的容积不应显著改变，这是因为否则的话，将发生待传输的压力的歪曲以及因此压力测量值的歪曲。
在这种歪曲是由在内部形成的氢或从外部扩散的氢（例如以氢分子和/或氢原子的形式）引起的情况下，已知的是：采取预防措施，以减少这种歪曲。
例如，DE 10 2013 110 968 A1提出了氢吸收材料，该氢吸收材料被放置在封闭的压力传递流体中，从而吸收氢原子。
还已知的是，为了限制扩散，附加地是涂覆隔膜。通常，这些涂层是电镀沉积的金层或金-铑层。为了扩散的有效减少，高至40μm（微米）的电镀层厚度是必要的。然而，该变型例的缺点是：由于相对厚的金层而导致的相对高的成本、由于相对厚的金层而导致的原始分离隔膜的机械性能的可能的负面变化以及随着温度变化的双金属效应。
本发明的目的是补救这一点。
发明内容
根据本发明，通过根据权利要求1所述的组件和根据权利要求9所述的现场设备来实现该目的。
根据本发明的用于在自动化技术中确定或监测介质的物理或化学过程变量的现场设备的组件至少包括第一部件和第二部件，所述第一部件和所述第二部件在连接区域中结合在一起，并且其中，在所述现场设备的安装状态下，至少在与所述介质接触的子区域中，至少所述第二部件完全由选自包括以下材料的组中的材料构成：铜、银合金或除了镍铜合金之外的铜合金。
根据本发明，提出了一种组件，在该组件中，可以是例如测量或分离隔膜的第二部件仅由选自包括铜、银合金或除了镍铜合金之外的铜合金的组中的材料构成。这意味着第二部件被设计为由所述材料中的一种材料构成的实心部件，例如由所述材料中的一种材料制成的实心测量或分离隔膜。通过由所述材料中的一种材料将第二部件形成为实心部件，该部件具有高抗氢进入性。
根据本发明的组件的有利实施例规定，铜合金包括铜铍合金、铜锡合金或铜锌合金，并且/或者，银合金包括银铜合金、银镍合金、银锰合金或银铜镍合金。
根据本发明的组件的另一个有利实施例规定，所述两个部件通过钎焊或胶合彼此结合。
根据本发明的组件的又一个有利实施例规定，所述组件包括第三部件，所述第三部件由包括以下材料的组中的不同材料构成：铜、银合金或除了镍铜合金之外的铜合金。
根据本发明的组件的另一个有利实施例规定，在子区域中由选自包括铜、银合金或除了镍铜合金之外的铜合金的组中的材料构成的所述第二部件和所述第三部件各自均呈单个圆形坯料，这些圆形坯料通过轧制而结合，以形成共同圆形坯料。
根据本发明的组件的另一个有利实施例规定，所述组件是用于确定和/或监测所述介质的压力的隔膜密封件或传感器主体，其中所述第二部件是与所述介质接触的测量或分离隔膜，并且其中所述第一部件是由金属材料构成的隔膜密封件主体或传感器主体，其中所述测量或分离隔膜和金属隔膜密封件主体结合在一起。
根据本发明的组件的另一个有利实施例规定，所述第二部件和所述第三部件一起形成与所述介质接触的所述测量或分离隔膜。
本发明还涉及铜、银合金或除了镍铜合金之外的铜合金作为隔膜密封件或传感器组件的测量或分离隔膜的用途。
附图说明
基于以下附图更详细地解释本发明。在图中：
图1示出了根据本发明的组件的第一示例性实施例；
图2示出了根据本发明的组件的第二示例性实施例；以及
图3示出了根据本发明的组件的第三示例性实施例。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的用于确定或监测介质的物理或化学过程变量的现场设备的组件的第一实施例。示出了隔膜密封件形式的根据本发明的组件的纵向截面。然而，它也可以是传感器组件。隔膜密封件包括作为根据本发明的组件的第一部件10的优选为金属的隔膜密封件主体和作为组件的第二部件20的分离隔膜。分离隔膜20经由周向结合或连接区域40沿着边缘区域22与隔膜密封件主体或传感器主体的端面以压力密封的方式结合，使得在隔膜密封件主体的所述端面与分离隔膜之间形成压力室11。在所述室11的背对分离隔膜20的一侧上，还可以在隔膜密封件主体10中产生隔膜床，在过载的情况下，分离隔膜20可以抵靠于该隔膜床进行搁置。压力室11继而可以填充有转移流体，使得在结合状态下，施加到分离隔膜20的背对隔膜密封件主体10的一侧的过程介质的压力通过转移流体传输。该压力可以例如经由集成到隔膜密封件主体10中的液压路径13传输到布置成与隔膜密封件偏移的现场设备的传感器元件。偏移的传感器元件继而取决于经由填充有转移流体的液压路径13所传输的压力来确定压力值。在图1中，以示例的方式指示了液压路径。所述液压路径仅在隔膜密封件的情况下是必需的，而在下面描述的传感器组件的情况下不是必需的。
然而，替代性地是，组件也可以是传感器组件10、20，其由作为第一部件的传感器主体10和作为第二部件的测量隔膜20组成。传感器主体10可以被设计成使得在结合状态下，即，在测量隔膜20已经在边缘区域22中与传感器主体10沿周向结合之后，产生室11。然而，与上述隔膜密封件的示例不同的是，在传感器组件10、20中，室11未填充有压力传递流体。此外，与上述隔膜密封件不同的是，传感器组件可以利用测量隔膜20直接连接到过程（齐平安装）。压力值也可以经由通过介质对测量隔膜20造成的压力相关的偏转来确定。在这种情况下，测量隔膜20还用作分离隔膜，其将待连接的现场设备与介质分离开来。
根据本发明，隔膜（在隔膜密封件的情况下是分离隔膜，在传感器组件的情况下是测量隔膜）仅由铜、银合金或除了镍铜合金（例如，Monel）之外的铜合金形成。因此，隔膜被设计或制造为由至少一种所述材料制成的实心隔膜。以下铜合金已被证明是这里特别有利的材料：铜铍合金、铜锡合金或铜锌合金。关于银合金，已证明银铜合金、银镍合金、银锰合金或银铜镍合金是特别有利的。基底主体（在隔膜密封件的情况下是隔膜密封件主体，在传感器组件的情况下是传感器主体）10同样可以取决于应用而由不同的耐腐蚀材料形成或制造。例如，主体10可由高合金质量钢构成，例如铬镍钢，特别是316L。然而，替代性地是，主体也可以由镍基合金（诸如：例如AlloyC）或多相合金（诸如：例如双相不锈钢等）构成。
例如，可以使用扩散钎焊、硬焊料或粘合方法将隔膜20结合到基底主体10。
图2示出了根据本发明的组件的第二示例性实施例。在这种情况下，组件的结构与上述相同，唯一的区别在于组件具有第三部件30。根据该实施例，第二部件20和第三部件30各自均被设计成单独的圆形坯料，这些圆形坯料通过轧制而结合，以形成共同圆形坯料。共同圆形坯料因此形成测量或分离隔膜。在这种情况下，上述两个单独的圆形坯料均由上述材料中的一种材料形成。
图3示出了根据本发明的组件的另一实施例，其继而被设计成与第一实施例相同。唯一的区别是组件具有以涂层的形式涂敷到第二部件20的第三部件30。涂层由上述材料中的另一种材料形成。原则上，涂层形式的第三部件30不必涂敷在第二部件20的整个表面上，而是也可以仅存在于在现场设备的安装状态下与介质接触的区域中。
附图标记的列表
10组件的第一部件，尤其是隔膜密封件或传感器主体
11压力室
13液压路径
20组件的第二部件，尤其是测量或分离隔膜
21涂层
22边缘区域
30组件的第三部件
40连接区域
Claims (9)
1.一种用于在自动化技术中确定或监测介质的物理或化学过程变量的现场设备的组件，其中，所述组件至少包括第一部件（10）和第二部件（20），所述第一部件（10）和所述第二部件（20）在连接区域（40）中彼此结合，并且其中，在所述现场设备的安装状态下，至少在与所述介质接触的子区域中，至少所述第二部件（20）完全由选自包括以下材料的组中的材料构成：铜、银合金或除了镍铜合金之外的铜合金。
2.根据权利要求1所述的组件，其中，所述铜合金包括铜铍合金、铜锡合金或铜锌合金，并且/或者，所述银合金包括银铜合金、银镍合金、银锰合金或银铜镍合金。
3.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其中，所述两个部件（10、20）通过钎焊或胶合彼此结合。
4.根据前述权利要求中的一项或多项所述的组件，其中，所述组件包括第三部件（30），所述第三部件（30）由包括以下材料的组中的不同材料构成：铜、银合金或除了镍铜合金之外的铜合金。
5.根据权利要求4所述的组件，其中，在子区域中由选自包括铜、银合金或除了镍铜合金之外的铜合金的组中的材料构成的所述第二部件（20）和所述第三部件（30）各自均呈单独的圆形坯料，这些圆形坯料通过轧制而结合，以形成共同圆形坯料。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的组件，其中，在子区域中由选自包括铜、银合金或除了镍铜合金之外的铜合金的组中的材料构成的所述第二部件（20）至少在所述区域中涂覆有涂层（21），其中在所述现场设备的安装状态下，所述区域与所述介质接触，其中，所述涂层（21）由包括以下材料的组中的其它材料中的一种材料构成：铜、银合金或排除镍铜合金的铜合金。
7.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其中，所述组件是用于确定和/或监测所述介质的压力的隔膜密封件或传感器组件，其中，所述第二部件（20）是与所述介质接触的测量或分离隔膜，并且其中所述第一部件（10）是由金属材料构成的隔膜密封件主体或传感器主体，其中所述测量或分离隔膜（20）和所述金属隔膜密封件主体或传感器主体（10）结合在一起。
8.根据权利要求4和6所述的组件，其中，所述第二部件（20）和所述第三部件（30）一起形成与所述介质接触的所述测量或分离隔膜。
9.铜、银合金或除了镍铜合金之外的铜合金作为隔膜密封件或传感器组件的测量或分离隔膜的用途。
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