CN214251346U - 压力变送器和压力变送器设备 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种压力变送器和压力变送器设备。该压力变送器包括壳体和压力传感器，该压力传感器具有随施加的压力而变化的电特性。压力传感器被配置为生成指示过程流体压力的传感器信号。变送器隔离膜片被配置为联接到过程屏障密封部以将压力传递至压力传感器。法兰联接至变送器隔离膜片。法兰包括从变送器隔离膜片的外径向内延伸的至少一个气体路径。电子装置联接到压力传感器以接收传感器信号并生成指示压力的输出。

Description

压力变送器和压力变送器设备
技术领域
本实用新型涉及工业过程控制的领域，特别地涉及一种压力变送器和压力变送器设备。
背景技术
工业过程控制系统用于对生产或转移诸如过程流体和气体之类的材料的工业过程进行监测和控制。在此类系统中，测量诸如压力、温度、流量等“过程变量”通常很重要。过程变量变送器用于测量此类过程变量，并将与测量到的过程变量相关的信息发送回诸如中央控制室之类的解释位置。
过程变量变送器可以用于多种应用中，诸如：制药和生物制品的合成、和食品生产：一次性使用的系统、过程系统、流动路径、和最终形成物；食品加工；以及其他要求过程流体完整性的关键敏感的加工环境和/或应用。
一类过程变量变送器是压力变送器，压力变送器测量过程流体的一个或多个压力(诸如，表压力或绝对压力)，并提供与测量到的压力有关的输出。压力变送器被配置为存储压力信息或通常经由有线过程通信将压力信息发送回到诸如控制室或其他合适的位置或设备之类的中心位置。然而，可以替代性地使用或者也可以使用诸如无线通信技术之类的其他技术。
实用新型内容
一种压力变送器，包括：壳体；压力传感器，所述压力传感器具有随施加的压力而变化的电特性，所述压力传感器被配置为生成指示过程流压力的传感器信号；变送器隔离膜片，所述变送器隔离膜片被配置为联接至过程屏障密封部以将压力传递至所述压力传感器；法兰，所述法兰联接至所述变送器隔离膜片，其中，所述法兰包括从所述变送器隔离膜片的外径延伸的至少一个气体路径；和电子装置，所述电子装置联接到所述压力传感器，以接收所述传感器信号并生成指示所述压力的输出。
根据本实用新型的一个方面，所述电子装置包括被配置为接收所述传感器信号并计算所述输出的微处理器。
根据本实用新型的一个方面，所述至少一个气体路径被限定在所述法兰的表面上。
根据本实用新型的一个方面，所述至少一个气体路径包括径向部分。
根据本实用新型的一个方面，所述气体路径包括从所述变送器隔离膜片的所述外径延伸的凹槽。
根据本实用新型的一个方面，所述气体路径包括从所述变送器隔离膜片的所述外径延伸的螺旋形凹槽。
根据本实用新型的一个方面，所述压力变送器还包括从所述气体路径延伸到所述压力变送器的外部的排放孔。
根据本实用新型的一个方面，所述排放孔联接至压力生成器以控制压力。
根据本实用新型的一个方面，所述压力生成器是真空生成器。
根据本实用新型的一个方面，所述气体路径由所述变送器隔离膜片的表面粗糙度形成。
一种压力变送器设备，包括：变送器壳体；电子装置，所述电子装置设置在所述变送器壳体内；变送器法兰，所述变送器法兰联接到所述变送器壳体并具有变送器隔离膜片；过程连接器，所述过程连接器能够联接至过程流体，所述过程连接器具有过程密封膜片；过程连接器法兰，所述过程连接器法兰联接至所述过程连接器；压力传感器，所述压力传感器设置在所述变送器壳体内并联接至所述电子装置，所述压力传感器具有随施加的压力而变化的电特性；和透气层，所述透气层设置在所述变送器隔离膜片和所述过程密封膜片之间。
根据本实用新型的另一个方面，所述透气层包括插在所述变送器隔离膜片和所述过程密封膜片之间的透气材料层。
根据本实用新型的另一个方面，所述透气层形成所述变送器隔离膜片和所述过程密封膜片中的一者的至少一部分。
根据本实用新型的另一个方面，所述透气层至少形成所述变送器隔离膜片的一部分。
根据本实用新型的另一个方面，所述透气层包括所述过程密封膜片的顶侧。
根据本实用新型的另一个方面，所述过程密封膜片的所述顶侧包括由所述透气层的表面粗糙度形成的空气释放表面。
提供本概述以简化形式介绍一些概念，这些概念将在下面的详细描述中进一步描述。本概述既不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。所要求保护的主题不限于解决背景技术中指出的任何或所有缺点的实现方式。
附图说明
图1是位于过程压力变送器和过程连接器之间的联接部的侧视图。
图2是示出位于过程压力变送器与过程连接器之间的联接部的一个示例的放大截面图。
图3是示出根据本实用新型的一个实施例的位于过程压力变送器与过程连接器之间的联接部的一个示例的放大截面图。
图4A是示出根据本实用新型的一个实施例的过程压力变送器联接部的一个示例的局部截面图。
图4B是示出根据本实用新型的一个实施例的法兰的一个示例的仰视图。
图5是示出根据本实用新型的另一个实施例的法兰的一个示例的仰视图。
图6是示出根据本实用新型的另一个实施例的变送器法兰的一个示例的仰视图。
图7是示出根据本实用新型的一个实施例的过程流体测量系统的一个示例的简化框图。
图8是根据本实用新型的一个实施例的排放过程压力变送器设备内的空气的方法的流程图。
具体实施方式
过程压力变送器通常使用流体地联接到隔离膜片的压力传感器来感测压力。隔离膜片将压力传感器隔离，使得压力传感器不与正在被感测的过程流体直接接触。因此，可以是强腐蚀性的和/或处于高温的过程流体与压力传感器保持隔离，以避免腐蚀或损坏压力传感器。使用基本上不可压缩的惰性填充流体(诸如，硅油)将压力从隔离膜片传递到压力传感器。压力传感器本身具有诸如通过变形而对压力做出反应的物理结构，诸如感测膜片。压力传感器还包括对物理变形做出反应的电气结构，诸如应变计、或电容板、或电极。例如，一些已知的压力传感器具有可偏转的膜片，该可偏转的膜片带有电容板或电极，使得膜片的偏转会产生传感器电容的变化。还有其他压力传感器采用布置在脆弱的可变形硅基板上的电阻应变计结构。随着硅基板响应于压力而变形，应变计的电阻发生改变。
在一些过程压力变送器设备中，压力变送器联接或以其他方式安装到过程流，使得压力感测组件可以出于测量目的而访问过程流体。在某些情况下，压力变送器直接安装到过程流(例如，箱壁的侧部/直接安装到导管)，或者以其他方式联接到过程连接器(例如，流体端口)，该过程连接器形成至过程流的访问点、以及其他各种过程访问点。这些过程连接器可以与屏障(例如，膜片或化学密封部)联接，该屏障是包括薄的柔性膜(例如，膜片)的装置，薄的柔性膜通常被夹在两个法兰(例如，变送器法兰和过程连接器法兰)之间。该密封部充当过程流体与压力感测组件之间的屏障，该屏障也可以包括膜片(例如，隔离膜片)，从而保护感测组件不受过程流体的损坏。此外，特别是在完整性至关重要的应用中，例如在生物、制药和食品处理的应用中，该屏障为过程流体提供密封，以用于压力变送器设备的安全装配和维护，以及保持过程流体的完整性。该屏障在提供保护性密封的同时，由柔性材料构成，使得该屏障可以响应来自与过程流体接触的压力，从而将该压力传递至可以包括附加膜片的感测组件。
在某些操作(例如，维护/装配)期间，空气可能会滞留在压力变送器的隔离膜片和过程屏障密封部之间。通常，过程压力变送器在装配期间或在维护之后的重新连接期间，被安装到过程连接器(例如，箱、歧管、管道、流体端口、配件等的侧部中的开口)，以便访问过程流体。可以使用能够螺纹联接或紧固至该过程连接器的法兰组件以及使用其他合适的联接技术(例如，熔焊/焊接/粘合剂)，将过程压力变送器联接至过程连接器。在过程连接器具有柔性屏障(例如，膜片或化学密封部)的情况下，空气和其他气体会在两个表面(例如，过程压力变送器的隔离膜片和过程屏障密封部)接触时被捕获于该两个表面之间，并且在联接时被滞留在/ 密封在其中。
在过程连接器和变送器之间存在“气隙”会影响传感器读数和测量输出的准确性。例如，如果空气被滞留在两个膜片之间，则空气会随着温度的变化而膨胀和收缩，并增加测量误差。同样地，空气的可压缩性可以引起测量误差。也就是说，尤其是在两个膜片的情况下，由于过程连接器膜片(例如，聚合物膜片)的位移和过程连接器膜片上的压力，被滞留在两个膜片之间的空气被压缩，然后空气作用在感测组件(例如，隔离膜片) 上，导致得到未指示过程流体的实际压力的压力测量值。在没有控制(例如，过程流体的已知压力)的情况下，难以解决由滞留的空气引起的误差，因为难以在不损害变送器与过程连接器之间的密封的情况下知道滞留在设备中的空气的实际体积。换句话说，滞留的空气将施加未知大小的张力，并在传感器输出中造成不可测量的偏移。需要一种消除或以其它方式减少由滞留空气引起的测量误差的过程压力变送器设备。本文提供了这种过程压力变送器设备。
图1是示出变送器设备的一个示例的透视图。设备100包括变送器102、变送器壳体103、过程连接器104、联接部106、变送器法兰108、和过程连接器法兰110。变送器102可以包括容置在变送器壳体103内的各种电气部件，包括但不限于：(一个或多个)传感器；可以包括单个或多个微处理器的(一个或多个)控制器；包括测量和通信电路的各种电路；动力源(例如，电池)；以及适用于过程变量的测量和通信的任何其他电气部件。变送器102可以进一步包括各种用户接口，例如按钮、开关、拨盘、触摸屏、以及被配置为接收用户输入(例如，按下“状态”按钮)的其他合适的装置。用户接口可以包括被配置为显现或以其他方式指示变送器102的状况或过程流的状况的各种显示器。例如，在用户按下“状态”按钮时，电联接到变送器102的灯可能会亮起，从而指示变送器102或过程流的某种状态(例如，红色的闪烁灯指示需要维护或校准)。类似地，诸如LED屏幕之类的显示器可以指示过程流的当前压力。本文考虑了所有这些以及更多实施例。
过程压力变送器102和过程连接器104在联接部106处密封地联接，使得压力变送器102内的压力传感器(未示出)可操作地联接至过程流体的压力。过程连接器104具有穿过其中的开口，以允许过程流体访问过程连接器的内部并由此暴露于感测组件。尽管联接部106被示为法兰组件，如变送器法兰108和过程连接器法兰110所指示的，但是联接部106可以包括螺纹组件，例如，阳螺纹和阴螺纹分别属于变送器102或过程连接器104。联接部106可以包括任何数量的联接部组件，例如，熔焊、焊接、粘合剂、和用于将变送器102联接至过程连接器104的任何其他合适的技术。变送器 102与过程连接器104的联接部在过程连接器104的屏障和变送器102的感测组件(例如，下面描述的感测区域114)之间形成界面。
如上所述，当变送器102和过程连接器104被放在一起时，空气可能被滞留在它们之间，使得当过程流体从过程流行进经过过程连接器并且作用在过程连接器屏障(例如，膜片密封部)上时，因为施加的力作用在感测组件(例如，隔离膜片)上，滞留的空气会导致压力测量中的测量误差。因为在某些过程中，由于需要保护过程流体的完整性或保护感测组件免受高温或腐蚀性化学物质的损害，过程连接器屏障是必要的，例如简单地去除屏障不是可选项。
变送器102和过程连接器104均可以由任何合适的材料形成，所述材料包括但不限于：不锈钢(例如，316L不锈钢)、镀碳钢(例如，镀镍)、合金M30C、合金C-276、钽、PTFE、聚偏氟乙烯(Kynar)、聚合物、蒙乃尔合金(Monel)、哈氏合金C(Hastelloy C)、PVC、丙烯(propylene)、钛，卡朋特20(carpenter 20)、CPVC、和任何其他合适的材料。
图2是示出变送器与过程连接器之间的联接部的一个示例的截面图。联接部106示出了变送器和过程连接器彼此联接，使得在它们各自的两个表面(例如，隔离膜片114和过程屏障密封部116)之间形成界面。联接部 106包括变送器102、过程连接器104、变送器法兰108、过程连接器法兰110、隔离膜片114、过程屏障密封部116、气隙118、密封部122和界面123。气隙118(如隔离膜片114和过程屏障密封部116之间的空间所指示的)是由于在将变送器102和过程连接器104联接期间空气被滞留在隔离膜片114和过程屏障密封部116之间导致的。当变送器102和过程连接器104(例如，经由法兰108)彼此联接时，形成密封部122，使得滞留的空气不能逸出联接部106。尽管联接部106被示出为包括法兰108、110(在图1中)，但是在另一示例中，变送器102和过程连接器104可以通过螺纹或任何其他合适的技术而联接。
如上所述，在一个示例中，过程屏障密封部116在过程流和变送器隔离膜片114之间提供流体密封。为了使变送器隔离膜片114将压力传递到压力传感器，隔离膜片114和过程屏障密封部116必须一致地挠曲。因此，过程屏障密封部116由足够柔性以响应于压力(例如，偏转)的材料形成。在一个示例中，过程屏障密封部116可以由聚合物或金属形成。例如，过程屏障密封部116可以由钢(例如，316不锈钢)、PTFE、聚合物、合金C-276、合金400、镀金合金400、镀金不锈钢、蒙乃尔合金、哈氏合金B或C、镍、卡朋特20、钽、或任何其他合适的材料形成，以使过程屏障密封部116可以提供密封并响应于来自过程流体的压力。
隔离膜片114受过程流体压力的力作用。变送器隔离膜片被配置成在其表面(例如，面向屏障的表面区域)上施加力时变形。隔离膜片114可以例如由钢(例如，316不锈钢)、PTFE、聚合物、合金C-276、合金400、镀金合金400、镀金不锈钢、蒙乃尔合金、哈氏合金B或C、镍、卡朋特20、钽、或任何其他合适的材料形成，以使隔离膜片114可以偏转并允许压力传感器提供准确的压力测量。
如先前所论述的，因为滞留的空气将在隔离膜片114上施加未知大小的力并且导致感测组件的测量输出中的不可测量的偏差，所以滞留在气隙 118中的空气会导致感测组件的压力测量输出中的误差。
图3是示出位于变送器与过程连接器之间的联接部的一个示例的截面图。图3类似于图2，并且与图2相同的元件被相同地编号。联接部106包括变送器102、过程连接器104、隔离膜片区域114、过程屏障密封部116、气隙118、透气层120、密封部123和密封部125。透气层120包括插入在隔离膜片114和过程屏障密封部116之间的透气材料层。滞留在气隙118中的空气将通过透气层120向外移动，从而从气隙118排放并去除或减少滞留的空气。在一个示例中，透气层120是添加到组件中的单独的部件(例如，片材)。在另一示例中，透气层120可以联接至隔离膜片114或过程屏障密封部116。在一个示例中，透气层120跨过位于隔离膜片114与过程屏障密封部116之间的界面(例如123)，从而形成从位于隔离膜片114和过程屏障密封部116之间的界面到设备的外部或至少到界面的外部的空气路径。
在另一示例中，透气层120一体地连接至过程屏障密封部116。例如，透气层120结合至过程屏障密封部116，从而形成一体的组件。在另一示例中，透气层120形成过程屏障密封部116的至少一部分(例如，过程屏障密封部116的靠近隔离膜片114的部分[即，过程屏障密封部116的顶侧/顶部部分])。在另一示例中，透气层120一体地连接到隔离膜片114。例如，透气层120结合至隔离膜片114，从而形成一体的组件。在另一示例中，透气层 120形成隔离膜片114的至少一部分(例如，隔离膜片靠近过程屏障密封部 116的部分[即，隔离膜片114的底侧/底部部分])。
在另一示例中，过程屏障密封部116包括透气材料，使得滞留在气隙 118中的空气可以扩散通过过程屏障密封部116并进入过程连接器104中，从而去除或减少滞留的空气。在另一示例中，变送器法兰108也可以是透气的(例如，包括透气材料)，至少部分透气的(例如，在与下面所示的法兰表面128相同的区域中，或者在靠近过程连接器法兰110的至少一部分中)，使得滞留在气隙118中的空气可以行进通过变送器法兰108并从隔离膜114扩散出去。
在以上任一示例和/或以上所有示例中，为滞留在气隙118中的空气和其他气体形成行进至设备100的外部的空气路径、或至少行进至位于隔离膜片114和过程屏障密封116之间的界面的外部的空气路径。
图4A是示出变送器设备的一个示例的局部截面图。图4A类似于图1，并且类似的元件被相同地编号。设备100包括变送器102、过程连接器104、变送器法兰108、过程连接器法兰110、排放孔124和凹槽126。在一个示例中，一个或多个排放孔124被机加工或以其他方式设置到变送器法兰108 中，以形成/限定用于气隙118中的滞留空气的排放路径，从而去除或减少滞留的空气。在一些示例中，凹槽126或其他路径被机加工或以其他方式设置到变送器法兰108的面中，以允许气隙118中的滞留空气行进至排放孔 124并从该排放孔离开。
在一些实施例中，一个或多个排放孔124可以联接到压力生成器，诸如图4A所示的压力生成器125。压力生成器125可以是被配置为向排放孔 124提供期望的压力的任何合适的结构或装置。在一个特定示例中，压力生成器125是真空源，诸如真空泵。
图4B是示出法兰的一个示例的仰视图。变送器法兰108包括感测区域 114、排放孔124、凹槽126和法兰表面128。如图所示，凹槽126是通过机加工或以其他方式设置到变送器法兰108的面(即，法兰表面128)中的环形凹槽，该凹槽形成/限定用于使滞留在隔离膜片114和过程屏障密封部116 之间的空气(和其他气体)行进到排放孔124的路径，在该排放孔处，空气可以从设备100逸出，从而去除或减少滞留在气隙118中的空气。如图所示，法兰表面128在凹槽之后继续延伸。本领域技术人员将理解，凹槽126 具有不同于法兰表面128的高度，也就是说，凹槽126的根部将远离法兰表面128凹进。
在另一示例中，排放孔124被机加工成使得代替通过变送器法兰108 的顶部进行排放(如图4A至图4B所示)，首先从凹槽126竖向地排放，然后大致水平地继续排放，从而将气体从法兰的侧面排放出。这可能是有利的，因为(例如，在屏障116被破坏的情况下)可以将可能离开排放孔124 的任何潜在的流体引导远离操作者或过程环境的其他敏感组件。类似地，在另一示例中，排放孔124可以被机加工成使得排放孔124从凹槽大致对角地行进，并从变送器法兰108的外表面向外排放。在另一示例中，可以沿任意数量的方向或任意数量的方向的组合机加工排放孔124，使得形成从凹槽126至设备100的外部的路径。在另一示例中，压力生成装置125可以附接到至少一个排放孔124，并且可以用于主动地去除或控制位于隔离膜片114和过程屏障密封部116之间的气压。
尽管图4A和图4B仅示出了一个排放孔，但是本领域技术人员将理解，可以使用任意数量的排放孔，将排放孔设置在变送器法兰108上的任意数量的位置处，并且每个单独的排放孔的方向性可以彼此不同(即，一个排放孔从侧面向外排放而一个排放孔从顶部向外排放)。
尽管凹槽126被示出为环形凹槽，但是在另一示例中，凹槽126可以包括至少一个凹槽，该至少一个凹槽从感测区域114径向延伸，限定用于使滞留的空气从气隙118行进至排放孔(例如124)的路径，该排放孔限定从凹槽126到变送器法兰108外部的路径。
在以上任一示例中和/或以上全部示例中，形成空气路径，用于使滞留在气隙118中的空气和其他气体行进至设备100的外部，或至少行进至位于感测区域114和屏障116之间的界面的外部。
图5是示出法兰的一个示例的仰视图。变送器法兰108包括隔离膜片 114、法兰表面128和凹槽130。凹槽130通常包括径向部分。如图5所示，该径向部分可以是位于经过感测区域的中心的路径上的凹槽。在另一示例中，径向部分由具有沿着凹槽130(诸如，一个或多个螺旋形凹槽130)减小的径向距离的一个或多个凹槽提供。凹槽130被机加工或以其他方式设置到法兰表面128中，形成/限定用于使空气(和其他气体)从隔离膜片114 行进到变送器法兰108的外部的一个或多个路径。虽然示出了12个径向凹槽，但是本领域技术人员将意识到，可以实施任意数量的径向凹槽130，并且径向凹槽可以设置在沿着表面128的任意位置处。本领域技术人员将意识到，槽130具有与法兰表面128不同的高度，也就是说，凹槽130的根部将远离法兰表面128凹进。
图6是示出法兰的一个示例的仰视图。变送器法兰108包括隔离膜片 114和法兰表面128。在一个示例中，可以操纵(例如，机加工)法兰表面 128的表面粗糙度以产生空气释放表面。在一个示例中，法兰表面128可以具有表面粗糙度(例如，粗加工)，使得空气(和其他气体)可以通过面 (即，法兰表面128)的纹理逸出，而不是通过诸如排放孔124和/或径向凹槽130之类的较大的特征逸出。法兰表面128上的高度变化形成用于使空气行进到变送器法兰108的外部的路径，形成如其本身的“峰”和“谷”。在一个示例中，高度的变化足以在仍然能够将变送器102充分地联接至过程连接器104的同时，允许空气扩散。本领域技术人员将意识到，可以在法兰表面128上使用各种图案。
在另一示例中，过程屏障密封部116的变送器侧(顶侧)可以具有表面粗糙度，该表面粗糙度允许空气在过程屏障密封部116的变送器侧和隔离膜片114的过程侧之间扩散，从而允许滞留在气隙118中的气体逸出到设备100的外部。在一个示例中，过程屏障密封部116具有提供用于使空气从气隙118行进到设备100的外部的路径的表面粗糙度。
在以上任一示例中和/或以上全部示例中，形成用于使滞留在气隙118 中的空气和其他气体行进至设备100的外部，或至少行进至位于隔离膜片 114和过程屏障密封部116之间的界面的外部的空气路径。
图7是示出变送器设备的一个示例的简化框图。设备200包括变送器 202、过程连接器204、透气层220和其他232。变送器202被配置为感测和测量过程压力并生成指示该压力的输出。变送器202包括壳体206、变送器法兰208、传感器组件213和电子装置219。在一个示例中，传感器组件212 和电子装置219被设置在壳体206内。在另一示例中，传感器组件213的部件和电子装置219的任何组合可以设置在壳体206内或可以不设置在壳体 206内。
变送器法兰208联接到壳体206，并且包括空气(和其他气体)路径，诸如(一个或多个)凹槽209、(一个或多个)排放孔和其他212。在一个示例中，变送器法兰208是变送器壳体206的一体的部分，(例如，作为整体模制的组件)。在一个示例中，(一个或多个)凹槽209被机加工到变送器法兰208中，形成用于使滞留在变送器202和过程连接器204之间的空气和气体逃逸到设备200的外部的路径。在一个示例中，(一个或多个)凹槽 209被机加工到变送器法兰208的面中(例如，变送器法兰208的被配置为面向过程连接器204的表面)。在一个示例中，(一个或多个)凹槽209包括环形凹槽。在一个示例中，(一个或多个)凹槽209包括至少一个径向凹槽，该径向凹槽从感测区域214径向地延伸到变送器法兰208的外部。
在一个示例中，(一个或多个)排放孔211被机加工到变送器法兰208 中，形成用于使空气和气体从(一个或多个)凹槽209到变送器法兰208的外部的路径。在一个示例中，(一个或多个)排放孔211和(一个或多个) 凹槽209相交叉，使得它们通向彼此，或者换句话说，气体可以在它们之间自由移动。在一示例中，(一个或多个)排放孔211包括从环形凹槽延伸到变送器法兰208的外部的至少一个排放孔。(一个或多个)排放孔211可以沿多个方向(例如，竖向地、水平地和成对角线地、或任何其他合适的方向、或其组合)机加工到变送器法兰208中。
变送器法兰208还可以包括其他空气路径212。例如，变送器法兰208 的表面具有表面粗糙度使得形成“峰”和“谷”，形成用于使空气和其他气体行进通过表面且沿着表面行进至变送器法兰208的外部的路径。在一个示例中，其他212包括在变送器法兰208的被配置为面向过程连接器法兰210 的表面上的粗糙表面光洁度。在另一示例中，其他212包括变送器法兰208 的含有透气材料的至少一部分，使得滞留在变送器202和过程连接器204之间的空气和其他气体可以通过变送器法兰208扩散到设备200的外部。在一个示例中，变送器法兰208的透气部分至少包括变送器法兰208的靠近过程连接器法兰210的部分。
传感器组件213包括压力传感器214、(一个或多个)电气结构215、填充流体217和其他218。压力传感器214被配置为暴露于过程流压力并生成指示感测到的压力的传感器信号。在一个示例中，压力传感器214包括通过隔离膜片和填充流体217(例如，硅油)的偏转而可操作地联接至过程流体压力的传感器膜片或表面。压力传感器214的(一个或多个)电气结构215可以包括(一个或多个)应变计、(一个或多个)电容板、(一个或多个)电极、或被配置为对压力传感器的变形做出反应以生成指示过程压力的传感器信号的任何其他合适的电装置。其他传感器组件特征218可以包括用于过程压力变送器的任何其他合适特征，包括但不限于：附加的流体端口、附加的感测区域(例如，膜片)、过压保护特征、阀、填充流体端口等。
电子装置219包括测量电路221、通信电路223、(一个或多个)控制器 227、(一个或多个)动力源229和其他231。在一个示例中，电子装置219 电联接到感测组件213，并接收指示过程压力的传感器信号。在一个示例中，测量电路221联接到感测区域214。测量电路221在接收到传感器信号时可以执行包括信号调制在内的各种操作。信号调制可以包括：放大传感器信号、执行滤波、线性化、归一化和/或任何其他信号调制。在一个示例中，测量电路221包括模数转换器。在另一示例中，测量电路包括合适的多路复用器电路。
可以包括多个处理器和/或微处理器的(一个或多个)控制器227可以联接到测量电路221并从该测量电路接收信号，并且可以基于接收到的信号生成输出。在一个示例中，(一个或多个)控制器227可以联接到通信电路223，以允许(一个或多个)控制器227与过程控制和监测系统中的其他装置通信。(一个或多个)控制器227可以生成控制信号以触发警报或在用户接口或其他显示器上显现指示(例如，本地显示器上的压力读数)。
通信电路223可以包括使(一个或多个)控制器227能够根据过程工业标准通信协议(诸如，高速公路可寻址远程传感器
Figure DEST_PATH_GDA0003197305760000131
协议， FOUNDATIONTM，Fieldbus协议等)进行通信的电路。在一个示例中，通信电路223可以经由有线回路进行通信。在一个示例中，通信电路223可以经由诸如IEC 62591(无线HART)之类的合适的无线通信协议进行无线通信。通信电路223可以提供传感器组件213的输出到本地或远程装置和/或用户接口的通信。
在一个示例中，(一个或多个)动力源231联接到电子装置219内的所有部件，并且可以联接到变送器202的所有其他电气部件(例如，电气结构215)。(一个或多个)动力源231可以被配置为从合适的源(例如，经由插座从建筑物的电气系统)接收动力，并且向电子装置219内的电路提供电压调节或其他合适的动力调制。在一个示例中，(一个或多个)动力源231可以联接到有线过程通信回路，使得变送器202可以从该有线过程通信回路接收其所有操作能量。在另一示例中，(一个或多个)动力源231可以联接到合适的AC或DC动力源。另外，(一个或多个)动力源可以是本地动力源，例如，容置在壳体206内的电池。(一个或多个)动力源可以是有线动力源和本地动力源两者的组合(例如，到建筑物的电气系统和本地可充电备用电池的有线连接)。
其他232可以包括适用于过程变送器的任何其他合适的装置、机构、电路、结构和其他部件，包括但不限于：附加的传感器(例如，温度传感器)、显示器、用户接口、泵、阀、垫圈、紧固件、电气部件等。
过程连接器204包括过程连接器法兰210、屏障216和其他222。在一个示例中，过程连接器法兰210可以联接至过程连接器204。过程连接器可以包括被配置为允许变送器202适当地访问过程流以用于进行测量、分析和/ 或控制的任意数量的合适的装置或结构，合适的装置或结构包括但不限于：歧管、管道、过程端口、配件等。过程连接器法兰210被配置为通过螺栓或其他合适的紧固件联接到变送器法兰208。过程连接器法兰210具有被配置为面向变送器法兰208的表面，并且在一个示例中，该表面(即，该面)具有限定屏障216的表面区域的内径。尽管出于说明的目的，设备 200被示出为包括位于变送器202和过程连接器204之间的法兰联接，但是本文考虑了其他形式的联接，包括但不限于：螺纹联接、焊接、钎焊、粘合剂等。
过程屏障密封部216被配置为在过程流体与变送器的隔离膜片之间提供流体密封。过程屏障密封部216可以包括适合于密封足够柔性以响应于压力(例如，偏转)的材料的装置。过程屏障密封部216可以是聚合物膜片。在一个示例中，过程屏障密封部216包括被配置为面向变送器隔离膜片的表面(“顶侧/表面”)。当变送器202和过程连接器204彼此联接时，在过程屏障密封部216和变送器隔离膜片之间形成界面。空气和其他气体会滞留在此界面内，形成气隙(例如，气隙118)，这会影响变送器202的测量性能。在一个示例中，屏障216的顶侧/表面具有表面粗糙度，使得空气和其他气体可以经由过程屏障密封部216流动至设备200的外部，从而排放离开气隙。在另一示例中，过程屏障密封部216的至少一部分包括透气材料，使得滞留在气隙中的空气和其他气体可以从气隙扩散离开并进入过程连接器204中。
其他222包括适用于过程连接器的任何其他装置、机构和结构，包括但不限于：配件、紧固件、安装适配器、垫圈、O形圈、螺纹、阀等。
透气层220可以是被插入在变送器隔离膜片和过程屏障密封部216之间的透气材料层，使得滞留在变送器隔离膜片和过程屏障密封部216之间的空气可以扩散或以其他方式通过透气层220流动至设备200的外部。在一个示例中，透气层220是添加到组件的独立部件(例如，片材)，透气层220 跨过位于隔离膜片和过程屏障密封部216之间的界面。在另一示例中，透气层220一体地联接到过程屏障密封部216。例如，透气层220结合(或以其他方式联接)到过程屏障密封部216，从而形成一体的组件。在另一示例中，透气层220形成过程屏障密封部216的至少一部分，该至少一部分包括但不限于过程屏障密封部216的靠近隔离膜片的部分。
其他233可以包括适用于过程压力变送器设备的任何其他装置、机构、部件或结构，包括但不限于：配件、安装适配器、紧固件、密封部、垫圈、 O形圈、电气部件、显示器、用户接口、阀、附加的传感器(例如，温度传感器)等。在一个示例中，设备200可以包括被动流量控制器(例如，止回阀)，该被动流量控制器被配置为防止对位于隔离膜片与过程屏障密封部216之间的气隙再加压。在另一示例中，变送器法兰208可以包括特定的排放孔，特定的排放孔可以联结至压力生成装置，并用于主动去除或控制位于隔离膜片和过程屏障密封部216之间的气体压力，并且在这种情况下，变送器法兰208可以有意地密封到屏障。在一个示例中，变送器法兰 208可以包括机械地锁定在一起但不气密的两个或更多个部件(例如，法兰本体的两个或更多个部分)，从而允许气隙内的空气和其他气体排放到设备200的外部。
图8是示出排放变送器设备内的空气的一个示例的流程图。方法300 开始于框305，在框305处，提供具有利用屏障的过程连接器的过程流系统。过程流系统可以包括任意数量的机构、装置、部件或结构，诸如但不限于：导管、管道、管子、储液箱、计量器、阀、传感器、电气部件、紧固件、配件、和适用于过程流系统的任何其他机构、装置、部件或结构。过程连接器可以包括和/或含有任意数量的装置、机构、部件或结构，包括但不限于：法兰、螺纹、流体端口、配件、安装适配器、歧管、管道、管子、阀、和/或适用于过程连接器的任何其他机构、装置、部件或结构。屏障可以包括膜片，例如膜片密封部、和/或适用于在对过程流压力作出响应的同时在过程流与变送器之间提供流体密封的任何其他机构、装置、部件或结构。
方法300在框315处继续，在框315处，利用隔离膜片将过程压力变送器联接到过程连接器。在一个示例中，过程压力变送器经由法兰组件联接至过程连接器，由此(联接至过程压力变送器的)过程压力变送器法兰联接至过程连接器法兰，从而在过程压力变送器的隔离膜片与过程连接器的过程屏障密封部之间形成界面。在某些情况下，在过程压力变送器与过程连接器的联接期间，空气和其他气体会滞留在隔离膜片和过程屏障密封部之间。
方法300在框325处继续，在框325中，提供用于使空气和其他气体从过程压力变送器与过程连接器之间行进到位于隔离膜片与过程屏障密封部之间的界面的外部的路径。在一个示例中，该路径包括至少一个凹槽，该凹槽被机加工到或以其他方式设置到过程压力变送器法兰的被配置成面向过程连接器的表面中。在一个示例中，该至少一个凹槽是环形凹槽。在另一示例中，该至少一个凹槽是从位于感测区域与屏障之间的界面延伸到该界面的外部(例如，延伸到变送器法兰的外部)的径向凹槽。在一个示例中，所述路径包括从所述至少一个凹槽延伸至变送器法兰的外部的至少一个排放孔。在一个示例中，该至少一个排放孔从所述至少一个凹槽大致竖向地延伸，然而在本文中设想了其他方向，其他方向包括但不限于：水平的方向、成对角线的方向、或任何其他合适的方向、或其任意组合。
方法300在框335处继续，在框335处，使用该路径将空气和其他气体从过程压力变送器和过程连接器之间排放到位于隔离膜片和过程屏障密封部之间的界面的外部。
应当注意，尽管已经相对于本文描述的示例具体讨论了过程压力变送器和过程压力变送器设备，但是也可以利用所述示例来实现其他变送器和变送器设备，因此本公开不限于仅关于过程压力变送器和/或过程压力变送器设备所讨论的系统和过程的用途。
还应注意，本文所述的不同示例可以以不同方式组合。即，一个或多个示例的部分可以与一个或多个其他示例的部分组合。本文考虑了所有这些。
尽管已经参考优选实施例描述了本实用新型，但是本领域技术人员将认识到，可以在不背离本实用新型的精神和范围的情况下在形式和细节上进行改变。

Claims (16)

1.一种压力变送器，其特征在于，包括：
壳体；
压力传感器，所述压力传感器具有随施加的压力而变化的电特性，所述压力传感器被配置为生成指示过程流压力的传感器信号；
变送器隔离膜片，所述变送器隔离膜片被配置为联接至过程屏障密封部以将压力传递至所述压力传感器；
法兰，所述法兰联接至所述变送器隔离膜片，其中，所述法兰包括从所述变送器隔离膜片的外径延伸的至少一个气体路径；和
电子装置，所述电子装置联接到所述压力传感器，以接收所述传感器信号并生成指示所述压力的输出。
2.根据权利要求1所述的压力变送器，其特征在于，所述电子装置包括被配置为接收所述传感器信号并计算所述输出的微处理器。
3.根据权利要求1所述的压力变送器，其特征在于，所述至少一个气体路径被限定在所述法兰的表面上。
4.根据权利要求1所述的压力变送器，其特征在于，所述至少一个气体路径包括径向部分。
5.根据权利要求4所述的压力变送器，其特征在于，所述气体路径包括从所述变送器隔离膜片的所述外径延伸的凹槽。
6.根据权利要求4所述的压力变送器，其特征在于，所述气体路径包括从所述变送器隔离膜片的所述外径延伸的螺旋形凹槽。
7.根据权利要求1所述的压力变送器，其特征在于，还包括从所述气体路径延伸到所述压力变送器的外部的排放孔。
8.根据权利要求7所述的压力变送器，其特征在于，所述排放孔联接至压力生成器以控制压力。
9.根据权利要求8所述的压力变送器，其特征在于，所述压力生成器是真空生成器。
10.根据权利要求1所述的压力变送器，其特征在于，所述气体路径由所述变送器隔离膜片的表面粗糙度形成。
11.一种压力变送器设备，其特征在于，包括：
变送器壳体；
电子装置，所述电子装置设置在所述变送器壳体内；
变送器法兰，所述变送器法兰联接到所述变送器壳体并具有变送器隔离膜片；
过程连接器，所述过程连接器能够联接至过程流体，所述过程连接器具有过程密封膜片；
过程连接器法兰，所述过程连接器法兰联接至所述过程连接器；
压力传感器，所述压力传感器设置在所述变送器壳体内并联接至所述电子装置，所述压力传感器具有随施加的压力而变化的电特性；和
透气层，所述透气层设置在所述变送器隔离膜片和所述过程密封膜片之间。
12.根据权利要求11所述的压力变送器设备，其特征在于，所述透气层包括插在所述变送器隔离膜片和所述过程密封膜片之间的透气材料层。
13.根据权利要求11所述的压力变送器设备，其特征在于，所述透气层形成所述变送器隔离膜片和所述过程密封膜片中的一者的至少一部分。
14.根据权利要求11所述的压力变送器设备，其特征在于，所述透气层至少形成所述变送器隔离膜片的一部分。
15.根据权利要求11所述的压力变送器设备，其特征在于，所述透气层包括所述过程密封膜片的顶侧。
16.根据权利要求15所述的压力变送器设备，其特征在于，所述过程密封膜片的所述顶侧包括由所述透气层的表面粗糙度形成的空气释放表面。
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