DE10196145B3

DE10196145B3 - Druckwandler mit verbessertem Isolatorsystem

Info

Publication number: DE10196145B3
Application number: DE10196145.6T
Authority: DE
Inventors: Christina A. Nord; David A. Horky; Kenneth G. Guttsen; Thomas E. Johnson; Matthew G. Sherin; Kevin P. Szafranski; William J. Ballot; Renae M. Patrick; Donald E. Harasyn; Ryan R. Eidenschink; Todd W. Schansberg; Mark G. Romo; Steven M. Behm; Bennett L. Louwagie; Robert C. Hedtke; Stanley E. Rud jun.; Jeffrey C. Brekken
Original assignee: Rosemount Inc
Current assignee: Rosemount Inc
Priority date: 2000-05-04
Filing date: 2001-05-01
Publication date: 2017-05-11
Anticipated expiration: 2021-05-02
Also published as: JP2003532104A; DE10196145T1; WO2001084101A3; US6662662B1; JP3793089B2; WO2001084101A2

Abstract

Druckwandler (10, 82) mit einem verbesserten Isolatorsystem mit: einem Wandlerkörper (12, 84) mit einer äußeren Isolatoreinfassung (14) um eine geformte Konkavität (16, 88), die in Flüssigkeitskopplung mit einem gemeinsamen Anschluß (18, 90) innerhalb des Wandlers (10, 82) über einen Durchgang (20, 22, 92) durch den Körper steht, wobei die Konkavität (16, 88) einen mittleren Trägerplattenbereich (24, 94) hat; einer Isolatormembran (26, 96) mit einer Membraneinfassung (28), die an der Isolatoreinfassung (14) abgedichtet ist und einen mittleren Membranbereich (30, 100) hat, der aber dem mittleren Trägerplattenbereich (24, 94) liegt und von diesem beabstandet ist; Isolatorflüssigkeit (32) zwischen der Isolatormembran (26, 96) und der geformten Konkavität (16, 88) sowie im Durchgang (20, 22, 92); einem Drucksensor (36, 104), der Druck vom Anschluß (18) über eine Sensorröhre (38, 107) mit einem im gemeinsamen Anschluß (18) angeordneten ersten geformten Ende (40, 108) empfängt, wobei der Sensor (36, 104) eine Druckausgabe (106) erzeugt; einer Füllröhre (50, 109), die innerhalb des Wandlers (10, 82) liegt und geeignet ist, den Isolator abzudichten, wobei die Füllröhre (50, 109) ein im gemeinsamen ...

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft Druckwandler zum Einsatz in industriellen Prozeßanlagen. Insbesondere betrifft die Erfindung in Druckwandlern verwendete Isolatoren.
Isolatoren nutzen eine relativ inerte Isolatorflüssigkeit, die eine Druckkopplung von einem korrosiven bzw. aggressiven Prozeßfluid zu einem empfindlichen Drucksensor vornimmt. Eine flexible Isolatormembran trennt das aggressive Prozeßfluid von der Isolatorflüssigkeit, normalerweise Silikonöl. Isolatorröhren oder Isolatordurchgänge, die mit dem Öl gefüllt sind, dienen zur Druckkopplung von der Isolatormembran zum Drucksensor. Isolatoren hindern Prozeßfluide daran, den empfindlichen Drucksensor zu kontaktieren und dessen Betrieb zu stören.
Isolatorröhren und -durchgänge werden schmal gehalten, um die in jedem Isolator verwendete Ölmenge zu reduzieren und so Temperaturfehler infolge von Ölausdehnung zu verringern.
Allerdings drosseln die schmalen Durchgänge den Öldurchfluß und verlangsamen die Reaktion des Drucksensors. Speziell bei Ausübung von übermäßigem Druck (Überdruck) auf eine kleine Isolatormembran bei geringen bzw. kalten Temperaturen biegt sich die Isolatormembran durch und blockiert (”sperrt ventilartig”) das offene Ende eines Isolatordurchgangs direkt unter der Isolatormembran. Die Isolatormembran wirkt ganz wie ein geschlossenes ”Ventil” über dem winzigen offenen Ende des schmalen Durchgangs. Ist der Durchgang blockiert, reagiert der Drucksensor auf den Überdruck langsam.
Aus DD 287 328 A5 ist eine Überlastschutzeinrichtung in Differenzdruck-Messumformern bekannt, vorzugsweise mit einem piezoresistiven Siliziumsensor vom Membrantyp als Messelement. Die Überlastschutzeinrichtung besteht aus einer Membran, die mit ihrem Rand auf einem Träger druckdicht verschweißt ist, und einem Träger, der in seiner von der Membran abgedeckten Oberfläche ein Profil aufweist, das im Querschnitt dicht neben der Membranaufschweißung verlaufend eine umlaufende schmale Randnut aufweist und der Querschnitt zwischen Randnut eine konkave Wölbung besitzt.
Aus DD 290 716 A5 ist ebenfalls eine Überlastschutzeinrichtung für Differenzdruck-Messumformer bekannt, die eine kompakte, einfach herzustellende Bauweise der Messumformer und einen sicheren Schutz vor Überlastung ermöglichen soll.
DE 197 44 208 C1 beschreibt ein Verfahren zum Befüllen einer Messkammer eines Druck- oder Druckdifferenz-Messumformers mit einer Druckübertragungsflüssigkeit über einen Einfüllkanal.
DE 196 08 321 A1 offenbart eine Differenzdruck-Messumformeinheit mit einem Überlastschutzsystem zur Messung von geringem Differenzdruck in Flüssigkeiten und Gasen unter hoher statischer Druckbelastung, die mit Flanschen an den Wirkdruckleitungen anschließbar ist.
Erwünscht ist eine Isolatoranordnung, die ein geringes Isolatorflüssigkeitsvolumen hat, die aber die schnelle Reaktion des Drucksensors nicht unangemessen behindert.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Diese Aufgabe wird durch Druckwandler mit einem verbesserten Isolatorsystem gemäß Patentansprüchen 1, 6, 11, 12, oder 13 gelöst.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung hat ein Druckwandler ein Isolatorsystem, das Durchgänge in einer Sensorröhre und einer Füllröhre aufweist, die mit einer Isolierflüssigkeit gefüllt sind. Die Sensorröhre und die Füllröhre haben geformte Enden, die so angeordnet sind, daß sie in einem gemeinsamen Anschluß in einem Wandlerkörper miteinander verbunden sind. Die Anordnung schafft eine kostenreduzierte Verbindungsanordnung mit geringem Isolatorflüssigkeitsvolumen, ohne die Geschwindigkeit des Isolators unangemessen zu beeinträchtigen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung hat das Isolatorsystem eine Isolatormembran mit einem mittleren Membranbereich, der über einer mittleren Anschlag- bzw. Trägerplatte liegt. Die mittlere Trägerplatte hat eine Ringnut, die mit Isolatorflüssigkeit gefüllt ist und die einen mit Isolatorflüssigkeit gefüllten Durchgang schneidet. Im Überdruckzustand ermöglicht die Ringnut einen freien Durchfluß von Isolatorflüssigkeit unter der Membran, so daß ”ventilartiges Sperren” verhindert und die Geschwindigkeit des Isolators nicht beeinträchtigt ist.
Der Druckwandler bildet eine vorteilhafte Kombination aus kleiner Isolatormembrangröße, reduzierter Temperaturempfindlichkeit und hoher Geschwindigkeit im Betrieb des Isolators, insbesondere bei geringen bzw. kalten Temperaturen unter Überdruckbedingungen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt schematisch eine zeitliche Abfolge, bei der es zum ”ventilartigen Absperren” in einem Isolator des Stands der Technik kommt;
2 zeigt schematisch einen Differenzdruckwandler mit Isolatoren;
3 zeigt ein ”D”-förmiges Ende einer Röhre;
4 zeigt zwei ”D”-förmige Röhrenenden, die in einem gemeinsamen Rundanschluß eines Wandlerkörpers miteinander verbunden sind;
5 und 6 zeigen schematisch einen Druckwandler mit einem einzelnen Isolator; und
7 zeigt Isolatormembran-Trägerplatten.
NÄHERE BESCHREIBUNG DER DARGESTELLTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Bei Druckwandlern mit Fluidisolatoren ist es notwendig, Isolatordurchgänge klein und schmal zu halten, um das Volumen von temperaturempfindlichem Silikonöl zu reduzieren, das als Isolatorflüssigkeit zum Einsatz kommt. Zudem besteht eine konkurrierende Forderung darin, Durchgänge für das Öl ausreichend breit zu halten, damit ein schneller Durchfluß erfolgen kann, um die Wandlerreaktionszeit schnell zu halten, auch wenn Überdruckbedingungen die Isolatormembran nahe ihrer Trägerplatte komprimieren. In einigen Fällen, besonders bei niedrigen Temperaturen, wenn das Öl viskoser ist, kann ein ”ventilartiges Absperren” genanntes Problem auftreten.
1 zeigt einen zeitlichen Ablauf von vier Stufen in einem Isolator des Stands der Technik, bei dem es zum ”ventilartigen Absperren” kommt. Jede Stufe ist durch eine Kurve von Drücken ”P” als Funktion der Zeit ”t” dargestellt, wobei eine senkrechte Strichlinie die aktuelle Zeit angibt. In den vier gezeigten Stufen steigt der Prozeßdruck von einem Normaldruck PN auf einen Überdruck PO. Ferner ist jede Stufe durch eine Querschnittzeichnung der Position einer Isolatormembran 2 relativ zu einer Trägerplatte 3 mit einer Rundöffnung 4 eines Durchgangs dargestellt, der zu einem Drucksensor (nicht gezeigt) führt. Der Isolator ist mit einem gepunktet dargestellten Silikonöl 5 gefüllt.
In einer Stufe 1A liegt der Prozeßdruck auf einem Normaldruck PN. Langsame Prozeßdruckschwankungen werden normal zum Drucksensor übertragen.
In einer Stufe 1B ist der Prozeßdruck auf einen Überdruck PO gestiegen, der außerhalb des normalen Druckbereichs liegt. Das Silikonöl 5 fließt durch die Öffnung 4, aber der Druck 6 am Drucksensor eilt dem Prozeßdruck nach, da das Öl viskos ist und ein Druckabfall im schmalen Durchgang vorliegt. Die Isolatormembran 2 ist leicht herabgedrückt, wenn Silikonöl 5 unter der Fläche der Membran 2 über der Öffnung 4 abfließt.
In einer Stufe 1C liegt der Prozeßdruck immer noch auf dem Überdruck PO, und mehr Silikonöl 5 ist durch die Öffnung 4 geflossen, was die Membran 2 weiter herabdrückt.
In einer Stufe 1D liegt der Prozeßdruck immer noch auf dem Überdruck PO, und genügend Silikonöl 5 ist jetzt geflossen, so daß sich die Membran 2 über der Öffnung 4 absetzt und die Öffnung 4 ventilartig verschließt. Der Druck 6 am Drucksensor beruhigt sich auf einem Wert, der kleiner als PO ist, was zu fehlerhafter Druckanzeige führt. Die Stufe 1D veranschaulicht das Problem des ”ventilartigen Absperrens”.
In der Erfindung sorgt ein Isolatorsystem für einen Druckwandler für einen ausreichenden Durchflußwert der Isolatorflüssigkeit unter der Membran, während ein geringes Volumen von Isolatorflüssigkeit im Isolatorsystem gewahrt bleibt. Statt einer kleinen Öffnung am Ende eines Durchgangs ist eine kontinuierliche ringförmige Ölnut (oder Ölnuten) in einer Trägerplatte hinter der Isolatormembran vorhanden. Die kontinuierliche Ölnut hat eine ausreichende Fläche, so daß der Fluß stark verteilt und die Isolatormembran nicht über einem kleinen Loch lokal herabgedrückt wird. Der Öldurchfluß wird nicht ”ventilartig abgesperrt”, und man erhält eine genaue und schnelle Überdruckanzeige. Nach Wegfall des Überdrucks sorgt die Nut für eine Zufuhr von frei fließendem Öl hinter der Isolatormembran, um auch nach einem Überdruckzustand eine schnelle Wandlerreaktion zu gewährleisten.
In der Tendenz erhöht die kontinuierliche Ringnut die Ölmenge im Isolator um einen kleinen Betrag. Allerdings wird die Ölmenge im Isolator um einen kleinen Betrag verringert, indem eine Anordnung verwendet wird, durch die eine Sensorröhre und eine Füllröhre in dasselbe Rundloch eingepaßt werden können. Die Röhren sind wie ein ”Doppel-D” geformt, um sich in ein Rundloch oder einen Rundanschluß einzufügen, und sind an Ort und Stelle hart eingelötet, eingelötet oder eingeschweißt. Ein gesonderter Durchgang für jede Röhre ist nicht notwendig, und weniger Isolatorflüssigkeit kann verwendet werden.
In 2 ist ein Differenzdruckwandler 10 schematisch dargestellt. Der Wandler 10 weist zwei ähnliche oder identische, allgemein mit 11 bezeichnete Isolatorsysteme auf, die für Fluidisolierung gegenüber Prozeßdrücken P1, P2 sorgen. Gemäß 2 liegt der Druck P1 auf Überdruck, und der Druck P2 liegt in einem Normalbetriebsbereich. Der Wandler 10 weist einen Wandlerkörper 12 mit äußeren Isolatoreinfassungen 14 um geformte Konkavitäten 16 auf, die jeweils in Flüssigkeitskopplung mit Anschlüssen 18 innerhalb des Wandlers über einen Durchgang 20 durch den Körper stehen.
Vorzugsweise verfügt jeder der beiden Durchgänge 20 über einen verengten Bereich 22, der durch elektroerosive Bearbeitung (EDM) erzeugt und ausreichend schmal ist, um für Flammenlöschung unter Fehlerbedingungen zu sorgen. Jede Konkavität 16 hat einen mittleren Trägerplattenbereich 24. Eine ablenkbare Isolatormembran 26 ist mit einer Membraneinfassung 28 versehen, die an der Isolatoreinfassung 14 vorzugsweise durch Schweißen abgedichtet ist. Die Isolatormembran 26 hat einen mittleren Membranbereich 30, der über dem mittleren Trägerplattenbereich 24 liegt und von diesem beabstandet ist. Die Isolatormembran 26 kann herkömmlich durch hydrostatisches Ziehpressen an einem Muster aus regelmäßig beabstandeten flachen konzentrischen kreisförmigen Ringen (nicht gezeigt) in den geformten Konkavitäten 16 ausgebildet sein.
Isolatorflüssigkeit 32 füllt die Durchgänge im Isolatorsystem 11, u. a. Räume 34 zwischen der Isolatormembran 26 und der geformten Konkavität 16. Außerdem füllt die Isolatorflüssigkeit 32 die Durchgänge 20, 22 und Innendurchgänge in einem Differenzdrucksensor 36. Der Differenzdrucksensor 36 empfängt Drücke von den Anschlüssen 18 über Sensorröhren 38, die auch mit Isolatorflüssigkeit 32 gefüllt sind. Die Sensorröhren 38 haben erste geformte Enden 40, die in den Anschlüssen 18 angeordnet sind. Der Sensor 36 erzeugt eine Druckausgabe auf Leitungen 42. Die Leitungen 42 sind mit einer Wandlerschaltung 44 gekoppelt, und die Wandlerschaltung 44 erzeugt eine Wandlerausgabe auf einer Leitung 46, die den Differenzdruck darstellt.
Füllröhren 50 liegen innerhalb des Wandlers 10 und sind geeignet, die Isolierflüssigkeit 32 in den Isolatorsystemen 11 abzudichten. Die Füllröhren 50 haben geformte Enden 54, die in den Anschlüssen 18 angeordnet sind.
3 zeigt Einzelheiten, die auf die geformten Enden 40 für Sensorröhren 38 und die geformten Enden 54 für Füllröhren 50 anwendbar sind. In 3 hat eine allgemein zylindrische Röhre 60 ein geformtes Ende 62, das in eine Form verbogen, geformt oder ziehgepreßt ist, die allgemein ”D”-förmig mit einer allgemein flachen Seite 64 und einer allgemein halbkreisförmigen Seite 66 ist.
4 veranschaulicht, wie ein geformtes Ende 40 einer Sensorröhre 38 und ein geformtes Ende 54 einer Füllröhre 50 in einem gemeinsamen Rundanschluß 18 zusammengeführt sind. Die geformten Enden 40, 54 haben ”D”-Formen, die beim Zusammenlegen an den jeweiligen flachen Seiten einen allgemein kreisförmigen Querschnitt bilden, der sich in den gemeinsamen Rundanschluß 18 einpaßt. Der Rundanschluß 18 weist eine Wulst auf, die über den Wandlerkörper erhöht ist, um für geringere thermisch wirksame Masse zum schnellen Hartlöten zu sorgen. Eine Hartlöttablette oder Hartlötpaste 56 füllt die Zwischenräume zwischen den geformten Enden 40, 54 und dem Rundanschluß 18. Der Rundanschluß 18 wird erwärmt, vorzugsweise durch einen Laser, um das Hartlötmaterial 56 schmelzen und eine abgedichtete Hartlötverbindung zu bilden. Verschiedene bekannte Hartlöt-, Löt- oder Schweißverfahren können zum Einsatz kommen, um diese Verbindung fertigzustellen. Nach Abkühlen der Verbindung wird sie später mit Isolatorfluid 32 gefüllt, was später näher erläutert wird. Vermieden wird der Gebrauch eines gesonderten Durchgangs von der Füllröhre zur Konkavität und eines weiteren gesonderten Durchgangs von der Sensorröhre zur Konkavität. Ein einzelner Durchgang im Wandlerkörper verbindet sowohl die Füllröhre als auch die Sensorröhre mit der Konkavität, die eingesetzte Menge von Isolatorfluid ist gesenkt, und die Temperaturleistung ist verbessert.
Dem Fachmann wird klar sein, daß andere Formen verwendet werden können, um zwei Röhren in einem gemeinsamen Anschluß einzupassen. Zum Beispiel können rechtwinklige Röhrenenden in einem gemeinsamen rechtwinkligen Anschluß zusammen eingepaßt sein. Ferner wird der Fachmann klar sein, daß verschiedene Arten von Isolatorflüssigkeit eingesetzt werden können.
Gemäß 2, 3, 4 haben die Füllröhren 50 anfangs offene Enden 52, die im Herstellungsverfahren zeitweilig mit einem Aufgabeverteiler (nicht gezeigt) verbunden werden. Der Aufgabeverteiler ist mit einer Vakuumpumpe verbunden und dient zum Evakuieren der verschiedenen Durchgänge in den Isolatorsystemen 11, so daß keinerlei Restluft oder -feuchtigkeit in den Durchgängen verbleibt. Als nächstes dient der Aufgabeverteiler zum Zuführen einer Menge oder Charge von Isolatorflüssigkeit 32, die die Durchgänge in den Isolatorsystemen 11 füllt. Normalerweise ist die Isolatorflüssigkeit 32 ein entgastes Silikonöl, das geringe Komprimierbarkeit hat, um Druck zu übertragen. Zudem hat die Isolatorflüssigkeit 32 normalerweise auch eine hohe Dielektrizitätskonstante, um als Dielektrikum zum Erfassen von Kapazitäten im Drucksensor 36 zu dienen. Nach dem Füllen der Isolatorsysteme 11 mit Isolatorflüssigkeit 32 können die externen Drücke P1 und P2 eingestellt werden. Durch diese Druckbeaufschlagung werden die Isolatormembranen 26 in gewünschte Positionen abgelenkt, so daß sich eine gesteuerte Menge von Isolatorflüssigkeit 32 in jedem Isolatorsystem 11 befindet, wenn die Füllröhren abgeklemmt und dann durch Hartschweißen oder Schweißen an den Enden 52 verschlossen werden.
Gemäß 2 weisen die mittleren Trägerplattenbereiche 24 eine kontinuierliche Ringnut 70 auf, die den Durchgang 22 schneidet. Die Ringnut 70 ist ausreichend groß hergestellt, so daß die Isolatormembran 26 unter Überdruckbedingungen an der kreisförmigen Nut nicht ”ventilartig absperrt”. In einer Ausführungsform hat die Nut 70 Seitenwände, die lotrecht zur Ebene der Isolatormembran 26 sind, was es der Isolatormembran 26 erschwert, nach unten zur Basis der Nut 70 gedrückt zu werden. Das Ende des Durchgangs 22 bleibt zum leichten Durchfluß von Isolatorflüssigkeit nach Überdruckzuständen offen. Der Durchfluß von Isolatorflüssigkeit wird durch die Membran nicht ”ventilartig abgesperrt”, die eine kleine Öffnung am offenen Ende eines schmalen Durchgangs 22 abdeckt. Die Nut 70 hat eine zu große Fläche, als daß die Isolatormembran ausreichend herabgedrückt wird, um die Nut 70 abzudichten. Die Nut 70 bleibt offen, um den Durchfluß von Isolatorflüssigkeit unter Überdruckbedingungen aufzunehmen. Der Durchgang 22 schneidet die Nut 70 an der Basis der Nut, damit Isolatorflüssigkeit unter allen Druckbedingungen fließen kann.
In 5 und 6 ist eine alternative Ausführungsform eines Isolators 80 zum Gebrauch in einem Druckwandler 82 dargestellt. Der Isolator 80 weist einen runden Wandlerkörper 84 auf, der eine äußere Isolatoreinfassung 86 um eine geformte Konkavität 88 hat, die in Flüssigkeitskopplung mit einem Rundanschluß 90 innerhalb des Wandlers 82 über einen Durchgang 92 durch den Körper 84 steht. Die Konkavität 88 hat einen mittleren Trägerplattenbereich 94.
Eine Isolatormembran 96 hat eine Membraneinfassung 98, die durch Schweißen an der Isolatoreinfassung 86 abgedichtet ist. Die Isolatormembran 96 weist einen mittleren Membranbereich 100 auf, der über dem mittleren Trägerplattenbereich 94 liegt und von diesem beabstandet ist.
Vorgesehen ist eine Isolatorflüssigkeit 102, die zwischen der Isolatormembran 96 und der geformten Konkavität 88 vorhanden ist und die auch im Durchgang 92 vorliegt.
Ein Drucksensor 104 empfängt Druck vom Anschluß 90 über eine Sensorröhre 107 mit einem ersten geformten Ende 108, das im Rundanschluß 90 angeordnet ist. Der Sensor 104, der ein Manometer oder Absolutdrucksensor sein kann, erzeugt eine Druckausgabe 106, die mit einer zuvor anhand von 1 erläuterten Wandlerschaltung gekoppelt ist.
Eine Füllröhre 109 innerhalb des Wandlers 82 dichtet den Isolator 80 so ab, daß Isolatorfluid darin enthalten ist, was zuvor anhand von 2 bis 4 erläutert wurde. Die Füllröhre 109 hat ein geformtes Ende 110, das im Rundanschluß 90 angeordnet ist.
Der mittlere Trägerplattenbereich 94 weist eine kontinuierliche Ringnut 111 auf, die den Durchgang 92 schneidet, was auch zuvor anhand von 2 bis 4 erläutert wurde.
7 zeigt Anordnungen von Isolatorträgerplatten.
In 7A ist eine Trägerplatte 150 des Stands der Technik mit einem Öldurchgang 152 gezeigt, der die Trägerplatte schneidet. Die Trägerplatte 150 hat konzentrische Welligkeiten 154, und der Öldurchgang 152 tritt in einem flachen bzw. tiefliegenden Abschnitt 156 einer dieser Welligkeiten 154 aus. Wird die Ölcharge oder -menge gering genug gehalten, um für einen kleinen Ausdehnungsbetrag infolge der Temperatur zu sorgen, so kann die Anordnung von 7A unter bestimmten Betriebsbedingungen einem ”ventilartigen Absperren” unterliegen, besonders bei niedrigen Temperaturen unter Überdruckbedingungen.
In 7B ist eine Trägerplatte 160 mit einem Durchgang 162 für Isolatorfluid gezeigt. Die Trägerplatte 160 hat konzentrische Welligkeiten 164 mit einer Tiefe 166 von etwa 0,1 Millimetern (0,004 Inch) Spitze-Spitze. Eine konzentrische Ringnut 168 ist in die Trägerplatte eingeschnitten und hat eine Tiefe 170 von mindestens der doppelten Tiefe 166 der Welligkeiten 164. Die tiefe Nut 168 sorgt für eine große Oberfläche zum Durchfluß von Isolatorflüssigkeit und verhindert ”ventilartiges Absperren” mit einer kleinen Charge von Isolatorflüssigkeit auch unter ungünstigen Betriebsbedingungen, z. B. niedrigen Temperaturen und Überdruck. Die Nut 168 hat eine Querschnittform, die eine Kerbe ist.
In 7C ist eine Trägerplatte 180 mit einem Durchgang 182 für Isolatorfluid gezeigt. Die Trägerplatte 180 hat konzentrische Welligkeiten 184 mit einer Tiefe 186 von etwa 0,1 Millimetern (0,004 Inch) Spitze-Spitze. Eine tiefere konzentrische Welligkeit 188 ist in die Trägerplatte 180 eingeschnitten und hat eine Tiefe 190 von mindestens der doppelten Tiefe 186 der Welligkeiten 184. Die tiefe Welligkeit 188 sorgt für eine große Oberfläche zum Durchfluß von Isolatorflüssigkeit und verhindert ”ventilartiges Absperren” mit einer kleinen Charge von Isolatorflüssigkeit auch unter ungünstigen Betriebsbedingungen, z. B. niedrigen Temperaturen und Überdruck. Die Nut 188 hat eine Querschnittform, die eine Welligkeit in der Oberfläche der Trägerplatte mit ausreichender Tiefe ist, um ventilartiges Absperren zu verhindern.
Dem Fachmann wird klar sein, daß verschiedene Formen für die konzentrische Ringnut verwendet werden können und daß auch mehrere kontinuierliche Ringnuten zum Einsatz kommen können.
Die hier offenbarten Anordnungen sorgen für eine kosteneffektive Möglichkeit zum Füllen von Druckwandlerisolatoren mit Isolatorflüssigkeit, z. B. Silikonöl. Dies vermeidet den Gebrauch zusätzlicher Füllansahlüsse oder -stifte. Die Füllröhre und Sensorröhre lassen sich leicht in Maßen ziehpressen, die nicht sorgfältig gesteuert zu sein brauchen, da Hartlötmaterial beim Erwärmen fließt und alle Unregelmäßigkeiten zwischen den geformten Röhrenenden und den Rundanschlüssen füllt. Die Anordnung ist auf gewöhnliche Röhrenmaterialien anwendbar, z. B. Hastalloy-Legierung C-276, Carpenter-Glasabdichtlegierung 52 oder verschiedene rostfreie Stahllegierungen. Wärme zum Hartlöten kann mit handelsüblichen YAG-Lasern gesteuert zugeführt werden.

Claims

Druckwandler (10, 82) mit einem verbesserten Isolatorsystem mit: einem Wandlerkörper (12, 84) mit einer äußeren Isolatoreinfassung (14) um eine geformte Konkavität (16, 88), die in Flüssigkeitskopplung mit einem gemeinsamen Anschluß (18, 90) innerhalb des Wandlers (10, 82) über einen Durchgang (20, 22, 92) durch den Körper steht, wobei die Konkavität (16, 88) einen mittleren Trägerplattenbereich (24, 94) hat; einer Isolatormembran (26, 96) mit einer Membraneinfassung (28), die an der Isolatoreinfassung (14) abgedichtet ist und einen mittleren Membranbereich (30, 100) hat, der aber dem mittleren Trägerplattenbereich (24, 94) liegt und von diesem beabstandet ist; Isolatorflüssigkeit (32) zwischen der Isolatormembran (26, 96) und der geformten Konkavität (16, 88) sowie im Durchgang (20, 22, 92); einem Drucksensor (36, 104), der Druck vom Anschluß (18) über eine Sensorröhre (38, 107) mit einem im gemeinsamen Anschluß (18) angeordneten ersten geformten Ende (40, 108) empfängt, wobei der Sensor (36, 104) eine Druckausgabe (106) erzeugt; einer Füllröhre (50, 109), die innerhalb des Wandlers (10, 82) liegt und geeignet ist, den Isolator abzudichten, wobei die Füllröhre (50, 109) ein im gemeinsamen Anschluß (18, 90) angeordnetes zweites geformtes Ende (54, 110) hat; und wobei der mittlere Trägerplattenbereich (24, 94) eine Ringnut (70, 111) aufweist, die den Durchgang (20, 22, 92) schneidet.
Druckwandler nach Anspruch 1, wobei das erste und zweite geformte Ende (40, 54, 108, 110) im Anschluß (18, 90) hartverlötet sind.
Druckwandler nach Anspruch 2, wobei das erste und zweite geformte Ende (40, 54, 108, 110) Formen haben, die etwa ”D”-förmig sind.
Druckwandler nach Anspruch 3, wobei der Wandlerkörper (12, 84) eine erhöhte Wulst aufweist, die den Anschluß (18, 90) umgibt.
Druckwandler nach Anspruch 4, wobei der Druckwandler (10, 82) ein Differenzdruckwandler ist.
Druckwandler (10, 82) mit einem verbesserten Isolatorsystem mit: einem Wandlerkörper (12, 84) mit einer äußeren Isolatoreinfassung (14) um eine geformte Konkavität (16, 88), die in Flüssigkeitskopplung mit einem Anschluß (18, 90) innerhalb des Wandlers (10, 82) über einen Durchgang (20, 22, 92) durch den Körper steht, wobei die Konkavität (16, 88) einen mittleren Trägerplattenbereich (24, 94) hat; einer Isolatormembran (26, 96) mit einer Membraneinfassung (28), die an der Isolatoreinfassung (14) abgedichtet ist und einen mittleren Membranbereich (30, 100) hat, der über dem mittleren Trägerplattenbereich (24, 94) liegt und von diesem beabstandet ist; Isolatorflüssigkeit (32) zwischen der Isolatormembran (26, 96) und der geformten Konkavität (16, 88) sowie im Durchgang (20, 22, 92); einem Drucksensor (36, 104), der Druck vom Anschluß (18, 90) über eine Sensorröhre (38, 107) mit einem im Anschluß (18, 90) angeordneten ersten geformten Ende (40, 108) empfängt, wobei der Sensor (36, 104) eine Druckausgabe (106) erzeugt; einer Füllröhre (50, 109), die innerhalb des Wandlers (10, 82) liegt und geeignet ist, den Isolator abzudichten, wobei die Füllröhre (50, 109) ein im Anschluß (18, 90) angeordnetes zweites geformtes Ende (54, 110) hat; und wobei die Füllröhre (50, 109) und die Sensorröhre (38, 107) so geformt sind, daß sie gemeinsam in den Anschluß (18, 90) passen und im Anschluß hartverlötet sind.
Druckwandler nach Anspruch 6, wobei der mittlere Trägerplattenbereich (24, 94) eine Ringnut (70, 111) aufweist, die den Durchgang schneidet und mit Isolatorflüssigkeit (32) gefüllt ist.
Druckwandler nach Anspruch 7, wobei die Ringnut (70, 111) als Welligkeit mit einer Tiefe geformt ist, die ausreicht, ventilartiges Absperren zu verhindern.
Druckwandler nach Anspruch 8, wobei die Nut (70, 111) unter Überdruckbedingungen mit Isolatorflüssigkeit gefüllt bleibt.
Druckwandler nach Anspruch 9, wobei der Durchgang die Nut (70, 111) am Boden der Nut schneidet.
Druckwandler (10, 82) mit einem verbesserten Isolatorsystem mit: einem Wandlerkörper (12, 84) mit einer äußeren Isolatoreinfassung (14) um eine geformte Konkavität (16, 88), die in Flüssigkeitskopplung mit einem Anschluß (18, 90) innerhalb des Wandlers (10, 82) über einen Durchgang (20, 22, 92) durch den Körper steht, wobei die Konkavität (16, 88) einen mittleren Trägerplattenbereich (24, 94) hat; einer Isolatormembran (26, 96) mit einer Membraneinfassung (28), die an der Isolatoreinfassung abgedichtet ist und einen mittleren Membranbereich (30, 100) hat, der über dem mittleren Trägerplattenbereich (24, 94) liegt und von diesem beabstandet ist; Isolatorflüssigkeit (32) zwischen der Isolatormembran (26, 96) und der geformten Konkavität (16, 88) sowie im Durchgang; einem Drucksensor (36, 104), der Druck vom Anschluß (18, 90) über eine im Anschluß angeordnete Sensorröhre (38, 107) empfängt, wobei der Sensor (36, 104) eine Druckausgabe (106) erzeugt; und wobei der mittlere Trägerplattenbereich (24, 94) eine Ringnut (70, 111) aufweist, die den Durchgang schneidet.
Druckwandler (10, 82) mit einem verbesserten Isolatorsystem mit: einem Wandlerkörper (12, 84) mit einer äußeren Isolatoreinfassung um eine geformte Konkavität (16, 88), die in Flüssigkeitskopplung mit einem Anschluß (18, 90) innerhalb des Wandlers über einen Durchgang durch den Körper steht, wobei die Konkavität (16, 88) einen mittleren Trägerplattenbereich (24, 94) hat; einer Isolatormembran (26, 96) mit einer Membraneinfassung (28), die an der Isolatoreinfassung abgedichtet ist und einen mittleren Membranbereich (30, 100) hat, der über dem mittleren Trägerplattenbereich (24, 94) liegt und von diesem beabstandet ist; Isolatorflüssigkeit (32) zwischen der Isolatormembran (26, 96) und der geformten Konkavität (16, 88) sowie im Durchgang; einem Drucksensor (36, 104), der Druck vom Anschluß (18, 90) über eine Sensorröhre (38, 107) mit einem im Anschluß angeordneten ersten geformten Ende (40, 108) empfängt, wobei der Sensor (36, 104) eine Druckausgabe erzeugt; und einer Füllröhre (50, 109), die innerhalb des Wandlers liegt und geeignet ist, den Isolator abzudichten, wobei die Füllröhre (50, 109) ein im Anschluß angeordnetes zweites geformtes Ende (54, 110) hat.
Druckwandler (10, 82) mit einem verbesserten Isolatorsystem mit: einem Wandlerkörper (12, 84) mit einer äußeren Isolatoreinfassung um eine geformte Konkavität (16, 88), die in Flüssigkeitskopplung mit einem Anschluß (18, 90) innerhalb des Wandlers über einen Durchgang durch den Körper steht, wobei die Konkavität (16,88) einen mittleren Trägerplattenbereich (24, 94) hat; einer Isolatormembran (26, 96) mit einer Membraneinfassung (28), die an der Isolatoreinfassung abgedichtet ist und einen mittleren Membranbereich (30, 100) hat, der über dem mittleren Trägerplattenbereich (24, 94) liegt und von diesem beabstandet ist; Isolatorflüssigkeit (32) zwischen der Isolatormembran (26, 96) und der geformten Konkavität (16, 88) sowie im Durchgang (20, 22, 92); einem Drucksensor (36, 104), der Druck vom Anschluß (18, 90) über eine Sensorröhre (38, 107) mit einem im Anschluß (18, 90) angeordneten ersten geformten Ende (40, 108) empfängt, wobei der Sensor (36, 104) eine Druckausgabe erzeugt; einer Füllröhre (50, 109), die innerhalb des Wandlers liegt und geeignet ist, den Isolator abzudichten, wobei die Füllröhre (50, 109) ein im Anschluß (18, 90) angeordnetes zweites geformtes Ende (54, 110) hat; und einer Einrichtung zum im mittleren Trägerplattenbereich (24, 94) erfolgenden Bereitstellen einer Ringnut (70, 111), die den Durchgang (20, 22, 92) schneidet.