DE69726383T2

DE69726383T2 - Vorrichtung zum koppeln eines gebers mit prozessfluid

Info

Publication number: DE69726383T2
Application number: DE69726383T
Authority: DE
Inventors: A. David BRODEN
Original assignee: Rosemount Inc
Current assignee: Rosemount Inc
Priority date: 1996-06-13
Filing date: 1997-05-21
Publication date: 2004-09-02
Anticipated expiration: 2017-05-22
Also published as: DE69726383T3; EP0843810B2; MX9800819A; EP0843810A1; US5920016A; US5668322A; EP0843810B1; CN1116598C; WO1997047954A1; DE69726383D1; CN1195400A; CA2228304A1

Description

Die Erfindung betrifft Geber, die in der Prozeßsteuerungsindustrie eingesetzt werden. Genauer gesagt, betrifft die Erfindung die Kopplung eines Gebers mit Prozeßfluid.
Geber werden in der Prozeßsteuerungsindustrie zur Messung einer Prozeßvariablen des Prozesses eingesetzt. Die Prozeßvariable dient zur Steuerung des Prozesses und wird zum Beispiel über einen Zweidrahtregelkreis zu einem Steuerraum übertragen. Verschiedene Prozeßvariable sind unter anderem Druck, Druckdifferenz, Durchfluß, Temperatur, Trübung und Produktfüllstand.
Dem Fachmann sind verschiede Prozeßgebertypen bekannt. Zum Beispiel offenbart US-A-4 466 290 mit dem Titel "Apparatus for Conveying Fluid Pressures to Differential Pressure Transducer" (Vorrichtung zur Übertragung von Fluiddrücken zu einem Druckdifferenzwandler), erteilt am 21. August 1984 an Frick, einen Druckdifferenzwandler mit zwei Membranen, die im allgemeinen in der gleichen Ebene liegen. Zum Ankoppeln des Gebers an eine Impulsleitung wird ein Flansch verwendet. Ein anderer Geber verwendet einen Prozeßanschluß, der in einem Winkel von 90° zu dem im Frickschen Patent dargestellten ausgerichtet ist. Ein solcher Geber ist in 4 von US-A-4 833 922 mit dem Titel "Modular Transmitter" (Modularer Geber), erteilt an Frick et al., dargestellt.
WO-A-96/06338 beschreibt eine Druckgebervorrichtung mit einem einheitlichen Körperabschnitt, getrennten Membranen und Flanschelementen und innerhalb des Körpers angeordneten ersten und zweiten, normalerweise vertikalen Druckpassagen. Die ersten bzw. zweiten Druckpassagen bilden jeweils eine Verbindung zwischen ersten bzw. zweiten Drucköffnungen, die sich normalerweise horizontal durch den Körperabschnitt erstrecken, und einem Wandlermontageelement. Das Montageelement, das mit dem Körperabschnitt gekoppelt und oberhalb der Druckpassagen ange ordnet ist, trägt einen Wandler, der ein Druckdifferenzsignal erzeugt. Ein oder ein Paar Membranelemente sind so konfiguriert, daß sie erste und zweite Prozeßmembranen bilden, die erste und zweite Drucköffnungen verschließen. Das Flanschelement liegt über dem Membranelement und ist entfernbar und austauschbar am Körperabschnitt befestigt. Der Druckgeber enthält außerdem ein Flammverzögerungselement, das innerhalb mindestens einer der Druckpassagen angeordnet ist, und ein in den einheitlichen Körperabschnitt integriertes Überlastschutzelement, das den Geber gegen bereichsüberschreitende Druckschwankungen schützt.
Es gibt einen aktuellen Bedarf für verbesserte Flansche und Geberkonfigurationen zum Ankoppeln der Gebersensors an das Prozeßfluid.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Flansch- und Geberkonfiguration zum Ankoppeln eines Sensors an ein Prozeßfluid bereit. Der Geber weist einen Geberkörper mit einer Sensorkupplung auf. Ein Sensorstutzen ist mit der Sensorkupplung gekoppelt und weist eine Sensorkoppelfläche und eine Gegenfläche auf, die der Sensorkoppelfläche gegenüberliegt. Eine erste Flanschschnittstelle weist eine Prozeßfläche auf, die einen Prozeßanschluß beispielsweise zu einer Impulsleitung herstellt. Die erste Flanschschnittstelle weist außerdem eine Sensorfläche auf, die einen Sensoranschluß bereitstellt und zum Ankoppeln an die Sensorkoppelfläche des Sensorstutzens angepaßt ist. Die Flanschschnittstelle weist einen Durchlaß bzw. Kanal auf, der den Prozeßanschluß mit dem Sensoranschluß koppelt. In einer Ausführungsform bildet die Sensorfläche einen Winkel von etwa 90° mit der Prozeßfläche. Eine Koppelvorrichtung koppelt den Sensoranschluß der ersten Flanschschnittstelle mit der Sensorkoppelfläche des Sensorstutzens.
In einer Ausführungsform wird eine zweite Flanschschnittstelle mit einer Sensorfläche bereitgestellt. Die Koppeleinrichtung koppelt den Sensoranschluß der ersten Flanschschnittstelle mit der Sensorkoppelfläche des Sensorstutzens und koppelt außerdem die Sensorfläche der zweiten Flanschschnittstelle mit der Gegenfläche des Sensorstutzens, wodurch der Sensorstutzen dazwischen befestigt wird. Die zweite Flanschschnittstelle weist einen Durchlaß auf, der einen Prozeßanschluß der zweiten Flanschschnittstelle mit einem Sensoranschluß der Sensorfläche koppelt und dadurch das Prozeßfluid zur Gegenfläche der Sensorstutzens fördert.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine perspektivische Ansicht, die einen Geber und einen Flansch gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Sensorstutzens, der in der Ausführungsform von 1 verwendet wird.
3 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Gebers und eines Flansches gemäß einer anderen Ausführungsform.
4 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Sensorstutzens gemäß der Ausführungsform von 3.
5 zeigt eine perspektivische Ansicht der Ausführungsform gemäß 3, die den in einem Winkel von 90° zur Prozeßschnittstelle angeordneten Geber darstellt.
6 zeigt eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht der Ausführungsform von 3.
7 zeigt eine Unteransicht einer Flanschschnittstelle, die den Prozeßanschluß darstellt.
8 zeigt eine Schnittansicht der Flanschschnittstelle.
9 zeigt ein vereinfachtes Blockdiagramm, das die elektrische Schaltung eines Gebers darstellt.
10 zeigt eine Seitenansicht einer Geber- und Flanschschnittstelle gemäß einer weiteren Ausführungsform.
11 zeigt eine Unteransicht der Geber- und Flanschschnittstelle gemäß 10.
12 zeigt eine Vorderansicht einer Geber- und Flanschschnittstelle gemäß einer weiteren Ausführungsform.
13 zeigt eine Seitenansicht der Geber- und Flanschschnittstelle gemäß 12.
14 zeigt eine Schnittansicht, die einen Rohrverteiler und einen Sensorstutzen gemäß einer weiteren Ausführungsform darstellt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 zeigt eine perspektivische Ansicht, die einen Geber 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Der Geber 10 bietet einen verbesserten Prozeßanschluß zum Ankoppeln des Gebers 10 an ein Prozeßfluid. Der Geber 10 weist einen Geberkörper 12, einen Sensorstutzen 14 und Flanschschnittstellen 16A und 16B auf. Der Geberkörper weist eine Frontplatte 18, eine Regelkreis- bzw. Schleifenkupplung 20 mit Gewinde 22 und Abschlußkappen 24A und 24B auf. Wie in 1 dargestellt, ist der Geberkörper 12 zylinderförmig und weist gegenüberliegende Abschlußkappen 24A und 24B auf. Die Schleifenkupplungen 20 sind so angepaßt, daß sie mittels eines Gewindes eine Leitung (nicht dargestellt) aufnehmen, die die Leiter 28 des Prozeßregelkreises heranführt. Der Geberkörper 12 weist außerdem eine Sensorkupplung 30 auf, in der eine Gewindeöffnung 32 gegenüber der Frontplatte 18 ausgebildet ist. Die Sensorkupplung 30 ist so angepaßt, daß sie in einem Gewinde den Sensorstutzen 14 aufnimmt, der ein Gewinde 34 aufweist. Der Sensorstutzen 14 ist zwischen den Flanschschnittstellen 16A und 16B angeordnet, die durch Bolzen 36, die mit Muttern 38 fixiert werden, zusammengehalten und an den Sensorstutzen 14 angekoppelt werden. Die Flanschschnittstellen 16A und 16B weisen Entlüftungsventile 40A und 40B auf, die in die Schnittstellen 16A und 16B eingeschraubt sind und mit Gewinde versehene Entlüfterstutzen 42A und 42B und Entlüfterspindeln 44A und 44B aufweisen. Die Flanschschnittstellen 16A bzw. 16B sind zum Ankoppeln an einen koplanaren Verteiler 50 angepaßt, der mit Impulsleitungen 52A bzw. 52B gekoppelt ist. Flanschschnittstellen 16A und 16B sind an dem Verteiler 50 durch Bolzen 54 befestigt, die in die Flanschschnittstellen 16A und 16B eingeschraubt werden.
Im Gegensatz zu Techniken nach dem Stand der Technik wird nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Sensorschnittstelle von kleinem Durchmesser benutzt (siehe 62 in 2). Dadurch kann der Sensorstutzen 14 mit nur zwei Bolzen 36 zwischen den Flanschschnittstellen 16A und 16B befestigt werden. Auch bei Hochdruckanschlüssen wird der Sensor mit kleinerem Durchmesser durch die Klemmkraft der Bolzen 36 fixiert.
2 zeigt eine perspektivische Ansicht des Sensorstutzens 14, welche die Sensorkoppelfläche 60 darstellt, in der eine vertiefte Sensorschnittstelle 62 ausgebildet ist. Gegenüber der Sensorkoppelfläche 60 ist eine Gegenfläche 64 angeordnet, die in einer Ausführungsform gleichfalls eine vertiefte Sensorschnittstelle (nicht dargestellt) zur Aufnahme eines zweiten Drucks aufweist, die der Schnittstelle 62 ähnlich ist. In einer Ausführungsform ist der Sensor im Sensorstutzen 14 angeordnet und direkt dem Prozeßfluid ausgesetzt. In einer anderen Ausführungsform ist der Sensor durch eine Trennmembran vom Prozeßfluid abgetrennt. In einer weiteren Ausführungsform ist der Sensor von der vertieften Sensorschnittstelle 62 beabstandet, z. B. im Geberkörper 12, und wird durch eine Kupplung mit dem Prozeßfluid gekoppelt, wie z. B. durch eine kleine Ölleitung, die den Druck überträgt. Es versteht sich, daß die spezielle Lage, Konfiguration und Ankopplung des Sensors an das Prozeßfluid variiert werden können und daß alle Konfigurationen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung liegen. Ferner ist die vorliegende Erfindung auf jeden Sensortyp anwendbar, z. B. auf Druck-, Druckdifferenz-, Durchfluß-, Trübungs- oder Temperatursensoren, und die Erfindung ist nicht auf irgendeinen bestimmten Sensortyp beschränkt. Zum Beispiel kann die Schnittstelle 62 entweder ruhendes oder fließendes Prozeßfluid aufnehmen. Wie wieder aus 1 ersichtlich, kann der Geberkörper 12 bezüglich der Flanschschnittstellen 16A und 16B zwischen den Positionen 66A und 66B bewegt (d. h. gedreht) werden. Eine Bewegung über die Positionen 68A und 68B hinaus wird durch Bolzen 36 blockiert, die mit den Seiten des Sensorstutzens 14 in Kontakt kommen.
3 zeigt eine perspektivische Ansicht, die einen Geberkörper 10 darstellt, der gemäß einer anderen Ausführungsform mit einem langgestreckten Sensorstutzen 70 gekoppelt ist. Der langgestreckte Sensorstutzen 70 ist ausführlicher in einer perspektivischen Ansicht in 4 dargestellt und ist dem Sensorstutzen 14 ähnlich. Der Sensorstutzen 70 weist einen langgestreckten Mittelabschnitt 72 mit einer darin ausgebilde ten Durchgangsbohrung 74 auf. Die Bohrung 74 ist für die Aufnahme von Durchgangsbolzen 36 angepaßt. Dadurch kann der Geber 10 in einem Winkel von 90° zu den Prozeßflächen 76A und 76B der Flanschschnittstellen 16A und 16B angeordnet werden. Wie in 3 dargestellt, kann der langgestreckte Sensorstutzen 70 zwischen den Positionen 66A und 66B gedreht werden. Diese Drehung kann z. B. zwischen 80° und 100° erfolgen. 5 zeigt diese 90°-Orientierung des Gebers 10 in einer perspektivischen Ansicht. Außerdem zeigt 5 eine Ausführungsform, in der Entlüftungsventile 40A bzw. 40B an der Oberseite 78A bzw. 78B der Flanschschnittstellen 16A bzw. 16B angeordnet sind. Einer der Bolzen 36 geht durch die Bohrung 74 in dem langgestreckten Sensorstutzen 70 hindurch. Beim Vergleich der Ausführungsform von 3 mit derjenigen von 1 ist zu beachten, daß der langgestreckte Sensorstutzen 70 eine größere Gesamthöhe aufweist. Wegen der Anbringung der Bolzen 36 und wegen der Breiten der Flanschschnittstellen 16A und 16B kann jedoch die Ausführungsform gemäß 1 mit Verwendung des Sensorstutzens 14 nicht in die 90°-Position von 5 gedreht werden.
6 zeigt eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht, die den Geber 10 mit einem langgestreckten Sensorstutzen 70 darstellt. Wie in 6 dargestellt, sind die Flanschschnittstellen 16A und 16B mit Prozeßkoppeleinrichtungen 52A und 52B an den Prozeßanschlüssen 80A bzw. 80B gekoppelt. In der Entlüftungsventilöffnung 81A und der Öffnung 81B sind Entlüftungsventile 40A und 40B untergebracht. In die Flanschschnittstellen 16A und 16B werden Bolzen 54 eingeschraubt, und ein O-Ring 84 sitzt in der O-Ring-Aufnahmefläche 86 und sichert die Prozeßkoppeleinrichtungen 52A und 52B an den Schnittstellen 16A und 16B. Entsprechend sitzen O-Ringe 88 in O-Ring-Aufnahmeflächen 90 des langgestreckten Sensorstutzens 70 und in O-Ring-Aufnahmeflächen 92 der Flanschschnittstellen 16A und 16B. Die 0-Ringe 84 und 88 sollten aus irgendeinem geeigneten elastomeren Material bestehen. Vorzugsweise sollte das Material beständig gegen Korrosion durch das Prozeßfluid sein.
7 zeigt eine Unteransicht der Flanschschnittstelle 16A. In 7 ist ein Prozeßanschluß 100 dargestellt, der von einer Aussparung 102 umgeben ist. Die Aussparung 102 eignet sich zur Aufnahme des O-Rings 84 (dargestellt in 6). Der Prozeßanschluß 100 ist so angeordnet, daß er auf den in 6 dargestellten Prozeßanschluß 80 ausgerichtet ist. Die Flanschschnittstelle 16A weist außerdem Gewindebohrungen 104 auf, die so angeordnet sind, daß sie auf die in 6 dargestellten Bohrungen 106 ausgerichtet sind. Durch die Bohrungen 106 können Bolzen 54 eingeführt und in die Gewindebohrungen 104 eingeschraubt werden, so daß die Flanschschnittstellen 16A und 16B mit dem Verteiler 50 verbunden werden.
8 zeigt eine Schnittansicht der Flanschschnittstelle 16A entlang einer Linie, die in 7 mit 8-8 bezeichnet ist. 8 zeigt die Gewindebohrungen 104. 8 zeigt außerdem die Bohrungen 106 zum Durchführen der Bolzen 36. Der Prozeßanschluß 100 kann, wenn dies gewünscht wird, mit einem Gewinde versehen werden, wie in 8 dargestellt.
Von den Impulsleitungen 52A und 52B wird durch Prozeßanschlüsse 80 des Verteilers 50 Prozeßfluid zu den Prozeßanschlüssen 100 der Flanschschnittstellen 16A und 16B herangeführt. Das Prozeßfluid wirkt dann über den Prozeßanschluß 81A bzw. 81B auf die Sensorschnittstelle 62 ein, die, wie oben erläutert, eine Trennmembran sein könnte. Es versteht sich, daß an eine Seite des Sensorstutzens ein einziger Prozeßanschluß angebracht werden kann. Außerdem kann mit Hilfe der beiden oben beschriebenen Wege ein Durchfluß durch den Sensorstutzen bereitgestellt werden, wodurch ein Sensor kontinuierlich einem umlaufenden Prozeßfluid ausgesetzt werden kann, so daß andere Arten von Messungen ausgeführt werden können, z. B. pH-Wert- oder Temperaturmessungen.
9 zeigt ein elektrisches Schaltschema des Gebers 10, der an Leitungen 28 des Prozeßregelkreises angeschlossen ist. Der Geber 10 ist an den Geberanschlüssen 150 mit den Regelkreisleitungen 28 verbunden. Der Geber 10 weist eine Eingangs/Ausgangsschaltung 152, einen Mikroprozessor 154, eine Kompensationsschaltung 156 und einen Sensor 158 auf. Der Sensor 158 ist über einen Verstärker 160 und eine Analog/Digital- Wandlerschaltung 162 mit der Kompensationsschaltung gekoppelt. Der Ausgang der Kompensationsschaltung ist mit dem Mikroprozessor 154 gekoppelt, der außerdem mit dem Systemtaktgeber 164 und dem Speicher 166 verbunden ist. Im Betrieb mißt der Sensor 158 eine Prozeßvariable, wie z. B. Druck, Temperatur usw. Die gemessene Prozeßvariable wird durch den Verstärker 160 verstärkt und durch die Analog/Digital-Wandlerschaltung 162 digitalisiert. Die Kompensationsschaltung 156 führt eine Vorverarbeitung der Prozeßvariablen aus, z. B. einen Fehlerausgleich in der Prozeßvariablen oder eine Umwandlung der Prozeßvariablen in eine andere Variable, wie z. B. der Druckdifferenz in einen Massendurchfluß. Die kompensierte Prozeßvariable wird zum Mikroprozessor 154 übermittelt, der entsprechend den im Speicher 166 gespeicherten Anweisungen und einer durch den Systemtaktgeber 164 festgelegten Geschwindigkeit arbeitet. Die Eingangs/Ausgangs-Schaltung 152 ist mit den Regelkreisleitungen 28 gekoppelt und ermöglicht, daß der Mikroprozessor 154 Informationen über die Regelkreisleitungen 28 überträgt. Die Regelkreisleitungen 28 führen den Strom I, der von der Eingangs/Ausgangs-Schaltung 152 zur Bereitstellung einer Ausgangsleistung verwendet wird, die zur vollständigen Stromversorgung des Gebers 10 abgegeben wird. Außerdem kann der Mikroprozessor 154 über die Regelkreisleitungen 128 und die Eingangs/Ausgangs-Schaltung 152 Anweisungen empfangen.
10 zeigt eine Seitenansicht des an die Flanschschnittstellen 180A und 180B gekoppelten Gebers 10 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Der Geber 10 ist mit einem Sensorstutzen 70 dargestellt, aber der Sensorstutzen 14 von 2 kann gleichfalls verwendet werden. Die Schnittstellen 180A und 180B weisen obere Keile 182A bzw. 182B und untere Keile 184A bzw. 184B auf.
11 zeigt eine Unteransicht, welche die Flanschschnittstellen 180A und 180B und den Sensorstutzen 70 darstellt. Die Flanschschnittstellen 180A und 180B tragen Prozeßanschlüsse 190 und Bohrungen 192. Der Sensorstutzen 70 ist auf einer Seite der Sensorschnittstelle (in den 10 und 11 nicht dargestellt) zwischen den Keilen 182A und 182B und auf der anderen Seite der Sensorschnittstelle zwischen den unteren Keilen 184A und 184B befestigt. Dies sorgt für zusätzliche Stabilität und verhindert eine Drehung des Sensorstutzens 70 und des Gebers 10 um die zwischen den Flanschschnittstellen 180A und 180B fixierte Sensorschnittstelle. Zusätzlich zu der in den 10 und 11 dargestellten Konfiguration kann der Geber 10 um 90° gedreht werden, so daß er auf einer Seite zwischen den Keilen 182A und 184A und auf der anderen Seite zwischen den Keilen 182B und 184B fixiert ist.
12 zeigt eine Vorderansicht, und 13 zeigt eine Seitenansicht des an die Flanschschnittstellen 200A und 200B gekoppelten Gebers gemäß einer weiteren Ausführungsform. Der Geber 10 ist mit einem Sensorstutzen 70 dargestellt, der zwischen den Flanschschnittstellen 200A und 200B durch Bolzen 202 befestigt ist, die durch Muttern 210 gesichert sind. Die Schnittstellen 200A und 200B weisen Fortsätze bzw. Stutzen 206 auf, die Durchgangsbohrungen (nicht dargestellt) enthalten. Diese Bohrungen nehmen den Bolzen 208 auf, der durch die Bohrung 74 des Sensorstutzens 70 hindurchgeht und durch die in 13 dargestellte Mutter 212 gesichert wird. Dieser dritte Bolzen 208 sichert den Geber 10 in der in den 12 und 13 dargestellten aufrechten Position und verhindert eine Drehung des Gebers 10 bezüglich der Schnittstellen 200A und 200B. Außerdem kann in dieser Ausführungsform auch ein Entlüftungsventil 216 enthalten sein.
14 zeigt eine Schnittansicht gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verteilers 222, die eine Klemmschraube 224 darstellt, die den Sensorstutzen 14 an dem einheitlichen Verteiler 222 befestigt. Der Verteiler 222 weist integrierte Schnittstellenflansche 226A und 226B auf. Wie in der Schnittansicht des Flansches 226A dargestellt, ist darin ein Prozeßdurchlaß 228 ausgebildet, der über eine Kerbe 237 in der Klemmschraube mit der Prozeßleitung 52A verbunden ist. Die Klemmschraubenkerbe 237 ist über die Prozeßfluideintrittsbohrung 230 mit dem Leitungskanal 234 verbunden. Der Gewindekanal 232 des Leitungskanals 234 ist mit der Prozeßfluideintrittsbohrung 230 und dem Entlüfter 250 verbunden, der eine Entlüfterspindel 252 aufweist. Zur Klemmschraube 224 gehört eine Druckplatte 236. Im Betrieb wird die Klemmschraube 224 angezo gen, um das Prozeßfluid über den Kanal 234 sicher mit dem Prozeßanschluß 62 zu koppeln und den Sensorstutzen 14 am Verteiler 222 zu fixieren. An dem Flansch 239 und dem Gewindekanal 241 sitzen O-Ringe 238. Die Druckplatte 236 drückt auf den O-Ring 88 im O-Ring-Sitz 240 an und sorgt für eine Fluidabdichtung dazwischen.
Die Ausführungsform von 14 weist eine geringere Anzahl von Dichtungen und Hohlräumen und einen einzigen Befestigungsbolzen auf. Diese Ausführungsform vermindert die Anzahl von Anschlüssen, die durch O-Ringe und Bolzen abgedichtet werden müssen. Dadurch verringern sich die Möglichkeit des Auslaufens von Prozeßfluid und die Wahrscheinlichkeit von Bedienungsfehlern. Außerdem werden die Fertigungskosten gesenkt, da weniger präzisionsbearbeitete Teile vorhanden sind. Der Fachmann wird erkennen, daß jedes beliebige Verfahren zum Ankoppeln des einheitlichen Verteilers an den Sensoranschluß verwendet werden kann.
Die vorliegende Erfindung weist eine Reihe von Vorteilen auf. Die Erfindung ermöglicht eine geringere Gesamtgröße des Gebers und der Kopplungsvorrichtung, die zum Ankoppeln an das Prozeßfluid benutzt wird. Die geringere Größe ermöglicht den Einsatz von Gebern in kleinen Räumen und reduziert die Materialmenge, die zur Fertigung von Gebern benötigt wird. In einer bevorzugten Ausführungsform bestehen die Flanschschnittstellen aus 316-er Edelstahl und sind gegenüber dem Prozeßfluid korrosionsbeständig. Weitere Faktoren, die bei der Festlegung der einzusetzenden Materialien benutzt werden, sind unter anderem der Temperaturbereich, die Ausdehnungskoeffizienten und die leichte Bearbeitbarkeit des Materials. Wegen der geringeren Größe lassen sich die verschiedenen Flansche und Kopplungen auch leichter abdichten als größere Elemente. Der Geber kann leicht zwischen 0 und 90° gegen den Prozeßanschluß gedreht werden. Die geringere Größe ermöglicht außerdem ein geringeres Gesamtgewicht, wodurch Versand und Transport der Geräte besser durchführbar sind. In einer Ausführungsform kann der Speicher 155 zusammen mit verschiedenen Kombinationen aus Sensor 158, Verstärker 160, Analog/Digital-Wandlerschaltung 162 und Kompensationsschaltung 156 im Sensorstutzen unterge bracht werden. In dieser Ausführungsform können Sensorstutzen für eine spezifische Aufgabe mit einem universellen Geberkörper verbunden werden. In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Schnittstellenflansche einen Standard-DIN-Abstand von 5,4 cm (2 1/8 Zoll) und 1/4 NPT (Amerikanisches NPT-Rohrgewinde) auf.
Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung schließen die Anbringung verschiedener Meßblenden und Öffnungen und jede gewünschte Konfiguration ein, die irgendein geeignetes inneres Kanalsystem verwendet. Die verschiedenen Stücke können unter Anwendung anderer Verfahren als den hier konkret offenbarten zusammengefügt werden, und alle derartigen Verfahren werden als innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung liegend angesehen. Zum Beispiel können andere Befestigungsvorrichtungen als die hier konkret beschriebenen Bolzen und Schrauben verwendet werden. Ferner kann in Ausführungsformen, wo nur ein einziger Prozeßanschluß erforderlich ist, wie z. B. bei der Messung des Absolutdrucks oder der Temperatur, ein einziger Schnittstellenflansch verwendet werden. Ferner versteht es sich, daß die Schnittstellenflansche mit anderen Sensor- und Geberkonfigurationen eingesetzt werden können und nicht auf den hier konkret beschriebenen Sensorstutzen und Geberkörper beschränkt sind. Irgendwelche oder alle Stücke können einzeln ausgebildet oder miteinander integriert werden. Der Sensor und/oder der Sensorstutzen könnten Teil des Schnittstellenflansches und/oder Verteilers sein. Die hier beschriebenen Konzepte können auf mehr als zwei Prozeßanschlüsse angewandt werden.

Claims

Geber (10) von dem Typ, der in der Prozeßsteuerungsindustrie zum Messen einer Prozeßvariablen eines Prozeßfluids verwendet wird, wobei der Geber (10) aufweist: einen Geberkörper (12) mit einer Sensorkopplung (30); einen mit der Sensorkopplung (30) gekoppelten Sensorstutzen (14; 70), wobei der Sensorstutzen (14; 70) eine Sensorkoppelfläche (60) und eine Gegenfläche (64) gegenüber der Sensorkoppelfläche (60) aufweist; eine erste Flanschschnittstelle (16A; 180A; 200A; 226A) mit einer Prozeßfläche (76A), die mit einem Prozeßanschluß (80A) verbunden ist, und einer zum Sensor passenden Sensorkoppelfläche (60), wobei die erste Flanschschnittstelle (16A; 180A; 200A; 226A) einen Durchgang (100; 228) aufweist, der das Prozeßfluid mit der Sensorkoppelfläche (60) koppelt; eine zweite Flanschschnittstelle (16B; 180B; 200B; 226B), die angrenzend an die Gegenfläche (64) des Sensorstutzens (14; 70) angeordnet ist, wodurch der Sensorstutzen zwischen den ersten und zweiten Flanschschnittstellen (16A, 16B; 180A, 180B; 200A, 200B; 226A, 226B) angeordnet ist; und eine Koppeleinrichtung (36, 38; 186, 188; 202, 208, 210, 212; 224, 237) zum Koppeln der ersten Flanschschnittstelle (16A; 180A; 200A; 226A) an die zweite Flanschschnittstelle (16B; 180B; 200B; 226B), wodurch der Sensorstutzen (14;70) dazwischen festgehalten und durch die an der Koppeleinrichtung (36, 38; 186, 188; 202, 208, 210, 212; 224, 237) angreifende Kraft vollständig zwischen den ersten und zweiten Flanschschnittstellen (16A, 16B; 180A, 180B; 200A, 200B; 226A, 226B) gesichert wird, wobei der Sensorstutzen (14; 70) selektiv unter mehreren Winkeln bezüglich der Prozeßfläche (76) positionierbar ist.
Flansch zum Koppeln eines Gebers (10) von dem Typ, der zum Messen einer Prozeßvariablen eines Prozeßfluids ver wendet wird, mit einem Geberkörper (12) und einem mit der Sensorkopplung (30) gekoppelten Sensorstutzen (14; 70), wobei der Sensorstutzen (14; 70) eine Sensorkoppelfläche (60) und eine Gegenfläche (64) gegenüber der Sensorkoppelfläche (60) aufweist, wobei der Geberflansch aufweist: eine erste Flanschschnittstelle (16A; 180A) mit einer Prozeßfläche (76A), die mit einem Prozeßanschluß (80A) verbunden ist, und einer zum Sensor passenden Sensorkoppelfläche (60), wobei die erste Flanschschnittstelle (16A; 180A) einen Durchgang (100) aufweist, der das Prozeßfluid mit der Sensorkoppelfläche (60) koppelt; eine zweite Flanschschnittstelle (16B; 180B), die angrenzend an die Gegenfläche (64) des Sensorstutzens (14; 70) angeordnet ist, wodurch der Sensorstutzen (14; 70) zwischen den ersten und zweiten Flanschschnittstellen (16A, 16B; 180A, 180B) angeordnet ist; und eine Koppeleinrichtung (36, 38) zum Koppeln der ersten Flanschschnittstelle (16A; 180A) an die zweite Flanschschnittstelle (16B; 180B), wodurch der Sensorstutzen (14;70) dazwischen festgehalten und durch eine von der Koppeleinrichtung (36, 38) angreifende Kraft vollständig zwischen den ersten und zweiten Flanschschnittstellen (16A, 16B; 180A, 180B) gesichert wird, wobei der Sensorstutzen (14; 70) selektiv unter mehreren Winkeln bezüglich der Prozeßfläche (76) positionierbar ist.
Geber (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Sensorstutzen (14; 70) Merkmale an der Sensorkoppelfläche (60) und der Gegenfläche (64) aufweist, und wobei die erste Flanschschnittstelle (16A; 180A) der Sensorkoppelfläche (60) entsprechende Merkmale aufweist und die zweite Flanschschnittstelle (16B; 180B) der Gegenfläche (64) entsprechende Merkmale aufweist, wobei die Merkmale dazu vorgesehen sind, die Kopplung des Sensorstutzens (14;70) mit den ersten und zweiten Flanschschnittstellen (16A, 16B; 180A, 180B) zu verbessern.
Geber (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die zweite Flanschschnittstelle (16B; 180B; 200B; 226B) eine Prozeßfläche (76B) und einen Durchgang aufweist, der sich zwischen der Prozeßfläche (76B) und einer an die Gegenfläche (64) des Sensorstutzens (14; 70) angrenzenden Fläche erstreckt.
Geber (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, der erste und zweite Entlüfterstutzen (40A, 40B; 250) in den entsprechenden ersten und zweiten Flanschschnittstellen (16A, 16B; 180A, 180B; 200A, 200B; 226A, 226B) aufweist.
Geber (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Koppeleinrichtung mindestens zwei Bolzen (36; 186; 202, 208; 224) aufweist, die an gegenüberliegenden Seiten des Sensorstutzens (14; 70) angeordnet sind.
Geber (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Sensorstutzen (14; 70) selektiv unter einem Winkel von weniger als etwa 80° bis zu mehr als etwa 100° bezüglich der Prozeßfläche (76) kontinuierlich positionierbar ist.
Geber (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei mindestens eine Flanschschnittstelle (180A, 180B) einen Keil (182, 184) aufweist, der so angepaßt ist, daß er den Sensorstutzen (14; 70) darin aufnimmt, um eine Drehung des Sensorstutzens (14; 70) bezüglich der ersten und zweiten Flanschschnittstellen (180A, 180B) zu verhindern.
Geber (10) nach Anspruch 8, wobei der Keil (182, 184) den Sensorstutzen (14; 70) in einem Winkel von etwa 90° bezüglich der Prozeßfläche (76) hält.
Geber (10) nach Anspruch 6, wobei der Sensorstutzen (14; 70) ein Bolzenloch (74) zur Aufnahme eines Durchgangsbolzens (36; 208) aufweist.
Geber (10) nach Anspruch 10, wobei der Sensorstutzen (14; 70) in einem Winkel von etwa 90° bezüglich der Prozeßfläche (76) angeordnet ist und das Bolzenloch (74) einen dritten Durchgangsbolzen (208) aufnimmt.
Geber (10) nach Anspruch 10, wobei der Sensorstutzen (14; 70) im allgemeinen parallel zur Prozeßfläche (76) angeordnet ist und mindestens eine Flanschschnittstelle (180A, 180B) einen Keil (182, 184) aufweist, der den Sensorstutzen (14; 70) in einer Position bezüglich der Prozeßfläche (76) hält.
Geber (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die ersten und zweiten Flanschschnittstellen (226A, 226B) Teil eines einheitlichen Verteilers (222) sind.