JP2007155566A

JP2007155566A - 圧力伝送器

Info

Publication number: JP2007155566A
Application number: JP2005352793A
Authority: JP
Inventors: Hiroyasu Takahashi; 宏康高橋
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2005-12-07
Filing date: 2005-12-07
Publication date: 2007-06-21
Anticipated expiration: 2025-12-07
Also published as: JP4862376B2

Abstract

【課題】封入液の漏れがなく高圧・高温・極低温のプロセスに対応できる圧力伝送器を提供し、接液温度圧力誤差が小さい実用的な圧力伝送器を提供する。
【解決手段】キャピラリチューブに封入される封入液の圧力を測定する圧力伝送器において、前記キャピラリチューブに接続される受圧部は、プロセスからの圧力を受ける接液ベローズと、前記接液ベローズの開口部を閉じる接液ヘッドと、一端が前記接液ヘッドに接続されるシャフトと、前記シャフトの他端に接続される受圧ヘッドと、前記受圧ヘッドによって開口部が閉じられる受圧ベローズと、前記受圧ヘッドと前記受圧ベローズとから形成され前記封入液が封入される圧力室とを備えることを特徴とする圧力伝送器。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧力伝送器に関し、特に、キャピラリチューブを有するダイアフラムシール付き圧力伝送器に関する。

図２は、従来の圧力伝送器を示す構成図である（例えば特許文献１参照）。

同図において、伝送器本体１は、本体部カプセル１−１と変換部アンプ（ケース）部１−２とから構成される。
受圧部２は、フランジ４により、プロセスのタンクまたは配管等に取り付けられる。また、受圧部２には、受圧ダイアフラム７が溶接される。さらに、受圧部２は、シリコンオイル等の非圧縮性の封入液６が封じ込められたキャピラリチューブ３を介して、変換部アンプ１−２（伝送器本体１）に接続される。

このような図２の従来例は、プロセス圧力が変動すると、受圧ダイアフラム７が変位し、封入液の圧力が変化し、変換部アンプ内のセンサが変位し、本体部カプセルが圧力値を演算し伝送する。このようにして、図２の従来例は、圧力を伝送する。

特開２００３−２７００７１号公報

しかしながら、受圧部２はタンク中または配管中のプロセス流体に直接触れることになり、受圧ダイアフラム７が破損した場合に、封入液６がプロセス流体中に混入するという課題がある。特に、高圧のプロセスでは、薄い受圧ダイアフラム７が破損・腐食しやすいという課題がある。

また、プロセス流体の温度が高いときに、封入液６の温度が高くなるという課題がある。例えば、３００℃を超えるプロセス流体に対応できる具体的な封入液６が見つかっていないという課題がある。

本発明の目的は、以上説明した課題を解決するものであり、封入液の漏れがなく、高圧・高温・極低温のプロセスに対応できる圧力伝送器を提供することにある。また、本発明の目的は、接液温度圧力誤差が小さい実用的な圧力伝送器を提供することにある。

このような目的を達成する本発明は、次の通りである。
（１）キャピラリチューブに封入される封入液の圧力を測定する圧力伝送器において、前記キャピラリチューブに接続される受圧部は、プロセスからの圧力を受ける接液ベローズと、前記接液ベローズの開口部を閉じる接液ヘッドと、一端が前記接液ヘッドに接続されるシャフトと、前記シャフトの他端に接続される受圧ヘッドと、前記受圧ヘッドによって開口部が閉じられる受圧ベローズと、前記受圧ヘッドと前記受圧ベローズとから形成され前記封入液が封入される圧力室とを備えることを特徴とする圧力伝送器。
（２）前記シャフトを覆うパイプを備え、前記接液ベローズと前記接液ヘッドと前記受圧ヘッドと前記受圧ベローズと前記パイプとが密閉された空間を形成することを特徴とする（１）記載の圧力伝送器。
（３）前記接液ベローズと前記接液ヘッドと前記シャフトと前記受圧ヘッドと前記受圧ベローズと前記パイプとが同一の材質で形成されることを特徴とする（２）記載の圧力伝送器。
（４）前記接液ベローズ及び前記接液ヘッドの有効面積と前記受圧ヘッド及び前記受圧ベローズの有効断面積とに基づき、測定される圧力の値を補正する変換部アンプ部を備える
ことを特徴とする（２）記載の圧力伝送器。

本発明によれば次のような効果がある。
本発明によれば、封入液の漏れがなく、高圧・高温・極低温のプロセスに対応できる圧力伝送器を提供できる。また、本発明の目的は、接液温度圧力誤差が小さい実用的な圧力伝送器を提供できる。

以下に図１に基づいて本発明を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施例の受圧部２を示す構成図である。受圧部２以外の構成は、図２の従来例と同等であるため、説明を省略する。

図１の実施例の特徴は、接液ベローズ５とシャフト７と受圧ベローズ９とに係る構成にあり、シャフト７が圧力を伝達する点にある。また、図１の実施例の特徴は、接液ベローズ５と受圧ベローズ９とが密閉された空間を形成する点にある。

受圧部２はキャピラリチューブ１１に接続される。さらに、受圧部２は、フランジ４によってタンク等に取り付けられる。

また、接液ベローズ５と接液ヘッド６とはプロセス圧力を受ける。さらにまた、接液ヘッド６は、接液ベローズ５の開口部を閉じる。

さらに、シャフト７の一端は接液ヘッド６に接続され、シャフト７の他端は受圧ヘッド１３に接続される。さらに、受圧ベローズ９の開口部は、受圧ヘッド１３によって閉じられる。

また、圧力室１２は、受圧ヘッド１３と受圧ベローズ９とブロック１０とから形成される。さらにまた、圧力室１２内には封入液が封入される。

さらに、ブロック１０と圧力室１２はキャピラリチューブ１１に接続される。さらにまた、ブロック１０は、パイプ８に接続される。

また、パイプ８は、シャフト７を覆う。さらに、接液ベローズ５と接液ヘッド６と受圧ヘッド１３と受圧ベローズ９とパイプ８とブロック１０とは密閉された空間を形成する。

さらに、接液ベローズ５と接液ヘッド６とシャフト７と受圧ヘッド１３と受圧ベローズ９とパイプ８とが同一の材質で形成される。例えば、接液ベローズ５と接液ヘッド６とシャフト７と受圧ヘッド１３と受圧ベローズ９とパイプ８とを全てステンレスで形成する。

まず、このような図１の実施例の定常の動作を説明する。

プロセス圧力が変動すると、接液ベローズ５が変位し、接液ヘッド６が変位し、シャフト７が変位し、受圧ヘッド１３が変位し、受圧ベローズが変位し、圧力室１２内の封入液の圧力が変化し、キャピラリチューブ内に封入される封入液の圧力が変化し、変換部アンプ（図示せず）内のセンサが変位し、本体部カプセル（図示せず）が圧力値を演算し伝送する。

詳しくは、プロセス圧力Ｐ１は接液ベローズ５及び接液ヘッド６の有効面積Ａ１にて受圧され、力Ｆ１（＝Ｐ１・Ａ１）が生じる。力Ｆ１は、シャフト７を介して、受圧ヘッド１２及び受圧ベローズ９へ伝達する。そして、力Ｆ１が受圧ヘッド１３及び受圧ベローズ９の有効断面積Ａ２に作用し、圧力室１２内の封入液の圧力Ｐ２が生じる。

高圧になったときの封入液の若干量の圧縮による受圧ベローズ９の変位Ｘと、接液ベローズ５及び受圧ベローズ９トータルのバネ定数ｋとすれば、以下の関係式を満足する。なお、変位Ｘとバネ定数ｋとの積は圧力損失ｋ・Ｘとなる。
Ｐ２・Ａ２＝Ｐ１・Ａ１ーｋ・Ｘ（１）

そして、変換部アンプ部１−２は、この式（１）に基づいて、測定される圧力の値を補正する。このようにして、図１の実施例は、圧力を伝送する。

図１の実施例は、接液ベローズ５でプロセス圧力を受けることにより、高圧のプロセスに十分耐えることができる。詳しくは、ベローズ構造は、薄いダイアフラム構造よりも高い耐圧強度が得られる。また、接液ベローズ５、接液ヘッド６その他は、ステンレスで形成されているため、十分な耐圧強度を有し、良好な耐食性を備える。

また、図１の実施例は、圧力室１２内の封入液がプロセスから離れた位置にあるため、高温・極低温のプロセスであっても、封入液の温度を適度な範囲にすることができる。このため、図１の実施例は、高温・極低温のプロセスに対応できる

さらに、接液ベローズ５と接液ヘッド６とシャフト７と受圧ヘッド１３と受圧ベローズ９とパイプ８とが同一の材質であれば、熱膨張係数が等しくなり、温度に対する誤差がキャンセルする。詳しくは、ベローズ５とベローズ９との間の相対距離が一定となる。

次に、接液ベローズ５が腐食等で破損したときの図１の実施例の動作について説明する。

接液ベローズ５が破損すると、プロセス流体が受圧部内に侵入する。そして、このプロセス流体は、受圧ヘッド１３と受圧ベローズ９とによってシールされる。

そして、プロセス圧力が変動すれば受圧ヘッド１３及び受圧ベローズ９が変位し、圧力室１２内の封入液の圧力が変動する。詳しくは、プロセス圧力Ｐ１は受圧ヘッド１３及び受圧ベローズ９の有効面積Ａ３にて受圧され、力Ｆ３（＝Ｐ１・Ａ３）が生じる。さらに、力Ｆ３が受圧ヘッド１３及び受圧ベローズ９の有効断面積Ａ２に作用し、圧力室１２内の封入液の圧力Ｐ２’が生じる。

また、変換部アンプ部１−２は、測定される圧力の値を補正する。なお、面積Ａ１と面積Ａ３とが等しいときには、圧力Ｐ２と圧力Ｐ２’とは等しくなり、簡便な構成となる。

したがって、接液ベローズ５が破損しても、封入液はプロセス流体中に混入しない。また接液ベローズ５が破損しても、プロセス流体が外に流れ出ることがない。さらに、接液ベローズ５が破損しても、途切れることなく、圧力を伝送できる。

さらに、上述の実施例は、フランジで取り付ける構造を有するものであったが、これとは別に、受圧部が突き出した突き出し形と呼ばれる構造を有するものであってもよい。さらにまた、フランジに相当する部分がネジで形成され、タンクにねじ込まれる構成を有するものであってもよい。

また、本発明は、上述の実施例に限定されることなく、その本質を逸脱しない範囲でさらに多くの変更及び変形を含むものである。

本発明の一実施例の受圧部を示す構成図である。従来の圧力伝送器を示す構成図である。

符号の説明

２受圧部
４フランジ
５接液ベローズ
６接液ヘッド
７シャフト
８パイプ
９受圧ベローズ
１０ブロック
１１キャピラリチューブ
１２圧力室
１３受圧ヘッド

Claims

キャピラリチューブに封入される封入液の圧力を測定する圧力伝送器において、
前記キャピラリチューブに接続される受圧部は、
プロセスからの圧力を受ける接液ベローズと、
前記接液ベローズの開口部を閉じる接液ヘッドと、
一端が前記接液ヘッドに接続されるシャフトと、
前記シャフトの他端に接続される受圧ヘッドと、
前記受圧ヘッドによって開口部が閉じられる受圧ベローズと、
前記受圧ヘッドと前記受圧ベローズとから形成され前記封入液が封入される圧力室と
を備えることを特徴とする圧力伝送器。
前記シャフトを覆うパイプを備え、
前記接液ベローズと前記接液ヘッドと前記受圧ヘッドと前記受圧ベローズと前記パイプとが密閉された空間を形成する
ことを特徴とする請求項１記載の圧力伝送器。
前記接液ベローズと前記接液ヘッドと前記シャフトと前記受圧ヘッドと前記受圧ベローズと前記パイプとが同一の材質で形成される
ことを特徴とする請求項２記載の圧力伝送器。
前記接液ベローズ及び前記接液ヘッドの有効面積と前記受圧ヘッド及び前記受圧ベローズの有効断面積とに基づき、測定される圧力の値を補正する変換部アンプ部を備える
ことを特徴とする請求項２記載の圧力伝送器。