JP5162593B2 - 渦センサ交換のための漏れ点検装置 - Google Patents

Description

本発明は、渦流量計に関するものである。さらに具体的には、本発明は、加圧されたプロセス流体に用いるための渦流量計に関するものである。

渦流量計は通常、工業用プロセスにおいて、化学、石油、薬剤、食品、及びその他の流体型プラントプロセスのプロセス流体、たとえばスラリー、液体、蒸気、及び気体の流れを測定するのに用いられる。典型的には、渦流量計は、流体の流れの中に置かれる分岐バーを利用して、分岐バーの両側に渦を引き起こすか又は生成する。分岐バーで発生する渦の周波数は、プロセス流体の速度に正比例する。したがって、渦流量計は、生成された渦によって引き起こされる変動圧力を感知して、プロセス流体の流れの速度を判定する。渦流量計を実施した例は、Eden Prairie, MinnesotaのRosemount, Inc.に対する１９９０年５月２日付の米国特許第４，９２６，６９５号、Eden Prairie, MinnesotaのRosemount, Inc.に対する１９９４年９月６日付の米国特許第５，３４３，７６２号で見ることができ、その両方が本出願に割当てられている。

典型的には、渦流量計の感知装置は、湾曲部によってプロセス流体に結合され、さらにはそれから隔離される。多くの場合、キャビティは感知装置と湾曲部の間に画定される。時折、感知装置は故障することがある。感知装置は湾曲部によってプロセス流体から隔離されるので、プロセス流体を減圧せずに感知装置を交換可能である。しかしながら、プロセス流体が加圧下にあるときに感知装置を交換するのは安全とはいえないことがある。感知装置が故障した場合、プロセス流体と連通している湾曲部も故障しているのか知ることは不可能である。湾曲部も故障していた場合、加圧されたプロセス流体はキャビティ内に封じ込められ、感知装置を取り外す際に噴出することがある。

開示されている実施形態は、プロセス流体の流れを測定する渦流量計を対象にしている。渦流量計は、プロセス流体を運ぶ導管を含む。感知装置は、導管に結合されるセンサ本体のキャビティ内に収容される。湾曲部は、導管の一部に配置される。湾曲部は、導管内のプロセス流体を感知装置から隔離するように構成される。経路は、キャビティからセンサ本体の外面に延びる。経路内に配置されるものには、キャビティからメータ本体の外面に延びる装置が含まれ、装置はキャビティ内のあらゆるプロセス流体の存在を判定するのに用いるように構成される。

１つの実施形態のもとでの流量計の斜視図である。 図１に図示する流量計の拡大及び分解部分図である。 図１に図示する流量計の部分断面図である。 第２の実施形態のもとでの流量計の斜視図である。 さらなる実施形態のもとでの視覚的インジケータを有する図４の流量計の部分断面図である。 図５に図示する視覚的インジケータの概略的な図である。 図５に図示する視覚的インジケータの概略的な図である。

本明細書において説明される実施形態は渦流量計を対象にしており、これはプロセス流体の流れを測定するのに用いられる。渦流量計は、分岐バーの両側に交互に渦を引き起こすか又は生成するプロセス流体の流れの中に置かれる分岐バーを利用して動作する。分岐バーは、その両側のうちのいずれかに圧力の変動を引き起こす。分岐バーによって形成される渦の周波数は、プロセス流体の流速に正比例する。

図１は、１つの実施形態のもとでの流量計１００の部分図を図示する。流量計１００は、ボア１０６を取り囲む導管壁１０４を有する導管１０２を含む。導管１０２は、外側表面１０８と内側表面１１０を含む。ボア１０６は、一般的には導管軸１１２に沿って、プロセス流体を運び、プロセス流体は液体又は気体であることができる。分岐バー１１４は導管１０２内に位置し、プロセス流体に対し渦を生成する障害物として作用する。典型的には、分岐バー１１４は、上流側先端部、下流側先端部、及び上流側先端部を下流側先端部に結合する中間部を含む。

導管１０２の外側表面１０８に位置するものには、センサ本体１１６が含まれる。センサ本体１１６は、センサナット１１８を介して取り外せる感知装置（図１に図示せず）を収容するように構成される。センサ本体１１６内に収容される感知装置は出力を生成し、リード１２０を介して回路１２２へ出力の通信を行う。典型的には、回路１２２は、通信リンク１２６（２線式、３線式、又は４線式ループ、もしくは無線通信リンクであることができる）を介して制御部１２４へ出力の通信を行うのに適合している。

図２は、図１に図示する流量計１００の拡大及び分解部分図である。図２に図示されるものには、導管壁１０４から分解されたセンサ本体１１６の部分図が含まれる。導管壁１０４は通常、湾曲部１３０、又は上述のように分岐バー１１４の中間部と呼ばれる厚みを減らした壁領域を含む。湾曲部１３０は、上流側先端部（上述）の周りのプロセス流体の流れによって引き起こされるプロセス流体内の乱流又は渦に応じて曲がり、下流側先端部（上述）の少なくとも一部の動きを促進する。

導管壁１０４の外側表面１０８と湾曲部１３０との間には穴１２８が含まれ、ここには、導管１０２によって運ばれるプロセス流体との連通のために湾曲部１３０が配置される。分岐バー１１４の上流側先端部と下流側先端部もまた、導管１０２によって運ばれるプロセス流体と連通している。湾曲部１３０は、下流側先端部に、又は湾曲部１３０から導管１０２のボア１０６の中に延びるピボット部材１４０に結合する。分岐バー１１４の上流側先端部に作用する変動流体圧は、変動圧力に応じて下流側先端部又はピボット部材１４０を移動させる。支柱１３６は、センサ本体１１６内に収容される感知装置（図２に図示せず）に湾曲部１３０を結合する。

図３は、図１に図示する流量計１００の部分断面図である。図３に図示するように、流量計１００は、導管壁１０４を有する導管１０２、導管壁１０４内の穴１２８、センサ本体１１６、リード１２０、分岐バー１１４、湾曲部１３０、及び、表面或いは支柱１３６を含む。センサ本体１１６は、感知装置１４４を収容するように構成される。感知装置１４４は、感知装置１４４が導管１０２内のプロセス流体から隔離されるように支柱１３６によって湾曲部１３０に結合される。特に、感知装置１４４は、湾曲部１３０に結合する端部と反対の端部において、支柱１３６に対してシールされる。１つの実施形態において、感知装置１４４は、Ｃリングシール１５０で支柱１３６に対してシールされる。感知装置１４４の支柱１３６及び湾曲部１３０への結合によって、感知装置１４４はピボット部材１４０（図２に図示する）の動きを、結果として導管１０２内の変動圧力を感知できる。感知装置１４４は、感知した動きを示す出力を生成し、感知した動きをリード１２０を介して回路１２２（図１）へ、最終的には通信リンク１２６（図１）を介して制御部１２４（図１）に通信する。

感知装置１４４は、センサ本体１１６のキャビティ１４８内に収容される。キャビティ１４８は、感知装置１４４が故障する場合に有用である。感知装置１４４は導管１０２内のプロセス流体から隔離されているので、導管１０２を減圧する必要なく感知装置１４４を取り外して交換できる。感知装置１４４を取り外すには、センサナット１１８を取り外すが、これはＣリングシール１５０及び感知装置１４４を適所に保持するものである。しかしながら、導管１０２が加圧下にあるときに感知装置１４４を交換するのは安全とはいえないことがある。感知装置１４４が故障した場合、プロセス流体及びピボット部材１４０と連通している湾曲部１３０もまた故障しているのか知ることは不可能である。従って、感知装置１４４を交換する前に湾曲部１３０が損傷を受けていないかどうかを確定するのは有用であろう。

１つの実施形態のもとで、図３に図示するように、流量計１００は経路１５２を含む。経路１５２は、キャビティ１４８からセンサ本体１１６の外面１５４に延びる。流量計１００は、経路１５２内に配置される弁本体１５６を含む。流量計１００の正常動作中、弁本体１５６は閉鎖位置にある（普通は閉じている）ように構成される。しかしながら、弁本体１５６は、少なくともいくらかのプロセス流体がキャビティ１４８内に不適切に封じ込められているかどうかを検出するためには、開放位置にあるように構成される。換言すると、ユーザは、感知装置１４４を取替えるプロセス中に弁本体１５６を安全に開いて、キャビティ１４８内にプロセス流体が存在するかを判定することができる。プロセス流体がキャビティ１４８内に検出された場合、ユーザは弁本体１５６を閉鎖し、導管１０２の減圧を進めて、感知装置１４４を取替える。キャビティ１４８内の流体とは、湾曲部１３０に漏れがあり、かつ故障していることを意味する。しかしながら、プロセス流体がキャビティ１４８内で検出されない場合、ユーザは導管１０２を減圧する必要なく感知装置１４４の取替えを進めることができる。

図４及び５はそれぞれ、さらなる実施形態のもとでの流量計２００の部分図と流量計２００の部分断面図を図示する。流量計２００は、流量計１００の全ての特徴を含む。しかしながら、弁本体１５６（図３）を含む流量計２００の代わりに、流量計２００は図４及び５に図示するように感圧インジケータ２５６を含む。感圧インジケータ２５６は、キャビティ２４８とセンサ本体２１６の外面２５４との間に延びる経路２５２内に配置される。前述のように、キャビティ２４８は、感知装置２４４、湾曲部２３０、及びセンサ本体２１６によって画定される。感圧インジケータの例には、キャビティ２４８内の圧力値を示す圧力測定装置、ダイヤフラム型インジケータ、及びキャビティ２４８内の圧力が少なくとも臨界圧程度であるときに作動する視覚的インジケータが含まれる。少なくとも臨界圧程度の圧力とは、プロセス流体がキャビティ２４８内に封じ込められていることを意味する。

図４が、圧力測定器か、ダイヤフラム型インジケータか、又は視覚的感圧インジケータかの両感圧インジケータを図示する一方で、図５は視覚的インジケータとして感圧インジケータ２５６を具体的に図示する。図５において、感圧インジケータ２５６は、ピン２６０に結合するスナップリング２５８を含む。図６−１及び６−２は、経路２５２内に配置される感圧インジケータ２５６の概略図を図示する。図６−１において、キャビティ２４８（図５）の圧力は臨界圧より小さい。換言すると、キャビティ２４８内の圧力は、圧力２６０が、ピン２６０に結合する引張バネ２６２によって加えられる力をスナップリング２５８に抑えさせるのに十分な大きさではないようになっている。このようにして、ピン２６０はセンサ本体２１６の外面２５４から突出しない。図６−２において、キャビティ２４８の圧力は少なくとも臨界圧程度である。換言すると、キャビティ２４８内の圧力は、圧力２６１が、引張バネ２６２によって加えられる力をスナップリング２５８に抑えさせるのに十分な大きさであるようになっている。このようにして、ピン２６０は、キャビティ２４８にプロセス流体が封じ込められており、結果として湾曲部が故障していることを示すように、メータ本体２１６の外面２５４から突出する。

本発明の対象を、構造的特徴及び／又は方法論的作用に特定的な言葉で説明してきたが、添付の特許請求の範囲において画定される本発明の対象は、上述された具体的な特徴又は作用に必ずしも限定されないことが理解されよう。むしろ、上述された具体的な特徴及び作用は、特許請求の範囲を実施する例示的形態として開示されている。たとえば、開示された実施形態は、主としてプロセストランスミッタ（工業用フィールド装置）及び圧力センサを有するリモートシールシステムを参照して説明されているが、拡張式インサートを含む膨張室は他のタイプのトランスミッタに適用され得る。

Claims (4)

1. プロセス流体を運ぶための導管と、
   導管に結合されるセンサ本体のキャビティ内に収容され、前記センサ本体から取り外し可能である感知装置と、
   導管の一部に配置され、導管内のプロセス流体を感知装置から隔離するように構成された湾曲部と、
   キャビティからセンサ本体の外面に延びる経路と、
   経路内に配置される感圧インジケータと、
   を含み、
   前記感圧インジケータが、前記キャビティ内の流体の圧力値を示す圧力測定装置を含む、
   プロセス流体の流れを測定するための渦流量計。
2. 湾曲部を感知装置に結合する支柱をさらに含む、
   請求項１記載の渦流量計。
3. 導管軸に沿ってプロセス流体を運び、導管の外側面および内側面の間に厚みを減らした部分を有する導管と、
   導管内に配置され、圧力の変動に応じて変動するピボット部材を含む分岐バーと、
   導管に結合するセンサ本体のキャビティ内に収容され、前記センサ本体から取り外し可能であり、導管の厚みを減らした領域によってプロセス流体から隔離される感知装置と、
   キャビティからセンサ本体の外面に延びる経路と、
   経路内に配置される感圧インジケータと、
   を含み、
   前記感圧インジケータが、前記キャビティ内の流体の圧力値を示す圧力測定装置を含む、
   プロセス流体の流れを測定するための渦流量計。
4. プロセス流体を運ぶための導管と、
   導管に結合するセンサ本体のキャビティ内に収容され、前記センサ本体から取り外し可能である感知装置と、
   導管の一部に配置され、導管内のプロセス流体を感知装置から隔離するように構成された湾曲部と、
   キャビティからセンサ本体の外面に延びる経路内に配置され、キャビティ内のプロセス流体の存在を判定するのに用いるように構成される装置と、を含み、
   前記装置が感圧インジケータを含み、前記感圧インジケータが、前記キャビティ内の流体の圧力値を示す圧力測定装置を含む、
   プロセス流体の流れを測定するための渦流量計。

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