JP5851241B2 - ダイヤフラム構造およびダイヤフラム構造を製造する方法 - Google Patents

Description

開示分野
本開示は、概して、ダイヤフラム構造およびダイヤフラム構造を製造する方法に関する。より詳細には、本開示は、異種金属を含む分離ダイヤフラム構造に関する。

背景
プロセス送信機は、プロセス変数、例えば、様々な工業プロセスで使用されるプロセス流体の圧力、温度、流量およびレベルを監視するために使用される。ある場合には、圧力および／または流量パラメータを測定するプロセス送信機は、工業プロセス機器、例えば、配管、タンクまたは他のプロセス機器に連結されている分離ダイヤフラムを包含することができる。一般的に、分離ダイヤフラムは、少なくともプロセス送信機ハウジングの一部分をプロセス流体への露出から遮断する。圧力は、圧力に応じたダイヤフラムのたわみに基づきダイヤフラムから直接的に測定するか、流体を充填した毛細管によって分離ダイヤフラムに連結された、リモート圧力センサで間接的に測定することができる。そのような圧力測定は、直接的に使用するか、または、例として、流体流速の計算に使用することができる。

従来、プロセス送信機ハウジングは、耐腐食性材料、例えば、ステンレスによって形成される。ダイヤフラムは、典型的には、外側リング部分および変形可能なダイヤフラム部分を包含する一体型ダイヤフラムであり、それらは、通常、タンタルまたは他の耐腐食性材料によって形成される。ダイヤフラム構造をプロセス送信機ハウジングに接合するために、ダイヤフラムの外側リングと送信機ハウジングとの間にろう付け材料を加えることを包含する、ろう付けプロセスが行われる。ダイヤフラム構造および送信機ハウジングは、異種金属を接合するために加熱されて冷却される。残念ながら、ダイヤフラム構造および送信機ハウジングの異なる材料は、異なる熱膨張係数を有する。ろう付けプロセスは、異なる金属が異なる率で膨張および収縮するため、ダイヤフラム構造で形成される座屈および他の欠陥を引き起こす可能性がある。

温度下でのタンタルの熱膨張係数がステンレス送信機ハウジングの熱膨張係数と著しく異なるため、タンタルは、この機器構成では、ろう付けが特に難しいことがある。冷却時に、ステンレスは、タンタルダイヤフラム構造のおよそ３倍収縮する。構造が冷却されるにつれ、タンタルダイヤフラム構造は、座屈し、目に見える損傷を引き起こすことがある。場合によっては、そのような座屈は目視で検出することはできないが、それでも、結果として、ダイヤフラム構造の性能のばらつきにつながることがある。旧来、ダイヤフラム構造は、そのような欠陥を克服するための形状上の特性を備えていたが、しかしながら、個々の圧力送信機の性能は不均一であることがある。それゆえに、改善されたダイヤフラム構造およびダイヤフラム構造を製造する方法が要望されている。

概要
特定の実施態様では、プロセス送信機は、フランジ部分を含む耐腐食性ハウジングを備えており、耐腐食性ハウジングが第一の材料から形成されている。プロセス送信機は、第二の材料から形成されている外側リングも包含する。外側リングは、内径を有し、フランジ部分にろう付けされる。プロセス送信機は、さらに、第三の材料から形成された変形可能なダイヤフラムを包含し、変形可能なダイヤフラムは、内径に隣接する外側リングとダイヤフラムとの間の溶接シームにおいて、外側リングに溶接され、流体シールを形成している。

もう一つの特定の実施態様では、耐腐食性材料から形成されたプロセス送信機ハウジングのフランジに対し、外側リングをろう付けする工程を含み、前記外側リングはダイヤフラム受け構造を有する、圧力送信機を製造する方法が開示されている。方法は、さらに、ダイヤフラムの取り付け部分を、ダイヤフラム受け構造上に配置する工程を包含する。ダイヤフラムは、実質的に径の全体にわたって変形可能である。ダイヤフラムは、取り付け部分において外側リングに溶接され、ダイヤフラムと外側リングとの間に溶接シールを形成している。

なおもう一つの特定の実施態様では、送信装置は、流体キャビティを囲む第一の内径を有するフランジ部分を含む。送信装置は、第一の内径に対応する第二の内径を有する外側リングをも含む。外側リングは、第二の内径に隣接するダイヤフラム受け構造を含む。外側リングは、フランジ部分にろう付けされている。送信装置は、さらに、受け構造と嵌合するように寸法設定された装着構造を有する、変形可能なダイヤフラムを包含する。変形可能なダイヤフラムは、ダイヤフラム受け構造と装着構造との間の溶接シームにおいて、外側リングに溶接されている。

成形されたダイヤフラムおよび別個の外側リングからなるダイヤフラム構造を有する圧力送信機を含む、プロセス制御システムの特定の例示的な実施態様の図である； 単一の材料片から成形された外側リングを持つ一体型ダイヤフラムを含む、従来のダイヤフラム構造の分解図である； 成形されたダイヤフラムおよび別個の外側リングを含む、ダイヤフラム構造の特定の例示的な実施態様の分解図である； 図３の別個の外側リングの上面図である； 図３の別個のダイヤフラムの上面図である； 外側リングが圧力送信機ハウジングにろう付けされ、ダイヤフラムが外側リングに抵抗溶接された後の、ダイヤフラム構造の特定の実施態様の下面図である； 図６の線７−７に沿って取得された、図６のダイヤフラム構造の断面図である； 成形されたダイヤフラムおよび別個の外側リングを有するダイヤフラム構造を製造する方法の特定の例示的な実施態様の流れ図である；および 成形されたダイヤフラムおよび別個の外側リングを含む送信装置を製造する方法の第二の特定の例示的な実施態様の流れ図である。

例示的な実施態様の詳細な説明

図１は、配線１０６を介して制御システム１０４と通信する圧力送信機１０２を含む、プロセス制御システム１００の特定の例示的な実施態様の図である。代替実施態様では、圧力送信機１０２は、ワイヤレス通信リンクを介して制御システム１０４と通信する、ワイヤレス送受信機を含むことができる。圧力送信機１０２は、部分断面図に図示する。圧力送信機１０２は、ベースハウジング部分１１０を介してマニホールド１０８（または他の取り付け機構）に連結している。特定の実施態様では、マニホールド１０８は、第一のライン１４１および第二のライン１５１を介して配管１０９に連結することができる。もう一つの特定の例では、マニホールド１０８、または、クランプのような他の取り付け機構機構は、圧力送信機１０２をタンクの壁、他の機器、またはそれらの任意の組み合わせに連結することができる。特定の実施態様では、圧力送信機１０２およびマニホールド１０８は、プロセス配管１０９から離れた位置に配置することができ、第一および第二のライン１４１、１５１は、延長管であってもよい。

圧力送信機１０２は、好ましくは、上側ハウジング部分１１２にねじ止めにより取り付けられるベースハウジング部分１１０を含む。ベースハウジング部分１１０は、センサキャビティ１２６、第一の流体キャビティ１４６、および、第二の流体キャビティ１５６を画定する。センサキャビティ１２６は、第一の分離バリヤ１４５によって、第一および第二の流体キャビティ１４６、１５６から分離されている。

圧力送信機１０２は、好ましくは、上側ハウジング部分１１２にねじ止めにより取り付けられる、送信機ハウジング部分１１４および入力インターフェース部分１１８を含むことができる。上側ハウジング部分１１２および送信機ハウジング部分１１４は、送信機キャビティ１２４を画定する。送信機ハウジング部分１１４は、さらに、プロセス環境から送信機回路１３４を保護するように適合された送信機カバー１１６を含む。入力インターフェース１１８は、配線１０６に連結するための一つ以上の留め具１２０を含む。入力インターフェース１１８および上側ハウジング部分１１２は、入力／出力インターフェース回路１３２を含む、入力／出力インターフェースキャビティ１２２を画定する。入力／出力インターフェースキャビティ１２２は、第二の分離バリヤ１２３によって、送信機キャビティ１２４から分離されている。入力／出力インターフェース回路１３２は、入力インターフェース１１８および送信機回路１３４に連結され、送信機回路１３２と制御システム１０４との間のデータを通信するように適合されている。

センサキャビティ１２６は、第三の分離バリヤ１１９によって、送信機回路キャビティ１２４および入力／出力インターフェースキャビティ１２２から分離されている。センサキャビティ１２６はセンサ回路１３６、例えば、圧力センサを保護するように適合されている。

この実施態様では、圧力送信機１０２は、第一の圧力インターフェース１４０および第二の圧力インターフェース１５０を含む。第一の圧力インターフェース１４０は、第一のダイヤフラム１４４を有する、ダイヤフラム構造１４２を含む。第一のダイヤフラム１４４は、マニホールド１０８および第一のライン１４１を介して受けたプロセス流体と接触する第一の分離表面を含むとともに、第一の流体キャビティ１４６内の分離充填流体と接触する第一の流体キャビティ表面を含む。第一のダイヤフラム１４４は、第一の流体キャビティ１４６を、プロセス流体から分離させる。第一の圧力インターフェース１４０は、さらに、第一の流体キャビティ１４６をセンサ回路１３６の第一の圧力入口１４９に連結する、第一の毛細管１４８を含む。

第二の圧力インターフェース１５０は、第二のダイヤフラム１５４を有する第二のダイヤフラム構造１５２を含む。第二のダイヤフラム１５４は、マニホールド１０８および第二のライン１５１を介して受けたプロセス流体に接触する第二の分離表面を含むとともに、第二の流体キャビティ１５６内の分離充填流体と接触する第二の流体キャビティ表面を含む。第二のダイヤフラム１５４は、第二の流体キャビティ１５６をプロセス流体から分離させる。第二の圧力インターフェース１５０は、さらに、第二の流体キャビティ１５６をセンサ回路１３６の第二の圧力入口１５９に連結する、第二の毛細管１５８を含む。

特定の実施態様では、第一のダイヤフラム１４４および第二のダイヤフラム１５４は、プロセス流体圧力に応じて変形するように適合され、そのような変形に応じ、第一および第二の流体キャビティ１４６、１５６内ならびに対応する第一および第二の毛細管１４８、１５８内の充填流体に圧縮力を加える。充填流体は、第一のダイヤフラム１４４の変形に応じ、プロセス流体圧力を第一の毛細管１４８を介して第一の圧力入口１４９に伝えるように適合されている。充填流体は、また、第二のダイヤフラム１５４の変形に応じ、プロセス圧力を第二の毛細管１５８を介して第二の圧力入口１５９に伝えるように適合されている。

特定の実施態様では、センサ回路１３６は、第一の毛細管１４８内の充填流体を介し、第一のダイヤフラム１４４の変形に基づく第一のプロセス流体圧力を決定するとともに、第二の毛細管１５８内の充填流体を介し、第二のダイヤフラム１５４の変形に基づく第二のプロセス流体圧力を決定するように適合されている。

特定の例では、プロセス配管１０９は、ライン１４１および１５１間に差圧力を発生するように適合されている、オリフィス板、シェディングバー、アニューバ構造、ベンチュリ管、又は他の流れインピーダンス装置を含むことができ、第一および第二のダイヤフラム構造１４２および１５２は、異なる流体圧力を経験する。

特定の実施態様では、第一のダイヤフラム１４４は、変形可能なダイヤフラム部分（例えば、図３に図示する変形可能なダイヤフラム３０４）および別個の装着リング部分（例えば、図３に図示する外側リング３０６）を含み、別個の装着リングがベースハウジング部分１１０にろう付けされ、変形可能なダイヤフラム部分が別個の装着リングに抵抗溶接されるか、あるいは固定されている。特定の例では、別個の装着リングおよび変形可能なダイヤフラム部分は、異なる材料から形成され、両方とも、ステンレスから形成することができるベースハウジング部分１１０とは異なる材料から形成される。特定の実施態様では、別個の装着リングおよび変形可能なダイヤフラム部分は、異なる材料から形成され、別個の装着リングがベースハウジング部分１１０に装着された後、相互に取り付けられる。

図２は、変形可能なダイヤフラム部分２０４および外側リング部分２０６を有する一体型ダイヤフラム２０２を含む、従来のダイヤフラム構造２００の分解図である。一体型ダイヤフラム２０２は、単一の材料片、例えば、単一のタンタルシートから成形される。ダイヤフラム構造２００は、ベース送信機ハウジング２０８、例えば、図１のベースハウジング部分１１０も含む。ベース送信機ハウジング２０８は、複数のリッジ２１６を含む流体キャビティ２１４を囲む内径（Ｄ）を有する、フランジ部分２１０を含む。変形可能なダイヤフラム部分２０４も、複数のリッジ２１８を含む。ダイヤフラム構造２００は、さらに、一体型ダイヤフラム２０２の外側リング部分２０６とベース送信機ハウジング２０８のフランジ部分２１０との間に配置されている、ろう付けリング２１２を含む。

従来、一体型ダイヤフラム２０２をベース送信機ハウジング２０８のフランジ部分２１０に接合するためのろう付けプロセス中には、ベース送信機ハウジング２０８のフランジ部分２１０は、一体型ダイヤフラム２０２と異なる熱膨張係数を有する。ろう付け後、フランジ部分２１０は、一体型ダイヤフラム２０２とは異なる率で冷却され、外側リング部分２０６および／または変形可能なダイヤフラム部分２０４の座屈を引き起こすことがある。一体型ダイヤフラム２０２のそのような座屈は、結果として、装置故障および／または不均一な圧力表示を引き起こす可能性のある欠陥になることがある。

図３は、成形されたダイヤフラム３０４および別個の外側リング３０６を含む、ダイヤフラム構造３００の特定の例示的な実施態様の分解図である。ダイヤフラム構造３００は、ベース送信機ハウジング３０８、例えば、図１のベースハウジング部分１１０も含む。ベース送信機ハウジング３０８は、複数のリッジ３１６を含む流体キャビティ３１４を囲む径（Ｄ）を有するベースフランジ部分３１０を含む。変形可能なダイヤフラム部分３０４も、対応する複数のリッジ３１８を含む。ダイヤフラム構造３００は、さらに、別個の外側リング３０６とベース送信機ハウジング３０８のフランジ部分３１０との間に配置されている、ろう付けリング３１２を含む。別個の外側リング３０６は、ろう付けリング３１２を介してベース送信機ハウジング３０８のベースフランジ部分３１０と嵌合するように適合されている、フランジ部分３２２を含む。別個の外側リング３０６は、内径（Ｄ_Ｉｎ）と、変形可能なダイヤフラム３０４を受けるように適合されている、内径（Ｄ_Ｉｎ）に隣接するダイヤフラム受け構造３２０も含む。変形可能なダイヤフラム３０４は、外側リング３０６のダイヤフラム受け構造３２０と嵌合するように適合されている、装着構造３３０を含む。

特定の実施態様では、ろう付けリング３１２は、ベース送信機ハウジング３０８のベースフランジ部分３１０上に配置されている。別個の外側リング３０６は、ろう付けリング３１２上に配置されている。別個の外側リング３０６、ベース送信機ハウジング３０８およびろう付けリング３１２は、上昇温度まで加熱され、別個の外側リング３０６をベース送信機ハウジング３０８にろう付けするために冷却される。結果としての構造を冷却した後、変形可能なダイヤフラム３０４は、ダイヤフラム受け構造３２０と装着構造３３０が嵌合するように配置される。

変形可能なダイヤフラム３０４は、別個の外側リング３０６に溶接される。特定の実施態様では、変形可能なダイヤフラム３０４は、抵抗溶接プロセスを使用して、別個の外側リング３０６に溶接される。もう一つの特定の実施態様では、変形可能なダイヤフラム３０４は、レーザー溶接プロセスを介し、別個の外側リング３０６に溶接される。他の実施態様では、異なる溶接または取り付けプロセスを使用し、変形可能なダイヤフラム３０４を別個の外側リング３０６の装着構造３２０に取り付けることができる。特定の実施態様では、溶接シームが外側リング３０６のダイヤフラム受け構造３２０とダイヤフラム３０４の装着構造３３０との間のインターフェースにおいて形成される。

概して、外側リング３０６と変形可能なダイヤフラム３０４とを分離し、変形可能なダイヤフラム３０４を外側リング３０６に別個に取り付けることにより、複数の性能および製造改善を実現することができる。一つの特定の例では、変形可能なダイヤフラム３０４のダイヤフラム材料および対応する厚さを選択し、ダイヤフラムばね率を向上させ、結果として、温度の影響を低減させ、ダイヤフラム剛性を低減させ、全体的な圧力検知システムの測定精度を向上させることができる。場合によっては、ダイヤフラムばね率は、抵抗溶接されたダイヤフラムを有する同様の部品のばね率と同程度であってもよい。

加えて、熱膨張係数作用のために座屈および変形を経験するかもしれない従来のダイヤフラム構造（例えば、図２に図示する一体型ダイヤフラム構造２０２）と異なり、低減された座屈および低減された変形を持つダイヤフラム構造３００を製造し、結果として、一個ずつばね率性能を向上させ、全体的な性能をより均一にすることができる。

特定の例では、変形可能なダイヤフラム３０４の有効な領域がろう付けの対象とならず、変形可能なダイヤフラム３０４は、より均一的に機能する。特定の例では、２ミルの厚さを有するダイヤフラムを製造し、外側リング３０６に確実に溶接し、結果として、そのような薄いダイヤフラム製品の精度を向上させることができる。さらに、そのような厚さを有するダイヤフラムを標準製品としてより広範に入手可能にすることができる。

加えて、外側リング３０６と変形可能なダイヤフラム３０４とを別個にすることにより、開示されたプロセスは、ダイヤフラム厚さの選定に高い柔軟性を提供する。顧客の性能要求に合わせてダイヤフラム厚さを選択することができる。さらに、変形可能なダイヤフラム３０４を外側リング３０６の立ち上がった面から分割することにより、特別に作られたダイヤフラムを必要とすることなく、他の既存製品に共通する標準のダイヤフラムを使用することができる。

他の特定の効果は、より厚い外側リング３０６、および、より薄い変形可能なダイヤフラム３０４を持つダイヤフラム構造３００を生産することが可能であり、特定の外側リングのロバスト性を向上させ、望ましくない温度による影響を低減することによって提供される。
さらなる他の効果は、生産廃棄材料が低減され、全体的な利益が改善され、生産計画の混乱が低減され、定時納入が改善され、稼動機器の効率が向上することにおいて提供される。そのような低減された廃棄材料の生産は、より確実な製造プロセスの結果である。

さらに、変形可能なダイヤフラム３０４がろう付けプロセスにさらされないことから、全体的な製造プロセスが簡素化される。全体的なプロセスが簡素化されることから、専門家の代わりに、適度に熟練した作業者を使用することができる。加えて、熟練が少ない作業者であっても、外側リング３０６を取り付けるためのろう付けプロセスおよび変形可能なダイヤフラム３０４を外側リング３０６に取り付けるための別個の溶接プロセスを持つ製造プロセスの結果、非常に高い歩留まり率となり、不合格となる加工片を著しく低減することが可能となる。また、プロセスは、ろう付け炉内の部品のダブルスタックを許容し、結果として、炉がより効率的に使用され、生産率が最大で百パーセント（１００％）改善される。特定の例では、廃棄の低減と組み合わせ、炉の各バッチの改善された歩留まり率は、最大で約一千パーセント（１０００％）であることができる。

図４は、図３の別個の外側リング３０６の上面図である。別個の外側リング３０６は、ベース送信機ハウジングの対応するフランジ部分および対応するろう付けリング、例えば、図３に図示するろう付けリング３１２およびフランジ３１０と嵌合するように適合されている、フランジ部分４０２を含む。別個の外側リング３０６は、さらに、変形可能なダイヤフラムの取り付け部分、例えば、図３および５に図示する変形可能なダイヤフラム３０４の装着構造３３０を受けるか、インターフェースするように適合されている、ダイヤフラム受け構造３２０を含む。

図５は、図３の別個のダイヤフラム３０４の上面図である。変形可能なダイヤフラム３０４は、図４に図示する別個の外側リング３０６のダイヤフラム受け構造３２０に対応する、装着構造３３０を含む。変形可能なダイヤフラム３０４は、いくつかのリッジ３１８を含む。装着構造３３０は、別個の外側リング３０６への変形可能なダイヤフラム３０４の取り付けを容易にするため、外側リング３０６のダイヤフラム受け構造３２０（図４に図示する）と嵌合するように適合されている。特定の実施態様では、抵抗シーム溶接プロセスを使用し、変形可能なダイヤフラム３０４を外側リング３０６に取り付けることができる。別個の外側リング３０６のダイヤフラム受け構造３２０（図４に図示する）と変形可能なダイヤフラム３０４の装着構造３３０との間に溶接シームが形成されている。溶接シームは、プロセスシールを形成する。

概して、抵抗溶接は、接合部において加工片を第二の加工片に溶接するため、電流および圧力が加工片に加えられる溶接プロセスを指す。特定の例では、加えられた電流に対する外側リング３０６の電気抵抗の結果、装着構造３２０において加工片材料が部分的に溶融する加熱となる。外側リング３０６および変形可能なダイヤフラム３０４に電流及び圧力が同時に加えられることにより、シーム溶接が引き起こされ、変形可能なダイヤフラム３０４を外側リング３０６に取り付けることができる。抵抗シーム溶接は、一例である。
他の例では、レーザー溶接プロセス、他の精密溶接プロセスまたはそれらの任意の組み合わせを介し、変形可能なダイヤフラム３０４を外側リング３０６に固定することができる。

図６は、外側リング６０４が圧力送信機ハウジングにろう付けされ、ダイヤフラム６０２が外側リング６０４に抵抗溶接された後の、ダイヤフラム構造６００の特定の実施態様の下面図である。ダイヤフラム６０２は、装着構造６０６および複数のリッジ６１０を含む。ダイヤフラム６０２と外側リング６０４との間の抵抗溶接シームは、一般的に、６０８で示されている。

特定の実施態様では、ダイヤフラム構造６００を二つに分離することにより、外側リング６０４をステンレス鋼ハウジングにろう付けすることが可能であり、別個のプロセスを介して、ダイヤフラム６０２を外側リング６０４に抵抗シーム溶接することが可能である。ダイヤフラム６０２は、外側リング６０４の内径付近で外側リング６０４に溶接されている。外側リング６０４の取り付けをダイヤフラム６０２の取り付けから分離することにより、有効なダイヤフラム領域、すなわち、流体圧力に応じて変形可能なダイヤフラム６０２の部分について、ろう付けプロセスの結果である歪みが低減される。特定の例では、ダイヤフラム６０２は、外側リング６０４と異なる材料で形成することができる。例として、外側リング６０４をタンタルから形成することができ、変形可能なダイヤフラム６０６をハステロイ、金、ジルコニウム、白金、チタン、他の材料またはこれらの任意の組み合わせから形成することができる。

他の特定の実施態様では、外側リング６０４およびダイヤフラム６０２は、異なる厚さを有することができる。特定の例では、顧客の要求に応じるため、及び、例えば圧力感度のような特定の性能パラメータを向上させるために、異なるダイヤフラム厚さを使用することができる。
製造では、特定の実施に応じて、異なる厚さを有する様々なダイヤフラムに対して同一の外側リング６０４を使用することができる。特定の実施態様では、外側リング６０４からのダイヤフラム６０２の分離により、異なる変形可能なダイヤフラム６０２に同じ外側リング６０４を使用することができるように、同じ部品上により薄いダイヤフラム材料を溶接することのできる取り付けプロセスの使用が許容される。

特定の例では、ダイヤフラム構造６００をダイヤフラム６０２と別個の外側リング６０４とに分離することにより、ダイヤフラム６０２のばね率性能を改善することができる。さらに、部品としては、ろう付けによるダイヤフラム６０２の外周における変形領域を低減または除去できるため、一個ずつの性能のばらつきを低減することができる。加えて、そのような変形領域の除去または低減により、長期的な耐久性が向上する。

また、ダイヤフラム６０２からの外側リング６０４の分離により、ダイヤフラム６０２の性能に影響を与えることなく、ガスケット領域により厚いライニングを使用することが許容される（すなわち、より厚い外側リング６０４を使用することができる）。さらに、そのような分離により、タンタル外側リング６０４を持つ部品に対して、他の種類の材料、例えば、ハステロイ、金、ジルコニウム、白金、チタン、他の材料またはそれらの任意の組み合わせからなるダイヤフラムを供給するための潜在性が向上する。特定の例では、所望の性能特性、入手可能性、コストまたはそれらの任意の組み合わせに基づき、ダイヤフラム材料を選択することができる。

図７は、図６の線７−７に沿って取得された、図６のダイヤフラム構造６００の断面図７００である。ダイヤフラム構造６００は、装着構造６０６および対応する受け構造７０６において抵抗シーム溶接６０８を介してダイヤフラム６０２に連結されている、外側リング６０４を含む。ダイヤフラム６０２は、複数のリッジ６１０を含む。外側リング６０４は、ろう付け接合７２４を介して、プロセス送信機ハウジング７２０のフランジ部分７２２に結合されている。プロセス送信機ハウジング７２０は、一般的に７３０で示されている、実質的に非圧縮性である充填流体が充填されている、流体キャビティ７２６および毛細管７２８を画定する。

特定の例では、動作中、ダイヤフラム６０２は、流体圧力に応じて変形し、実質的に非圧縮性である充填流体７３０を圧縮し、充填流体７３０に圧縮性の力を加えることができる。加えた圧力は、毛細管７２８に連結されたセンサ、例えば、図１に図示する毛細管１４８、１５８に連結されたセンサ回路１３６により、検出することができる。

図８は、成形されたダイヤフラムおよび別個の外側リングを有する、ダイヤフラム構造を製造する方法の特定の例示的な実施態様の流れ図である。８０２では、プロセス送信機ハウジングに付随するフランジの部分にろう付け材料を配設する。フランジ部分は、円形であることができ、流体キャビティ、例えば、図３に図示する流体キャビティ３１４を囲む（外接する）、内径（Ｄ）を有することができる。

８０４に進み、変形可能なダイヤフラムを受けるように適合されたダイヤフラム受け構造を含む、外側リングをろう付け材料上に配置する。

８０６に進み、外側リングをフランジの円形部分にろう付けする。ろう付けプロセスは、フランジ、ろう付け材料および外側リングの温度を上昇させ、構造を冷却し、外側リングをフランジに溶接することを含む。

続いて８０８では、変形可能なダイヤフラムを外側リングの受け構造に配置する。８１０に進み、変形可能なダイヤフラムを外側リングの受け構造に溶接する。方法は、８１２で終結する。

図９は、成形されたダイヤフラムおよび別個の外側リングを含む、送信装置を製造する方法の第二の特定の例示的な実施態様の流れ図である。９０２では、耐腐食性材料から形成されたプロセス送信機ハウジングのフランジに対し、ダイヤフラム受け構造を含む外側リングをろう付けする。特定の実施態様では、耐腐食性材料がステンレスであり、外側リングがタンタルから形成されている。特定の例では、複数の外側リングをそれぞれの送信機ハウジングに同時にろう付けすることができる。

続いて９０４では、ダイヤフラム受け構造上に、実質的に径の全体にわたって変形可能であるダイヤフラムの取り付け部分を配置する。特定の実施態様では、約２ミルのダイヤフラム厚さを有するダイヤフラムが選択される。他の特定の実施態様では、ダイヤフラムは、ハステロイ、金、ジルコニウム、白金、チタン、他の材料またはそれらの任意の組み合わせから形成される。

９０６に進み、取り付け部分においてダイヤフラムを外側リングに溶接し、ダイヤフラムと外側リングとの間に溶接シールを形成する。方法は、９０８で終結する。

特定の実施態様では、外側リングは、内径を有し、ダイヤフラム受け構造は、内径に隣接している。ダイヤフラムは、外側リングのダイヤフラム受け構造に対応する装着構造を含み、溶接シールは、ダイヤフラム受け構造と装着構造との間に形成されている。

他の特定の実施態様では、ダイヤフラムを外側リングに溶接することは、外側リングのダイヤフラム受け構造に対してダイヤフラムの装着構造を配置し、外側リングおよびダイヤフラムの少なくとも一つに電流を加え、そして、同時に、外側リングおよびダイヤフラムを共に押圧し、ダイヤフラムを外側リングに抵抗溶接することを含む。

特定の例では、方法は、さらに、プロセス送信機のための所望の性能パラメータを決定することを含む。そのような性能パラメータは、プロセス送信機の使用法に基づいて決定することができる。所望の性能パラメータを満たす、ダイヤフラムの材料組成（例えば、ハステロイ、金、ジルコニウム、白金、チタンまたは他の材料）および対応するダイヤフラム厚さを決定し、所望の性能パラメータを満たす、材料組成から形成され、対応するダイヤフラム厚さを有する、ダイヤフラムを選択する。

概して、先の例は、圧力送信機および分離ダイヤフラムに関連しているものの、異種金属を接合するプロセスを他の構造にも適用できることが理解されるべきである。方法及びそれに関連する構造は、第一の材料を第二の材料にろう付けし、第三の材料を第二の材料に溶接するための技術の特定の例を示したものであり、結果としての構造が、異なる熱膨張係数を有するろう付け材料によって引き起こされるかもしれない欠陥がないようにするものである。

好ましい実施態様を参照しながら本発明を記載したが、当業者は、本発明の本質および範囲を逸することなく、形態および詳細を変更することができることを認識する。

Claims (16)

1. プロセス送信機であって、
   第一の材料から形成されている耐腐食性ハウジングであって、フランジ部分を含む耐腐食性ハウジングと、
   第二の材料から形成されている外側リングであって、前記フランジ部分にろう付けされ、内径を有する外側リングと、
   第三の材料から形成されている変形可能なダイヤフラムであって、前記変形可能なダイヤフラムと前記内径に隣接する前記外側リングとの間の溶接シームにおいて、前記外側リングに溶接され、前記溶接シームが流体シールを形成しているダイヤフラムと、
   を含み、
   前記ダイヤフラムが前記外側リングに抵抗シーム溶接されており、
   前記外側リングが、前記内径に隣接して配された立ち上がった面を有するダイヤフラム受け構造を含み、
   前記変形可能なダイヤフラムが、前記ダイヤフラム受け構造と嵌合するように構成された装着構造を含み、
   前記第一、第二、及び第三の材料が互いに異なっており、
   前記溶接シームが、前記ダイヤフラム受け構造と前記装着構造との間に形成されている、プロセス送信機。
2. 前記外側リングが、前記変形可能なダイヤフラムの第二の厚さよりも大きい第一の厚さを有する、請求項１記載のプロセス送信機。
3. 前記第二の材料がタンタルを含む、請求項１記載のプロセス送信機。
4. 前記第三の材料がハステロイおよびチタンのうち一つを含む、請求項１記載のプロセス送信機。
5. 前記第三の材料が金、ジルコニウムおよび白金のうち一つを含む、請求項１記載のプロセス送信機。
6. 前記第一の材料がステンレス鋼を含む、請求項１記載のプロセス送信機。
7. 圧力送信機を製造する方法であって、
   耐腐食性の第一の材料から形成されたプロセス送信機ハウジングのフランジに対し、立ち上がった面を有するダイヤフラム受け構造を含むとともに第二の材料から形成された外側リングをろう付けする工程と、
   実質的に径の全体にわたって変形可能であるとともに第三の材料から形成されたダイヤフラムの装着構造を、前記ダイヤフラム受け構造上に配置する工程と、
   前記ダイヤフラムを前記外側リングに溶接し、前記ダイヤフラムと前記外側リングとの間に溶接シームを形成する工程であって、前記溶接シームは流体シールを形成する工程と、
   を含み、
   選択されたダイヤフラムを外側リングに溶接する工程が、
   電流を前記外側リングおよび前記ダイヤフラムのうち少なくとも一つに加える工程、及び、
   同時に、前記外側リングおよび前記ダイヤフラムを共に押圧し、前記ダイヤフラムを前記外側リングに抵抗シーム溶接する工程、を含み、
   前記外側リングが、当該外側リングの内径に隣接して配されたダイヤフラム受け構造を含み、
   前記変形可能なダイヤフラムが、前記ダイヤフラム受け構造と嵌合するように構成された装着構造を含み、
   前記第一、第二、及び第三の材料が互いに異なっており、
   前記溶接シームが、前記ダイヤフラム受け構造と前記装着構造との間に形成される、方法。
8. 前記プロセス送信機ハウジングがステンレス鋼で形成され、前記外側リングがタンタルで形成されている、請求項７記載の方法。
9. 前記ダイヤフラムがハステロイ、金、ジルコニウム、白金およびチタンのうち一つを含む、請求項８記載の方法。
10. 前記ダイヤフラムが、約２ミルのダイヤフラム厚さを有する、請求項７記載の方法。
11. ダイヤフラムを選択する工程が、
    プロセス送信機のための所望の性能パラメータを決定することと、
    所望の性能パラメータを満たす、材料組成および対応するダイヤフラム厚さを決定することと、
    所望の性能パラメータを満たす、材料組成から形成され、対応するダイヤフラム厚さを有する、ダイヤフラムを選択することと、
    を含む、請求項７記載の方法。
12. 外側リングをろう付けする工程が、複数の外側リングをそれぞれの送信機ハウジングに同時にろう付けすることを含む、請求項７記載の方法。
13. 送信装置であって、
    流体キャビティを囲む第一の内径を有し、第一の材料から形成されたフランジ部分と、
    前記第一の内径に対応する第二の内径を有する外側リングであって、前記第二の内径に隣接する、立ち上がった面を有するダイヤフラム受け構造を含み、第二の材料から形成された外側リングと、を含み、
    前記外側リングは、前記フランジ部分にろう付けされており、
    前記受け構造と嵌合するように寸法設定された装着構造を含み、第三の材料から形成された変形可能なダイヤフラムを含み、
    前記ダイヤフラム受け構造と前記装着構造との間の溶接シームにおいて、前記変形可能なダイヤフラムが前記外側リングに溶接されており、前記溶接シームは流体シールを形成しており、
    前記変形可能なダイヤフラムが、前記外側リングに抵抗シーム溶接されており、
    前記第一、第二、及び第三の材料が互いに異なっている、
    送信装置。
14. 前記変形可能なダイヤフラムが、前記外側リングの第二の厚さよりも小さい第一の厚さを有する、請求項１３記載の送信装置。
15. 前記外側リングがタンタルを含む、請求項１３記載の送信装置。
16. 前記ダイヤフラムがハステロイ、金、ジルコニウム、白金およびチタンのうち少なくとも一つを含む、請求項１５記載の送信装置。

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