JPH0665842U

JPH0665842U - リモートシール型差圧・圧力発信器

Info

Publication number: JPH0665842U
Application number: JP1168593U
Authority: JP
Inventors: 宏窪田
Original assignee: 山武ハネウエル株式会社
Priority date: 1993-02-23
Filing date: 1993-02-23
Publication date: 1994-09-16

Abstract

(57)【要約】【目的】高温強度の低い耐蝕材料によるシールダイヤ
フラム機械的強度不足にによって、被測定流体が高温状
態である場合の変形問題を防ぎ、測定精度の安定化を図
る。【構成】キャピラリチューブ５の延長端の測圧端７
に、タンタル等による耐蝕性材料からなるシールダイヤ
フラム６を有する。その波形部でプロセス流体側の外周
寄り部分に、シールダイヤフラム材料よりも高温強度を
有するタンタル系アモルファス等の耐蝕性金属被膜２０
をコート処理により設ける。また、シールダイヤフラム
波形部の封入液側の外周寄り部分に、シールダイヤフラ
ム材料よりも高温強度を有する金属被膜を設ける。さら
に、シールダイヤフラム波形部の外周寄りの両面部分
に、シールダイヤフラム材料よりも高温強度を有する耐
蝕性金属被膜を設けたりする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、たとえば高温流体や腐食性流体等の各種プロセス流体の圧力等を検出するために被測圧部側に臨む少なくとも一つの測圧端を検出部ボディから導出したキャピラリチューブの延設端に有するリモートシール型の差圧・圧力発信器に関する。

【０００２】

【従来の技術】

各種のプロセス流体の圧力等を測定するために用いられるリモートシール型の差圧または圧力発信器（差圧・圧力発信器という）は、強腐食性、高粘性、凝縮性、高温、金属の析出等を有するプロセス流体の測定用として用いて効果的なものである。

【０００３】すなわち、この種のリモートシール型差圧・圧力発信器は、その発信器本体側で圧力検出を行なう検出部ボディから離れた被測圧部側にプロセス接液用のシールダイヤフラムを測圧端として二カ所または一カ所に設けるとともに、これら測圧端と検出部ボディとの間をキャピラリチューブでつなぎ、その内部に圧力伝達媒体としてシリコンオイル等の封入液を封入してなる液封構造とされている。そして、この種のリモートシール型差圧・圧力発信器は、たとえば石油精製プラントにおける高温反応塔等といった密閉タンク内で上、下二位置の差圧またはタンク内圧を大気圧との圧力差にて検出することにより液面測定を行なう場合などに用いられる。

【０００４】このようなリモートシール型差圧・圧力発信器において、たとえば差圧発信器の概略構成を図９を用いて説明すると、全体を符号１で示すリモートシール型差圧発信器は、その内部に一対をなす受圧空間２Ａ，２Ｂおよびその圧力差を検出する圧力検出センサ３等を備えた検出部ボディ４と、この検出部ボディ４の各受圧空間２Ａ，２Ｂにキャピラリチューブ５Ａ，５Ｂを介してそれぞれ接続された測圧端としてのシールダイヤフラム６Ａ，６Ｂを有する高、低圧圧力取出部７Ａ，７Ｂとを備えている。

【０００５】また、これら各圧力取出部７Ａ，７Ｂのシールダイヤフラム６Ａ，６Ｂによる内方室からキャピラリチューブ５Ａ，５Ｂを介して連続する検出部ボディ４の対応する受圧空間２Ａ，２Ｂにかけての空間部内には、それぞれ圧力伝達媒体としてシリコンオイルなどの封入液８が封入されている。

【０００６】そして、上述した差圧発信器１の各圧力取出部７Ａ，７Ｂは、被測圧部としてのタンク９に設けられた高、低圧圧力取出用孔９Ａ，９Ｂに連結され、その受圧素子としてのシールダイヤフラム６Ａ，６Ｂがタンク９内に臨み、タンク９下方でその内部流体中に臨む高圧側のシールダイヤフラム６Ａにて液面高さｈによるヘッド圧を、またタンク９上方でタンク内室に臨む低圧側のダイヤフラム６Ｂにてタンク内圧を測定し、これらの差圧によりタンク９内の液面位置（高さｈ）を測定するような構成とされていた。

【０００７】なお、圧力発信器では、上述した検出部ボディ４内の受圧空間２Ａ，２Ｂのうちの一方を大気圧室とし、そのキャピラリチューブ５Ａを大気に開放するようになっている。そして、他方のキャピラリチューブ５Ｂが、測圧端としてのシールダイヤフラム６Ｂを有する圧力取出部７Ｂを、タンク９の一部に形成される圧力取出用孔９Ｂに対しタンク内圧を測定可能に設けることで、このタンク内圧と大気圧との圧力差により測定し、タンク９内の液面位置（高さｈ）を測定し得るものである。

【０００８】ところで、上述したリモートシール型差圧・圧力発信器１において、その測圧端７（７Ａ，７Ｂ）は、概略図１０に示すような構造となっている。すなわち、測圧端７は、ステンレス等により形成されるダイヤフラムベース１０とその接液側に臨むダイヤフラム受面１０ａに沿って配設され、その周縁部がベース１０側に溶接等で固着されるシールダイヤフラム６（６Ａ，６Ｂ）を備えている。ここで、このようなシールダイヤフラム６は、被測定流体が塩酸や塩素ガス等のように腐食性を有する場合には、一般的なステンレス（ＳＵＳ）等では持たないため、タンタル（Ｔａ）、モネル等のような耐蝕性を有する金属材料で形成されている。

【０００９】また、図中１１は被測定流体が腐食性流体である場合においてステンレス等によるベース１０部分での耐蝕性を保障するためにベース１０の接液側を保護するように設けられる略環状のカバーで、このカバー１１を用いた場合は、シールダイヤフラム６は、その周縁部をカバー１１内周縁に溶接等で固着するようになっている。ここで、このようなカバー１１も、上述したシールダイヤフラム６と同様に、タンタル（Ｔａ）、モネル等の耐蝕性を有する金属材料で形成される。なお、５（５Ａ，５Ｂ）は検出部ボディ４から導出されたキャピラリチューブである。

【００１０】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上述したようにシールダイヤフラム６等をタンタル等の耐蝕性を有する金属材料で形成しても、このようなタンタル等は高温条件下での機械的強度が弱いため、高温状態では、シールダイヤフラム６の機械的強度が低下し、これによりこのシールダイヤフラム６がが変形し、その結果として測定精度が劣化するという問題を避けられないものであった。

【００１１】特に、シールダイヤフラム６の材料として用いるタンタルの熱膨張係数は６．５×１０^-6であるのに対し、その周縁部が固着されるダイヤフラムベース１０の材料であるステンレスの熱膨張係数は１０×１０^-6である。

【００１２】したがって、室温から高温状態となると、ステンレスによるベース１０がダイヤフラム６を放射方向に引っ張るように延びた後に、再び室温状態となったりすると、ベース１０側は元の形状に戻るも、ダイヤフラム６側は、上述したように高温時の機械的強度が弱いために、上述した変位に耐えられず、延びたままの状態に変形することから、測定精度が劣化してしまうものであった。特に、被測定流体側が負圧である場合には、上述したような延びた状態にあるシールダイヤフラム６は、被測定流体側に反転して膨出する状態となり、この場合にも測定精度の面等で問題となるものであった。さらに、上述したようにシールダイヤフラム６が延びると、ベース１０側のダイヤフラム受面１０ａ側の山や谷との間でずれを生じることを避けられず、オーバーロード時に着底がうまく行かないという問題もあった。

【００１３】本考案はこのような事情に鑑みてなされたものであり、被測定流体が腐食性を有しかつ高温状態にあるプロセス流体である場合にあっても、測定端でのシールダイヤフラムの耐蝕性と共に機械的強度をも確保し、ダイヤフラムベースとの熱膨張差に伴なう変形等を生じることを防ぎ、常に所要の状態でのダイヤフラム変位に伴なう測定精度を維持し、適切な圧力測定を行なえるリモートシール型差圧・圧力発信器を得ることを目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】

このような要請に応えるために本考案に係るリモートシール型差圧・圧力発信器は、検出部ボディから導出されたキャピラリチューブの延長端側の測圧端において、シールダイヤフラム波形部のプロセス流体側で少なくとも外周寄りの部分に、タンタル等のシールダイヤフラム材料よりも高温強度を有するタンタル系アモルファス等の耐蝕性金属材料による金属被膜を、コート処理等によって設けたものである。

【００１５】また、本考案に係るリモートシール型差圧・圧力発信器は、シールダイヤフラム波形部の封入液側で少なくとも外周寄りの部分に、タンタル等のシールダイヤフラム材料よりも高温強度を有するタンタル系アモルファスやクロム等の金属材料による金属被膜を設けたものである。

【００１６】さらに、本考案に係るリモートシール型差圧・圧力発信器は、シールダイヤフラム波形部の少なくとも外周寄りの両面部分に、タンタル等のシールダイヤフラム材料よりも高温強度を有するタンタル系アモルファス等の耐蝕性金属材料による金属被膜を設けたものである。

【００１７】

【作用】

本考案によれば、タンタル等によるシールダイヤフラムの波形部において、プロセス流体側または封入液側、あるいは両面側で少なくとも外周寄りの部分に、高温強度を有するタンタル系アモルファス等による耐蝕性金属材料等による金属被膜を形成することによって、被測定流体が高温状態にあるプロセス流体であってかつ腐食性を有するものである場合にも、耐蝕性を確保し、かつ高温条件下での機械的な強度を持たせ、高温状態でのステンレス等によるダイヤフラムベースとの熱膨張差に伴なう引張り変位に起因する延び等といった変形を抑えることが可能となる。

【００１８】

【実施例】

図１は本考案に係るリモートシール型差圧・圧力発信器の一実施例を示し、その要部である測圧端部分のみを示している。なお、リモートシール型差圧・圧力発信器における検出部を含めた全体の概略構成は前述した図９および図１０に例示した通りで、これらの図と同一または相当する部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

【００１９】さて、本考案によれば、図１に示したようなリモートシール型差圧・圧力発信器における測圧端７において、シールダイヤフラム６における波形部でのプロセス流体側（外面側）の少なくとも外周寄り部分に、タンタル等のシールダイヤフラム材料よりも高温強度を有するタンタル系アモルファス等の耐蝕性金属材料による金属被膜２０を、コート処理等によって設けたところを特徴としている。

【００２０】すなわち、一般にステンレス等の金属材料で形成されるダイヤフラムベース１０に対し、腐食性流体に対する耐蝕性を確保するためにタンタル等で形成されるシールダイヤフラム６やカバー１１等を溶接して設けた後、タンタル系アモルファスのような耐蝕性金属材料をスパッタ法等によってコート処理し、数μから数１０μ程度の金属被膜２０を形成する。

【００２１】そして、このような構成によれば、シールダイヤフラム６の高温状態での機械的強度を確保でき、これにより被測定流体が腐食性を有しかつ高温状態であるプロセス流体であっても、耐蝕性が損なわれないばかりでなく、高温時の機械的強度を確保でき、これにより従来のようなステンレスによるダイヤフラムベース１０との熱膨張差に伴なう延び等の変形を生じ難くくし、その結果としてこのシールダイヤフラム６による圧力測定での測定精度を確保し得るものである。

【００２２】ここで、上述した図１に示した実施例では、シールダイヤフラム６のプロセス流体側の面における外周寄りの部分に、カバー１１の外面をも含めてタンタル系アモルファス等の耐蝕性金属材料による金属被膜２０を、略環状に形成した場合を示している。また、このような耐蝕性金属材料による金属被膜２０でのコート厚さは、シールダイヤフラム６の外周側を厚くし、内周側を薄くすればよい。要は、高温状態での熱膨張に伴なう延び等の変形に対し、変形を防止できる程度の機械的強度を持たせるとよく、変形の大きいダイヤフラム６の外周側部分を厚くして補強機能を発揮させ、かつこの補強機能によって半径方向での応力を補強し、ダイヤフラム６での特性変化を小さくすればよい。

【００２３】そして、このようにすれば、シールダイヤフラム６において、高温時の引張り変位の状況から見て機械的強度が最も弱く、山や谷が放射方向に引っ張られて塑性変形を生じ易い部分の強度を補強することができる。

【００２４】ここで、上述したようにタンタル等によるシールダイヤフラム６の外周寄りの部分のみにタンタル系アモルファス等の耐蝕性金属材料による金属被膜２０を形成することで、機械的強度を保ち、変形を防ぐことができる理由は次の通りである。

【００２５】すなわち、タンタルによるダイヤフラム６では、加熱して高温状態となると、図４の（ａ）から（ｂ）に示す状態に移行し、前述したステンレスによるダイヤフラムベース１０との熱膨張係数の差によって、ダイヤフラム６が放射方向に引っ張られ、熱応力が発生し、かつダイヤフラム６の高温に対する機械的強度が低いために、同図（ｂ）中に示すような塑性変形を生じてしまう。すなわち、このようなダイヤフラム６では、ダイヤフラムベース１０に連結される外周寄りの山や谷が延びてつぶれてしまうことになる。

【００２６】これは、高温状態では、ダイヤフラム６には、図５に示したように、その外周部側に中央部寄りも大きな応力が加わることで理解されよう。なお、図中破線で示したのは、ダイヤフラム６に塑性変形が生じる応力の大きさを示す。

【００２７】したがって、上述したダイヤフラム６において高温時の機械的強度を増大させるためには、上述した応力が大きい部分のみを補強すればよいことは明かであろう。そして、このようなダイヤフラム６の外周寄りの部分のみに、高温強度を有する耐蝕性金属材料による金属被膜２０を形成した特性を、図３の（ａ）に示し、その利点は明らかである。

【００２８】しかし、このような図１に示した実施例構造には限定されず、たとえば図２から明らかなように、シールダイヤフラム６の全周にわたってタンタル系アモルファス等の耐蝕性金属材料による金属被膜２０を形成し、これによってダイヤフラム６に機械的な強度を持たせ、高温状態でのステンレス等のダイヤフラムベース１０との熱膨張差に伴なう引張り変位に起因する変形を抑えるような構成としてもよい。

【００２９】ここで、このようなダイヤフラム６の全面にわたって耐蝕性金属材料による金属被膜２０を形成した場合の特性を、図３の（ｂ）に示し、機械的強度を得て、高温時の変形を防止し得ることは理解されよう。尤も、上述した図３の（ａ）との比較から見ると、ダイヤフラム６の外周寄りの部分にのみに、高温強度を有する耐蝕性金属材料による金属被膜２０を形成した方が、ダイヤフラム６のコンプライアンス等の特性上で有利である。

【００３０】以上のような構成によれば、タンタル系アモルファスは、硬く、延性が少ないことから、ダイヤフラム６における高温時の機械的強度を増すことができ、従来のような高温状態での変形を抑制することができる。また、このようなタンタル系アモルファスは、耐蝕性も、タンタルと殆ど変わらず、所要の効果を得られるものである。ここで、上述したタンタル系アモルファス等の耐蝕性金属材料による金属被膜２０では、多少ピンホールがあっても、下地のダイヤフラム６もタンタル等の耐蝕性をもつ金属材料で形成されるために、耐蝕性の面での問題は生じることはない。さらに、上述した構成によれば、高温条件下での変形がないので、高温真空の分野でも使用可能で、その応用性は高い。

【００３１】図６ないし図８は本考案の別の実施例を示し、ここで図６はシールダイヤフラム６の封入液側で外周寄り部分に、シールダイヤフラム６の材料よりも高温強度を有する金属材料によって金属被膜２０を形成した場合を、図７はシールダイヤフラム６の封入液側の全面にわたって、金属被膜２０を形成した場合を示している。なお、このような内側の金属被膜２０は、ベース１０への溶接部分には形成しないようにすることが、溶接精度や耐蝕性を確保するうえで望ましい。

【００３２】このような構成によっても、前述した実施例と略同様に、ダイヤフラム６の高温時の機械的強度を確保し、変形問題を抑えることができる。たとえばこのような金属被膜２０の材料としては、前述したようなタンタル系アモルファスのような耐蝕性金属材料でもよいが、このダイヤフラム６の材料（タンタル）の熱膨張係数６．５×１０^-6と略等しい熱膨張係数６．２×１０^-6を有するクロム等を用いてもよい。要は、機械的強度があり、弾性のある金属材料をコート処理することで形成される金属被膜２０であればよい。ここで、図６に示すように外周部分にのみ環状の金属被膜２０を形成すると、ダイヤフラム６の全面での軟らかさを犠牲とせずに、強度を補強できるという利点がある。

【００３３】さらに、図８はシールダイヤフラム６の波形部の少なくとも外周寄りの両面部分に、シールダイヤフラム６の材料よりも高温強度を有するタンタル系アモルファス等の耐蝕性金属材料による金属被膜２０を、略同等に形成した場合を示している。これは、タンタル等によるダイヤフラム６に異質の材料（タンタル系アモルファスも含まれる）をコート処理して金属被膜２０を形成すると、ダイヤフラム６の山に変形が生じ、ダイヤフラム６の特性が変化する虞れがあるため、これを防止するようにしたものである。すなわち、同一材料の金属被膜２０を、ダイヤフラム６の同一対応個所に同等に形成すると、これら間での金属被膜２０形成時の変形が相殺され、ダイヤフラム６の山に変形が生ぜず、特性変化を防止できるためである。

【００３４】なお、本発明は上述した実施例構造に限定されず、検出部ボディ４やこれを測圧端７に連結する測圧側のキャピラリチューブ５との連結構造、さらにダイヤフラムベース１０やシールダイヤフラム６、カバー１１の組付け構造等を始めとして各部の形状、構造等を、適宜変形、変更することは自由である。

【００３５】また、本発明に係るリモートシール型の差圧・圧力発信器は、上述した実施例における液面計に限定されず、種々の分野における各種の機器、装置における差圧・圧力測定用として用いてその効果を発揮し得るものである。

【００３６】

【考案の効果】以上説明したように本考案に係るリモートシール型差圧・圧力発信器によれば、検出部ボディから導出されたキャピラリチューブの延長端側の測圧端において、シールダイヤフラム波形部のプロセス流体側、封入液側あるいは両面側で少なくとも外周寄りの部分に、タンタル等によるシールダイヤフラム材料よりも高温強度等を有するタンタル系アモルファス等の耐蝕性金属材料による金属被膜を、コート処理等によって設けるようにしたので、簡単な構造にもかかわらず、被測定流体が高温状態にあるプロセス流体であってかつ腐食性を有するものである場合にも、耐蝕性を確保し、かつ高温条件下での機械的な強度を持たせ、高温状態でのステンレス等によるダイヤフラムベースとの熱膨張差に伴なう引張り変位に起因する延び等といった変形を抑えることが可能となる。

【００３７】特に、タンタル系アモルファスは、硬く、延性が少ないことから、タンタルによるダイヤフラムにおける高温時の機械的強度を増すことができ、従来のような高温状態での変形を抑制することができる。また、このようなタンタル系アモルファスは、耐蝕性も、タンタルと殆ど変わらず、所要の効果を得られるものである。ここで、上述したタンタル系アモルファス等の金属被膜では、多少ピンホールがあっても、下地のダイヤフラムもタンタル等の耐蝕性を有する金属材料で形成されるために、耐蝕性の面での問題は生じることはない。

【００３８】さらに、本考案によれば、シールダイヤフラム波形部の少なくとも外周寄りの両面部分に、タンタル等のシールダイヤフラム材料よりも高温強度を有するタンタル系アモルファス等の耐蝕性金属材料による金属被膜を設けることにより、タンタル等によるダイヤフラムに異質の材料（タンタル系アモルファスも含まれる）をコート処理して金属被膜を形成しても、ダイヤフラムの山に変形が生じ、ダイヤフラム特性が変化するといった問題を防止することが可能となる。これは、同一材料の金属被膜を、ダイヤフラムの同一対応個所に同等に形成すると、これら間での金属被膜形成時の変形が相殺され、ダイヤフラムの山に変形が生ぜず、特性変化を防止できるためである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係るリモートシール型差圧・圧力発信
器の一実施例を示し、要部である測圧端部分の拡大断面
図である。

【図２】本考案の変形例を示す測圧端部分の拡大断面図
である。

【図３】本考案を特徴づける金属被膜による効果を説明
するための特性図で、（ａ）は図１の構造、（ｂ）は図
２の構造による特性図である。

【図４】測圧端でのシールダイヤフラムの高温時の変形
状態を、（ａ），（ｂ）により説明するための概略説明
図である。

【図５】従来のシールダイヤフラム構造による特性を示
す図である。

【図６】本考案の他の実施例を示す概略図である。

【図７】図６の変形例を示す概略図である。

【図８】本考案のさらに別の実施例を示す概略図であ
る。

【図９】リモートシール型差圧・圧力発信器の検出部構
造の従来例を説明するための概略図である。

【図１０】リモートシール型差圧・圧力発信器の測圧端
構造を示す概略断面図である。

【符号の説明】

１リモートシール型差圧・圧力発信器４検出部ボディ５キャピラリチューブ６シールダイヤフラム７測圧端８封入液１０ダイヤフラムベース１１カバー２０金属被膜

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】互いに画成して形成される一対の受圧空
間およびその圧力差を検出する手段を有する検出部ボデ
ィと、この検出部ボディの各受圧空間内から導出されて
圧力伝達用の封入液が封入されている少なくとも一本の
キャピラリチューブの延長端に連接され被測圧部に臨む
シールダイヤフラムを有する測圧端を備えてなるリモー
トシール型差圧・圧力発信器において、前記シールダイヤフラム波形部のプロセス流体側で少な
くとも外周寄り部分に、シールダイヤフラム材料よりも
高温強度を有する耐蝕性金属材料による金属被膜を設け
たことを特徴とするリモートシール型差圧・圧力発信
器。
【請求項２】互いに画成して形成される一対の受圧空
間およびその圧力差を検出する手段を有する検出部ボデ
ィと、この検出部ボディの各受圧空間内から導出されて
圧力伝達用の封入液が封入されている少なくとも一本の
キャピラリチューブの延長端に連接され被測圧部に臨む
シールダイヤフラムを有する測圧端を備えてなるリモー
トシール型差圧・圧力発信器において、前記シールダイヤフラム波形部の封入液側で少なくとも
外周寄り部分に、シールダイヤフラム材料よりも高温強
度を有する金属被膜を設けたことを特徴とするリモート
シール型差圧・圧力発信器。
【請求項３】互いに画成して形成される一対の受圧空
間およびその圧力差を検出する手段を有する検出部ボデ
ィと、この検出部ボディの各受圧空間内から導出されて
圧力伝達用の封入液が封入されている少なくとも一本の
キャピラリチューブの延長端に連接され被測圧部に臨む
シールダイヤフラムを有する測圧端を備えてなるリモー
トシール型差圧・圧力発信器において、前記シールダイヤフラム波形部の少なくとも外周寄りの
両面部分に、シールダイヤフラム材料よりも高温強度を
有する耐蝕性金属材料による金属被膜を設けたことを特
徴とするリモートシール型差圧・圧力発信器。