JPH07505950A - 炎阻止ヘッダ付きモジュラ・トランスミッタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称 炎阻止ヘッダ付きモジュラ・トランスミッタ発明の背景 本発明はプロセス圧力ラインに結合される炎阻止または消炎ヘッダ付きのモジュ ラ式トランスミッタに関する。

圧力ドランスミッタの外部雰囲気内や、トランスミッタ内の圧力センサで検知さ れようとしているプロセス流体内には、しばしば可燃性の混合物が存在する。種 々のタイプの防護手段で、トランスミッタ内部の可燃性ガスの発火がトランスミ ッタ外部の可燃性混合物を発火させる可能性が低減されている。例えば、トラン スミッタのカバーは、ガスがトランスミッタから漏れ出るにつれて、発火したガ スの温度をトランスミッタの外部の可燃性混合物の発火に必要な温度以下にまで 冷却させるような、消炎性ねじて締め付けられている。

ある種のトランスミッタには、１つの防護手段が故障または損傷した後でも、ト ランスミッタの外部の可燃性混合物の発火の可能性を低減できるように、多重防 護装置が設置されている。ある応用においては、消炎通路は、０リングのような 弾性シールおよび遮断ダイアフラムのような薄膜遮蔽材が損傷されたり、遮断流 体が漏れ出て溶接（結合）部が壊された後においてさえも、トランスミッタ内部 の可燃性混合物の発火を効果的に抑止できるようなものであることが望まれる。

本出願人に譲渡されたウォリッシュ（Ｖａｔ　１ｓｈ）等の米国特許第４９７０ ８９８号明細書には、消炎作用をもたらすような形状に構成された流体充満通路 をプラグに内蔵させたトランスミッタが開示されている。

ある圧力ドランスミッタでは、同様に本出願人に譲渡されたフリック（Ｆｒｉｃ ｋ　）等の米国特許第４８３３９２２号明細書に開示された、遮断装置からの圧 力流体を圧力センサヘ導くチューブに結合するためにテーパ付きの機械的シール か用いられるトランスミッタのような、モジュラ構造か利用される。

発明の概要 本発明はプロセス流体の圧力を検知するためのトランスミッタを含む。圧力セン サはトランスミッタに収容されていて、圧力を代表する出力を発生する。ヘッダ は、外部表面上のチャンバと、前記チャンバから、トランスミッタの内部にある ヘッダの内部表面上のテーパ付き開口に延びている通路とを有する。通路は、セ ンサに通ずる入口管を受け入れるような形状のテーパ付き開口の近くの第１の部 分と、前記チャンバに開口する第２のフレーム遮断部分とを有する。可撓性遮断 ダイアフラムはチャンバ上に横たわって覆うようにヘッダに封着される。ダイア フラムはその外表面に作用するプロセス流体の圧力を、チャンバ、通路および入 口管に充満された実質上非圧縮性の充填流体に伝達する。圧力センサは、遮断ダ イアフラム上に作用する圧力によってもたらされる充填流体の圧力を検知する。

テーパ付きシールが、入口管の周囲のテーパ付き開口に押し込まれる。そこでは 、ヘッダがセンサと隣り合って（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　）充填流体をシールする 。通路の炎遮断用第２部分は、入口管の周りのテーパ付きシールおよび入口管の 内部をプロセス流体から炎遮断するような形状にされる。

図面の簡単な説明 図１は、本発明による絶対圧またはライン圧測定、検知用圧力ドランスミッタの 断面図である。

図２は、図１に示した炎遮断構造の拡大図である。

図３は、図１に示したチューブ・クランプ構造の上面図である。

図４は、本発明による差圧トランスミッタ用ヘッダの断面図である。

好ましい実施例の詳細な説明 図１の圧力ドランスミッタ８はプロセス圧力ラインに接続されるための炎阻止ヘ ッダ１６を有する。トランスミッタ８は、前記ヘッダ１６並びに、配線カバー１ ２および電子回路カバー１４で閉塞された開口を有するハウジング１０を備える 。トランスミッタ８は圧力を表わす信号を発生する圧力センサ１８を収容し、前 記センサの出力リード線２０は第１回路基板２２に接続され、前記回路基板はセ ンサ信号を処理するための回路を含む。回路基板２２のリード線２４は回動カッ プリング２６を介して回路基板２８に接続される。回路基板２８は圧力を表わす 出力信号を発生する回路を含み、前記出力信号は密封貫通接続３０を経て配線室 ３２に結合される。

配線室３２は、シールド線束（ｃｏｎｄｕｉｔ　）入口３６からのループ回路リ ード線３４を受ける。ループ回路リード線３４は密封貫通接続３０に接続され、 伝送された出力信号を受信する。壁３８は配線室３２をセンサ室４０から隔離し て封止する。

カバー１２．１４、ヘッダ１６、線束３６およびハウジング１０間のねし結合は 、トランスミッタ室３２．４０内で起こり得る火花を閉じ込めるための消炎結合 となる。このような炎の閉込めは圧力センサ１８とは独立にもたらされる。

図２を参照すると、遮断ダイアフラム４４の外表面４２はトランスミッタ外部の プロセス流体からの圧力を受ける。図示してはいないが、このようなプロセス流 体は種々のフランジや接合管によってトランスミッタに結合されることができる 。遮断ダイアフラム４４は可撓性であり、プロセス流体の圧力によってもたらさ れる力を流体的に絶縁された内側表面４６に伝達する。遮断ダイアフラム４４の 外周は、チャンバ４８を覆うようにヘッダ１６に溶接して封止されており、プロ セス流体をチャンバ４８の内部から遮断する。チャンバ４８は、遮断ダイアフラ ム４４によって伝達された圧力を受ける、シリコーン浦のような、実質上非圧縮 性の流体５０で満たされる。

図１および２を参照すると分かるように、ヘッダ１６内の通路５４は、チャンバ ４８からトランスミッタ８の内部へ向って、ヘッダ１６のテーパ付き開口５６ま で延びている。通路５４の第１部分５８は圧力センサ１８に向けて開口する入口 管５２の端部５９を受け入れるような形に構成されている。

充填流体とも称される遮断流体５０は、チャンバ４８、通路５４、および入口管 ５２に充満しているので、遮断ダイアフラムの内表面４６から圧力センサ１８へ 圧力を伝達する。テーパ付きシール６０がテーパ付き開口５６に押し込まれて入 口管５２の周囲を封止し、充填流体５０の漏出を防止する。

テーパ付きシール６０は、典型的には、より柔軟な部材６０Ａとより固い裏当て 板６０Ｂとよりなり、後者はより柔軟な部材が入口管５２に対してきつく押圧さ れるのを可能にする。半可撓性材６２が、センサ周囲の隙間およびヘッダ１６の 内部空所を満たすように、圧力センサ１８上に注ぎ込まれるので、それが固化し た後では緩衝取付けが提供される。

材料６２は、図１では模式的に示されている。図示のように、材料６２は、それ か配線２０と接触することがないように、入口管に対して斜めに、センサ１８の 半分程度を覆うようにヘッダ１６内に充満されるのが好ましい。

図２．３に示すように、シールを維持するためにプレート６４がテーパ付きシー ル６０上に押し付けられる。プレート６４の反対側のねじ６６が、プレート６４ をヘッダの内側に形成された肩面に向かって締め付ける。プレート６４かシール ６０のより固い部材６０Ｂに圧力を及はし、より柔軟な部材６０Ａか入口管５２ および開口５６の周囲に対して強制的に封止されるようにする。これにより、充 填流体５ｏがテーパつき開口５６を通って洩れ出るのを確実に防止するであろう 。

センサ室４０はセンサのための配線および付勢された電子部品を含む。トランス ミッタの外部のプロセス流体は可燃ガスであることがあるので、仮に遮断ダイア フラム４４が破損して充填流体５０が漏れ出し、シール６０または圧力センサ１ ８が露出されてしまうような事故が起こった場合でも、室４０はプロセス流体か ら隔離されているのが望ましい。さらに防炎結合部が、機械的結合であるか、溶 接であるかを問わず、トランスミッタ内部のセンサ１８のモジュラ（ｍｏｄｕｌ ａｒ　）構造を、事故の間中炎から遮断していることが望ましい。

通路５４の第２部分７０がチャンバ４８とテーパ付きシール６０との間に配置さ れ、トランスミッタ内部およびセンサ１８とトランスミッタ外部との間の炎遮断 通路を構成する。

第２通路部分７０は、機械的結合部や溶接部の無いヘッダ１６の一部を貫通して 延びるように位置決めされている。さらに第２通路部分７０の形状は、炎遮断機 能を有し、入口管５２の周りのテーパ付きシール６０をプロセス流体から遮断す るようにされている。図示のように、第２通路部分７０は典型的には、炎がこの 第２通路部分に沿って進む時に燃え続けることかできないような、非常に小径の 管状にされている。

放電加工のような新加工技術が、第２通路部分７０の所要長さを最小にするだめ の、より小径の孔を第２通路部分に形成することを可能にした。第２通路部分７ ０の流体的な応答時間を改善するためには、その長さが短いことが望まれる。

好ましい実施例では、長さが約８．１ｍｍ、直径が約０．３４ｍｍであった。

通路５４の第２部分７０が室４０をプロセス流体から炎的に遮断するので、セン サ１８は別途の炎遮断を必要としない。

その代わりに、トランスミッタ８の現実の構造および特別なヘッダ１６が炎の遮 断とそれからの保護をもたらす。それ故に、炎の遮断とそれからの保護を維持し ながら、固体ゲージ圧センサのような多種多様なセンサをトランスミッタ８の内 部に装備することかできる。外部からセンサへの炎の通路は通路５４の第２部分 を通るものだけであり、また通路は均一な単一部材を貫通しており、かつ複数の 部品や組立てて構成されることはないから、通路５４はより信頼性に富み、コス ト面でも有利であるのみならず、個別のテストも必要としない。さらに、本発明 によれば、プロセス流体の発火（点火）ポテンシャル以上のエネルギレベルをセ ンサ１８や電子回路に使用することが可能になる。また、もしもセンサ１８また はセンサ室４０の回路で火花が生じたとしても、通路５４が炎からプロセス流体 を保護するであろう。

図４には、本発明を差圧トランスミッタ８０に適用した他の実施例か示されてい る。図１に示したトランスミッタ８のそれと類似のハウジング、カバー、および 電子回路がトランスミッタ８０にも含まれているが、図示はされていない。図４ には、差圧トランスミッタ８０のヘッダ部８２のみが断面で示されている。トラ ンスミッタ８０は、プロセス流体の２つの相異なる圧力間の差圧を表わす出力を 発生する差圧センサ８４を含む。圧力センサ８４の両側から外向きに延びる２つ の入口管５２Ａ、５２Ｂがセンサに開口している。図２に概略的に示されたトラ ンスミッタ８の消炎部分が、差圧トランスミッタでは基本的には２重に設けられ る。第１の通路５４Ａは入口管５２Ａの端部を受け入れて差圧センサ８４の１端 から下方へ向かってチャンバ４８Ａまで延び、一方策２の通路５４Ｂは入口管５ ２Ｂの端部を受け入れて差圧センサ８４の反対端から下方へ向かってチャンバ４ ８ＢＡまで延びている。

基本的にはトランスミッタ８のダイアフラム４４と同じである２つの遮断ダイア フラム４４Ａ、４４Ｂが、それぞれチャンバ４８Ａ、４８Ｂを覆ってヘッダ８２ に溶接され、封止されている。ダイアフラム４４Ａは、その外表面４２Ａに加え られる流体圧をチャンバ４８Ａ１通路５４Ａ１および入口管５２Ａに充満された 事実上非圧縮性の遮断流体５０に伝達する。同様にダイアフラム４４Ｂは、その 外表面４２Ｂに加えられる流体圧をチャンバ４８Ｂ１通路５４Ｂ１および入口管 ５２Ｂに充満された事実上非圧縮性の遮断流体５ｏに伝達する。差圧センサ８４ は、入口管５２Ａからのセンサ開口における遮断流体５０と、入口管５２Ｂから のセンサ開口における遮断流体５０との間の差圧を検知する。

差圧センサ８０はさらに、２つのテーパ付き開口５６Ａ１５６Ｂ、２つのテーパ 付きシール６０Ａ、６０Ｂ、２つの第１部分５８Ａ、５８Ｂ、および基本的には 前述したトランスミッタ８の消炎部分と同じ機能を果たす通路５４Ａ、５４Ｂの 炎遮断用第２部分７０Ａ、７０Ｂを含む。同様に、プレート６４Ａ、６４Ｂがそ れぞれテーパ付きシール６０Ａ、６０Ｂを押し下げてシール機能を維持する。こ のようにして、外表面４２Ａにおけるプロセス流体の圧力と外表面４２Ｂにおけ るプロセス流体の圧力との差圧が検知されると共に、差圧センサ８４を含むトラ ンスミッタ８０の全ての内部電子部品かダイアフラム４４Ａの外部のプロセス流 体およびダイアフラム４４Ｂの外部のプロセス流体から遮断、絶縁される。

本発明は好ましい実施例に付いて説明されたが、当該技術分野の熟達者は、本発 明の精神および範囲から逸脱することなしに、形式および詳細の面で変更が可能 であることを認識するであろう。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．トランスミッタ内に配置され、圧力を表わす出力を発生する検知手段と、 外表面上のチャンバ、および前記チャンバからトランスミッタ内のテーパ付き開 口に延びる通路を有するヘッダと、その外表面に作用するプロセス流体の圧力を 、その内側表面を遮断する実質上非圧縮性の充填流体に伝達するダイアフラムと 、 入口管の周りのテーパ付き開口内に装填されて充填流体を密封するシール装置と を具備し、 前記通路は、検知手段に至る入口管を受け入れるような形状のテーパ付き開口、 およびチャンバに開口する第２の炎遮断部を有し、 前記充填流体はチャンバ、通路、および入口管に充満され、前記充填流体の圧力 が前記検知手段によって検知され、前記通路の第２の炎遮断部は、入口管の周り のテーパ付きシールおよび入口管の内部をプロセス流体から炎的に遮断する炎遮 断能力を持つような形状にされたプロセス流体圧力検知トランスミッタ。
2. ２．前記通路の第２部分は０．４５ｍｍよりも小さい直径の円筒形状である請求 項１記載のトランスミッタ。
3. ３．前記通路の第２部分は６ｍｍよりも長い請求項２記載のトランスミッタ。
4. ４．前記通路は、チャンバとテーパ付きシールとの間のヘッダ内部では、結合継 ぎ目（ａｄｊｏｉｎｉｎｇｊｏｉｎｔ）を有しない請求項１記載のトランスミッ タ。
5. ５．前記ヘッダは１塊の材料からなる請求項４記載のトランスミッタ。
6. ６．前記トランスミッタは第１ダイアフラムと類似の第２ダイアフラム、前記第 １チャンバおよび第１通路と類似で、かつ互いに隔離された第２チャンバおよび 第２通路を有するヘッダを具備した差圧トランスミッタであり、検知手段はさら に第２入口管、第２のテーパ付きシールで封止された第２通路、炎遮断第２部分 を有する第２通路よりなり、これによって両方の炎遮断部が両方のテーパ付きシ ールをプロセス流体から遮断する請求項１記載のトランスミッタ。
7. ７．前記検知手段を収容するトランスミッタハウジングであって、ヘッダとの間 に空所が形成されるように、ヘッダに連結されたトランスミッタハウジングと、 前記検知手段を包囲する空所をプロセス流体から遮断する通路の第２炎遮断部と をさらに具備した請求項１記載のトランスミッタ。
8. ８．複数のカバーをさらに具備し、前記カバーおよびヘッダが前記ハウジングの 外部開口を閉塞している請求項７記載のトランスミッタ。
9. ９．点火をハウジング内部に封じ込める消炎能力をもたらすための、前記カバー 、ヘッダ、およびハウジング部のねじ結合をさらに具備した請求項８記載のトラ ンスミッタ。
10. １０．入口管の回りのテーパ付き開口にシールを押し付けて封止を維持する手段 をさらに具備した請求項１記載のトランスミッタ。