压力传感器组件制造技术

用于感测高温环境中的过程流体的压力的压力传感器组件(100)包括构造成暴露于过程流体并具有在其中形成的腔(124)的细长的传感器壳体(120)。压力传感器(110)定位在细长的传感器壳体(120)的腔(124)中。压力传感器(110)具有至少一个膜片(202,204)，至少一个膜片响应于施加的压力而偏转并且包括具有电特性的电气部件，电特性根据至少一个膜片的指示施加的压力的偏转而变化。与所述至少一个膜片接触的挠性隔膜(150)被设置成将传感器壳体的腔(124)的至少一部分从过程流体密封并响应于过程流体施加的压力而挠曲，从而引起至少一个膜片的偏转。

【技术实现步骤摘要】
压力传感器组件
本技术涉及感测工业过程的过程变量。更具体地，本技术涉及感测在这样的工业过程中使用的过程流体的压力。
技术介绍
压力传感器用于测量压力。一种用于测量压力的技术是通过一个可偏转的膜片。对膜片的一侧施加压力，使膜片偏转。膜片的偏转与所施加的压力成正比。膜片偏转可以通过配置膜片以使其充当电容器的板来测量。膜片组件的电容根据膜片位置而变化。因此，电容可以与膜片位置相关，膜片位置又代表施加到膜片的压力。压力传感器经常在恶劣的环境中运行。这种环境会导致高精度的压力传感器的失效，而这些压力传感器往往是易坏的。一种这样的技术使用隔离膜片，其中过程流体位于隔离膜片的一侧，并且隔离(或“填充”)流体位于隔离膜片的另一侧。隔离流体接触压力传感器膜片。随着过程流体压力变化，隔离膜片响应性地偏转，这导致压力变化通过隔离流体传递到传感器膜片。然而，膜片中的隔离流体会引起压力测量误差，并且可能随时间或由于施加热或其他外部影响而改变。此外，流体会随着时间的流逝而泄漏，这会导致减少的流体体积或已经被过程流体污染的隔离流体。流体泄漏或污染都会导致压力测量误差。另一个示例性的压力感测技术使用脆性材料的细长压力传感器，该细长压力传感器被保护性元件覆盖，例如在名称为“压力传感器组件”并转让给罗斯蒙特公司的美国专利No.6,848,316中所描述的保护性元件。
技术实现思路
用于感测高温环境中的过程流体的压力的压力传感器组件包括构造成暴露于过程流体并具有在其中形成的腔的细长的传感器壳体。压力传感器定位在细长的传感器壳体的腔中。压力传感器具有至少一个响应于施加的压力而偏转的膜片，并且包括具有指示所施加的压力的根据至少一个膜片的偏转而变化的电特性的电气部件。与所述至少一个膜片接触的挠性隔膜被设置成将传感器壳体的腔的至少一部分从过程流体密封，并且响应于过程流体施加的压力而挠曲，从而引起至少一个膜片的偏转。本
技术实现思路
被提供以简化形式介绍在下文的具体实施方式中被进一步描述的概念的选择。该
技术实现思路
不旨在识别要求保护的主题的关键特征或本质特征，也不旨在用作确定要求保护的主题的范围的辅助手段。要求保护的主题不受限于解决在
技术介绍
中指出的任何缺点或所有缺点的实现方式。附图说明图1是根据一个构造的压力传感器组件的透视图。图2是图1的压力传感器组件的侧视平面图。图3是图1的压力传感器组件中携带的细长的传感器壳体的透视图。图4是图1的压力传感器组件的侧视剖视图。图5是图1的连接到压力变送器的压力传感器组件的简化图。图6A是压力传感器的侧视剖视图。图6B是图6A的压力传感器的端视横截面图。具体实施方式如在
技术介绍
部分中所讨论的，压力传感器被用于感测过程流体的压力。在一些构造中，压力传感器和用于支撑压力传感器的压力传感器组件必须被构造为经受包括高温和腐蚀性环境的苛刻条件。在这种环境中使用的一种技术是使用基本上不可压缩的隔离填充流体将压力传感器与过程隔离。使用可偏转膜片或波纹管组件将隔离填充流体与过程流体分离。这将压力传感器与可能包括腐蚀性流体、磨料颗粒、导电介质等在内的恶劣过程环境隔离。这种构造通常使用隔离流体，隔离流体将施加到膜片或波纹管的压力液压地传递到压力感测元件。由于诸如蒸汽压力、热膨胀、可压缩性、分解和保持隔离流体的装置的能力等因素，填充流体的性质决定了系统关于压力和温度变化的准确性。此外，这些方法要求传感器处于包括压力的环境中，使得到传感器的任何电连接必须通过具有足够强度的压缩密封来进送以保持过程压力。这增加了装置的额外的复杂性。此外，在许多系统的情况下，压力传感器和用于使输出标准化的参考部件之间的热变化会导致较大的热瞬态误差。大多数压力传感器测量过程(兴趣压力)和基准之间的压差。对于表压，所使用的基准是大气压力。对于绝对压力，基准是真空腔(0压力)。大多数压力传感器也对温度变化敏感(这是不希望的效果)。如果压力传感器的温度与其参考温度相同，则温度对压力测量的影响通常很小。但是，热瞬态会导致压力传感器与其基准之间的温差，这被错误地解释为压力的变化。由于作为膜片偏转的函数的最大应力与膜片半径的平方的倒数有关，所以这种膜片隔离系统受到进一步的限制。这种增加的应力需要使用相对较大的流体补偿材料，或者使用设计过程、制造公差和填充流体(油)的性能的要求(填充流体可以在较小的膜片直径中禁止)来处理。另一方面，基于波纹管的隔离系统需要更多的油和更长的长度。但是，由于震动等原因，这种结构容易被弄脏，堵塞，损坏或发生其他故障。本文所述的构造不需要隔离填充流体，并且因此消除了与诸如上面讨论的那些情况的某些现有技术设计相关联的一些问题。在该构造中，隔离系统直接连接到压力传感器。这消除了对隔离填充流体的需要，从而简化了制造，减少了故障机制并提高了装置的温度性能。温度性能仅受所用材料的限制，而不受隔离填充流体的沸点、热分解温度或熔点的限制。图1是根据一个示例实施例的压力传感器组件100的透视图。压力传感器组件100包括具有远端过程连接端104的壳体主体102。过程连接端104包括螺纹，使得其可以根据需要螺纹连接到过程管道或其他过程容器。壳体主体102还包括在其中携载压力传感器110的近端108。压力传感器110包括具有承载在其上的多个电子垫114的电连接表面112。类似于图1，图2是压力传感器组件100的侧视平面图。应该注意，在过程连接端104中提供开口，开口允许过程压力施加到壳体主体102的内腔。图3是携载在壳体主体102中的细长的传感器壳体120的透视图。传感器壳体120包括安装到壳体主体102的近端108(也在图1中示出)。传感器壳体120优选地被在远端处的插塞122密封。此外，压力传感器110被容纳在传感器壳体120的腔124中。支撑桥接部126设置在腔或开口124上，用于加固结构，使得其可以承受高压环境。图4是压力传感器组件100的侧视透视图，示出了携载在壳体主体102内的细长的传感器壳体120。如图4所示，可以看到压力传感器110由设置在传感器壳体120内并且在远端处连接到壳体120的座架130的细长结构形成。过程压力P通过压力端口140施加在组件100的远端104处。压力端口140打开到主体102的内腔142。此外，腔142包围腔124，由此所施加的压力P由压力传感器110接收。端盖122可以结合或焊接到传感器壳体120。类似地，该传感器壳体的近端108可以被焊接或以其他方式结合到壳体主体102。图4还示出了该实施例中的焊接凸出部109。如图4所示，传感器主体120包括位于传感器110的相反侧上的挠性隔膜150。挠性隔膜150接触压力传感器110的表面，由此压力传感器110与过程流体隔离，但是通过挠性隔膜150响应于由过程流体施加的压力。膜150可以由任何适当的材料形成，所述材料能够充分挠曲以传输压力信号，足够坚固以保持压力，并且将抵抗该过程的腐蚀。膜150可以与传感器主体120一起制造为单个部件，或者可以分开组装。这里所示的构造非常适合于高温环境。外壳体主体102作为过程适配器操作，并且可以根据需要构造成将细长的传感器壳体连接到各种类型的过程配件。插塞122的使用是可选的，然而，插塞122确实允许传感器壳体120在不使用EDM本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于感测高温环境中的过程流体的压力的压力传感器组件，包括：细长的传感器壳体，所述细长的传感器壳体被构造成暴露于所述过程流体并具有形成于其中的腔；位于细长的传感器壳体的腔中的压力传感器，所述压力传感器具有至少一个膜片并且还包括电气部件，所述至少一个膜片响应于施加的压力而偏转，并且电气部件具有根据所述至少一个膜片的偏转而改变并指示施加的压力的电特性；和与所述至少一个膜片接触的挠性隔膜，其中所述挠性隔膜将所述传感器壳体的所述腔的至少一部分与所述过程流体密封隔开，并且响应于由所述过程流体施加的压力而挠曲，从而导致所述至少一个膜片的偏转。

【技术特征摘要】
2017.06.29 US 15/636,8861.一种用于感测高温环境中的过程流体的压力的压力传感器组件，包括：细长的传感器壳体，所述细长的传感器壳体被构造成暴露于所述过程流体并具有形成于其中的腔；位于细长的传感器壳体的腔中的压力传感器，所述压力传感器具有至少一个膜片并且还包括电气部件，所述至少一个膜片响应于施加的压力而偏转，并且电气部件具有根据所述至少一个膜片的偏转而改变并指示施加的压力的电特性；和与所述至少一个膜片接触的挠性隔膜，其中所述挠性隔膜将所述传感器壳体的所述腔的至少一部分与所述过程流体密封隔开，并且响应于由所述过程流体施加的压力而挠曲，从而导致所述至少一个膜片的偏转。2.根据权利要求1所述的压力传感器组件，其中，所述压力传感器壳体包括构造成向所述压力传感器壳体提供额外支撑的桥接部。3.根据权利要求2所述的压力传感器组件，其中，由所述桥接部提供到所述传感器壳体的所述支撑提供增加的测量增益。4.根据权利要求1所述的压力传感器组件，包括容纳所述细长的传感器壳体的壳体主体。5.根据权利要求4所述的压力传感器组件，其中，所述细长的传感器壳体包括过程连接端。6.根据权利要求1所述的压力传感器组件，其中，压力传感器包括响应于施加的压力而改变的电容。7.根据权利要求1所述的压力传感器组件，其中，所述细长的传感器壳体包括在远端处的插塞。8.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：大卫·亚历山大·安德鲁，大卫·马修·斯特瑞，
申请(专利权)人：罗斯蒙特公司，
类型：新型
国别省市：美国,US