用于过程流体压力变送器的高压封壳和集管箱制造技术

提供了一种用于过程流体压力变送器的压力封壳/集管箱组件。隔离体塞具有在其第一端处的隔离隔膜以及与其第一端间隔开的其第二端。隔离体塞具有将其第一端以流体方式联接到第二端的填充流体通路。集管箱具有被配置成承载压力传感器的其第一端和与其第一端间隔开的其第二端。集管箱具有从其第一端延伸到其第二端的至少一个电互连件。双轴支撑环设置在集管箱的外表面周围。双轴支撑环和集管箱在它们之间限定了锥形干涉界面。集管箱在第一焊接部处焊接到隔离体塞，并且双轴支撑环在与集管箱的第二端间隔开的位置处焊接到隔离体塞。

【技术实现步骤摘要】
用于过程流体压力变送器的高压封壳和集管箱

技术介绍
工业过程流体压力变送器用于测量工业过程流体(诸如化学加工厂、纸浆加工厂、石油加工厂、制药加工厂、食品加工厂和/或其他流体加工厂中的浆液、液体、蒸汽或气体)的压力。工业过程流体压力变送器通常放置在过程流体附近或现场应用中。这些现场应用通常经受恶劣且变动的环境条件，这对这些变送器的设计人员提出了挑战。许多过程流体压力变送器中的感测元件通常是基于电容或基于电阻的传感器。隔离隔膜通常用于将过程流体与电活性感测元件分离，由此防止过程流体(该过程流体有时可能是状况恶劣的、腐蚀性的、脏的、被污染的、或处于极高的温度下)与压力变送器的电气部件相互作用。一般而言，所述过程流体作用在隔离隔膜上，从而产生隔离隔膜的偏转，该偏转使隔膜后面的基本上不可压缩的填充流体移动或以其他方式使其移位，这产生压力传感器的感测隔膜的相关联的运动。压力传感器具有随所施加的压力而变化的电气特性，诸如电容或电阻。使用所述过程流体压力变送器内的测量电路来测量所述电气特性，以便提供与过程流体压力相关的输出信号。输出信号还可以根据已知的工业标准通信协议进行格式化，并且传送经过过程通信回路到其他现场设备或过程控制器。直列式过程流体压力变送器通常具有单个过程流体压力入口，该单个过程流体压力入口可以被联接到过程流体压力的源并且提供所述过程流体压力的指示。这种指示可以是相对于大气的(诸如仪表指示)或者是相对于真空的(诸如绝对压力测量)。经受较高的最大工作压力(MWP)的直列式压力变送器展现了特殊的设计挑战。仅仅提供能够承受最大工作压力的单个应用的结构可能不足够稳固或鲁棒以承受重复偏移或漂移到最大工作压力或超过最大工作压力的情况下的疲劳。因而，对于日益增长的高压市场(诸如海底油气井)，期望的是提供适合于在这种环境中在较高压力的情况下扩展使用的直列式过程流体压力变送器。
技术实现思路
提供了一种用于过程流体压力变送器的压力封壳/集管箱组件。隔离体塞具有在其第一端处的隔离隔膜以及与第一端间隔开的第二端。隔离体塞具有将第一端以流体方式联接到第二端的填充流体通路。集管箱即联箱(header)具有被配置成承载压力传感器的第一端和与第一端间隔开的第二端。集管箱具有从第一端延伸到第二端的至少一个电互连件。双轴支撑环设置在集管箱的外表面周围。双轴支撑环和集管箱限定了介于它们之间的锥形干涉界面。集管箱在第一焊接部处焊接到隔离体塞，并且双轴支撑环在与集管箱的第二端间隔开的位置处焊接到隔离体塞。附图说明图1是本专利技术的实施例特别有用的直列式过程流体压力变送器的示意性透视图。图2是本专利技术的实施例特别适用的直列式过程压力变送器的框图。图3是根据现有技术的直列式过程流体压力变送器的一部分的图解视图。图4是根据本专利技术的实施例的用于直列式过程流体压力变送器的高压封壳和集管箱设计的图解视图。图5是根据本专利技术的实施例的集管箱焊接部的横截面的图解放大视图。图6是根据本专利技术的实施例的温度作为凹穴深度的函数的温度的图表。图7是根据本专利技术的实施例的、示出了相对于集管箱焊接部而产生的有益力矩的集管箱焊接部区域的放大图解视图。图8是根据本专利技术的实施例的预测故障周期与封壳塞凹部深度的关系的图表。图9是示出根据本专利技术的实施例的双轴支撑环的特征的横截面视图。图10是根据本专利技术的实施例的FEA最大主应力与环干涉的关系的图表。图11是根据本专利技术的实施例的针对于焊接部和机械加工部件的变动的环干涉的预测故障周期的图表。图12是示出根据本专利技术的实施例的源自环状焊接部收缩的压缩预载荷的图解视图。图13是根据本专利技术的实施例的示出了作为接头干涉的指示物的支座高度的图解横截面图。图14是示出根据本专利技术的实施例的针对范围从0.0014”到0.0028”的干涉的KSI方面的各种爆裂范围的表格。图15是根据本专利技术的实施例的制造高压封壳和集管箱的方法的流程图。具体实施方式图1是本专利技术的实施例特别有用的直列式过程流体压力变送器的图解透视图。压力变送器100包括过程流体连接器102，该过程流体连接器被配置成联接到过程流体的源104。在连接器102处引入的过程流体承靠于隔离隔膜上，该隔离隔膜将过程流体与压力传感器物理地隔离即以实体方式隔离，但是以其他方式将过程流体压力传送到安置于传感器主体106内的压力传感器。压力传感器(在图2中图解地示出)具有电气特性(诸如电容或电阻)，该电气特性由电子设备外壳108中的测量电路测量，并且由控制器使用合适的计算来转换成过程流体压力。过程流体压力可以经由穿过导管110而联接的线在过程通信回路上传送和/或经由显示器112而本地显示。进一步，在一些实施方式中，过程流体压力可以无线传送。图2是本专利技术的实施例特别适用的直列式过程压力变送器100的图解视图。变送器电子设备被安置于电子设备外壳108内，并且包括通信电路114、电力电路118、控制器122、显示器112和测量电路124。通信电路114安置于电子外壳108内，并且可以经由有线或无线连接而被联接到过程通信回路。通过联接到过程通信回路，通信电路114允许直列式过程压力变送器100根据工业标准过程通信协议进行通信。而且，在一些实施例中，变送器100可以经由其与过程通信回路的联接来接收用于操作的所有必需电力。因此，压力变送器100包括电力模块118，在一些实施例中，该电力模块联接到过程通信回路，以便向变送器100的所有部件供应合适的操作电力，如标记为“到全部”的附图标记120处所指示的那样。合适的过程通信协议的示例包括可寻址远程传感器高速通道协议、FOUNDATIONTM现场总线协议等。此外，本专利技术的实施例包括无线过程通信，诸如根据IEC62591(无线HART)进行的无线过程通信。控制器122联接到通信电路114以及测量电路124，并且被配置成使测量电路124提供源自压力传感器126的数字指示或测量。这个数字指示被处理或以其他方式操作，以产生过程压力值，控制器122经由通信电路114将该过程压力值通信传送给其他合适的设备。在一些实施例中，控制器122可以是微处理器。本地显示器(诸如显示器112)也可以显示所述过程流体压力或其他合适的量。本专利技术的实施例总体上源于对用于高压应用的现有技术的详细分析和深入理解。在描述所标识的问题的各种解决方案中的一些之前，首先描述目前的结构和对其进行改进的机会将是有用的。图3是根据现有技术的直列式过程流体压力变送器的一部分的图解视图。图3示出了具有过程连接器202的过程部分200，该过程连接器被配置成安装到或者以其他方式联接到经由过程流体入口204进入的过程流体的源。过程流体承靠于隔离隔膜206上，并且过程流体的压力引起隔离隔膜的移动，并且因而引起隔离流体在通路208内的移动。通路208与腔室210以流体方式联接，压力传感器212位于该腔室内。因此，在过程流体承靠于隔离隔膜206上时，这种压力通过填充流体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于过程流体压力变送器的压力封壳/集管箱组件，所述组件包括：/n隔离体塞，所述隔离体塞具有在其第一端处的隔离隔膜和与其第一端间隔开的其第二端，所述隔离体塞具有将其第一端以流体方式联接到其第二端的填充流体通路；/n集管箱，所述集管箱具有被配置成承载压力传感器的其第一端和与其第一端间隔开的其第二端，所述集管箱具有从其第一端延伸到其第二端的至少一个电互连件；/n双轴支撑环，所述双轴支撑环设置在所述集管箱的外表面周围，并且所述双轴支撑环和所述集管箱在它们之间限定了锥形干涉界面；以及/n其中所述集管箱在第一焊接部处焊接到所述隔离体塞，并且所述双轴支撑环在与所述集管箱的第二端间隔开的位置处焊接到所述隔离体塞。/n

【技术特征摘要】
20190923 US 16/579,0561.一种用于过程流体压力变送器的压力封壳/集管箱组件，所述组件包括：
隔离体塞，所述隔离体塞具有在其第一端处的隔离隔膜和与其第一端间隔开的其第二端，所述隔离体塞具有将其第一端以流体方式联接到其第二端的填充流体通路；
集管箱，所述集管箱具有被配置成承载压力传感器的其第一端和与其第一端间隔开的其第二端，所述集管箱具有从其第一端延伸到其第二端的至少一个电互连件；
双轴支撑环，所述双轴支撑环设置在所述集管箱的外表面周围，并且所述双轴支撑环和所述集管箱在它们之间限定了锥形干涉界面；以及
其中所述集管箱在第一焊接部处焊接到所述隔离体塞，并且所述双轴支撑环在与所述集管箱的第二端间隔开的位置处焊接到所述隔离体塞。


2.根据权利要求1所述的压力封壳/集管箱组件，其中所述锥形干涉界面被配置成产生自锁界面。


3.根据权利要求1所述的压力封壳/集管箱组件，其中所述锥形干涉界面具有轴向方向上每12英寸的径向方向上0.25英寸的锥度。


4.根据权利要求1所述的压力封壳/集管箱组件，其中所述锥形干涉界面被配置成提供0.0015英寸至0.0024英寸之间的干涉。


5.根据权利要求1所述的压力封壳/集管箱组件，其中所述双轴焊接环被配置成提供模凹穴，当所述双轴支撑环被焊接到所述隔离体塞时，所述模凹穴将热载荷与所述集管箱隔离。


6.根据权利要求5所述的压力封壳/集管箱组件，其中所述模凹穴具有大于0.12英寸的深度。


7.根据权利要求1所述的压力封壳/集管箱组件，其中所述双轴焊接环具有与所述隔离体塞的材料硬度相比不同的材料硬度。


8.根据权利要求1所述的压力封壳/集管箱组件，其中所述双轴焊接环包括边缘断裂部，所述边缘断裂部被配置成在组装期间防止材料犁翻。


9.根据权利要求8所述的压力封壳/集管箱组件，其中所述边缘断裂部是半径。


10.根据权利要求1所述的压力封壳/集管箱组件，其中所述双轴焊接环被配置成沿径向压缩所述集管箱。


11.根据权利要求1所述的压力封壳/集管箱组件，其中所述双轴支撑环由17-4PH形成。


12.根据权利要求11所述的压力封壳/集管箱组件，其中所述双轴支撑环针对条件H1150进行热处理。


13.根据权利要求1所述的压力封壳/集管箱组件，其中所述集管箱由316L不锈钢构成。


14.根据权利要求1所述的压力封壳/集管箱组件，其中所述隔离体塞由316L不锈钢形成。


15.根据权利要求1所述的压力封壳/集管箱组件，其中所述隔离体塞由合金C-276形成。


16.一种过...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃里克·彼得森，尼古拉斯·E·梅耶尔，大卫·M·斯特瑞，
申请(专利权)人：罗斯蒙特公司，
类型：发明
国别省市：美国;US