用于传感器壳体的振动阻尼器制造技术

本发明专利技术公开一种传感器探头，包括管、传感元件和吸收体块。管用于放置在流体管道内的过程流体流中，并且包括用于连接到流体管道的第一端和用于插入过程流体流的第二端。传感器元件与管连通。吸收体块连接到管并且被配置为在插入过程流体流中时阻尼管的振动。

【技术实现步骤摘要】
用于传感器壳体的振动阻尼器
本专利技术主要涉及用于测量诸如压力、温度、液位和流量之类的过程变量的流体处理和传感器。特别地，本专利技术涉及用于检测流动流体的温度的热电偶套管。虽然，本专利技术可以应用于具有设置在壳体内的传感器的任何探头，该探头被配置为用于插入过程流体流中。热电偶套管常规地包括延伸穿过流体管道壁的管，如管道，使得管的外部与过程流体热连通。诸如热电偶或电阻式温度检测器(RTD)之类的温度传感器与管的内部热连通，以测量过程流体的温度。延伸穿过管的接线将温度传感器连接到变送器电子元件，所述变送器电子元件通常通过适当的有线或无线网络与过程控制网络电通信。因此，来自温度传感器的温度读数可以被处理并且传送到在过程控制室处的工作站。
技术介绍
在流体管道内，传感器管被暴露于由过程流体的流动所产生的作用力。特别地，传感器管经受许多应力因素，包括流动导致的振动。作为涡旋脱落(vortexshedding)和其他紊流流场影响的结果，通常出现流动导致的振动，产生周期性交替作用力，该作用力激发传感器管的谐振。这些作用力引起管来回摆动或振动，增加机械应力和减少传感器管及其相关联的传感器两者的使用寿命。在流动导致的振动在自然谐振频率附近发生时，流动导致的振动特别地成问题，产生可以潜在地导致诸如来自重复疲劳应力的灾难性故障的受迫谐振振荡。即使相对小的振荡也可能是个问题，特别是当与诸如高曳力或静压力梯度其他应力或与传感器管道结构的耐腐蚀、疲劳或侵蚀性相结合时。针对特定的热电偶套管可以用于避免产生大的振动负载的谐振频率所处的流量设立诸如在ASMEPTC19.3中描述的那些准。与传感器管振动相关联的问题先前已经通过增加传感器管的强度得到解决。这个方法需要较厚的管壁或特定的结构，这增加成本、扩大装置壳层的尺寸和重量、降低灵敏度和增加响应时间。代替地，传感器管已经被配置为减少涡旋脱落(这会导致流动导致的振动)，如通过包括流动扰动部件，其迫使在管之上的边界层的分隔，以减少涡流的相关性。例如，Garnett等人的、被转让给罗斯蒙特股份有限公司的美国专利No.7,836,780公开了使用螺线流变更元件。然而，即使使用这种减振方法，管内的传感器仍然经受负载，该负载足够高到在长时间使用以后潜在地损坏传感器。因此，有必要进一步减少在诸如在热电偶套管和匀速管传感器中使用的管上的(特别是来自振动的)负载。
技术实现思路
本专利技术针对用于检测在流体管道内流动的流体的特征的传感器探头。传感器探头包括管、传感器元件和吸收体块。管用于放置在流体管道内的过程流体流中，并且包括用于连接到流体管道的第一端和用于插入过程流体流中的第二端。传感器元件与管连通。吸收体块连接到管并且被配置为在插入过程流体流中时阻尼管的振动。附图说明图1是过程变送器的示意性剖视图，过程变送器包括温度传感器和连接到插入过程流体管道中的热电偶套管的振动吸收体块。图2是图1的热电偶套管的纵向剖视图，其中振动吸收体块包括内部悬臂梁。图3是图1的热电偶套管的纵向剖视图，其中振动吸收体块包括外装式摆锤。图4A-4C是图3的热电偶套管的横截面视图，其中各种形状的振动吸收体块被配置成还提供挤压油膜阻尼。图5是本专利技术的另一个实施例的局部透视图，其中传感器壳体包括振动吸收体块可以连接到其上的匀速管传感器。具体实施方式图1是本专利技术的一个实施例的横截面示意图，显示过程变送器12，其包括温度传感器14和连接到热电偶套管18的振动吸收体块16，热电偶套管18被插入到过程流体管道或管道20中。变送器12还包括变送器壳体22、壳体孔24、变送器电路26、温度传感器端子28和具有通道32的热电偶套管接头30。热电偶套管18包括管34、热电偶孔腔36、第一端38、第二端40和过程连接部42。温度传感器14包括保护管44、温度传感器末端46及温度传感器引线48。包括温度传感器14和管34的热电偶套管18包括用于插入到过程流体流中的探头。变送器壳体22包围变送器12的包括变送器电路26的内部部件。变送器电路26包括温度传感器端子28，温度传感器端子28通过温度传感器引线48电连接到温度传感器14。在本专利技术的各种实施例中，温度传感器14可以包括如本领域中已知的任何温度敏感装置。例如，温度传感器14可以包括热电偶或电阻式温度检测器(RTD)。在本专利技术的其它实施例中，诸如压力传感器、液位传感器或流量传感器的其它类型的传感器可以被插入到管34中。温度传感器14由长的圆筒形的保护管44包围。温度传感器引线48包括多根导线，用于形成到在电路26处的每个温度传感器端子28处的多个节点的多个电连接。正如在本领域中已知，无论是通过有线控制回路或是通过无线网络，变送器电路26可以被连接到其中可以监测温度传感器14的输出的控制室。根据本实施例，热电偶套管接头30的第一端被插入到壳体22的孔24中，并且热电偶套管接头30的第二端被插入到热电偶套管18中。热电偶套管18的第一端38接收接头30，并且热电偶套管通过连接部42被连接到过程流体管道20，连接部42设置在端38和40之间。第二端40被插入到过程流体管道20中的孔50中。热电偶套管接头30的通道32将壳体22的内部连接到在热电偶套管18中的热电偶套管孔腔36。传感器14的管44从壳体22的内部延伸，通过通道32，并且进入热电偶套管孔腔36。管44不必接触热电偶套管18，但在不同的实施例中，如图3所示，可以这样做以增加两个部件之间的热传递。热电偶套管18插入管道20内的流动通道52中，使得第二端40位于过程流体PF的紊流路径中。在可替代的实施例中，管道20可以包括任何管道，在管道中的过程流体流动以引起管34振动。对于所描绘的实施例，过程流体PF在垂直于图1的平面的轴向方向上流动通过管道20，如由速度向量V指示。热电偶套管18在垂直于轴向方向的横向方向x上延伸，如由箭头X指示。热电偶套管18也可以相对于轴向方向或横向方向成一定角度地延伸到管道20中。热电偶套管18在围绕横向轴线转动方面没有特别的方向性，并且因此可以沿任何转动方向安装在孔50中。在任何情况下，过程流体PF的速度矢量V显然足以导致管34振动。在所示的实施例中，热电偶套管18包括具有孔腔36的细长管34，细长管34在第一端38处开口并且在第二端40处被封闭。管34包括用于接收温度传感器14或其它传感器的传感器壳体。管34可以包括其他检修孔，以便适应压力传感器、水位传感器或流量传感器的需求。例如，管34可以包括密封端口，以允许压力传感器直接地从过程流体获得压力读数。在图1的实施例中，管34包括具有圆形横截面区域的圆筒，在管的横向长度上具有恒定的直径。也就是说，管34均匀地围绕横向轴线转动，使得管34和管44的外径之间的距离沿管34的横向长度是均匀的。管34可包括其他类型的转动圆筒体，该圆筒体距离延伸通过管44的横向轴线的距离不恒定。如图2和3所示，热电偶套管18的管34在第一端38附近可以具有更大的直径，并且在第二端附近可以具有更窄的直径40，从而成锥形。在还另一个实施例中，管34可以在横向方向上成台阶形而不是成锥形。在另一些实施例中，管34可以具有非圆形横截面，包括但不限于直线形横截面、椭圆形横截面和T形横截面。热电偶套管18的过程连接部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种传感器探头，包括：管，该管用于放置在流体管道内的过程流体流中，所述管包括：用于连接到流体管道的第一端；和用于插入过程流体流中的第二端；与所述管连通的传感器元件；和吸收体块，该吸收体块连接到所述管并且被配置为在插入过程流体流中时阻尼所述管的振动。

【技术特征摘要】
2012.04.27 US 13/458,3031.一种传感器探头，包括：第一管，该第一管用于放置在流体管道内的过程流体流中，使得所述第一管直接接触过程流体流，所述第一管包括：用于连接到流体管道的第一端；和用于插入过程流体流中的第二端；与所述第一管连通的传感器元件，该传感器元件包括传感器和保护管，其中传感器位于保护管内并且保护管位于所述第一管内；和吸收体块，该吸收体块被配置为在插入过程流体流中时阻尼所述第一管的振动；其中吸收体块固定到所述第一管的第二端并定位成使得引起所述第一管振动的过程流体流围绕吸收体块并围绕吸收体块流动，并且其中吸收体块具有被配置成减少在由过程流体流产生的频率范围内的峰值振幅的质量、阻尼系数和弹簧刚度。2.根据权利要求1所述的传感器探头，其中吸收体块包括：延伸通过吸收体块的多个孔。3.根据权利要求2所述的传感器探头，其中所述多个孔中的不同的孔以不同的定向延伸通过吸收体块。4.根据权利要求2所述的传感器探头，其中吸收体块包括多孔体。5.根据权利要求1所述的传感器探头，其中吸收块包括挤压油膜阻尼器。6.根据权利要求5所述的传感器探头，其中吸收体块的横截面轮廓为多边形或星形或圆形。7.根据权利要求1所述的传感器探头，其中所述第一管包括：流动变更元件，该流动变更元件从所述第一管的外部延伸，以减少流过所述第一管的过程流体的涡旋脱落。8.根据权利要求1所述的传感器探头，其中吸收体块悬挂在所述第一管上。9.根据权利要求8所述的传感器探头，其中：所述第一管的第一端是开口的；所述第一管的第二端是封闭的；并且传感器元件延伸进入所述第一管的第一端。10.根据权利要求9所述的传感器探头，其中所述吸收体块定位在所述第一管的封闭的第二端处以封闭所述第一管。11.根据权利要求10所述的传感器探头，其中吸收体块包括：封闭所述第一管的第二端的板；和从所述板延伸到所述第一管中的悬臂梁。12.根据权利要求11所述的传感器探头，其中悬臂梁包括：围绕传感器元件的中空圆筒体。13.根据权利要求12所述的传感器探头，进一步包括：定位在悬臂梁和所述第一管之间的流体；其中所述悬臂梁被定位成紧邻所述第一管以实现挤压油膜阻尼效果。14.根据权利要求9所述的传感器探头，其中吸收体块定位在所述第一管上，位于封闭的第二端的外侧。15.根据权利要求14所述的传感器探头，其中吸收...

【专利技术属性】
技术研发人员：大卫·尤金·韦克伦德，
申请(专利权)人：罗斯蒙德公司，
类型：发明
国别省市：