用于过程变送器的阻火器的原理及设计

今天为大家介绍一项国家发明授权专利——用于过程变送器的阻火器。该专利由罗斯蒙特公司申请，并于2016年8月24日获得授权公告。

内容说明

本发明主要涉及用在工业过程控制系统中的工业过程变送器。更特别地，本发明涉及用于工业过程变送器的阻火器。

发明背景

过程设备多用来监测工业过程中使用的过程流体的过程参数，如压力、温度、流量和液位。例如，过程变送器通常用在工业制造设施中的多个位置，监测沿着多种生产线的多种过程参数。过程变送器包括响应于过程参数的物理变化产生电输出的传感器。变送器中的传感器响应于正被监测的过程流体中的物理变化。

工业过程变送器通常用在具有其中存在具有点燃可能性的多种气体或化学物的环境的设施中运行。例如，变送器通常在其中使用氢气的天然气处理工厂或设施中。可替换地，工业过程变送器可以用来监测本身易燃的过程流体。为了确保整个设施的安全操作，确保工业过程变送器是防爆或防火的，以防止火焰能穿过变送器。

用于防火密封液压通道的常规配置，如在授权给Walish等并转让给明尼苏达州（ MN ）Eden Prairie的Rosemount公司的美国专利No .4 ，970 ，898中描述的，包括机械加工出穿过诸如法兰或管塞之类的变送器部件的长且窄的圆筒形通路。法兰或管塞通常包括不锈钢板，其具有与提供防火通路所要求的合适长度相称的厚度。防火通路通常为该通路的长度与直径径之比（ L/D ）以及该通道的周长与面积之比（ P/A ）的函数。然而，适当的L/D比通常使法兰或管塞的厚度变厚到超过为结构目的通常所要求的厚度。而且，为了机械加工出穿过这种厚板的小直径通路，通常使用电火花加工（ EDM ）。然而，EDM操作产生熔渣层，熔渣层包括填充孔的一层材料，由板的再铸造材料组成。熔渣脏且难以清理。熔渣还藏匿湿气，这会例如通过改变传感器的电介质干扰压力变送器和液压系统的操作。EDM工艺相对于常规机械加工工艺，如钻孔操作，也是昂贵的。因此，存在对工业过程变送器中的改进的防火通路（特别是较便宜、较小且不贵的防火通路）的需求。

发明内容

本发明涉及用于检测过程控制系统中的过程变量的变送器。

过程变送器包括变送器壳体、传感器、变送器电路、通道和阻火器。变送器壳体具有内部空间。传感器设置在所述内部空间内，检测工业过程的过程变量并产生检测信号。变送器电路设置在所述内部空间内并连接至传感器。通道与传感器连通并延伸穿过变送器壳体的内部空间。该通道具有第一横截面轮廓。阻火器定位在该通道中。该阻火器具有不同于第一横截面轮廓的第二横截面轮廓。阻火器在所述通道的内部空间形成具有小于所述通道的第一横截面轮廓的横截面面积的横截面面积的通路。本发明的隔离通路和阻火器组合相对于之前的阻火器和灭火通路实现了多个优点。

图中的传感器30包括具有柔性传感器元件40的压力传感器。在一个实施方式中，柔性传感器元件40包括如本领域已知的电容式压力传感器。例如，在授权给Frick等人的、转让给明尼苏达州（ MN ）Eden Prairie的Rosemount 公司的美国专利No .6 ，295 ，875中描述了基于电容的压力传感器单元。

在另一个实施方式中，柔性传感器元件40包括本领域已知的应变仪传感器。例如，在授权给Moser等人的、转让给明尼苏达州（ MN ）Eden Prairie的Rosemount公司的美国专利No .5 ，709 ，337中描述了应变仪压力传感器单元。柔性传感器元件40响应于通过参考通路32提供至传感器30的大气压力PA而移动。柔性传感器元件40还响应于通过隔离通路34和连接件22提供至传感器40的过程压力P1而移动。

本发明的有益之处在于制造更容易且更便宜。可以使用常规机械加工操作代替更昂贵的EDM方法。常规加工的孔提供较干净的通道，这减少了被捕获在该通道中的灰尘和松散材料的量，从而减少了潜在的传感器性能问题，如变化的填充流体容量。EDM方法还提供了会捕获湿气并进一步降低填充流体性能的多孔状孔。而且，除了增加灭火流路的横截面面积和周长，与之前的设计相比，还可以减小由本发明提供的流路的长度。