CN101523180A - 排放改善的过程压力测量系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种过程流体压力测量系统，该过程流体压力测量系统包括连接至共面集合管(120)的过程流体压力变送器。该共面集合管(120)包括可连接至过程流体源的第一孔(112)，和连接至所述第一孔并在排放孔(108)中终止的排放通道(114)。该共面集合管(120)包括配置为接纳阀杆(52)的至少一个端口(122)。将所述阀杆(52)与所述共面集合管直接接合，并选择性地排放。本发明的另一方面还包括用于将流体接合至过程流体压力变送器的共面集合管，并公开了一种这样的共面集合管的排放方法。
Description
背景技术
术语“过程变量(process variable)”通常涉及物质或能量转化的物理或化学状态。过程变量的例子包括压力、温度、流量、传导率、pH值和其它特性。术语“过程测量(process measurement)”涉及确定过程数量的量级的信息的获得。压力被认为是基本的过程变量，原因在于它用于流量(两个压力的差)、级别(压头或背压)、甚至温度(热系统中的流体压力)的测量。
工业过程变送器通常包括响应测量的变量的具有传感元件的变换器或传感器，该传感元件将所述变量转换为标准的传输信号，如电的或光学的信号，其中空气压力为所测量的值的函数。工业过程压力变送器用来在工业过程中测量压力，该工业过程例如为泥浆、液体、化学中的烟雾和气体、纸浆、石油、气体、药物、食物或其它流体炼油厂。工业过程流体变送器通常放置为靠近过程流体，或放置在现场应用中。通常，这些现场应用经受苛刻的且多变的环境条件，这对这样的变送器的设计者提出了挑战。
过程流体压力变送器通常通过集合管连接至该过程。集合管从一个或多个过程流体入口向一个或多个过程流体出口传输过程流体，其中过程流体出口以标准化方式进行设置或其他配置，以与过程压力变送器的压力传感器模块上的过程流体入口进行匹配或其他的配合。
一种特定类型的集合管熟知为共面集合管。可从Eden Prairie，Minnesota的Rosemount公司获得这样的在商标设计型号305和型号306的集合管。型号305和型号306中的集合管每一个能够以多种结构定制。通常，集合管将具有提供压力变送器隔离的至少一个阀。该隔离能够允许拆除并维修和/或更换过程压力变送器，同时该阀保持与该过程隔离。共面集合管还可以设置有两个、三个和五个阀结构。所有的这样的共面集合管通常提供用于排水/排放能力的插塞。共面集合管能够允许多个过程流体压力通过单个、整体集合管连接至过程流体压力变送器。这样的结构能够降低安装费用和技术人员的时间，还提供极其牢固的过程流体连接。
接触过程流体并延伸至与周围环境接触的外表面的两个表面之间的界面可产生过程流体泄漏源。为了消除过程流体泄露，可能需要现场技术人员或其它本领域工作人员诊断并维修该问题。本发明提供不容易泄露的过程压力变送器集合管将有利于过程测量和工业管理。
发明内容
一种过程流体压力测量系统，包括连接至共面集合管的过程流体压力变送器。该共面集合管包括连接至过程流体源的第一孔，和连接至所述第一孔并在排放孔中终止的排放通道。该共面集合管包括配置为接纳阀杆的至少一个端口。将所述阀杆与所述共面集合管直接接合，并选择性地排放所述共面集合管。本发明的另一方面还包括用于将流体接合至过程流体压力变送器的共面集合管，并公开了一种排放这样的共面集合管的方法。
附图说明
图1为连接至现有技术中的共面集合管的过程流体压力变送器的简图。
图2为与现有技术中的共面集合管接合的阀杆/座组件的剖视图。
图3为与根据本发明实施例的共面集合管接合的阀座的剖视图。
图4为与根据本发明另一实施例的共面集合管接合的阀座的简图。
图5为与根据本发明另一实施例的共面集合管接合的阀座的简图。
图6为根据本发明的实施例的过程流体压力测量系统的简图。
图7为与根据本发明实施例的共面集合管直接接合的多个阀座的底部平面图。
图8为与根据本发明实施例的共面集合管接合的阀座的简图。
具体实施方式
图1为连接至现有技术中的共面集合管12的过程流体压力变送器10的简图。过程流体压力变送器10通常包括连接至传感器室16的电子仪器室14，其中传感器室16进一步连接至隔离组件18，该隔离组件18最终连接至共面集合管12。集合管12通常包括一对过程流体入口20、22。图1示出具有多个排放组件24、26的集合管12。排放组件24、26中的每一个通常螺纹旋进集合管12中的内螺纹孔。典型地，这样的内螺纹孔指定为1/4NPT。
图2为螺纹旋进共面集合管12中的排放组件24的剖视图。如图所示，排放组件24包括阀座40，该阀座40包括外螺纹区域42，该外螺纹区域42适合与共面集合管12的内螺纹部分44接合。阀座40的区域42包括使流体与共面集合管12的内部孔48连通的内部孔46。阀座40还包括内螺纹区域50，该内螺纹区域50适合接纳阀杆52。阀杆52包括外螺纹54，该外螺纹54配置为接合阀座40的内螺纹50接合。因此，阀杆52在阀座40内的旋转使阀杆52沿箭头56方向轴向平移。阀杆52包括设置在杆52末端的密封部分58。因此，当阀杆52在阀座40内适应性地旋转时，密封部分58开始与内部孔46的边缘60接触。当阀杆52沿相反的方向旋转时，密封部分58远离边缘60移动，并允许内部孔46与排放孔62液体连通。
上述参照图2描述的现有技术的阀杆/座组件存在一些限制。具体地，阀座40和共面法兰12之间的螺纹接合由于过程流体会流出而存在潜在泄露。而且，阀座40本身增加了整个组件的成本。而且进一步，由于阀座40是螺纹旋进法兰12地，出口孔62的方向相对于变送器组件随意地定位。由于排出的过程流体的实际位置不可能是具体的，或相反，不可能以一定的确定性进行确定，因此这是不希望。
采用直接连接至共面集合管的阀杆，本发明的各实施例通常使共面过程流体压力集合管便于排放。图3为连接至根据本发明实施例的共面集合管100的阀杆52的剖视图。共面集合管100包括可流体地邻接至过程流体的内部孔102。孔102可流体地连接至排放通道106，该排放通道106最终导向排放孔108。在用户希望使用不同形式的排放或根本不存在排放的情况中，为了允许其中的螺纹插塞，接近排放孔108的通道106部分可包括内螺纹。较佳地，角部104形成为与杆52的密封部分58接合。如图3所示，通常孔102和排放通道106以相对于相互之间的合适的角度设置，其中角部104插入其中。然而，这仅仅是一种配置为便于允许密封部分58选择性地阻塞孔102和排放通道106之间的流体连通的结构。此外，由于排放通道106被机械加工，或其他方式，以直接进入集合管100，能够完全确定排放孔108相对于集合管100的位置和/或方向。根据本发明的各种实施例，能够采用各种结构的排放通道106和内部通道102。例如，排放通道106和内部孔102不需要相互之间处于合适的角度，且阀杆52的旋转不需要沿内部孔102的中心线轴线平移阀杆52。
图4为与根据本发明另一实施例的共面集合管接合的阀座的简图。图4具有许多与图3类似的地方，且类似的元件采用类似的附图标记。图3和4示出的实施例之间的主要不同在于，在图4中，排放孔108具有在其中接合的定向转接器109。转接器109配置为接合排放孔108的内螺纹，并使转接器109固定其上。转接器109包括流体地连接排放通道106并改变从排放通道106的轴向排出排放孔108的流体的方向的通道。在图4中示出的实施例中，转接器109产生使排出的流体转向的基本上合适的角度，然而，根据本发明的各实施例，也能够采用其它结构。转接器109在排放孔108内是可稍微旋转的，以允许排放方向是可配置的。较佳地，当不是必要的，转接器109包括在新的方向延伸的部分。例如，在图4中，转接器109包括沿大致垂直于排放通道108的轴向的方向延伸的部分107。然而，这也是希望的，即转接器109可能仅仅包括沿与排放通道106的轴向不同的方向引导排放流体的排放孔。
图5为阀杆52的简图，如此设置该阀杆52，使得阀杆52关于轴向110的旋转产生杆52沿轴向110的移动，其中轴向移动通常在通道112和排放通道114之间驱动密封部分58。共面集合管120包括阀杆接纳部分122，其配置为以这样的方式接纳阀杆52，使得阀杆52直接阻隔内部通道112和排放通道114直接的流体连通。阀杆52可以为任何合适的尺寸，包括配置为与具有直的(不为锥形)内螺纹的共面集合管120的内部端口直接接合的尺寸。
图6为根据本发明实施例的过程流体压力测量系统200的简图。系统200包括过程流体压力变送器210，该过程流体压力变送器210通常包括连接至传感器室216的电子仪器室214，传感器室216进一步连接至隔离组件218，该隔离组件218最后连接至共面集合管212。过程流体入口220、224连接至过程流体源，并将过程流体传送至共面集合管212中。为了选择性地排出过程流体的目的，共面集合管212配置为直接接纳阀杆52。共面集合管212连接至过程流体压力变送器210的隔离组件218。隔离组件218通过在隔离流体中产生类似的压力来响应过程流体压力，该隔离流体例如为硅油，该硅油出现在传感器室216中的压力传感器。压力传感器可包括任何合适的传导元件，该传导元件响应于隔离流体压力而变化，如偏斜。较佳地，传导元件包括具有偏斜变化的电特性的元件。例如，压力传感器可包括传导感应隔膜(conductive sensing diaphragm)，该传导感应隔膜具有偏斜变化的电容。
压力传感器为连接至电子仪器室214内的合适的电子仪器。该电子仪器配置为测量压力传感器的变化的电特性，以实现压力计算。而且，较佳地，该电子仪器包括用于传输或传送数字信息的控制器电子仪器，该数字信息表示过程通信回路上的压力，如高速可寻址远程传感器(HART)回路或FOUNDATIONTM现场总线回路上的压力。
图7为根据本发明实施例的共面集合管212的底部平面图。共面集合管212包括多个安装孔124，所述安装孔214用来安装集合管212。如图6所示，阀杆52直接与集合管212接合，从而排除阀座的需要。缺少阀座导致本发明各实施例具有许多优点。具体地，制造阀座本身的成本消除了。而且，阀座/集合管界面之间的任何潜在的过程流体泄漏源也可消除。最后，由于排放通道和排放孔被机械加工成直接进入集合管，可以完全确定排放的过程流体的位置。
图8为与根据本发明实施例的共面集合管接合的阀座的简图。阀杆300直接与共面集合管302接合。较佳地，这样的直接接合是通过与共面集合管302的非锥形内螺纹306配合的外螺纹304完成的。阀杆300包括设置在阀杆300末端的密封部分58。密封部分58配置为挤靠共面集合管302的角部104，以选择性地中断集合管302的通道102和设置在阀杆300内的排放通道308之间的流体连通。在阀杆中设置排放通道允许在共面集合管302进行更简单的设计。然而，与上述实施例类似，阀杆300仍然与集合管302直接接合。虽然阀杆300被示出大致为一块，仍然可以预期，即某些部分，如密封部分58，可由不同于阀杆300的其它部分的材料制成。
虽然已经参照较佳的实施例描述了本发明，本领域技术人员将会认识到，在不偏离本发明的精髓和保护范围的前提下，可在形式和细节方面进行各种变化。
Claims (20)
1.一种过程流体压力测量系统，包括：
过程流体压力变送器；及
共面集合管，该共面集合管连接至所述过程流体压力变送器，该共面集合管包括：
第一通道，该第一通道可连接至过程流体源，
排放通道，该排放通道连接至所述第一通道，并在排放孔中终止，及
端口，该端口配置为在至少两个位置接纳阀杆，第一位置阻塞在所述第一通道和所述排放通道之间的流体连通，且第二位置允许其间的流体连通。
2.根据权利要求1所述的过程流体压力测量系统，进一步包括与所述端口接合的阀杆。
3.根据权利要求2所述的过程流体压力测量系统，其中所述阀杆包括密封端，该密封端配置为接合角部，以阻塞在所述第一通道和所述排放通道之间的过程流体连通。
4.根据权利要求2所述的过程流体压力测量系统，其中所述阀杆装入所述共面集合管或通过螺纹旋进所述共面集合管。
5.根据权利要求4所述的过程流体压力测量系统，其中所述阀杆包括配置为由共面集合管的内螺纹区域接纳的外螺纹区域。
6.根据权利要求5所述的过程流体压力测量系统，其中所述共面集合管的所述内螺纹区域具有非锥形螺纹。
7.根据权利要求1所述的过程流体压力测量系统，其中所述排放通道包括接近所述排放孔的内螺纹区域。
8.一种共面集合管，该共面集合管配置为将过程流体连接至过程流体压力变送器，该集合管包括：
第一通道，该第一通道可连接至过程流体源；
排放通道，该排放通道连接至所述第一通道，并在排放孔中终止；以及
端口，该端口配置为在至少两个位置接纳阀杆，第一位置阻塞在所述第一通道和所述排放通道之间的流体连通，且第二位置允许其间的流体连通。
9.根据权利要求8所述的共面集合管，进一步包括与所述端口接合的阀杆。
10.根据权利要求9所述的共面集合管，其中所述阀杆包括密封端，该密封端配置为接合角部，以阻塞在所述第一通道和所述排放通道之间的过程流体连通。
11.根据权利要求9所述的共面集合管，其中所述阀杆装入所述共面集合管或通过螺纹旋进所述共面集合管。
12.根据权利要求11所述的共面集合管，其中所述阀杆包括配置为由共面集合管的内螺纹区域接纳的外螺纹区域。
13.根据权利要求12所述的共面集合管，其中所述共面集合管的所述内螺纹区域具有非锥形螺纹。
14.根据权利要求9所述的共面集合管，其中所述排放通道包括接近所述排放孔的内螺纹区域。
15.一种共面过程流体集合管的排放方法，该方法包括：
致动阀杆，使所述阀杆允许过程流体流进共面集合管中的排放通道中；及
通过所述共面集合管中的排放孔排出过程流体。
16.根据权利要求15所述的方法，其中致动所述阀杆包括旋转所述阀杆。
17.一种过程流体压力测量系统，包括：
过程流体压力变送器；及
共面集合管，该共面集合管连接至所述过程流体压力变送器，该共面集合管包括：
第一通道，该第一通道可连接至过程流体源，
端口，该端口配置为接纳阀杆；及
阀杆，该阀杆连接至所述端口，所述阀杆具有密封部分和排放通道，所述密封部分配置为在所述第一通道内挤靠角部，且当所述密封部分不挤靠所述角部时，所述排放通道与所述第一通道流体连通。
18.根据权利要求17所述的过程流体压力测量系统，其中所述端口具有非锥形内螺纹。
19.一种用于过程流体压力测量系统的阀杆，该阀杆包括：
密封部分，该密封部分设置为接近该阀杆的末端；
排放通道，该排放通道设置在该阀杆内；
外螺纹部分，该外螺纹部分配置为接合共面集合管。
20.根据权利要求19所述的阀杆，其中所述外螺纹部分具有非锥形外螺纹。
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