[發明專利]用于壓力變送器的改進的鐵磁流體填充流體

有效

• 申請號: 201210458632.3
• 申請日: 2012-11-14
• 公開（公告）號: CN103148976A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 羅伯特·卡爾·海德克
• 申請（專利權）人: 羅斯蒙德公司
• 主分類號: G01L9/12
• 分類號: G01L9/12;G01L13/06;G01L19/00;G01L19/14;G01L27/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 湯雄軍

本發明一般地涉及用于工業過程控制系統中的過程儀器。更具體地說，本發明涉及油填充過程變送器，諸如具有電容式壓力傳感器的壓力變送器。

背景技術

過程儀器用于監控在工業生產過程中所用的過程流體的諸如壓力、溫度、流量和水平的過程參數。例如，過程變送器通常在多個位置處應用在工業制造設施中以沿著各種生產線監控各種過程參數。過程變送器包括響應于過程參數中的物理變化產生電輸出的傳感器。例如，壓力變送器包括電容式壓力傳感器，產生作為諸如水管線、化學罐或類似物的過程流體的壓力的函數的電輸出。每個過程變送器還包括變送器電子元件，用于接收和處理傳感器的電輸出，使變送器和過程參數可以在本地或遠程監測。本地監測的變送器包括顯示器，諸如LCD屏幕，顯示在過程變送器現場的電輸出。遠程監測的變送器包括電子元件，在控制回路或網絡上傳送電輸出到諸如控制室的中央監控位置。如此配置，過程參數可以通過包括自動開關、閥門、泵和其它相似元件在控制回路中從控制室調節。

使用在壓力變送器中的典型的電容式壓力傳感器包括固定的電極板和可動電極板，其通常包括柔性傳感膜片。傳感膜片通過連通過程流體壓力到傳感器的簡單液壓系統連接到過程流體。該液壓系統包括密封的通道，傳感膜片在密封的通道中被定位在第一端處，并且柔性隔離膜片定位在第二端處以接合過程流體。密封通道填充有精確數量的液壓流體，在過程流體影響隔離膜片時，液壓流體調整傳感膜片的位置。在過程流體的壓力變化時，傳感膜片的位置變化，導致壓力傳感器的電容變化。該壓力傳感器的電輸出與電容相關，并且因而在過程流體壓力變化時改變。

壓力傳感器的電容由三個主要因素控制：電極板的表面面積、電極板之間的距離和電極板之間物質，典型地，液壓流體，的介電常數的大小。通常期望生產盡可能小的壓力傳感器，使得它們可以在更多應用中使用。電極之間的間距的下限由電容器適當作用的能力限制。板的表面面積的下限取決于壓力傳感器產生具有與變送器電子元件兼容的最小強度的信號的所需。間距和表面積參數也限于制造公差。板之間物質的介電常數由與液壓系統是兼容的填充流體的類型限制。因此，需要具有更高電容的電容式壓力傳感器。

發明內容

用于測量過程流體的壓力的壓力變送器，包括：變送器殼體、壓力傳感器、液壓中繼系統、鐵磁流體和變送器電子元件?；陔娙莸膲毫鞲衅鞲袦y過程流體的壓力和被布置在殼體內。液壓中繼系統包括定位在變送器殼體的外部的隔離膜片，和從壓力傳感器延伸到第一隔離膜片的第一隔離管。鐵磁流體定位在第一隔離管中，以傳送在第一隔離膜片處的過程流體的壓力的變化到傳感器。變送器電子元件定位在殼體內，并且被配置為接收和調節來自壓力傳感器的壓力信號。

附圖說明

圖1示出包括壓力變送器的過程控制系統，其中使用本發明的改進的鐵磁流體填充流體。

圖2是圖1的壓力變送器的示意性側視圖，包括配置用于壓差測量的電容式壓力傳感器。

圖3是圖2的壓力變送器使用的壓差模塊的透視圖。

圖4示出圖3的壓差模塊的隔離管，具有包裹在磁屏蔽中的電磁鐵。

圖5示出施加磁場到具有改進的鐵磁流體填充流體的壓力傳感器與壓力傳感器的電容和由壓力傳感器產生的信號的關聯的曲線圖。

具體實施方式

圖1示出其中使用本發明的過程變送器12的過程控制系統10。過程控制系統10包括過程變送器12、管道14、控制室16和控制回路18?？刂剖?6包括通信系統20和電源22。在本實施例中，過程變送器12通過過程法蘭24和歧管26與管道14連接，過程流體在管道14中流動。過程變送器12包括過程傳感器和用于基于過程流體的檢測到的壓力產生電信號的變送器電路。過程變送器12還包括其他電器元件，用于在控制回路18上傳輸電信號到控制室16或諸如LCD屏幕的本地顯示器，或兩者。

在一個實施例中，過程變送器12是用于在4-20mA回路上操作的兩線式變送器。在這樣一個實施例中，控制回路18包括一對導線，用于從電源22供給能量到過程變送器12?？刂苹芈?8還能夠使控制室16利用通信系統20傳送數據到過程變送器12和從過程變送器12接收數據。典型地，4毫安直流電流提供足夠用于操作過程變送器12的傳感器和變送器電路和任何本地顯示器的能量。在其它實施例中，過程變送器12與控制室16在無線網絡上通信。變送器12包括填充有鐵磁流體的液壓系統，如參照圖2所討論，鐵磁流體改變壓力傳感器內的流體的介電常數以增加傳感器的電容。