(57)【要約】  圧力測定システムは、圧力トランスミッタ（１４）と、リモートシールアセンブリ（１２）と、少なくとも１つの、漏出が無視できる程度のクイック連結カップリング（３８Ａ、３８Ｂ）を使用してリモートシール（１２）のハウジング（２８）と、圧力トランスミッタ（１４）のハウジング（２８）を連結する毛細管（１６）とを含む。
2009538414.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力測定システムであって、
トランスミッタハウジングと、プロセス流体の圧力を感知する圧力センサと、前記圧力センサが感知した圧力の関数である出力信号を生成するトランスミッタ回路とを含む圧力トランスミッタと、
前記プロセス流体と連通するためのリモートシールアセンブリと、
を含み、前記リモートシールアセンブリは、
リモートシールハウジングと、
前記プロセス流体圧力を、充填流体を介して前記圧力トランスミッタに伝達する毛細管と、
を含み、前記毛細管は、漏出が無視できる程度のクイック連結カップリングを使用して、前記リモートシールハウジングと前記トランスミッタハウジングとを連結するものであり、
前記プロセス流体を前記充填流体から隔離する圧力ダイアフラムと、
を含む、
ことを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記プロセス流体と連通するための第２リモートシールアセンブリをさらに含み、前記第２リモートシールアセンブリは、
第２リモートシールハウジングと、
第２充填流体を介して、前記プロセス流体圧力を、前記圧力トランスミッタに伝達するための第２毛細管と、
を含み、前記第２毛細管は、第２の漏出が無視できる程度のクイック連結カップリングを使用して、前記第２リモートシールハウジングと前記トランスミッタハウジングとを連結するものであり、
前記プロセス流体を前記第２充填流体から隔離する第２圧力ダイアフラムと、
を含む、
ことを特徴とする、請求項１に記載の圧力測定システム。
【請求項３】
前記リモートシールハウジングは、前記クイック連結カップリングで、前記毛細管と連結されることを特徴とする、請求項１に記載の圧力測定システム。
【請求項４】
前記トランスミッタハウジングは、前記クイック連結カップリングで、前記毛細管と連結されることを特徴とする、請求項１に記載の圧力測定システム。
【請求項５】
前記漏出が無視できる程度のクイック連結カップリングは、嵌合するオスコネクタ及びメスコネクタを含むことを特徴とする、請求項１に記載の圧力測定システム。
【請求項６】
前記プロセストランスミッタハウジングは、漏出が無視できる程度のクイック連結カプラの嵌合コネクタを受け取るための、漏出が無視できる程度のクイック連結カプラのためのコネクタを含むことを特徴とする、請求項５に記載の圧力測定システム。
【請求項７】
前記リモートシールアセンブリは、漏出が無視できる程度のクイック連結カプラの嵌合コネクタを受け取るための、漏出が無視できる程度のクイック連結カプラのためのコネクタを含むことを特徴とする、請求項５に記載の圧力測定システム。
【請求項８】
前記オスコネクタ及び前記メスコネクタが分離されたとき、流体が前記コネクタを通って流れるのを防止することを特徴とする、請求項５に記載の圧力測定システム。
【請求項９】
前記オスコネクタ及び前記メスコネクタが結合されたとき、前記コネクタ間を通って流体が流れるようにすることを特徴とする、請求項５に記載の圧力測定システム。
【請求項１０】
前記クイック連結カップリングは、弁付きカップリングであることを特徴とする、請求項１に記載の圧力測定システム。
【請求項１１】
前記クイック連結カップリングは、フラットフェースカップリングを含むことを特徴とする、請求項１に記載の圧力測定システム。
【請求項１２】
前記クイック連結カップリングは、ドライブレーキカップリングを含むことを特徴とする、請求項１に記載の圧力測定システム。
【請求項１３】
前記クイック連結カップリングは、ポペット型クイックディスコネクトを含むことを特徴とする、請求項１に記載の圧力測定システム。
【請求項１４】
前記漏出が無視できる程度のクイック連結カップリングは、連結及び分離中に前記充填流体の流出を減らすカップリングを含んで、それほど過酷ではない適用例での使用に適したものになることを特徴とする、請求項１に記載の圧力測定システム。
【請求項１５】
プロセストランスミッタとプロセス流体を連結するリモートシールアセンブリであって、
リモートシールハウジングと、
前記プロセス流体の圧力を、充填流体を介して前記圧力トランスミッタに伝達する毛細管と、
前記プロセス流体を、前記充填流体から隔離する圧力ダイアフラムと、
前記毛細管を前記リモートシールハウジングと連結する、前記リモートシールアセンブリと前記毛細管との間に配置されたクイック連結カップリングと、
を含むことを特徴とするリモートアセンブリ。
【請求項１６】
前記クイック連結カップリングは、弁付きカップリングを含むことを特徴とする、請求項１５に記載のリモートシールアセンブリ。
【請求項１７】
前記クイック連結カップリングは、メスコネクタ及びオスコネクタを含むことを特徴とする、請求項１５に記載のリモートシールアセンブリ。
【請求項１８】
前記クイック連結カップリングは、前記メスコネクタ及び前記オスコネクタが係合解除されたときに、前記毛細管及び前記アセンブリから流体が流れるのを防止することを特徴とする、請求項１７に記載のリモートシールアセンブリ。
【請求項１９】
前記クイック連結カップリングは、前記メスコネクタ及び前記オスコネクタが係合しているときに、前記毛細管及び前記アセンブリから流体が流れるのを可能にすることを特徴とする、請求項１７に記載のリモートシールアセンブリ。
【請求項２０】
プロセス流体の前記圧力を感知する圧力トランスミッタであって、
ハウジングと、
圧力を感知する圧力センサと、
前記圧力センサが感知した圧力の関数である出力信号を生成するトランスミッタ回路と、
リモートシールアセンブリの毛細管のクイック連結カプラを受け取って、前記圧力センサを前記毛細管と流体リンクできるようにする、ハウジング上に配置されたクイック連結カプラと、
を含むことを特徴とする圧力トランスミッタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロセス制御工業に関する。より特定的には、本発明は、圧力トランスミッタと併せて使用されるリモートシール及び毛細管に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧力トランスミッタは、プロセス流体の圧力を、遠隔的に監視するのに用いられる。リモートシール、又はリモートダイアフラムアセンブリは、圧力トランスミッタを危険な測定環境から遠ざけるため、又は圧力トランスミッタと、不便な位置にあるプロセス流体とをリンクさせるのに用いられることが多い。例えば、リモートシールは、腐食性流体又は高温プロセス流体と共に用いられることが多い。そうした状況においては、ダイアフラムアセンブリ及び毛細管を有するリモートシールは、圧力トランスミッタを、プロセス流体と関連させるのに用いることができるのと同時に、圧力トランスミッタは安全な距離を保った場所に配置される。毛細管は、圧力トランスミッタをプロセス流体と結合させるために、数十メートル延びることができる。リモートシールは、薄型で、可撓性のあるダイアフラムを通して、油圧的にプロセス流体と連通し、そのダイアフラムは、プロセス流体を、毛細管で用いられる充填流体から隔離するのに用いられる。ダイアフラムが撓むとき、非圧縮性の充填流体は、圧力変化を、毛細管を通して圧力トランスミッタにあるダイアフラムに移す。圧力トランスミッタダイアフラムの偏向は、プロセス流体の圧力に関する信号を生成する圧力センサと同様の方法で伝達される。
【０００３】
リモートシール油圧システムは、工場で正確な量の充填流体で充填され、密閉される。システム性能は、正確な充填流体レベルと相関関係にあり、オイルが漏出する又は充填流体に空気が入ると劣化する。高温プロセス又は高真空プロセスサービスなどの過酷な適用例の場合、特別な工場生産方法が、充填流体から空気を除去し、恒久的に油圧システムを密封するのに用いられる。それほど過酷ではない多くの適用例の場合、微量の充填流体オイルの損失は許容される。
【０００４】
毛細管及びリモートシールダイアフラムは、磨耗、引き裂き、事故及び保守手順により損なわれ、充填流体の漏出を引き起こすことがある。それらは、遠隔位置に送られているため、例えば切断される又はクリンプされることがあり、修理又は交換する必要が生じる。毛細管を圧力トランスミッタ及びリモートシールに連結する現在の方法は、ねじ付き連結及び溶接連結の使用を含む。こうした連結は、現場での修理が不可能であり、それ自体が流体漏出の原因である。
【０００５】
したがって、それほど過酷ではない適用例において、現場で修理、交換及びアップグレード可能なリモートシールシステムを有し、それによって、構成部品の結合及び分離中、及び、動作中の漏出を最小にすることが望ましい。
【発明の開示】
【０００６】
圧力測定システムは、圧力トランスミッタと、リモートシールアセンブリと、少なくとも１つの漏出が無視できる程度のクイック連結カップリングを使用して、リモートシールのハウジングと圧力トランスミッタのハウジングを連結する毛細管とを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１Ａは、プロセス制御システム１０を示しており、リモートシール１２と、圧力トランスミッタ１４と、毛細管１６と、容器１８と、プロセス流体２０と、プロセス制御回路２２とを含む。圧力トランスミッタ１４は、センサダイアフラム３０、圧力センサ３２、トランスミッタ回路３４及びプロセスダイアフラム３５を含むトランスミッタハウジング２８を含む。リモートシール１４は、プロセス流体２０の圧力を圧力トランスミッタ１４に伝え、そこでセンサ３２及びトランスミッタ回路３４は、制御ループ３６を介して、プロセス制御回路に伝えられる圧力値をもたらす。カップリング３８Ａ及びカップリング３８Ｂは、リモートシール１２、圧力トランスミッタ１４及び毛細管１６を相互にリンクさせて、無視できる程度の流体の損失で容易に外すことができるようにする。図１Ｂは、カップリング３８Ａ及びカップリング３８Ｂが分離した状態の図１Ａのシステム１０を示す。
【０００８】
リモートシール１２は、容器１８に含まれるプロセス流体と、ダイアフラム２６を介して油圧的に連通状態にあり、充填流体で満たされている毛細管１６及び通路１７を介して圧力トランスミッタ１４と油圧的に連通状態にある。充填流体は、プロセス流体２０によってダイアフラム２６にかけられた流体圧力を圧力トランスミッタ１４に伝達する実質的に非圧縮性の油圧流体である。通常、油圧流体は、シリコンオイル、グリセリンと水、プロピレングリコールと水、又は実質的に非圧縮性の他のあらゆる流体を含み、他の添加剤を含むこともできる。毛細管１６は、クイック連結カップリング３８Ａを用いてリモートシール１２とリンクし、クイック連結カップリング３８Ｂを用いてトランスミッタ１４とリンクする。したがって、圧力トランスミッタ１４は、油圧充填流体を通して、プロセス流体２０によってダイアフラム２６にかけられた流体圧力を感知することができる。プロセス流体２０は、例えば、腐食性又は超高温プロセス流体であり得るため、圧力トランスミッタ１４は、プロセス流体２０と接触する又は近接して動作することはできない。したがって、リモートシール１２及び毛細管１６は、圧力トランスミッタ１４の到達範囲を延ばすのに用いられる。リモートシール１２は、通常フランジ及びボルトで、容器１８に取り付けられる。
【０００９】
プロセス流体２０の圧力変化は、毛細管１６の充填流体により、プロセスダイアフラム３５に油圧的に伝達される。この圧力は次に、プロセスダイアフラム３５とセンサダイアフラム３０との間に位置する第２充填流体により圧力センサ３２に伝達される。プロセス流体２０の圧力変化に応じたセンサダイアフラム３０の偏向は、センサ３２で容器１８内の圧力を求めるのに用いられる。センサ３２は、例えば静電容量ベース圧力セルとすることができ、そのセル内で、圧力センサ３２の静電容量は、プロセス流体２０の圧力の関数として応じて変化する、又はピエゾ抵抗ひずみゲージ技術などの他の公知の感知原理において動作することができる。圧力センサ３２は、センサダイアフラム３０の偏向に基づいて、プロセス流体２０の圧力を示す圧力信号を生成する。トランスミッタハウジング２８内のトランスミッタ回路３４は、センサ３２に感知される圧力の関数である出力信号を生成し、制御ループ３６上で、プロセス制御回路２２に圧力信号を通信して、感知されたプロセス流体２０の圧力を遠隔的に監視できるようになる。プロセス制御ループ３６は、４から２０ｍＡの制御ループ、有線デジタル通信ネットワーク、無線ネットワーク、又は他のあらゆる好適な通信システムとすることができる。他の実施形態において、プロセストランスミッタ１４は、ＬＣＤディスプレイなど、局所的に圧力を監視するための手段を含む。
【００１０】
毛細管１６は、クイック連結カップリング３８Ａによってリモートシール１２に連結され、クイック連結カップリング３８Ｂによって圧力トランスミッタ１４と連結される。クイック連結カップリング３８Ａ及びクイック連結カップリング３８Ｂは、リモートシール１２、圧力トランスミッタ１４及び毛細管１６を相互連結するための手段を提供する。クイック連結カップリング３８Ａ及びクイック連結カップリング３８Ｂは、第１コネクタ及び第２コネクタを含み、これらのコネクタは漏出が無視できる程度のクイック連結カップリングのオス端及びメス端とすることができる。クイック連結カップリング３８Ａ及びクイック連結カップリング３８Ｂの使用は、第１コネクタ及び第２コネクタの結合及び分離に際し、流体の流出を最小にする。したがって、図１Ｂに示されるように、クイック連結カップリング３８Ａ及びクイック連結カップリング３８Ｂ（リモートシール１２、トランスミッタ１４又は毛細管１６）と連結されたモジュラ構成部品の各々は、現場にあるプロセス制御システム１０から容易に除去することができ、したがって、各々の構成部品は容易に交換又は修理できる。
【００１１】
図２Ａは、リモートシール１２及び毛細管１６と連結された、本発明の組み立てられたクイック連結カップリング３８Ａの簡略図を示す。クイック連結カップリング３８Ａは、カップリング３８Ａ及びカップリング３８Ｂを代表するものであり、各々のカップリングは、同じ又は同様の構成部品を含む。カップリング３８Ａは、第１コネクタ４０及び第２コネクタ４２を含み、それらのコネクタは、漏出が無視できる程度の弁システム４４（弁４４Ａ及び弁４４Ｂから成る）を形成するようにインターロックする。第１コネクタ４０及び第２コネクタ４２は共に、通路４６（通路４６Ａ及び通路４６Ｂから成る）を含み、その通路は通路１７内の充填流体が、毛細管１６内の充填流体と結合することを可能にする。ロック機構４８は、第１コネクタ４０と第２コネクタ４２を機械的にリンクさせるのに用いられる。第１コネクタ４０及び第２コネクタ４２がインターロックされるとき、弁システム４４は開放状態にあり、流体が通路４６を通って、毛細管１６からリモートシール１２の通路１７に流れることを可能にする。
【００１２】
図２Ｂは、図２Ａのクイック連結カップリング３８Ａの組み立てられていない図を示す。第１コネクタ４０及び第２コネクタ４２が分離されているとき、弁システム４４は閉鎖状態にあり、流体は通路４６を通って流れることができない。具体的には、弁４４Ａは、通路１７内部の流体が通路４６Ａから出ていくのを防ぎ、弁４４Ｂは、通路４６Ｂ内部の流体が毛細管１６から出ていくのを防ぐ。したがって、弁４４Ａ及び４４Ｂは共に、漏出が無視できる程度のカップリングシステムを形成し、そのシステム内では、弁システム４４の結合及び分離の間、無視できる量の充填流体が失われる。
【００１３】
弁システム４４は、どのような充填流体も通路４６から出て行くことを防ぐのが好ましいが、無視できる量の充填流体が漏出するのは避けられない。したがって、弁システム４４は、非常に少量の充填流体の損失は許容される適用例に特に適しているため、漏出が無視できる程度の弁システムと呼ぶことができる。弁システム４４は、ドライブレーキ弁、ノンスピル弁、フラットフェース弁、クリーンブレーキ弁、ばね負荷ポペット弁、ボール弁、又は市販のクイック連結カプラの他の好適な漏出が無視できる程度の弁とすることができる。
【００１４】
具体的には、本発明の１つの実施形態において、クイック連続カプラ３８Ａは、ペンシルバニア州エリー所在のＳｎａｐ−Ｔｉｔｅ社から市販されているフラッシュフェースクイック連結カップリング、７１  Ｓｅｒｉｅｓ  Ｄｒｙｂｒｅａｋを含む。他の実施形態において、ミネソタ州ミネアポリス所在のＰａｒｋｅｒ  Ｑｕｉｃｋ  Ｃｏｕｐｌｉｎｇ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎから入手可能なノンスピル油圧クイック連結カップリング、オハイオ州コロンブス所在のＰｒｅｓｓｕｒｅ  Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓ社から入手可能なフラットフェースドライブレーキカップリング、オハイオ州モーミー所在のＡｅｒｏｑｕｉｐ社から入手可能な安全クリップ及びラニヤードをもつ油圧ブレーキカップリング及びクラッチカップリング、カリフォルニア州アービン所在のＥａｔｏｎ  Ａｅｒｏｓｐａｃｅｓ社から入手可能なＵｌｔｒａ−Ｍａｔｅカップリング、オハイオ州ベリア所在のＴｕｔｈｉｌｌ社から入手可能なＳｅｒｉｅｓ  ＱＡ２９００クイック連結カップリング、などの他の市販されているクイック連結カップリングが用いられる。
【００１５】
通常、クイック連結カップリング３８Ａは、オスコネクタ及びメスコネクタを含む。図示実施形態において、リモートシール１２と接合するコネクタ４０はメスコネクタであり、毛細管１６と接合するコネクタ４２はオスコネクタである。或いは、リモートシール１２はオスコネクタと連結し、毛細管１６はメスコネクタと連結してもよい。コネクタ４０及びコネクタ４２はそれぞれ弁を含み、クイック連結カップリング３８Ａは、漏出が無視できる程度の二重弁型カップリングシステムを含む。具体的には、コネクタ４０は弁４４Ａを含み、コネクタ４２は弁４４Ｂを含む。通常、弁４４Ａ及び弁４４Ｂは、他のコネクタから取り外されたとき、緊密に閉鎖されたまま残るばね負荷プランジャ型弁である。コネクタが互いに接合しているとき、プランジャは対向する位置にあり、これらはばねを圧縮し、プランジャが弁を開くようにし、流体が一方のコネクタから他方のコネクタに流れることを可能にする。ロック機構４８は、コネクタを互いに保持し、プランジャを開放位置に維持する。１つの実施形態において、ロック機構４８は、ボールロックを含むばね負荷引き込み式スリーブである。別の実施形態において、ロック機構４８は、引き込み式スリーブが誤って引き込まれるのを防止する安全クリップを含む。
【００１６】
弁システム４４は、オスコネクタ４２がメスコネクタ４０に挿入される前に閉鎖され、オスコネクタ４２が、メスクイックコネクタ４０と結合されるときに開放される。弁システム４４の結合又は結合解除の間、充填流体の大気への露出は最小限である。コネクタ４０とコネクタ４２が完全に連結されているとき、毛細管１６は、ダイアフラム２６と油圧的に連通している。したがって、クイック連結カップリング３８Ａは、リモートシールの現場修理を行うのに有利であり、無視できる充填流体の損失が許可されるプロセス制御システムでの使用に特に適している。特に、クイック連結カップリング３８Ａは、現場でのアップグレード性及び修理性に有利である。
【００１７】
第１コネクタ４０は、溶接接合又はねじ付き接合部などの、あらゆる好適な方法で、リモートシール１２と接合される。他の実施形態において、コネクタ４０は、リモートシール１２のハウジングの一部として一体的に形成される。同様に、毛細管１６は、通常はねじ付き接合部又は溶接接合部などの、あらゆる好適な方法で第２コネクタ４２と接合される。
【００１８】
図３は、均衡化差圧測定のために構成されたプロセストランスミッタ１４の別の実施形態を示す。プロセス制御システム５０は、図１Ａ及び図１Ｂのプロセス制御システム１０で用いられる構成部品を含み、適切な場合には共通の番号が用いられる。プロセス制御システム５０は、リモートシール１２及びリモートシール５２と、容器１８及び容器５４と、プロセス流体２０及びプロセス流体５６（同じ流体の異なる部分であり得る）と、プロセストランスミッタ１４と、制御システム２２とを含む。プロセストランスミッタ１４は、差圧測定のために構成された圧力センサ５８を含み、さらにセンサダイアフラム６０と、プロセスダイアフラム３５及びプロセスダイアフラム６６とを含む。
【００１９】
リモートシール１２は、容器１８に含まれるプロセス流体２０と、ダイアフラム２６を通して油圧的に連通し、圧力トランスミッタ１４と、充填流体で満たされた毛細管１６及び通路１７を通して、油圧的に連通している。充填流体は、プロセス流体２０によってダイアフラム２６にかけられた流体圧力を圧力トランスミッタ１４に伝達する実質的に非圧縮性の油圧流体である。毛細管１６は、クイック連結カップリング３８Ａを用いてリモートシール１２とリンクされ、クイック連結カップリング３８Ｂを用いてトランスミッタ１４とリンクされる。充填流体は、プロセス流体２０の圧力を、ダイアフラム２６からプロセスダイアフラム３５に伝達し、そこで別の充填流体が、圧力をセンサダイアフラム６０に伝える。したがって、差圧センサ５８には、第１圧力信号が与えられる。
【００２０】
リモートシール５２は、容器５４内に含まれるプロセス流体と、ダイアフラム６８を通して油圧的に連通し、圧力トランスミッタ１４と、充填流体で満たされた毛細管７０及び通路７２を通して油圧的に連通している。充填流体は、プロセス流体５６によってダイアフラム６８にかけられた流体圧力を、圧力トランスミッタ１４に伝達する、実質的に非圧縮性の油圧流体である。毛細管７０は、クイック連結カップリング３８Ｃを用いてリモートシール５２とリンクされ、クイック連結カップリング３８Ｄを用いてトランスミッタ１４とリンクされる。充填流体は、ダイアフラム６８からプロセスダイアフラム６６にプロセス流体５６の圧力を伝達し、そこで別の充填流体は、センサダイアフラム６０に圧力を伝える。したがって、圧力トランスミッタ１４には、第２圧力信号が与えられ、差圧センサ５８は、プロセス流体２０によりダイアフラム２６にかけられた流体圧力、及びプロセス流体５６によってダイアフラム６８にかけられた流体圧力の差異を感知できる。
【００２１】
プロセス制御システム５０の他の実施形態において、圧力トランスミッタ１４は、リモートシール１２の場所にある容器１８上、又はリモートシール５２の場所にある容器５４上に直接配置することができる。プロセス制御システム５０は、様々に調整された又は均衡化された差圧構成のために設定することができる。
【００２２】
本発明は、好ましい実施形態を参照して説明されてきたが、当業者であれば、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、形態及び詳細に変更を行うことができることを認識するであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１Ａ】本発明によるリモートシールを使用する、部分的に切り取られた、組み立てられたプロセス制御システムを示す。
【図１Ｂ】本発明による連結されていないモジュラ状態にある、図１Ａと同じシステムを示す。
【図２Ａ】本発明のプロセス制御システムで用いられる組み立てられたクイック連結カップリングの簡略図を示す。
【図２Ｂ】結合されていない状態にある図２Ａのクイック連結カップリングを示す。
【図３】本発明による、２つのリモートシールを使用するプロセス制御システムの、別の一般的な実装を示す。
【図１Ａ】
2009538414.tif 000003
【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
2009538414.tif 000005
【図２Ｂ】
2009538414.tif 000006
【図３】
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【国際調査報告】
2009538414.tif 000008