(57)【要約】  フィールドデバイスアセンブリ（１１４）は、工業プロセスフィールドデバイス（１０２）、フランジ（１５５）、及び密封及び電気絶縁システム（１１８）を含む。フィールドデバイス（１０２）は、圧力センサ（１２６）及びアクティブコンポーネントを含むハウジング（１４４）を含む。ハウジング（１４４）は、第１のベースプロセス開口部を含む、ベースインターフェースを有するベース（１４６）を含む。フランジ（１５５）は、ハウジングのベース（１４６）に取り付けられ、第１のフランジプロセス開口部を有する同一平面上のインターフェースを含む。密封及び電気絶縁システム（１１２）は、誘電体材料を含むガスケット（１１９）を含む。ガスケット（１１２）の第１のプロセス開口部は、第１のベースプロセス開口部及び第１のフランジプロセス開口部と位置合わせされている。ガスケット（１１９）の第１の表面は、ベースインターフェース（１５０）と係合し、第１の表面の反対側にあるガスケット（１１９）の第２の表面は、同一平面上のインターフェース（１５２）と係合している。ガスケット（１１９）は、フィールドデバイス（１０２）のハウジング（１４４）をフランジ（１５５）から電気的に絶縁する。
2021526648.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工業プロセスフィールドデバイスであって、
圧力センサと、
前記圧力センサを含み、第１のベースプロセス開口部を有するベースインターフェースを含むベースを備えるハウジングとを備える工業プロセスフィールドデバイスと、
前記ハウジングの前記ベースに取り付けられ、第１のフランジプロセス開口部を有する同一平面上のインターフェースを含むフランジと、
誘電体材料を備え、前記第１のベースプロセス開口部及び前記第１のフランジプロセス開口部と位置合わせされた第１のガスケットプロセス開口部、前記ベースインターフェースに係合する第１の表面、前記同一平面上のインターフェースに係合する前記第１の表面とは反対側の第２の表面を含むガスケットを備える密封及び電気絶縁システムであって、
前記ガスケットが、前記フィールドデバイスの前記ハウジングを前記フランジから電気的に絶縁している、密封及び電気絶縁システムとを備える工業プロセス用のフィールドデバイスアセンブリ。
【請求項２】
前記密封及び電気絶縁システムが、前記第１のガスケットプロセス開口部を取り囲む前記ガスケットの前記第１の表面と、前記第１のベースプロセス開口部を取り囲む前記ベースインターフェースとを係合する第１のＯリングを含み、
前記Ｏリング及び前記ガスケットが、前記同一平面上のインターフェースと前記ベースインターフェースとの間で、前記第１のフランジプロセス開口部、前記第１のガスケットプロセス開口部、前記第１のＯリング、及び前記第１のベースプロセス開口部を通る第１の密閉された通路を形成する、請求項１に記載のフィールドデバイスアセンブリ。
【請求項３】
前記ガスケットが、前記第２の表面から延在し、前記第１のガスケットプロセス開口部を取り囲み、前記第１のフランジプロセス開口部を取り囲む前記同一平面上のインターフェースと係合する第１の環状隆起を含む、請求項２に記載のフィールドデバイスアセンブリ。
【請求項４】
前記第１の環状隆起での前記ガスケットの厚さが、前記第１の環状隆起を取り囲む前記ガスケットの一部よりも厚い、請求項３に記載のフィールドデバイスアセンブリ。
【請求項５】
前記第１の環状隆起での前記ガスケットの前記厚さが、前記第１の環状隆起を取り囲む前記ガスケットの前記一部よりも約１０％〜２２％厚い、請求項４に記載のフィールドデバイスアセンブリ。
【請求項６】
前記ベースインターフェースが、第２のベースプロセス開口部を含み、
前記同一平面上のインターフェースが、第２のフランジプロセス開口部を含み、
前記ガスケットが、前記第２のベースプロセス開口部及び前記第２のフランジプロセス開口部と位置合わせされた第２のガスケットプロセス開口部を含む、請求項１に記載のフィールドデバイスアセンブリ。
【請求項７】
前記密封及び電気絶縁システムが、
前記第１のガスケットプロセス開口部を取り囲む前記ガスケットの前記第１の表面及び前記第１のベースプロセス開口部を取り囲む前記ベースインターフェースと係合する第１のＯリングと、
前記第２のガスケットプロセス開口部を取り囲む前記ガスケットの前記第１の表面及び前記第２のベースプロセス開口部を取り囲む前記ベースインターフェースと係合する第２のＯリングとを含み、
前記第１のＯリング及び前記ガスケットが、前記同一平面上のインターフェースと前記ベースインターフェースとの間で、前記第１のフランジプロセス開口部、前記第１のガスケットプロセス開口部、前記第１のＯリング及び前記第１のベースプロセス開口部を通る第１の密封された通路を形成し、
前記第２のＯリング及び前記ガスケットが、前記同一平面上のインターフェースと前記ベースインターフェースとの間で、前記第２のフランジプロセス開口部、前記第２のガスケットプロセス開口部、前記第２のＯリング及び前記第２のベースプロセス開口部を通る第２の密封された通路を形成する、請求項６に記載のフィールドデバイスアセンブリ。
【請求項８】
前記ガスケットが、
前記第２の表面から延在し、前記第１のガスケットプロセス開口部を取り囲み、前記第１のフランジプロセス開口部を取り囲む前記同一平面上のインターフェースと係合する第１の環状隆起と、
前記第２の表面から延在し、前記第２のガスケットプロセス開口部を取り囲み、前記第２のフランジプロセス開口部を取り囲む前記同一平面上のインターフェースと係合する第２の環状隆起を含む、請求項７に記載のフィールドデバイスアセンブリ。
【請求項９】
前記第１及び第２の環状隆起での前記ガスケットの厚さが、前記第１の及び第２環状隆起を取り囲む前記ガスケットの一部よりも厚い、請求項８に記載のフィールドデバイスアセンブリ。
【請求項１０】
前記第１及び第２の環状隆起での前記ガスケットの前記厚さが、前記第１及び第２の環状隆起を取り囲む前記ガスケットの前記一部よりも約１０％〜２２％厚い、請求項９に記載のフィールドデバイスアセンブリ。
【請求項１１】
前記ガスケットの前記第１の表面が実質的に平坦である、請求項１０に記載のフィールドデバイスアセンブリ。
【請求項１２】
前記ガスケットの厚さが、前記第１及び第２の隆起を除いて実質的に均一である、請求項１１に記載のフィールドデバイスアセンブリ。
【請求項１３】
前記ガスケットが、４つのボルト開口部を含む、請求項１２に記載のフィールドデバイスアセンブリ。
【請求項１４】
前記第１及び第２のガスケットプロセス開口部のそれぞれが円形であり、約１．０インチの直径を有し、
前記第１及び第２のガスケットプロセス開口部が、約０．３０インチの距離だけ離れており、
前記ガスケットの幅が約２．４０インチで、
前記ガスケットの長さが約２．９０インチである、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
工業プロセスフィールドデバイスであって、
圧力センサと、
前記圧力センサを含み、第１のベースプロセス開口部及び第２のベースプロセス開口部を有するベースインターフェースを含むベースを備えるハウジングとを備える工業プロセスフィールドデバイスと、
前記ハウジングの前記ベースに取り付けられ、第１のフランジプロセス開口部及び第２のフランジプロセス開口部を有する同一平面上のインターフェースを含むフランジと、
密封及び電気絶縁システムであって、
誘電体材料を備えるガスケット、前記第１のベースプロセス開口部及び前記第１のフランジプロセス開口部と位置合わせされた第１のガスケットプロセス開口部、前記第２のベースプロセス開口部及び前記第２のフランジプロセス開口部と位置合わせされた第２のガスケットプロセス開口部、前記ベースインターフェースと係合する第１の表面、前記第１の表面の反対側にあり、前記同一平面上のインターフェースと係合する第２の表面を備えるものであって、前記ガスケットが、前記フィールドデバイスの前記ハウジングを前記フランジから電気的に絶縁する、密封及び電気絶縁システムと、
前記第１のガスケットプロセス開口部を取り囲む前記ガスケットの前記第１の表面及び前記第１のベースプロセス開口部を取り囲む前記ベースインターフェースと係合する第１のＯリングと、
前記第２のガスケットプロセス開口部を取り囲む前記ガスケットの前記第１の表面及び前記第２のベースプロセス開口部を取り囲む前記ベースインターフェースと係合する第２のＯリングとを備える、工業プロセス用のフィールドデバイスアセンブリ。
【請求項１６】
前記ガスケットが、
前記第２の表面から延在し、前記第１のガスケットプロセス開口部を取り囲み、前記第１のフランジプロセス開口部を取り囲む前記同一平面上のインターフェースと係合する第１の環状隆起と、
前記第２の表面から延在し、前記第２のガスケットプロセス開口部を取り囲み、前記第２のフランジプロセス開口部を取り囲む前記同一平面上のインターフェースと係合する第２の環状隆起を備える、請求項１５に記載のフィールドデバイスアセンブリ。
【請求項１７】
前記第１及び第２の環状隆起での前記ガスケットの厚さが、前記第１の及び第２環状隆起を取り囲む前記ガスケットの一部よりも厚い、請求項１６に記載のフィールドデバイスアセンブリ。
【請求項１８】
前記ガスケットが、４つのボルト開口部を含む、請求項１７に記載のフィールドデバイスアセンブリ。
【請求項１９】
前記第１及び第２のガスケットプロセス開口部のそれぞれが円形であり、約１．０インチの直径を有し、
前記第１及び第２のガスケットプロセス開口部が、約０．３０インチの距離だけ離れており、
前記ガスケットの幅が約２．４０インチで、
前記ガスケットの長さが約２．９０インチである、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
フランジの同一平面上のインターフェースと工業プロセス用のフィールドデバイスのベースインターフェースとの間の流体通路を密封し、密封及び電気絶縁システムであって、
誘電体材料を備えるガスケットで、第１のガスケットプロセス開口部、第１の表面、前記第１の表面の反対側の第２の表面、及び前記第２の表面から延在し、前記第１のガスケットプロセス開口部を取り囲む第１の環状隆起を有する前記ガスケットと、
前記第１のガスケットプロセス開口部を取り囲む前記ガスケットの前記第１の表面に係合する第１のＯリングとを備える、密封及び電気絶縁システムを使用して前記フィールドデバイスを前記フランジから電気的に絶縁する方法であって、
前記方法が、
第１のフランジプロセス開口部を取り囲む前記同一平面上のインターフェースを前記第１の環状隆起と係合させること、
第１のベースプロセス開口部を囲む前記ベースインターフェースを前記Ｏリングと係合させること、
前記ガスケットを使用して、前記フィールドデバイスを前記フランジから電気的に絶縁すること、
前記同一平面上のインターフェースと前記ベースインターフェースとの間で、前記第１のフランジプロセス開口部、前記第１のガスケットプロセス開口部、前記Ｏリング、並びに前記ベースインターフェースと前記同一平面上のインターフェースとの間の前記Ｏリング及び前記ガスケットの圧縮を含む前記第１のベースプロセス開口部を通る第１の密封された通路を形成することを、含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の実施形態は、工業プラントのための工業プロセス制御システムに関する。より具体的には、本開示の実施形態は、例えば、フィールドデバイスとマニホルドとの間のインターフェースなど、フィールドデバイスのインターフェースを密封及び電気的に絶縁することに関する。
【背景技術】
【０００２】
工業環境では、制御システムは、工業及び化学プロセスなどの在庫を監視及び制御するために使用される。通常、制御システムは、工業プロセスの主要な場所に分散され、プロセス制御ループによって制御システムの制御回路に結合された工業プロセスフィールドデバイスを使用して、これらの機能を実行する。「フィールドデバイス」という用語は、分散制御又はプロセス監視システムで機能を実行する任意のデバイスを指し、これには、工業プロセスの測定、制御、及び／又は監視に使用される、現在知られている、又はまだ知られていないすべてのデバイスが含まれる。
【０００３】
通常のフィールドデバイスには、フィールドデバイスが１又は複数のセンサを使用するプロセスパラメータの監視及び測定、及び／又は１又は複数の制御デバイスを使用するプロセス制御操作などの従来のフィールドデバイスタスクを実行できるようにするデバイス回路が含まれる。例示的なセンサには、圧力センサ、レベルセンサ、温度センサ、及び工業プロセスで使用される他のセンサが含まれる。例示的な制御デバイスには、アクチュエータ、ソレノイド、バルブ、及び他の制御デバイスが含まれる。
【０００４】
フィールドデバイスのデバイス回路はまた、センサ及び／又は制御デバイスを制御するために使用され、例えば、４〜２０ｍＡのプロセス制御ループなどのプロセス制御ループにより、プロセス制御システム又は他の回路と通信するために使用されるコントローラを含んでもよい。いくつかの設備では、プロセス制御ループを使用して、調整された電流及び／又は電圧をフィールドデバイスに供給し、フィールドデバイスに電力を供給する。プロセス制御ループは、検知されたプロセスパラメータに対応するプロセスパラメータ値などのデータを搬送することもできる。このデータは、プロセス制御ループによりアナログ信号、又はデジタル信号として通信され得る。
【０００５】
陰極防食は、パイプやタンクなどの金属構造物を腐食から保護するために多くの工業用途で使用される技術である。例えば、大規模なパイプライン構造物では、印加電流陰極防食システムを使用してもよい。このタイプの陰極防食では、パイプラインに取り付けられた電気計装を何らかのタイプの誘電体材料で電気的に絶縁する必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本開示の実施形態は、密封及び電気絶縁システムを含むフィールドデバイスアセンブリ、並びにシステムを使用して工業プロセスフィールドデバイスを密封及び電気絶縁する方法を対象とする。フィールドデバイスアセンブリのいくつかの実施形態は、工業プロセスフィールドデバイス、フランジ、並びに密封及び電気絶縁システムを含む。フィールドデバイスには、圧力センサ及びアクティブコンポーネントを含むハウジングが含まれる。ハウジングは、第１のベースプロセス開口部を含む、ベースインターフェースを有するベースを含む。フランジは、ハウジングのベースに取り付けられ、第１のフランジプロセス開口部を有する同一平面上のインターフェースを含む。密封及び電気絶縁システムは、誘電体材料を含むガスケットを含む。ガスケットの第１のプロセス開口部は、第１のベースプロセス開口部及び第１のフランジプロセス開口部と位置合わせされている。ガスケットの第１の表面はベースインターフェースに係合し、第１の表面の反対側にあるガスケットの第２の表面は同一平面上のインターフェースに係合している。ガスケットは、フィールドデバイスのハウジングをフランジから電気的に絶縁する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本方法のいくつかの実施形態では、第１のフランジプロセス開口部を取り囲む同一平面上のインターフェースは、第１の環状隆起と係合している。第１のベースプロセス開口部を取り囲むベースインターフェースは、Ｏリングと係合している。フィールドデバイスは、ガスケットを使用してフランジから電気的に絶縁されている。第１の密封された通路は、同一平面上のインターフェースとベースインターフェースとの間で、第１のフランジプロセス開口部、第１のガスケットプロセス開口部、Ｏリング、並びにベースインターフェースとフランジインターフェースとの間にＯリング及びガスケットの圧縮を含む第１のベースプロセス開口部を通り形成される。
【０００８】
この概要は、以下の詳細な説明でさらに説明される概念の選択を簡略化した形式で紹介するために提供されている。この概要は、請求された主題の主要な特徴又は本質的な特徴を識別することを意図しておらず、請求された主題の範囲を決定する際の助として使用されることも意図していない。請求された主題は、背景技術に言及されている欠点のいずれか又はすべてを解決する実装に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】図１Ａは、従来技術による、例示的な工業プロセス制御システムの簡略図を示している。
【図１Ｂ】図１Ｂは、従来技術による、プロセスインターフェースから分解されたフィールドデバイスアセンブリの等角図を示している。
【図１Ｃ】図１Ｃは、従来技術による、プロセスインターフェースに取り付けられたフィールドデバイスアセンブリの等角図を示している。
【図２】図２は、本開示の実施形態による、工業プロセスのための例示的なフィールドデバイスアセンブリの側面図である。
【図３】図３は、本開示の実施形態による、図２のフィールドデバイスアセンブリの分解等角図である。
【図４】図４は、図２のフィールドデバイスアセンブリ及び図１Ａ〜図１Ｃの従来技術のフィールドデバイスアセンブリの横並びの平面図を示す。
【図５】図５は、本開示の実施形態による、例示的な密封及び電気絶縁システムを示す、フィールドデバイスアセンブリの一部の簡略化された断面図である。
【図６】図６は、本開示の実施形態による、圧力トランスミッタの形式の例示的なフィールドデバイスの簡略化されたブロック図である。
【図７】図７は、本開示の実施形態による、概して線７−７に沿って取られた、図３のアセンブリの一部の簡略化された断面図である。
【図８】図８は、本開示の実施形態による、円５内の図４のフィールドデバイスアセンブリの密封及び電気絶縁システムの一部の拡大図である。
【図９】図９は、本開示の実施形態による、例示的なガスケットの底面図である。
【図１０】図１０は、概して線１０−１０に沿って取られた、図９のガスケットの側面断面図である。
【図１１】図１１は、円１１内の図７のガスケットの一部の拡大図である。
【図１２】図１２は、本開示の実施形態による、例示的なマニホルド及びガスケットの等角図である。
【図１３】図１３は、マニホルドのマニホルドインターフェースと工業プロセス用のフィールドデバイスのベースインターフェースとの間の流体通路を密封し、本明細書に記載の１又は複数の実施形態に従って形成される、密封及び電気絶縁システムを使用してフィールドデバイスをマニホルドから電気的に絶縁する例示的な方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本開示の実施形態は、添付の図面を参照して以下により十分に説明される。同じ又は類似の参照文字を使用して識別される要素は、同一又は類似の要素を指している。本明細書で使用される場合、「約」又は「実質的に」という用語は、値、角度などの±１０％を指し、特に明記しない限り、用語は、最大１０％の許容誤差での同等性を示す。「例示的」という用語は、本明細書では、「例、事例、又は実例としての役割を果たす」ことを意味するために使用される。しかしながら、本開示の様々な実施形態は、多くの異なる形式で具体化することができ、本明細書に記載の実施形態に限定されると解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が徹底的かつ十分であり、本開示の範囲を当業者に完全に伝えるように提供される。
【００１１】
図１Ａは、従来技術による、例示的な工業プロセス測定又は制御システム１００の簡略図である。システム１００は、材料を、価値の低い状態から、石油、化学薬品、紙、食品などのより価値のある有用な製品に変換するための材料の処理に使用される。例えば、石油精製所は、原油をガソリン、燃料油、及びその他の石油化学製品に処理できる工業プロセスを実行する。
【００１２】
システム１００は、工業プロセスフィールドデバイス１０２、トランスミッタフランジ若しくはアダプタ１０３、マニホルド１０４、並びに／又はマニホルド１０４及びフィールドデバイス１０２を工業プロセス１０８に接続するプロセスインターフェース１０６を含む。いくつかの実施形態では、プロセス１０８は、パイプ、タンク、又は別のプロセス容器などのプロセス容器１１０を通して収容又は輸送される、流体（すなわち、液体又は気体）などのプロセス材料を含む。
【００１３】
フィールドデバイス１０２は、アダプタ１０３に取り付けられ、それは、マニホルド１０４に取り付けられて、フィールドデバイスアセンブリ１１１を形成する。アダプタ１０３は、概して、フィールドデバイス１０２の流体経路をマニホルド１０４の流体経路に適合させる。アセンブリ１１１は、従来の技術を使用して、フィールドデバイス１０２とアダプタ１０３との間の接合部、アダプタ１０３とマニホルド１０４との間の接合部、及びマニホルド１０４とプロセスインターフェース１０６との間の接合部で密封される。
【００１４】
陰極防食システム１１２を使用して、パイプ１１０、又はタンクなどのフィールドデバイス１０２が取り付けられている他の構造物に腐食保護を提供してもよい。陰極防食システム１１２は、例えば、印加電流陰極防食システム又はガルバニック陰極防食システムなどの任意の適切な形式をとってもよい。
【００１５】
従来技術のフィールドデバイスアセンブリ１１１は、アダプタ１０３とマニホルド１０４との間、又はマニホルド１０４とプロセスインターフェース１０６との間に従来の誘電体ガスケット１１３を含んでもよい。そのような従来のガスケットは、図１Ｂに示すように、システム１１２によって実施される陰極防食スキームからフィールドデバイス１０２の電子機器を電気的に絶縁する誘電体材料を含み、これは、従来技術により、プロセスインターフェース１０６から分解されたフィールドデバイスアセンブリ１１１の等角図である。加えて、これらのガスケット１１３は、２．１２６インチの業界標準のプロセス接続間隔を有するマニホルド１０４用に構成されている。ポリエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などの誘電体材料で形成されたボルトスリーブ１１５はまた、アセンブリ１１１の部材を一緒に取り付けるために使用されるボルトを電気的に絶縁するために、フィールドデバイスアセンブリ１１１で使用され得る。
【００１６】
図１Ｃは、従来技術による、プロセスインターフェース１０６に取り付けられたフィールドデバイスアセンブリ１１１の等角図である。図１Ａ及び図１Ｃに示すように、組み立てられたシステムには、概して４つの漏れ経路がある。漏れ経路の２つは、プロセスインターフェース１０６とプロセス（図１Ｃの矢印１）及びマニホルド１０４（図１Ｃの矢印２）との間の各インターフェースに対応する。フィールドデバイスアセンブリ１１は、さらに２つの漏れ経路を追加し、すなわち、アダプタ１０３とマニホルド１０４との間の漏れ経路（図１Ｃの矢印３）、及びアダプタ１０３とフィールドデバイス１０２との間の漏れ経路（図１Ｃの矢印４）である。
【００１７】
本開示の実施形態は、概して、従来技術のアセンブリ１１１のアダプタ１０３が取り外されている、フィールドデバイスアセンブリ１１４を対象とする。本開示の実施形態による、図２は、工業プロセス用のフィールドデバイスアセンブリ１１４の一例の側面図であり、図３は、アセンブリ１１４の分解等角図である。図２はまた、ファントムラインで示される、例示的なプロセスインターフェース１０６及びプロセス１０８へのフィールドデバイスアセンブリ１１４の取り付けを概略的に示す。フィールドデバイスアセンブリ１１４は、フィールドデバイス１０２とマニホルド１０４との間のインターフェース１１６に単一の漏れ経路を含む。インターフェース１１６の密封及び電気絶縁システム１１８（ファントムラインで示される）は、システム１１２によって生成されるなど、陰極防食スキームからフィールドデバイス１０２の電子機器を保護する。したがって、本開示のフィールドデバイスアセンブリ１１４は、アダプタ１０３を排除することによって、従来技術のシステムと比較して潜在的な漏れ経路の数を削減する。
【００１８】
加えて、フィールドデバイスアセンブリ１１４は、従来技術のフィールドデバイスアセンブリ１１１と比較して、よりコンパクトなソリューションを提供する。これは、概して図４に示され、フィールドデバイスアセンブリ１１４及び従来技術のフィールドデバイスアセンブリ１１４の側面図が並べて示されている。フィールドデバイスアセンブリ１１４は、従来技術のフィールドデバイスアセンブリ１１１よりも、アダプタ１０３の高さだけより短い。これにより、フィールドデバイスアセンブリ１１４の高さは、従来技術のフィールドデバイス１１１よりも約３．６インチ短くなり得る。短縮されたアセンブリ１１４は、アセンブリを取り付ける際のより大きな柔軟性を可能にする。
【００１９】
図５は、本開示の実施形態による、例示的な密封及び電気絶縁システム１１８を示す、フィールドデバイスアセンブリ１１４の一部の簡略化された断面図である。以下でより詳細に説明するように、システム１１８は、概して、マニホルド１０４とフィールドデバイス１０２との間のインターフェース１１６にガスケット１１９を含む。図３にも示しているガスケット１１９は、陰極防食システム１１２（図１Ａ）によって実施されるものなど、マニホルド１０４に伝導される陰極防食スキームからフィールドデバイス１０２を電気的に絶縁するように動作する。加えて、ガスケット１１９は、フィールドデバイス１０２とマニホルド１０４との間に密封を形成する。いくつかの実施形態では、システム１１８はまた、フィールドデバイス１０２とガスケット１１９との間に密封を形成する、Ｏリング１２０も含む。
【００２０】
本開示のフィールドデバイスアセンブリ１１４の実施形態を詳細に説明する前に、フィールドデバイス１０２の様々な実施形態を、図１及び図６を参照して説明し、これは、本開示の実施形態による、圧力トランスミッタの形式の例示的なフィールドデバイス１０２の簡略化されたブロック図である。
【００２１】
フィールドデバイス１０２は、フィールドデバイス１０２を制御するように構成され得る、コンピュータ化された制御ユニット１２１と通信し得る。制御ユニット１２１は、図１に示すように、システム１００の制御室など、フィールドデバイス１０２から離れて配置され得る。制御ユニット１２１は、２線式制御ループ１２２又は無線通信リンクなどの適切な物理的通信リンクによりフィールドデバイス１０２に通信可能に結合され得る。
【００２２】
制御ユニット１２１とフィールドデバイス１０２との間の通信は、従来のアナログ及び／又はデジタル通信プロトコルに従って、制御ループ１２２により実行され得る。いくつかの実施形態では、プロセス制御ループ１２２は、４〜２０ミリアンペアのプロセス制御ループを含み、プロセス変数は、プロセス制御ループ１２２を通って流れるループ電流Ｉ（図２）のレベルによって表され得る。例示的なデジタル通信プロトコルは、ＨＡＲＴ（登録商標）通信規格によるなど、２線式プロセス制御ループ１２２のアナログ電流レベルへのデジタル信号の変調を含む。ＦｉｅｌｄＢｕｓ及びＰｒｏｆｉｂｕｓ通信プロトコルを含む他の純粋なデジタル技術も使用できる。ＩＥＣ６２５９１などの無線プロトコルも使用できる。
【００２３】
いくつかの実施形態では、フィールドデバイス１０２は、プロセス１０８の単一の圧力又は差圧を感知するように構成された圧力トランスミッタの形式である。フィールドデバイスは、図６に示すように、コントローラ１２４、１又は複数の圧力センサ１２６、測定回路１２８、デジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）１３０、通信回路１３２、及び／又は端子台１３４を含む。
【００２４】
コントローラ１２４は、デバイス１０２の非一時的なコンピュータ可読媒体又はメモリ１３６に、ローカルに格納され得る、命令の実行に応答して本明細書に記載された１つ以上の機能を実行するようにフィールドデバイス１０２のコンポーネントを制御する１又は複数のプロセッサ（すなわち、マイクロプロセッサ、中央処理装置など）を表すことができる。いくつかの実施形態では、コントローラ１２４のプロセッサは、１又は複数のコンピュータベースのシステムのコンポーネントである。コントローラ１２４は、デバイス１０２のコンポーネントを制御して、本明細書で説明する１又は複数の機能を実行するために使用される、１又は複数の制御回路、マイクロプロセッサベースのエンジン制御システム、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）などの１又は複数のプログラム可能なハードウェアコンポーネントを含み得る。コントローラ１２４は、他の従来のフィールドデバイス回路も表し得る。
【００２５】
マニホルド１０４のバルブ１２５は、従来のマニホルド１０４に従って、プロセスインターフェース１０６を通してなどで、フィールドデバイス１０２をプロセス１０８に露出させるように調整され得る。これにより、フィールドデバイス１０２は、図６のブロック１２６によって表される１又は複数の圧力センサを使用して、プロセス１０８の圧力又は差圧を感知又は測定することができる。
【００２６】
測定回路１２８は、センサ１２６と相互作用する回路を表す。例えば、回路１２８は、フィールドデバイス１０２のコントローラ１２４によって使用するためにセンサ１２６からの出力を変換する回路を含み得る。
【００２７】
ＤＡＣ１３０は、例えば、センサ１２６によって感知されたプロセスパラメータの値を示すようにループ電流Ｉを調整することによる２線式プロセス制御ループ１２２などによって、通信回路１３２を使用して制御ユニット１２１と通信する、デジタル信号をアナログ信号に変換するためにコントローラ１２４によって使用され得る。コントローラ１２４はまた、従来の技術を使用して、通信回路１３２を通して制御ユニット１２１から通信を受信し得る。
【００２８】
上記のように、密封及び電気絶縁システム１１８は、フィールドデバイス１０２とマニホルド１０４との間のインターフェース１１６を密封し、システム１１２（図１Ａ）によって提供されるものなど、陰極防食スキームからフィールドデバイス１０２の電子機器を保護するために、フィールドデバイス１０２をマニホルド１０４から電気的に絶縁する。システム１１８及びフィールドデバイス１０２の実施形態の詳細は、図７を参照して説明され、これは、アセンブリ１１４が組み立てられる場合（図２）、図３の線７−７に概して沿って取られたアセンブリ１１４の一部の簡略化された断面図である。
【００２９】
フィールドデバイス１０２は、環境条件からフィールドデバイス１０２の電子機器を囲み、保護するハウジング１４４を含む。ハウジング１４４は、図２及び図３に示すように、ベース１４６から分離されたボルト１４８を使用してマニホルド１０４に取り付けられ、ボルトスリーブ１１５を使用してマニホルド１０４に取り付けられ得るベース１４６を含む。いくつかの実施形態では、インターフェース１１６は、ベース１４６のベースインターフェース１５０とマニホルド１０４の同一平面上のインターフェース１５２との間に形成される。
【００３０】
同一平面上のインターフェース１５２は、マニホルド１０４のフランジ１５５の平面にそれぞれ位置合わせされている、マニホルドプロセス開口部１５４Ａ及び１５４Ｂなどの１又は複数のマニホルドプロセス開口部１５４を含む。同一平面上のインターフェース１５２は、マニホルド１０４のフランジ１５５上に形成されるように示されているが、フィールドデバイスアセンブリ１１４の実施形態は、従来のフランジ、同一平面上のフランジ、ドイツ標準化研究所（ＤＩＮ）フランジ、又は他のフランジなど、図示されたマニホルド１０４の代わりに同一平面上のインターフェース１５２を有する任意の適切なフランジを利用してもよいことを理解されたい。したがって、フィールドデバイスアセンブリ１１４の実施形態は、例えば、フィールドデバイス１０２、同一平面上のインターフェース１５２及び１又は複数の開口部１５４を有するフランジ１５５、並びにフランジ１５５の同一平面上のインターフェース１５２とフィールドデバイス１０２のベース１４６との間のインターフェース１１６での密封及び電気絶縁システム１１８の組み合わせを含む。
【００３１】
いくつかの実施形態では、開口部１５４Ａ及び１５４Ｂは、図７に示すように、マニホルド１０４の対応する流体通路１５６（すなわち、フランジ１５５）、流体通路１５６Ａ及び１５６Ｂなどに開いている。流体通路１５６Ａ及び１５６Ｂは、図２に示すように、適切なプロセスインターフェース１０６によりプロセス１０８に結合され得る。マニホルドインターフェース１５２は、実質的に平坦であり得る。
【００３２】
ベースインターフェース１５０は、対応するマニホルドプロセス開口部１５４Ａ及び１５４Ｂと位置合わせするように構成された、ベースプロセス開口部１５８Ａ及び１５８Ｂなどの１又は複数のベースプロセス開口部１５８を含む。ベースプロセス開口部１５８は、フィールドデバイス１０２の１又は複数のセンサ１２６が、通路１５６を通してマニホルド１０４によって提供されるプロセスに露出されることを可能にする。ベースインターフェース１５０は、実質的に平坦であり得る。
【００３３】
１又は複数のマニホルドプロセス開口部１５４及びベースプロセス開口部１５８を使用して、センサ１２６をプロセスパラメータに露出し得る。例えば、例示的なフィールドデバイス１０２は、図７に示すように、マニホルドプロセス開口部１５４Ａ及び１５４Ｂ並びにベースプロセス開口部１５８Ａ及び１５８Ｂを通してマニホルド１０４の通路１５６Ａ及び１５６Ｂの圧力Ｐ１及びＰ２にそれぞれ露出されるダイヤフラム１６０Ａ及び１６０Ｂを含む差圧トランスミッタの形式である。ダイヤフラム１６０Ａ及び１６０Ｂは、圧力Ｐ１及びＰ２に応答して屈曲する。屈曲ダイヤフラム１６０Ａ及び１６０Ｂは、油圧油で満たされ得る、ライン１６２Ａ及び１６２Ｂを通して、感知された圧力を圧力センサ１２６に伝達する。測定回路１２８は、センサ１２６から１又は複数の信号を受信し、矢印１６４によって示される差圧信号を生成し得る。コントローラ１２４は、図６を参照して上で説明したように、２線式プロセス制御ループ１２２上の電流Ｉを調整することなどによって、任意の適切な技術を使用して、信号１６４によって示される差圧測定値を制御ユニット１２１に伝達し得る。
【００３４】
密封及び電気絶縁システム１１８は、マニホルドプロセス開口部１５４Ａ及び１５４Ｂとベースプロセス開口部１５８Ａ及び１５８Ｂとの間のインターフェース１１６に密封された通路１６５Ａ及び１６５Ｂを形成し、インターフェース１１６でのプロセス流体の漏れを防止し、適切なプロセス測定（例えば、圧力測定）が行われ得ることを確保する。加えて、システム１１８は、センサ１２６、測定回路１２８、コントローラ１２４、及び／又は追加のフィールドデバイス回路を、マニホルド１０４を通してフィールドデバイス１０２のハウジング１４４に伝導され得る陰極防食スキームから電気的に絶縁する。すなわち、システム１１８のために、マニホルド１０４とフィールドデバイス１０２との間に、フィールドデバイス１０２の電子機器をシステム１１２によって実施される陰極防食スキームに露出し得る導電経路が存在しない（図１Ａ）。
【００３５】
図２及び図７の例示的なフィールドデバイス１０２は差圧トランスミッタの形式であるが、本開示の実施形態は差圧トランスミッタに限定されないことを理解されたい。したがって、システム１１８の実施形態は、他のタイプのフィールドデバイス１０２と共に使用することができ、システム１１８は、例えば、圧力、温度、流量を測定する、及び／又は別のプロセスパラメータを測定する若しくはプロセスを制御するフィールドデバイスなど、密封された通路１６５を形成すること、及び／又は電気的絶縁を提供することに有用であり得る。
【００３６】
いくつかの実施形態では、密封及び電気絶縁システム１１８は、図３及び図５においてガスケット１１９によって以前に表されていた、ガスケット１６６を含む。いくつかの実施形態では、システム１１８はまた、以前にＯリング１２０によって表されたように、１又は複数のＯリング１６８を含む。Ｏリング１６８のそれぞれは、ガスケット１６６から分離し得る。すなわち、いくつかの実施形態では、Ｏリング１６８は、対応するガスケット１６６の凹部内に一体的に形成又は固定されていない。
【００３７】
図８は、図７の円８内のインターフェース１１６でのシステム１１８の一部の拡大図である。図９は、本開示の実施形態に従って形成された例示的なガスケット１６６の底面図である。図１０は、概して線１０−１０に沿って取られた図９のガスケット１６６の側面断面図であり、図１１は、図７の円１１内のガスケット１６６の一部の拡大図である。
【００３８】
ガスケット１６６は、例えば、フィールドデバイス１０２に所望の電気絶縁を提供するために、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）などの誘電体材料を含むか、又は実質的に形成されている。いくつかの実施形態では、ガスケット１６６は、実質的に均質な材料で形成されている。いくつかの実施形態では、ガスケットは金属板を欠いている。ガスケット１６６は、図７及び図８に示すように、ベースインターフェース１５０を実質的又は完全にカバーし、ベースインターフェース１５０をマニホルドインターフェース１５２から変位させる。この配置は、フィールドデバイス１０２のハウジング１４４とマニホルド１０４との間の直接接触を防ぎ、フィールドデバイス１０２をマニホルド１０４から電気的に絶縁する。
【００３９】
ガスケット１６６は、ベースプロセス開口部１５８及びマニホルドプロセス開口部１５４に対応する１又は複数のガスケットプロセス開口部１７０を含む。例えば、ガスケット１６６は、対応するベースプロセス開口部１５８Ａ及び１５８Ｂ並びにマニホルドプロセス開口部１５４Ａ及び１５４Ｂとそれぞれ位置合わせするガスケットプロセス開口部１７０Ａ及び１７０Ｂを含み得る。ガスケット１６６はまた、ボルト開口部１７１を含み得、それを通ってボルト１４８が延在して、マニホルド１０４をベース１４６に取り付け得る。
【００４０】
いくつかの実施形態では、マニホルドプロセス開口部１５４、ベースプロセス開口部１５８、及びガスケットプロセス開口部１７０は、実質的に同じサイズ及び形状である。いくつかの実施形態では、ガスケットプロセス開口部１７０は円形であり、約１．０インチの直径を有する。いくつかの実施形態では、ガスケットプロセス開口部１７０Ａ及び１７０Ｂを分離する距離１８８（図１１）は、約０．３０インチであり得る。加えて、いくつかの実施形態では、ガスケットプロセス開口部１７０の中心は、例えば、約１．３０インチなどの標準化された距離２．１２６インチよりも小さい距離１８９（図９）によって分離されている。
【００４１】
ガスケット１６６は、図１０に示すように、上面１７２及び底面１７４を含む。上面１７２は、図７及び図８に示すように、ベースインターフェース１５０と係合するように構成される。底面１７４は、図７及び図８、並びに図１２に示すように、マニホルドインターフェース１５２に係合するように構成され、図１２は、ガスケット開口部１７０とマニホルド開口部１５４との位置合わせを示す例示的なマニホルド１０４の等角図である。いくつかの実施形態では、ガスケット１６６は、図９に示すように、底面１７４から延在し、ガスケットプロセス開口部１７０のそれぞれを取り囲む、環状隆起１７６Ａ及び１７６Ｂなどの環状隆起１７６を含む。隆起１７６は、図１２に示すように、対応するマニホルドプロセス開口部１５４を取り囲むマニホルドインターフェース１５２に係合するように構成される。
【００４２】
いくつかの実施形態では、ガスケット１６６は、図１１に示すように、ガスケット１６６がより大きな厚さ１８２を有する、隆起１７６を除いて、均一な厚さ１８０を有する。ガスケット１６６がマニホルドインターフェース１５２（図８）に対して圧縮されている間、隆起１７６によって開口部１５４を取り囲むマニホルドインターフェース１５２に増加した密封圧力が加えられる。これは、ガスケット１６６によってマニホルドプロセス開口部１５４の周りに形成された密封を強化する。
【００４３】
いくつかの実施形態では、ガスケットの厚さ１８０は、０．０６０インチなど、０．０５０〜０．０７０インチの範囲内にある。いくつかの実施形態では、隆起１７６でのガスケット１６６の厚さ１８２は、ガスケット１６６の残りの部分の厚さ１８０よりも約１０〜２２％厚い。したがって、厚さ１８２は、例えば、０．０６６〜０．０８５インチの範囲であり得る。いくつかの実施形態では、厚さ１８２は、厚さ１８０よりも０．０１０インチ大きいなど、厚さ１８０よりも約０．００５〜０．０１５インチ大きい。
【００４４】
ガスケット１６６は、概して、フィールドデバイス１０２をマニホルド１０４から電気的に絶縁するために、ベースインターフェース１５０の表面積に一致するようにサイズ調整される。いくつかの実施形態では、ガスケット１６６は、図９に示すように、約２．４０インチである幅１８４、及び約２．９０インチである長さ１８６を有する。
【００４５】
Ｏリング１６８のそれぞれは、任意の適切な形態を取り得る。いくつかの実施形態では、１又は複数のＯリング１６８は、それぞれ、ポリテトラフルオロエチレン又は他の適切な材料で形成されたホットプレスされたＯリングである。図７及び図８に示すように、Ｏリング１６８のそれぞれは、ガスケットプロセス開口部１７０を取り囲むガスケット１６６の表面１７２と係合して、それらの間に密封を形成する。したがって、Ｏリング１６８Ａは、ガスケットプロセス開口部１７０Ａを取り囲むガスケット１６６の表面１７２に係合して、開口部１７０Ａの周りに密封を形成し、ガスケット１６８Ｂは、ガスケットプロセス開口部１７０Ｂを取り囲むガスケット１６６の表面１７２に係合して、開口部１７０Ｂの周りに密封を形成する。
【００４６】
図７及び図８に示すように、Ｏリング１６８のそれぞれはまた、対応するベースプロセス開口部１５８の周りのベースインターフェース１５０に対して密封を形成する。いくつかの実施形態では、ベースインターフェース１５０は、ベースプロセス開口部１５８Ａ及び１５８Ｂをそれぞれ取り囲む、溶接リング１９０Ａ及び１９０Ｂなどの１又は複数の溶接リング１９０を含む。いくつかの実施形態では、各Ｏリング１６８は、対応する溶接リング１９０と係合して、Ｏリング１９０とベースインターフェース１５０との間の対応するベースプロセス開口部１５８の周りに密封を形成する。
【００４７】
したがって、システム１１８は、マニホルドプロセス開口部１５４及びガスケットプロセス開口部１７０のそれぞれの周りのマニホルドインターフェース１５２で密封、ガスケット１６６とガスケットプロセス開口部１５４のそれぞれの周りのＯリング１６８との間のインターフェースで密封、及びベースプロセス開口部１５８のそれぞれの周りのＯリング１６８とベースインターフェース１５０との間のインターフェースで密封を形成するように動作する。したがって、システム１１８は、対応するマニホルドプロセス開口部１５４とベースプロセス開口部１５８との間に延在するインターフェース１１６で密封された通路１６５を形成する。
【００４８】
システム１１８はまた、フィールドデバイス１０２をマニホルド１０４から電気的に絶縁するように動作し、したがって、ガスケット１６６を使用してシステム１１２（図１Ａ）によって実施される任意の陰極防食スキームである。すなわち、システムは、フィールドデバイスのハウジング１４４とマニホルド１０４との間の導電性経路を排除する。いくつかの実施形態では、システム１１８はまた、フィールドデバイス１０２のベース１４６をマニホルド１０４に接続してマニホルド１０４とボルト１４８を通してベース１４６との間の導電経路を排除するボルト１４８（図２及び図３）用の電気絶縁ボルトスリーブ１１５（図１Ｂ）を含み得る。
【００４９】
いくつかの実施形態は、マニホルド１０４のものなど、フランジ１５５の同一平面上のインターフェース１５２と、工業プロセス用のフィールドデバイス１０２のベースインターフェース１５０との間の流体通路を密封し、本明細書に記載の１又は複数の実施形態に従って形成される密封及び電気絶縁システム１１８を使用してフィールドデバイス１０２をフランジ１５５から電気的に絶縁する方法を対象とする。以下の例示的な方法は、マニホルド１０４のフランジを具体的に使用するが、本方法の実施形態は、同一平面上のインターフェース１５２を有する任意の適切なフランジの使用を含むことを理解されたい。
【００５０】
図１３は、本方法の例示的な実施形態を示すフローチャートであり、システム１１８は、誘電体材料を含むガスケット１６６、及びＯリング１６８を含む。ガスケット１６６は、図９〜図１１に示すように、ガスケットプロセス開口部１７０（例えば、開口部１７０Ａ又は１７０Ｂ）、上面１７２、上面１７２の反対側にある底面１７４、及び底面１７４から延在し、ガスケットプロセス開口部１７０を取り囲む環状隆起１７６（例えば、環状隆起１７６Ａ又は１７６Ｂ）を含む。Ｏリング１６８は、ガスケットプロセス開口部１７０を取り囲むガスケット１６６の上面１７２に係合する。
【００５１】
方法の１９０で、隆起１７６は、マニホルド又はフランジプロセス開口部１５４（例えば、マニホルド又はフランジプロセス開口部１５４Ａ又は１５４Ｂ）を取り囲む同一平面上のインターフェース１５２と係合する。１９２で、ベースプロセス開口部を取り囲むベースインターフェース１５０は、Ｏリング１６８と係合する。フィールドデバイス１０２は、１９４で、ガスケット１６６を使用して、マニホルド１０４のフランジ１５５から電気的に絶縁される。密封された通路１６５は、１９６で、同一平面上のマニホルドインターフェース１５２とベースインターフェース１５０との間で、マニホルドプロセス開口部１５４、ガスケットプロセス開口部１７０、Ｏリング１６８、及びベースプロセス開口部１５８を通して、ベースインターフェース１５０と同一平面上のマニホルドインターフェース１５２との間のＯリング１６８及びガスケット１６６を圧縮することによって形成される。したがって、密封及び電気絶縁システム１１８は、インターフェース１１６を密封し、フィールドデバイス１０２を、例えば、パイプ１１０（図１Ａ）又プロセス材料を含むタンクなどのプロセス容器で実施され得る陰極防食スキームからマニホルド１０４（すなわち、フランジ１５５）から電気的に絶縁する。
【００５２】
本開示の実施形態は、好適な実施形態を参照して説明されてきたが、当業者は、本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形式及び詳細において変更を行うことができることを認識するであろう。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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