(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセス流体の圧力を計測するために、圧力感知トランスミッタと共に用いられるマニホールドにおいて、
第１圧力源へ該マニホールドを接続するための第１の入口、および第２圧力源へ該マニホールドを接続するための第２の入口を形成した入口平面を含む入口部材と、
前記入口部材と結合された交叉部材であって、プロセス流体を圧力感知トランスミッタの流体ポートに接続するために設けられた圧力感知トランスミッタに直接取り付けられる出口平面を有し、該出口平面が、前記入口平面にほぼ垂直であり、かつ第１および第２の圧力出口を含んでいる交叉部材と、
前記交叉部材を間に挟んで前記入口部材の反対側に配置された対向部材と、
前記入口部材の入口平面および前記出口平面と共に”Ｈ”形状を構成する前記対向部材上の対向平面と、
前記第１の入口と前記第１の圧力出口との間に延びた第１通路と、
前記第２の入口と前記第２の圧力出口との間に延びた第２通路とを具備し、
前記第１通路および前記第２通路はいずれも前記入口部材および前記交叉部材内を延びていることを特徴とするマニホールド。
【請求項２】
前記交叉部材を間に挟んで前記入口部材の反対側に配置された対向部材は、支持部材上に該対向部材を装着するための装着穴を含むことを特徴とする請求項１に記載のマニホールド。
【請求項３】
前記入口部材は、支持スタンド上に該入口部材を装着するための装着穴を含むことを特徴とする請求項１に記載のマニホールド。
【発明の詳細な説明】
発明の背景
本発明は、プロセスを代表するプロセス変数を計測する現場装着用の測定トランスミッタに関する。更に具体的に言えば、本発明は、流体圧力を差圧感知手段に伝達するプロセス流体へトランスミッタを結合するために、当該トランスミッタと共に用いられるマニホールドに関する。
プロセス導管を圧力トランスミッタへ接続するために、フランジアダプタおよび弁マニホールドを用いることが、この産業分野では標準的に行われて来た。マニホールドは、加圧された流体が流れるプロセス導管を、圧力トランスミッタのフランジ加工された表面へ接続する。しばしば、Ｈ形マニホールドが導管とトランスミッタフランジとの間で用いられる。代表的なマニホールドでは、プロセス流体が供給される入口表面と、トランスミッタに接続される出口表面とが反対側に対向していた。換言すれば、入口表面と出口表面とは平行であった。さらにマニホールドは、トランスミッタあるいはプロセス導管を装着するための追加フランジや補助プレートと共に用いられていた。これらの組立体は大きく、重く、場所を取り、流体の漏れを助長する多数の結合部や接続部を備え、設置する際も適応性がない。
加えて、トランスミッタのある種の用途では、これを使用する間にマニホールドが満足しなければならない特種な要求がある。例えば、天然ガス産業では、測定精度が重要課題であり、マニホールドを設置する際に重視されなければならない。発電産業では、プロセス較正が重要課題であり、マニホールドを設置する際に重視されなければならない。
圧力トランスミッタとプロセス導管とを接続するために用いられるマニホールドには、設置スペースが小さく、漏れがなく、適合性があり、設置や使用が簡単であるという要求が継続的にある。
発明の要約
マニホールドは、ほぼ平面状の入口表面を備えた本体を有する。入口表面は、加圧されたプロセス流体に結合されるように適合された第１および第２の入口を備える。マニホールドの出口表面は、コープレーナ（co-planar）のトランスミッタに結合されるように適合され、入口表面に対して垂直である。マニホールドは、出口表面とは反対側の均圧弁表面と、両表面間の側面とを有する。
出口表面は、それぞれ第１および第２入口と流体的に連通する第１および第２出口を有する。遮断弁は出口を入口から選択的に遮断する。一実施形態では、均圧弁は第１出口と第２出口とを選択的に結合し、排出弁は第１および第２出口を選択的に大気へ通じさせる。他の実施形態では、２つの均圧弁と１つの排出弁とが用いられる。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明のマニホールドの特徴を具体的に示した斜視図である。
図２は図１のマニホールドの他の斜視図である。
図３は図１のマニホールドの第１端面図である。
図４は図１のマニホールドの第２端面図である。
図５は図１のマニホールドの第３端面図である。
図６は図１のマニホールドの第４端面図である。
図７は図１のマニホールドの断面図である。
図８は図１のマニホールドの第１側面図である。
図９は図１のマニホールドの第２側面図である。
図１０は図１のマニホールドの他の断面図である。
図１１は図１のマニホールドの概略系統図である。
図１２は図１のマニホールドがトランスミッタおよびプロセス導管に接続された状態での第１側面図である。
図１３は本発明の他のマニホールドの特徴を具体的に示した斜視図である。
図１３Ａは、図１３のマニホールドの他の斜視図である。
図１４は本発明のさらに他のマニホールドの特徴を具体的に示した斜視図である。
図１５は図１４のマニホールドの断面図である。
図１６は本発明のさらに他のマニホールドの特徴を具体的に示した斜視図であり、トランスミッタおよびプロセス導管が接続されている。
図１７は図１６のマニホールドの他の斜視図である。
図１８は図１６のマニホールドの平面図である。
図１９は図１６のマニホールドの概略系統図である。
実施例の詳細な説明
本発明によるマニホールドの構成が、図１−１２において符号１０で示されている。図１、２に示したように、マニホールド１０は単一体の鋳造物であり、本体断面は第１部材１２、第２部材２０および第３部材４６からなるＨ形であることが望ましい。第１および第３部材１２、４６は端部として機能し、第２部材２０は両者の連結（交さ）部として機能する。ほぼ平板状の第１部材１２は入口表面１４を有する。入口表面１４には第１入口１６および第２入口１８が形成されている。
平板状の第２部材２０は、第１部材１２の上にほぼ直立し、かつこれに対してほぼ垂直に立っている。第２部材２０は、出口表面２２および、この表面に対して反対側で、かつほぼ平行である均圧弁面２４を備えている。出口表面２２には第１出口２６および第２出口２８が形成されている。出口２６、２８は、一般的には１．３インチ（３．３センチ）（ＤＩＮ）離間され、本願発明と共に譲渡された米国意匠特許第３１７２６６号に開示されたコープレーナ（co-planar）を備えたトランスミッタが直結されるように適合される。これに対して、従来のトランスミッタでは１７／８インチ（５．４センチ）（ＤＩＮ）離間されている。均圧弁面２４には、均圧チャンバ３２を有するボス３０が形成されている。第２部材は第１端面３４および第２端面３６をも備えている。第１端面３４には、第１閉塞チャンバ４０が内部に形成されたボス３８が形成されている。第２端面３６には、第２閉塞チャンバ４４が内部に形成されたボス４２が形成されている。
ほぼ平板状の第３部材４６は第２部材２０に対して垂直であり、かつ第１部材に対してほぼ平行である。第３部材４６は、入口表面１４とは反対側に対向する排出（venting）面４８を備える。排出面４８には第１排出口５０および第２排出口５２が形成されている。好ましい実施形態では、これらの排出口５０、５２は１７／８インチ（５．４センチ）（ＤＩＮ）離間される。排出面４８には複数の装着穴５４も形成されている。
図１２は、入口１６、１８に接続されるプロセス導管５６ａ，５６ｂ，および出口２６，２８に接続されるトランスミッタ（ハウジング）５８を示している。較正の間は、流体は好ましくは入口１６，１８から矢印６０で示した方向にマニホールド１０内へ流れ込み、出口２６，２８の一方あるいは両方からトランスミッタ５８内へ流れるか、あるいは排出口５０，５２の一方あるいは両方を経て大気中あるいは他の閉領域あるいは圧力源へ流れ込む。マニホールド１０はスタンド６１に装着されて支持される。
図３にも示したように、第１部材１２は長方形状であり、入口１６，１８は平面状の入口表面１４に設けられた凹部である。入口１６，１８は、好ましくは出口表面２２および均圧弁面２４の各平面間に形成される。装着穴５４は第１部材１２を貫通している。
入口１６，１８には、好ましくは、加圧されたプロセス流体を流すネジ付の低圧および高圧導管５６が装着されるように、ネジが切られている。各導管５６は入口１６，１８に直接接続される。しかしながら、例えば導管５６ａ，５６ｂとマニホールド１０とを接続する接続アッセンブリのような、他の形態も考えられることは理解されるべきである。入口１６，１８は、導管の離間に関する工業標準である１７／８インチだけ離間される。
図４に示したように、第３部材４６も長方形状であり、第１部材１２とほぼ同じサイズである。排出口５０，５２は、ほぼ平板状の排出面４８に、これに対して垂直に形成された凹部である。排出口５０，５２は、好ましくは出口表面２２および均圧弁面２４の各平面間に形成される。装着穴５４は、第３部材４６の表面に対して垂直に、これを貫通するように延びている。排出口５０，５２は、好ましくは弁などを収容できるようにネジ加工されている。さらに、トランスミッタを積層できるように、排出口には他のマニホールドを接続することも可能である。
図５、６に示したように、ほぼ円筒状の閉塞チャンバ４０，４４は、それぞれボス３８，４２に設けられたネジ付き凹部である。以下に述べるように、閉塞チャンバ４０，４４には閉塞バルブが収容される。
図７は第２部材２０の断面図である。第２部材２０内には、第１入口１６から第１閉塞チャンバ４０および第１排出口５０へ通じる第１通路６２が設けられている。第１通路６２はまた、第１開口６４から第１出口２６へも通じている。第２部材２０内には、第２入口１８から第２閉塞チャンバ４４および第２排出口５２へ通じる第２通路６６も設けられている。第２通路６６はまた、第２開口６８で第２出口２８にも通じている。開口６４，６８は、排出能力が最大となるように位置決めされている。閉塞チャンバ４０，４４内の閉塞弁７０，７２は選択的に開弁または閉弁され、入口１６，１８との連通を許容または遮断する。排出弁７４，７６もまた、通路６２，６６と大気との間を選択的に開閉する。
図８に示したように、均圧弁表面２４には、その内部にネジ付き凹部として形成された、ほぼ円筒状の均圧チャンバ３２を有するボス３０が形成されている。均圧チャンバ３２は、図９に示したように、第２部材２０を貫通して出口２６，２８へ延びる均圧開口７８を含む。出口２６，２８は、シール性の面ではトランスミッタ５８の入口部分と共通性がある。シールの共通性は、出口２６，２８の周囲および装着穴５４の位置にシールリング（図示せず）を配設すると共に、前記装着穴５４の位置を、装着ボルト５９を受け入れるためにトランスミッタ５８側に形成された対応する装着穴の位置と整合させることによってもたらされる。トランスミッタ５８が必要な測定精度を得るためには、シーリング結合が十分な密封性を持たなければならない。
図１０は第２部材２０の断面図である。通路６２、６６に加えて、第２部材２０には、均圧チャンバ３２を経由して出口２６，２８を連通する均圧通路８０が形成されている。均圧チャンバ３２内の均圧弁８２は、出口２６，２８間を選択的に開閉する。
閉塞弁７０，７２、排出弁７４，７６および均圧弁８２は、これら弁の内部に配置されて弁部材を支持する弁棒部を含む既知の構造を有する遮断弁である。各弁の可動構造は同一で良く、弁棒の内部の自由端は円錐形または球形の弁部となっている。各弁は、マニホールド１０から外部へ突き出た弁駆動棒をも具備している。各弁駆動棒の自由端には、従来技術において既知のハンドルが設けられている。
好ましい一つの動作モードでは、高圧力のプロセス流体が導管５６ａ，５６ｂの一方によって第１入口１６へ供給され、低圧力のプロセス流体は導管５６ａ，５６ｂの他方によって第２入口１８へ供給される。これに応答して、トランスミッタ５８の高圧流体ポートが第１出口２６に接続され、低圧流体ポートが第２出口２８に接続される。
図１１は、マニホールド１０の概要図である。高圧プロセス流体の入口と高圧流体ポートとを直結するためには、閉塞弁７２、排出弁７４，７６および均圧弁８２を閉じて閉塞弁７０を開く。低圧プロセス流体の入口と低圧流体ポートとを直結するためには、閉塞弁７０、排出弁７４，７６および均圧弁８２を閉じて閉塞弁７２を開く。低圧プロセス流体を高圧および低圧ポートの双方へ導いて圧力を均等化するためには、閉塞弁７０、排出弁７４，７６を閉じて閉塞弁７２および均圧弁８２を開く。高圧プロセス流体を高圧および低圧センサの双方へ導いて圧力を均等化するためには、閉塞弁７２、排出弁７４，７６を閉じて閉塞弁７０および均圧弁８２を開く。高圧および低圧プロセス流体の双方をマニホールド１０から排出させてトランスミッタ５８における圧力差を“０”にするためには、全ての弁を開く。出口２６，２８の圧力を“０”にするためには、閉塞弁７０，７２を閉じて排出弁７４，７６を開く。
図１３，１３Ａは，本発明の他の実施形態であるマニホールド１０ａを示し、前記と同一の符号は同一または同等部分を表している。排出口９０，９２は、第３部材４６にではなくて、側壁面３４，３６内に窪んで形成される。排出口９０，９２は、好ましくは、上記したような既知の構造を有する弁等を収容するためにネジ加工されている。
図１４は、本発明のさらに他の実施形態であるマニホールド１０ｂの具体的な特徴を示した図であり、前記と同一の符号は同一または同等部分を表している。側壁面３４，３６は、それぞれネジ付き穴のような排出チャンバ９３，９４を有する。排出チャンバ９３，９４は、それぞれ閉塞チャンバ４０，４４と連通し、排出弁９５，９６等が内部に収容される。第３部材４６は、排出ポート９８ａ，９８ｂが窪んだ状態で設けられた端面９７を有する。
図１５は、図１４のマニホールド１０ｂの線１５−１５に沿った断面図であり、内部の通路が示されている。入口１６，１８はそれぞれ通路１００、１０２を介して、それぞれ閉塞チャンバ４０，４４と連通している。閉塞チャンバ４０，４４は、それぞれ通路１０４、１０６を介して、それぞれ排出チャンバ９３，９４と連通している。さらに排出チャンバ９３，９４は、それぞれ通路１０８、１０９を介して、それぞれ排出ポート９８ａ，９８ｂと連通している。排出ポート９８ａ，９８ｂは大気と通じている。
図１６は、本発明の他の実施形態であるマニホールド１０ｃの特徴を具体的に示した斜視図であり、プロセス導管５６ａ，５６ｂおよびトランスミッタ５８と共に示されており、前記と同一の符号は同一または同等部分を表している。入口１６，１８にはプロセス導管５６ａ，５６ｂが接続され、出口２６，２８にはトランスミッタ５８が接続される。側壁面３４，３６には、それぞれ内部に閉塞チャンバ１２６，１２８を具備したボス１２０，１２２が、それぞれ形成されている。閉塞チャンバ１２６，１２８には、それぞれ弁１３２，１３４等が収容される。
図１７は、マニホールド１０ｃを図１６とは反対側から見た図である。均圧弁面１４０は、内部に均圧チャンバ１４６，１４８がそれぞれ形成されたボス１４２，１４４を備える。均圧チャンバ１４６，１４８には、弁１５０，１５２等を収容できるようにされる。側壁面３４は、弁１５６等が収容されるように適合された排出チャンバ１５４を備え、第３部材４６は、その端面１６０上に単一の排出ポート１５８を備える。
図１８は、図１６に関して説明したマニホールド１０ｃの透視平面図であり、通路が仮想線で示されている。入口１６，１８は、それぞれ通路１７０、１７２を介して閉塞チャンバ１２６，１２８と連通している。閉塞チャンバ１２６，１２８は、それぞれ通路１７４、１７６を介して出口２６，２８と連通している。出口２６，２８は、それぞれ通路１７８、１８０を介して、それぞれ均圧チャンバ１４６，１４８と連通している。均圧チャンバ１４６，１４８は相互に連通すると共に、通路１８２を介して排出チャンバ１５４と連通している。排出チャンバ１５４は通路１８４を介して排出ポート１５８と連通し、また排出ポート１５８は大気と通じている。
図１９は、マニホールド１０の概要を示した図である。好ましい一つの動作モードでは、高圧力のプロセス流体が導管５６ａ，５６ｂの一方によって第１入口１６へ供給され、低圧力のプロセス流体は導管５６ａ，５６ｂの他方によって第２入口１８へ供給される。これに相応して、トランスミッタ５８の高圧流体ポートは第１出口２６と接続され、低圧流体ポートは第２出口２８と接続される。
高圧プロセス流体の入口と高圧流体ポートとを直結するためには、閉塞弁１３４、排出弁１５６および均圧弁１５０，１５２を閉じて閉塞弁１３２を開く。高圧流体ポートは同様の状態にする一方、低圧流体ポートは排出状態にするのであれば弁１５２，１５６を開く。低圧プロセス流体の入口と低圧流体ポートとを直結するためには、閉塞弁１３２、排出弁１５６および均圧弁１５０，１５２を閉じて閉塞弁１３４を開く。低圧流体ポートは同様の状態に保つが、高圧流体ポートは排出状態にするのであれば弁１５０，１５６を開く。低圧プロセス流体を高圧および低圧ポートの双方へ導いて圧力を均等化するためには、閉塞弁１３２および排出弁１５６を閉じて閉塞弁１３４および均圧弁１５０，１５２を開く。
高圧プロセス流体を高圧および低圧センサの双方へ導いて圧力を均等化するために、閉塞弁１３４および排出弁１５６を閉じて閉塞弁１３２および均圧弁１５０，１５２を開く。高圧および低圧プロセス流体の双方をマニホールド１０ｃから排出させてトランスミッタ５８における圧力差を“０”にするためには、全ての弁を開く。出口２６，２８の圧力を“０”にするためには、閉塞弁１３２，１３４を閉じて排出弁１５６および均圧弁１５０，１５２を開く。通常の動作状態では、閉塞弁１３２，１３４および排出弁１５６を開く。均圧弁１５０，１５２から漏れたプロセス流体は排出弁１５６を介して排出され、反対側の出口２６、２８には影響しないので、より正確な計量が可能になる。
上記した本発明の実施形態によれば多くの効果が達成される。これらの効果の中には、従来技術のトランスミッタが専ら使用されていた装置を、新しい“共表面”のトランスミッタで代用できることがある。多くの旧式の装置は、“Ｈ形”のフランジを備え、ポート間隔の広い従来のトランスミッタに合わせて設計されていた。さらに、いくつかの装置は、既存の導管等を改造しなければ、共表面のトランスミッタ用の他のマニホールドへ簡単には適合することができない。本発明のマニホールドは、既存の設計、構造やＤＩＮ（規格の）間隔とも適合するので、総合的な設備費用が削減されて都合が良い。
本発明のマニホールドは、強固な支持物に装着されるのに適した複数の表面を備える。また、プロセス導管に対して垂直に装着されるトランスミッタの“直度”設計により、トランスミッタ装置に大きな融通性が与えられる。例えば、図１２に示したマニホールド１０は、出口２６，２８が地面や床と向き合うように裏返すことができ、その結果、トランスミッタも逆さになる。したがって、装置のスペース上の制約に応じて、トランスミッタを違った向きに装着することができる。
第２開口６８が第２出口の上（top）に位置するように第２出口２８が向けられるフランジの好ましい装着例では、入口表面１４が地面や床に向くことが必要になる。このような構成では、出口２８内の泡が排出口５２へ直接浮き上がってトランスミッタから排出されるので、センサの精度が向上する。本発明のマニホールドを用いればフランジや結合部材が不要となるので、漏れの原因となる通路が減少して漏れが減少する。前述のマニホールド１０−１０ｂは、特に発電産業に好適である。マニホールド１０ｃは、特に天然ガス産業に好適である。しかしながら、本発明のマニホールドは特定の用途に限定されないことを理解されるべきである。
ここでは、本発明を好ましい実施形態を参照して説明したが、当業者は、発明の精神および範囲から逸脱することなく、形式および細部において変更できることを認識できるであろう。
【図１】
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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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【図１３Ａ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１９】
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【図１８】
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