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KR970001970B1 - 격리 장치 - Google Patents

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KR970001970B1
KR970001970B1 KR1019880701462A KR880701462A KR970001970B1 KR 970001970 B1 KR970001970 B1 KR 970001970B1 KR 1019880701462 A KR1019880701462 A KR 1019880701462A KR 880701462 A KR880701462 A KR 880701462A KR 970001970 B1 KR970001970 B1 KR 970001970B1
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pressure
isolation
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엘. 프릭 로저
에스. 피어스 딘
Original Assignee
로즈마운트 인코오포레이티드
로버트 알.쿠이맨
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Abstract

내용없음.

Description

[발명의 명칭]
격리 장치
[도면의 간단한 설명]
제1도는 본 발명에 의한 격리 장치를 도시하는 것으로, 격리판이 장착된 초등 압력 전달기의 회로를 블럭도로 표시하여 나타낸 도면.
제2도는 제1도와 유사한 전달기의 부분 단면도로, 돔(dome)형 구조의 격리판을 갖는 제2실시예에 대한 도면.
제3도는 제1도와 유사한 전달기의 부분 단면도로, 압축 장착되는 시일 지지 부재와 시일 링의 격리 조립체를 갖는 도면.
제4도는 제1도와 유사한 전달기의 부분 단면도로, 시일 지지 부재의 또 다른 실시예를 도시하는 도면.
제5도는 제1도와 유사한 전달기의 부분 단면도로, 시일 지지 부재의 또 다른 실시예를 도시하는 도면.
제6도는 본 발명에 따른 격리 장치의 또 다른 실시예에 의해 프로세스 배관 및 산업 표준 어댑터 유니언에 결합되는 동일면 상의 격리판들이 장착된, 제7도의 선6-6을 따라 취한 차등 압력 전달기의 부분단면도.
제7도는 제6도의 선7-7을 따라 취한 격리 장치의 평면도.
[발명의 상세한 설명]
[발명의 배경]
[발명의 분야]
본 발명은 압축된 프로세스(process) 유체 등의 유체로부터 압력 전달기와 같은 기기(器機)에 구비된 압력 센서를 격리시키기 위한 장치에 관한 것이다.
[종래 기술의 설명]
압력 전달기와 같은 기기(器機)에 의해 모니터되는 프로세스 유체는 기기내의 압력 센서와 프로세스 유체 사이에 직접적인 접촉이 있는 경우에 부식되기 쉽고 상기 센서를 손상시킬 수 있다. 따라서 유체를 유동시키는 도관에 압력 전달기 등과 같은 기기를 연결시키는 매니폴드, 즉 유입 플랜지와 압력 센서 사이에 적당한 격리 장치를 개재시키는 것이 필요하다.
종래의 경우에는 이러한 격리 장치가 격리판(isolation diaphragm), 절연 유체, 그리고 압력 시일 링으로 구성되었다. 얇고, 가요성이 있으며 대체로 둥근 격리판은 기기의 하우징내에 있는 원통형 유입구에 구비되었고, 프로세스 유체에 의해 격리판의 제1측부에 가해지는 압력에 따라 휘어질 수 있도록 되어 있었다. 격리판의 외부 가장자리가 연속 용접 등의 방법에 의해 유입구의 원통형 측벽에 밀봉식으로 접속되어 있으므로 그 외부 가장자리는 유입구에 대해 밀봉된다. 격리판 중앙의 휠 수 있는 가요부는 외부 가장자리로 둘러싸여 있으며, 압력에 따라 반응 작용하는 작동 영역을 형성한다. 프로세스 유체의 반대측에 있는 격리판의 제2측부는 기기내의 밀폐된 격리 챔버쪽으로 개방되어 있고, 상기 챔버는 실리콘 오일과 같은 비압축성 유체로 채워져 있다. 절연 유체는 기기내에 설치된 통로를 통해 압력을 격리 챔버로부터 격리된 압력 센서로 전달한다. 절연 유체의 이동은 격리판의 휘어짐에 따라 발생하며, 프로세스 유체의 압력을 압력 센서로 전달하게 된다. 탄성체로 만든 0-링 등과 같은 압력 시일 링은 격리판 주위에 배치되고, 프로세스 유체를 유입플랜지로부터 격리판까지 밀봉 연결하는 역할을 한다. 그러나 이러한 종래의 구조물에 있어서는 시일 링이 유입 플랜지와 격리판 사이에서 압축되고, 이 압축에 의해 시일 링근처에 있는 격리판의 일부가 휘어지게 되는 것을 방해하는 문제가 있었다. 이에 따라 압력 시일 링에 의해 격리판의 주위에 형성되는 환상(環狀)의 시일부가 격리판의 작동 범위중 유효 영역을 제한하는 문제가 있었다.
절연 유체는 온도 상승에 따라 팽창하며, 따라서 밀폐된 격리 챔버와 전달기의 통로내의 절연 유체가 상승된 작동 온도에 의해 팽창하도록 유도되는 경우, 격리판의 작동 범위는 증가된 절연 유체의 체적을 수용할 수 있도록 굴곡되는 유효 영역에 의해 좌우될 것이다. 팽창된 유체의 체적을 수용하는 것은 격리판에 가해지는 응력을 증가시키게 된다. 격리벽의 응력이 증가되면, 밀폐된 절연 유체에 압력이 가해지고, 센서에서 이 압력을 감지하게 된다. 센서는 프로세스 유체의 압력에 격리판의 응력에 의한 압력을 더한 압력값을 감지한다. 감지된 압력에는 온도로 인한 오차가 발생한다. 이러한 압력 측정은 오차는 격리판의 이동에 따른 체적의 변화에 의해 나뉘어진 절연 유체의 압력 변화(dp/dv)에 비례한다. dp/dv가 격리판의 매개변수, 즉 격리판의 작동 범위중 유효 영역에서의 중요한 함수이기 때문에 큰 유효 영역, 절연 유체의 체적 변화를 적절히 수용할 수 있도록 충분히 대응할 수 있는 영역을 갖는 격리벽을 사용하여 가능한 한 압력 측정치의 오차를 줄이는 것이 바람직하다. 예를 들면, 가요성 유효 영역을 직경을 1인치(약 2.54mm)로부터 1.2인치(약3.05mm)로 증가시킴에 의해 둥근 격리벽의 유효 영역이 증가하면, 2개 이상의 인자에 의한 온도 관련 압력 측정치의 오차를 축소시킬 수 있다.
그러나, 이러한 종래의 구성에서는 작동 범위의 유효 영역이 압력 시일 링에 둘러싸인 영역보다 클 수 없기 때문에 시일 링의 규격이 제한 요소가 된다는 문제가 있다. 예를 들어 직경이 1.25인치(약 3.2mm)인 굴곡(휨) 작동 범위를 갖는 둥근 격리판 위에서, 유입구내에 장착된 압축 시일 링이 격리판과 유입 플랜지 사이에서 압축될 때 단지 대략 1.0인치의 직경의 유효 영역만을 갖게 될 것이다. 또한 격리판에서의 문제점은 더욱 작은 고체 상태의 압력 센서의 사용 및 이에 따라 작아진 기기(전달기)의 하우징으로부터 발생하며, 이는 격리판에 대해 이용 가능한 공간적인 제한을 초래한다. 압력 전달기내에서, 시일 링의 규격은 이 전달기를 산업 표준의 어댑터 유니언을 연결하는 볼트 사이의 이용 가능한 간격에 의해서 더욱 제한되는 문제도 야기시킨다.
[본 발명의 요약]
본 발명은 도관내를 유동하는 산업용 프로세스 유체와 같은 작동 유체의 압력을, 압력 전달기 등과 같은 기기내의 압력 함수를 출력하는 압력 센서에 연결하는 격리 장치에 관한 것이다. 상기 격리 장치는 유입 플랜지나 유입 어댑터 유니언, 또는 매니폴드 등의 유입 수단에 의해 도관과 연결되어 있으며, 하나의 유입구가 장치내에 설치되어 도관으로부터의 작동 유체를 받아들인다. 그리고, 작동 유체의 압력을 압력 센서에 연결(전달)할 수 있는 동시에 작동 유체와 압력 센서를 격리시키기 위한 격리 수단이 상기 유입구내에 설치된다. 이 격리 수단은 작동 유체의 압력에 반응하여 작동한는 작동 범위를 갖는다. 또한 도관과 유입 부재로부터 들어오는 작동 유체를 격리 수단에 밀봉 연결시키기 위한 시일 수단이 격리 수단 주위의 유입구내에 설치된다. 유입구내에 지지 수단이 설치되어 상기 시일 수단을 격리 수단의 작동 범위로부터 이격시켜 유지할 수 있도록 한다. 따라서 본 발명에서는 격리 수단의 유효 영역이 실질적으로 전체 작동 범위가 되며, 이 유효 영역이 시일 수단에 의해 감소되지 않으므로 압력 시일의 소정 규격에 대비한 기기의 출력을 증가시킬 수 있다.
본 발명의 적절한 실시예에서, 격리 수단은 얇고, 가요성이 있으며, 대체로 둥근 금속제의 격리판(isolation diaphragm)으로 구성되고, 그 가장자리의 외부 경계부에서 연속 용접 등의 방법으로 원통형 측벽, 즉 기기(압력 전달기)의 하우징내에 원통형 유입구를 형성하는 측벽에 연결되므로서 격리 챔버를 밀봉 하게 된다. 격리판 중에서 용접부로 둘러싸인 부분은, 작동 우수에 노출된 격리판의 일측부에 가해지는 작동유체의 압력에 따라 굴곡되는, 격리판의 작동 범위를 형성하게 된다. 압력은 격리 챔버내에 있는 실리콘 오일과 같은 비압축성 유체를 통해 격리판으로부터 기기내의 압력 센서상에 작용하도록 연결된다. 시일 지지수단은 환상(環狀)의 테이퍼벽을 갖고 유입구내에 설치되며, 격리판의 외부 경계위에서 지지되는 링형의 시일 지지 부재로 구성된다. 상기 테이퍼벽은 유입구의 측벽으로부터 안쪽으로 뻗어나가며, 상기 격리판으로부터 소정의 거리만큼 이격되도록 경사져서 작동 유체가 그 속을 통과하여 격리판 상에서 작용할 수 있도록 해주는 통로용 중앙 개구를 형성한다. 시일 수단은 탄성체 재료로 만든 0-링 등의 압력 시일 링으로 구성되며, 시일 지지 부재와 유입 부재 사이에서 압축되어 그 사이에 환상 밀봉부를 제공하게 된다.
본 발명의 격리 장치는 격리판의 작동 범위로부터 압력 시일 링을 일정하게 격리시키므로, 압축된 작동유체는 실질적으로 격리판의 전체 작동 범위에 걸쳐 작용하게 되며, 격리판의 외부 가장자리는 위로 걸쳐지는 (돌출하는 ) 시일 지지 부재와 압력 시일 링의 아래에 위치하는 홈 내에 놓이게 된다. 따라서 본 발명은 소정 규격의 압력 시일에 대해 격리판의 작동 범위중 유효 영역을 증가시킬 수 있고, 이에 따라 dp/dv에 관한 압력 측정치의 오차를 최소로 줄이고, 결국 기기(가령, 압력 전달기)의 출력을 증가시킬 수 있는 것이다. 또 다른 실시예에서는 시일 지지 부재와 격리판의 여러 가지 변형예가 개시되며, 이에 따라 격리판의 작동 범위를 증가시키고, 이 격리판의 청소 및 수리의 용이함을 얻을 수 있으며, 또한 운전중의 손상으로부터 보호받을 수 있고, 값비싼 내식성의 재료를 사용해야 하는 기기의 부품의 수를 줄일 수 있으므로 제조 단가를 낮출 수 있는 잇점이 있다. 또한 본 발명에 의한 격리 장치에 의하면, 성능을 저하시키지 않고도 가능한한 작은 직경의 격리판과 또 이에 상응하는 규격의 기기의 하우징을 채용할 수 있다는 장점을 갖는다.
[양호한 실시예의 상세한 설명]
제1도에서는 본 발명에 따른 격리 장치(12)를 센서 모듈(10A)에 설치한 압력 전달기(10)의 제1실시예를 도시한다. 상기 전달기(10)에는 여기서 참고로 기술하며 1971. 11. 9자로 로저 엘.프릭에서 특허된 미합중국 특허 제3,618,390호에서 개시된 형식의 차동 압력 트랜스듀서(14)가 구비되며, 이 트랜스듀서(14)는 라인(16)을 따라 감지된 압력을 나타내는 신호를 전달기 회로(18)에 공급한다. 전달기 회로(18)는 감지 압력을 표시하는 출력을 라인(20)을 통해 리드 아웃부(read out)(22)에 제공하기 위해 상기 트랜스듀서(14)에 적합한 형태의 것을 선택하여 사용한다. 격리 장치(12)는 차등 압력 전달기에만 사용되는 것이 아니고 절대압전달기 및 게이지압 전달기와 그 외에 격리판(isolation diaphragm)을 구비하는 격리 장치를 채용하는 여러장치에 공히 사용할 수 있다. 격리 장치(12)는 또한 스트레인 게이지, 압저항(piezoresistive), 압전기, 여러 가지 릴럭턴스, 그리고 광학용의 압력 센서 등에도 사용할 수 있다.
트랜스듀서(14)는 트랜스듀서의 중앙에 배치된 용량형(capacitive type) 압력 센서(26)와 압력(p1)을 수용하는 대체로 둥근 격리판(24)을 갖는다. 대체로 원통형의 측벽(30)을 갖는 유입구(28)가 트랜스듀서의 하우징(32)내에 설치되어, 감지될 압축 프로세스 유체 즉, 작동 유체를 받아들인다. 작동 유체는 기상 또는 액상의 상태이다.
유입구(28)는 이에 연결되고 볼트(36)와 너트(36A)에 의해 구속되는 작동 유체 유입 플랜지(34)를 구비하며, 유입 플랜지(34)는 도시된 플랜지 혹은 표준 플랜지 어댑터 유니언으로 될 수 있다. 유입 플랜지(34)의 중앙에 나선 개구(38)가 구비되며, 그 속으로 적당한 압축 유체의 공급 도관(40)이 나사 결합으로 끼워질 수 있다. 도관(40)은 측정압 P1을 갖는 작동 유체의 공급원에 연결되어 있다.
하우징(32)내에는 기초별(42)이 가공되어 있어 제1도에서 일부가 도시되고 있는 것처럼 대체로 격리판(24)의 표면 형상과 대응하는 유입구(28)용 마루를 형성하게 된다. 이 기초벽(42)의 가장자리, 즉 측벽(30)과 연결된 부위를 따라서 환상 쇼울더(44; shoulder)가 설치되어있다. 격리판(24)도 용접부(46)에서 그 주위를 따라 환상 쇼울더(44)에 연속 용접으로 용접되어 기초벽(42)의 출구(50)를 통해 통로(52)로 개방된 밀폐된 격리 챔버(48)를 형성하며, 상기 통로(52)는 압력 센서(26)와 연결되고 있다. 격리판(24)은 얇고 가요성이 있으며 금속으로 제조되고, 작동 범위를 확장하기 위해 보통 물결 형상을 하고 있다. 용적형 센서(26)의 작동에 대해서는 전술한 미합중국 특허 제3,618,390호의 내용을 참조할 수 있다.
적절한 절연 유체(54) 즉 실리콘 오일과 같은 비압축성 유체가, 상호 연결된 격리 챔버(48) 그리고 압력 센서(26)와 연통된 통로(52)내를 채우고 있으며, 그 중 반은 역시 절연 유체(54)가 채워져 있다. 절연 유체(54)는 압축된 작동 유체에 노출된 격리판(24)과 압력 센서(26) 사이에서 압력 전달 매개체로써 작용한다. 근본적으로 동일한 2개의 격리판(24)은 각각 압력 센서(26)의 양측에 위치하고, 작동 유체의 압력차를 감지할 수 있도록 절연 유체(54)를 통해서 압력 센서(26)와 연결된다. 작동 유체 사이에 압력차(P1-P2)가 존재하면 격리판(24)은 굴곡되고, 절연 유체(54)가 전달기 회로(18)에 용량 신호를 제공하는 압력 센서(26)상에 작용하게 된다.
격리판(24)의 작동 범위(56; 제2도 참조)는 작동 유체로부터 압력에 대응하여 휠 수 있는 격리판(24)의 굴곡부로 구성된다. 그러나 절연 유체(54)는 대체로, 전달기가 증가된 작동 온도의 환경에 처할 때, 팽창하기 때문에 격리판의 작동 범위(56) 역시 증가된 유체의 체적에 상응할 수 있도록 굴곡하게 될 것이다. 온도에 따른 굴곡과 관계되는 격리판의 응력 증가는, 격리판의 이동에 기인하는 체적 변화에 의해 나뉘어진 절연 유체 압력 변화(dp/dv)에 대체로 비례하는 압력 측정 오차를 야기시키게 된다. dp/dv가 격리판의 작동범위(56)중 전체 유효 영역의 중요한 함수이기 때문에, 격리판(24)이 갖는 작동 범위(56)중의 유효 영역을 가능한한 크게하여 온도 관련 절연 유체의 팽창을 충분히 감당할 있도록 하고, 압력 측정 오차를 최소로 줄일 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
격리판의 주위에 환상(環狀) 시일을 설치함으로써 유입 플랜지로부터 유입구까지 압축된 작동 유체를 밀봉하여 전달할 수 있도록 압력 전달기에 사용되어야만 하는 압력 시일은, 격리판의 작동 범위중 유효 영역의 크기를 바람직하지 못하게 제한하는 문제점을 갖고 있었다. 이 경우 상기 종래 구성에서는 압력 시일을 탄성체 재질로 만든 0-링으로 구성하거나 저 마찰성의 테플론 상표의 재료로 구성하였었다. 압력 시일링이 유입구 내에 위치하여 격리판과 유입 플랜지 사이에서 볼트에 의해 압축될 경우, 이 압력 시일 링에 의해 형성되는 환상 시일로 둘러싸이는 영역만이 격리판의 유효 영역으로 제한된다는 문제점 있다.
그러나 제1도에 도시한 것처럼, 본 발명에서는 시일 지지 부재(58)를 사용하여 상기 문제점들을 해소할 수 있다. 시일 지지 부재(58)는 유입구(28)내에 있는 환상의 테이퍼진 벽(58A)을 구비하는데, 상기 테이퍼벽(58A)에는 연결용 가장자리부(58B)와 자유 가장자리부(58C)가 그 양단에 마련되어 있다. 테이퍼벽(58A)은 연결용 가장자리부(58B)에서 격리판(24)에 연결되며, 이 격리판(24)으로부터 자유 가장자리부(58C)쪽으로 테이퍼져 있다. 상기 자유부(58C)는 유입구의 측벽(30)으로부터 한쪽으로 뻗어나와 있으며, 중앙에 원형개구(60)를 형성하여 유입 플랜지(34)로부터의 작동 유체를 통과시켜 아래쪽에 놓인 격리판(24)상에 작용하도록 유도한다. 연결가장자리(59B)는 (46)의 지점에서 레이저 용접으로 격리판의 작동 범위중 외부 경계부와 연속으로 연결되어 그 속에 작동 유체를 수용하기 위한 주변 밀봉부를 형성한다.
따라서 시일 지지 부재(58)는 격리판의 작동 범위(56)중 유효 영역을 축소시키지 않으며, 이 지지 부재 (58)는 적절한 규격과 테이퍼진 형상을 갖게 되어 통상의 압력 시일 링(62)도 유입 플랜지(34)에 대해 압축되어 그 사이에서 환상의 밀봉체 역할을 할 수 있도록 되어 있다. 시일 지지 부재(58)는 아래쪽에 있는 격리판(24)의 상부로 걸쳐져서 작동 유체가 대체로 격리판(24)의 전체 작동범위(56)에 걸쳐 작용할 수 있도록 한다. 따라서 격리판(24)의 유효 영역은, 시일 링(62)이 작동 범위(56)와 접촉하지 않게 되기 때문에, 대체로 전체 작동 범위(56)와 동일하게 된다. 따라서 본 발명에 의한 격리 장치(12)는 소정 규격의 시일 링(62)에 대해 상당히 개선된 유효 작동 영역을 제공할 수 있으므로, dp/dv에 관련된 압력 측정 오차를 줄일 수 있고, 압력 전기의 성능을 향상시키게 된다.
제2도에서는 본 발명의 제2실시예를 도시하고 있는 것으로, 여기서는 격리판(224)이 돔(dome) 형상의 구조물로 변형되어 있다. 그래서, 격리 챔버(48)는 격리판(224)이 대체로 중립의 저응력 조건으로 유지되는 동안 절연 유체(54)로 채워질 수 있다. 이것은 곧 절연 유체의 온도 관련 체적 변화는 물론이고 작동 유체의 압력을 수용하기 위하여 격리판(224)이 중립 위치로부터 굴곡할 때 격리판(224)의 강성을 감소시킬 수 있게 된다. 또한 유입구(28)의 기초벽(242)은 비교적 평평한 마루가 되도록 변형되었으며, 이에 따라 표면을 물결 형상으로 가공하는데 드는 비용을 절약시킬 수 있다. 필요하다면 기초벽(242)은 점선(242A)으로 도시한 것처럼 오목하게 할 수도 있다.
제3도에서는 본 발명의 제3실시예를 도시하고 있는 바, 여기서는 시일 지지 부재(58)와 격리판(24)을 미리 조립하고, 유입구(328)은 하우징의 표면(33)으로부터 안쪽으로 연장하는 테이퍼진 측벽(330)을 갖도록 변형시켜 대체로 둥근 유입구(328)의 직경이 점차 감소하도록 구 성하였다. 점선(58D)으로 도시한 것처럼, 시일 지지 부재는 그 외경이 대략 유입구(328)의 최대 내경과 동일하도록 구성된다. 격리판(24)과 시일 지지 부재(58)를 미리 조립하여 격리 조립체(359)를 미리 만드는데, 조립한 다음 격리판(24)의 가장자리를 시일 지지 부재의 연결부(58B)에 적당한 용접부(346)에서 연결하여 유입구(328)내에 삽입한다. 시일 지지 부재(58)의 외경은 유입구(328)내에 삽입되는 동안 감소되며, 테이퍼진 측벽(330)은 삽입된 격리 조립체(359)를 반경 방향으로 가압하고, 이에 따라 격리판의 작동 범위가 느슨해지도록 한다. 시일 지지 부재(48)와 격리판(24)은 절연 유체를 수용하기 위한 연장된 용접부(346)에서 기초벽(42)의 외부 가장자리에 추가로 연결된다. 격리 챔버(48)는 격리판(24)이 중립의 저응력 조건으로 유지될 때, 채워질 수 있기 때문에 dp/dv와 관련된 압력 측정 오차가 감소되고 압력 전달기의 성능 역시 증진된다.
제4도에는 본 발명의 제4실시예가 도시되어 있는 방 여기서는 시일 지지 부재(458)가, 유입구의 측벽(30)이 작동 유체와 바람직하지 않게 접촉함으로서 발생하는 부식 피해를 방지할 수 있도록 변형된 경우이다. 시일 지지 부재(458)는 환상의 테이퍼벽(458A; 제1도의 (58A)와 유사함)을 구비하는데, 다만 유입구(28)의 내부에서 시일 지지 부재(458)를 지지할 수 있도록 하우징 표면(33)위에 걸쳐지는 환상의 립(458C,lip)과 일체로 만들어진 역시 환상의 원통형 연결벽부(458B)와 일체로 만들어져 있다. 격리판(24)은 그 가장자리를 따라 적당한 용접부(446)에서 시일 지지 부재(458)에 연결된다. 상기 립(458C)은 용접부(447)를 통해 하우징 표면(33)에 연결되어 유체 압력 시일을 제공한다. 시일 지지 부재(458), 격리판(24), 그리고 연결 용접부(446)가 모두 바람직하게는 헤드 텔로이 C(Hastelloy C), 엘지로이(Elgiloy)등과 같은 내부식성 재질을 만들어지기 때문에 압력 전달기/트랜스듀서의 하우징 재료, 즉 유입구(28)를 형성하는 재료는 316 스테인레스 강과 같은 낮은 내부식성의 재료로 만들어도 좋다. 이와 같은 변형은 격리판의 작동 범위(56)를 증가시켜 dp/dv 관련 압력 측정 오차를 최대한 줄이고, 동시에 압력 전달기의 재료에 소요되는 비용을 줄일 수 있는 이점이 있다.
제5도에서는 본 발명의 제5실시예를 도시하고 있는 것으로, 여기서는 압력 전달기(10)의 조작시 격리판(24)이 유입플랜지(34)와 연결되지 않은 상태에서 발생할 수 있는 격리판(24)의 손상을 방지할 수 있도록 시일 지지 부재(558)가 변형되어 있는 형태이다. 이 변형예에는 격리판(24)의 가장자리 위에 설치되는 용접슬리이브(555)를 추가로 구비하고 있는데, 이 슬리이브(555)는 격리판(24)의 아래쪽에 있는 환상 쇼울더(44)의 폭보다 넓지 않도록 유입구의 측벽(30)으로부터 안쪽으로 뻗어 있다. 상기 슬리이브(555)와 격리판(24)은 모두 연속적인 주변 용접부(546)를 통해 쇼울더(44)에 연결된다. 시일 지지 부재(558)에는 이 부재(558)의 가장자리를 따라 수평 플랜지(558A)가 설치되고, 이 플랜지(558A)로부터 오프셋 가공되어 있는 수평중앙판(558C)이 일체로 형성되어 있다. 또한 상기 플랜지(558A)와 중앙판(558C)사이에는 환상의 직립연결벽(558B)이 일체로 형성되어 있다. 플랜지(558A)가 유입구(28)내에 완전히 삽입되는 경우에 용접 슬리이브(555)위에 지지되므로, 시일 지지 부재(558)는 격리판(24)의 작동 범위(56)와 비접촉 상태로 격리되고 그 상부에 유지된다. 상기 중앙판(558C)에는 여러개의 오리피스(559)가 마련되며 이 오리피스(559)를 통해서 압축된 작동 유체가 통과하여 격리판(24)상에 작용하게 된다.
시일 지지 부재(558)의 연결벽(558B)과 플랜지(558A)는 유입구의 측벽(30)과 상호 작용을 하도록 구성 되어 통상의 압력 시일 링(62)을 수용할 수 있는 채널(564)을 제공한다. 시일 지지 부재(558)은 하우징(32)에 용접되지 않으며, 압력 시일 링(62)은 채널(564)내에 압축 고정될 수 있는 규격으로 되어 있다. 그래서 시일 지지 부재(558)가 쉽게 제거될 수 있으므로 작동 유체가 쉽게 배출되고, 격리판(24)의 점검, 세척, 수리를 쉽게 할 수 있다. 이 실시예는 격리판의 작동 범위(56)를 증진시키고 dp/dv관련 측정 오차를 축소시키며, 전달기 성능의 증진을 도모할 수 있다.
제6도 및 제7도에서는 또 다른 적절한 실시예에 대해 도시하고 있는 바, 여기서는 한 쌍의 산업 표준 플랜지 어댑터 유니언(614), 어댑터 판(616), 그리고 시일 지지판(618)을 사용하여 한 쌍의 충격 파이프 레그(612)에 의해 공급되는 작동 유체와 연통되는 차등 압력 전달기(610)가 일부분 나타나 있다. 제6도는 제7도의 6-6선을 따라 절단한 단면도이고, 제7도는 제6도의 7-7를 따른 단면도이다.
제6도 및 제7도에 도시된 두 개의 격리판과 여러 가지의 연결 부재(충격 파이프 레그(612), 플랜지 어댑터 유니언(614), 어댑터판(616), 시일 지지판(618)는 구성 및 특징에 있어 동일한 것이며, 제6도 및 제7도는 좌,우측에 이중으로 도시되어 있다. 따라서 이후에서는 그러한 특징들이 양측에 따로 따로 있는 것으로 이해해야 한다. 차등 압력 전달기(610)는, 이 전달기(610)의 하우징(626)의 연결면(624)에 형성된 원통형 유입구(622)내에 근접하게 배치되며 대체로 둥글고 동일 평면을 갖는 한 쌍의 격리판(620)을 갖는다.
각 격리판(620)은 주변 용접부(628)에 의해 원통형 유입구(622)내의 환상 쇼울더(630)에 밀봉 연결되고, 이에 따라 밀폐형 격리 챔버(632)가 형성되며, 이 챔버(632)속에 실리콘 오일과 같은 비압축성 유체가 채워져 있다. 용접부(628)에 의해 둘러싸인 격리판(620)의 작동 범위(636)는 작동 유체의 압력에 상응하여 작용하는 격리판의 굴곡부가 된다. 챔버(632)는 통로(638)로 연통되고, 이 통로(638)는 절연유체(634)로 채워져 있으며, 압력 전달기(610)의 적당하나 압력 센서(도시생략)와 연결되어 있다. 상기 압력 센서는 2개의 격리판(620)에 작용하는 작동 유체의 압력(P1, P2)에 상응하는 절연 유체(634)의 압력을 감지하고, 이 감지된 압력의 표시 신호를 발생하여 회로에 전달한다. 이 회로는 감지된 압력차를 표시하는 신호를 출력한다.
어댑터판(616)과 시일 지지판(618)은 플랜지 어댑터 유니언(614)과 압력 전달기의 하우징(626)사이에 배치되고, 상기 어댑터판(616)과 시일 지지판(618)은, 동일 평면의 격리판(620)들이 소정의 직사각형 영역내에 위치하며 작동 범위(636)를 갖도록 만들어진다. 차등 압력 전달기에 작동 파이프를 연결할 때, 상기 직사각형 영역은 제7도에서 D1과D2로 도시된 것처럼 직사각형의 산업 표준에 맞는 볼트 배치에 의해 구성되고, 그 영역내에 유입구(622)와 격리판(620)이 한정된다.
플랜지 어댑터 유니언(614)내에 있는 중앙 나사 개구(640)를 통과하는 충격 파이프 래그(612)로부터 어댑터 판(616)의 외부 연결판(644)내의 유통로(642)로 작동 유체를 전달하기 위해서 산업 표준 형식의 플랜지 어댑터 유니언(614)를 채용한다. 충격 파이프 레그(612)의 나사 단부(646)는 플랜지 어댑터 유니언의 중앙개구(640)속으로 나사 결합 형식으로 끼워진다. 플랜지 어댑터 유니언(614)은 제7도에서 우측에 점선으로 표시된 형태로 만들어진다. 각각의 유니언(614)은 중앙 개구(640)의 양측에 있는 구멍(650)을 통해 2개의 볼트 또는 캡스크류(648)로 어댑터판(616)에 지지되며 , 상기 캡스크류(648)는 하우징(626)에 있는 나사 구멍(652)속에 끼워지는 식으로 이 하우징(626)에 적절히 고정된다. 플랜지 어댑터 유니언의 구멍(650)들 사이의 간격 D1은 볼트 중심간의 거리로 1 5/8 인치(41.3mm)의 산업 표준 형식이다. 각각의 플랜지 어댑터 유니언(614)은 탄성 재료로 만든 O링과 같은 압력 시일(654)을 지지하며, 캡스크류(648)에 의해 서로 조여질 때, 유니언의 연결면(658)에 형성된 환상 홈(656)내의 외부 연결면(644)의 플랜지 어댑터 유니언(614)사이에서 압축된다. 따라서 시일(654)은 결합된 유니언의 중앙 나사 개구(640)와 어댑터판의 유통로(642)의 둘레에 완벽한 환상의 밀봉 상태를 제공한다.
유니언(614)과 시일 지지판(618) 사이에 위치하는 어댑터판(616)은 동일 평면의 격리판(620)들이 밀접한 간격을 유지하면서 가능한 한 큰 작동 범위(636)를 갖게 하는 동시에 유니언(614) 사이의 가로 간격 D2를 유지할 수 있도록 해준다. 어댑터판(616)은 비교적 얇으며, 유니언(614)이 연결되는 평평한 외부 연결면(644)과 시일 지지판(618)이 연결되는 평평한 내부 연결면(660)을 갖는다. 어댑터판(616)은 또한 산업 표준에 따라 볼트 중심간의 거리로 D1이 1 5/8인치, D2가 2 1/8인치의 직사각형 형상으로 되도록 서로 떨어져 배치되는 4개의 매끈한 구멍(662)을 갖는다. 1 5/8인치(41.3mm,D1)라는 간격은 플랜지 어댑터 유니언의 산업 표준 간격으로 된다. 2 1/8인치(54mm,D2)의 간격 역시 산업 표준에 부합하는데, 즉 ANSI 표준 B 16.36 강철 오리피스 플랜지의 표준(즉, 1980년 4월의 DIN 표준 19 213)에서는, 표준 오리피스 플랜지/판 조립체와 결합된 도관에 통상적인 차동 압력 전달기를 연결하는 것을 요구하며, 여기에 제6도와 7도에 도시된 형식의 작동 파이프가 배관 연결된다. 가로 간격 D2는 또한 상기 유니언들(614)이 충격 파이프 래그들(612)위에 나란히 나사 결합될 때, 그 중심의 주위에서 서로 흔들릴 수 있도록 허용한다.
어댑터판의 통로들(642)은 연결면(644)에서 내부 연결면(660)으로 이어져 있다. 이 통로(642) 사이의 간격은 각 통로(642)의 중심이 플랜지 어댑터 유니언의 중앙 나사 개구(640)의 중심으로부터 약간 어긋나고, 역시 유입구(622) 및 격리판(620)들의 중심으로부터 약간 어긋나게 위치한다. 이러한 통로들(642) 사이의 간격은 산업 표준 규격으로 플랜지 어댑터 유니언(614)이 차등 압력 전달기(610)에 연결되도록 허용하게 되며, 상기 전달기에는 가능한 한 큰 작동 영역을 갖는 동시에 밀접한 간격을 유지하는 동일 평면의 격리판들(620)이 구비된다.
어댑터판(616)과 압력 전달기의 하우징(626) 사이에 위치하는 시일 지지판(618)은 어댑터판의 내부 연결면(660)내에 형성된 환상 홈에 지지되는 압력 시일(664)을 지지하는데 사용되며, 이 시일(664)은 압축에 의해 빈틈없는 환상의 유체 압력 밀봉 상태를 제공하게 된다. 시일 지지판(618)은 비교적 얇고, 산업 표준에 맞게 간격 D1, D2로 이격된 4개의 매끈한 구멍을 가지며, 이 구멍들은 플랜지 어댑터 유니언의 구멍(650), 어댑터판의 구멍(662), 전달기 하우징의 구멍(652)과 나란히 정렬되므로, 캡스크류(648)가 이 구멍들을 관통하여 전체의 조립체를 압력 전달기(610)에 지지시키며, 이 캡스크류(648)는 압력 시일(654,664)을 밀봉시키기 위한 압축력을 제공한다. 시일 지지판(618)에는 한 쌍의 유체 오리피스(670)가 마련되고 어댑터판의 통로(642) 및 유입구(622)와 적절하게 정렬하도록 위치되어 작동 유체가 유동할 수 있도록 허용한다. 각각의 오리피스(670)는 필요한 경우, 격리판(620)의 점검 및 청소를 용이하게 하기 위해 격리판(620)의 표면이 충분히 노출될 수 있을만큼 큰 것이 바람직하다. 그러나 시일 지지판(618)은 각각의 어댑터판의 환상 시일(664)을 충분히 지지할 수 있도록 유입구(622) 및 격리판(620)위에서 연장된다. 시일 지지판(618)은 유입구(622)의 외부 가장자리에 있는 환상의 용접부(672)에 의해서 압력 전달기(610)의 하우징 연결면(624)에 밀봉 연결되기 때문에 작동 유체를 수용하는 환상 밀봉부를 형성하게 된다.
이 실시예에서, 동일 평면의 격리판들(620)은 소정의 구역내에 위치하고, 동시에 격리판들(620)의 작동 범위(636)중 증가된 유효 영역을 가진다. 어댑터판(616)내에 지지되는 압력 시일(664)은 유입구(622)의 외측에서 격리판들(620)의 작동 범위(636)위에 지지된다. 시일 지지판(618)은 부분적으로 각각의 격리판(620)의 위에 걸쳐지고, 작동 유체가 전체 작동 범위(636)에 걸쳐 작용할 수 있도록 허용한다. 따라서 격리판의 유효영역은 작동 범위(636)와 동일해진다. 그러나, 전술한 본 발명은 다중의 동일 평면식 격리판에만 채용되는 것이 아님은 당연하다.
예를 들어 어댑터판의 사용없이도 단일 격리판을 플랜지 어댑터 유니언에 연결할 수 있다. 이것은 위에 걸쳐지는 플랜지 어댑터 유니언 압력 시일을 직접 지지할 수 있도록 시일 지지판을 변형하면 가능하다. 이상 설명한 본 발명의 격리 장치에서는 dp/dv 관련 압력 측정 오차를 축소시킬 수 있도록 격리판의 유효 영역을 증진시킬 수 있다.
본 발명의 상기 실시예들은 소정 크기의 압력 시일에 대해 격리판의 작동 범위중 유효 영역을 증가시킨다. 따라서, 압력 전달기 성능의 향상을 도모할 수 있다. 또한 본 발명에 의하면 압력 전달기의 재료비를 절감할 수 있으며, 성능을 저하시키지 않으면서도 작은 직경의 격리판과 그에 대응하여 역시 작은 규격의 전달기 하우징을 갖는 압력 전달기를 사용할 수 있도록 한다.
이상에서는 본 발명의 몇 가지 실시예에 대해 설명하였으나, 본 발명의 기술 분야에 속하는 당업자는 본발명의 사상과 범주에서 이탈하지 않는 범위내에서 수정 및 변형하는 것이 가능함을 알 것이다.

Claims (12)

  1. 유입 부재내의 유체에서 나오는 압력을 압력 함수의 출력을 내는 압력 센서에 격리하여 연결시키기 위한 격리 장치에 있어서; 유입 부재로부터 유체를 수용하기 위해 상기 격리 장치내에 설치되는 유입구와; 상기 유체로부터의 압력을 상기 압력 센서로 격리하여 연결시키기 위해 외부 경계부에 의해 둘러싸인 작동범위를 가지며, 상기 유입구내에 배치되는 격리 수단과; 유입 부재로부터의 유체를 상기 격리 수단에 밀봉상태로 연결시키기 위해 상기 격리 수단 주위에서 상기 유입구내에 설치되는 시일 수단 ; 및, 상기 시일 수단을 상기 외부 경계부에 인접한 상기 격리 수단의 적어도 일부의 위에 위치하게 되도록 지지하기 위해 상기 유입구내에 설치되며, 상기 작동기 범위로부터 상기 시일 수단의 적어도 일부를 이격시켜, 상기 작동 법위 중의 유효 영역을 증대시킬 수 있게 하는 지지 수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 격리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 격리 수단은 작동 범위를 갖는 굴곡성의 격리판을 하는 것을 특징으로 하는 격리 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 격리 수단은 상기 격리판으로부터 압력 센서로 압력을 전달하기 위한 비압축성 유체를 포함하는 것을 특징으로 하는 격리 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 격리판의 상기 작동 범위 중의 증가된 유효 영역은 상기 비압축성 유체의 증가된 체적 변화를 수용할 수 있는 것을 특징으로 하는 격리 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 시일 수단은 탄성체인 시일인 것을 특징으로 하는 격리 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 지지 수단은 상기 격리판의 작동 범위의 위에 걸쳐지는 시일 지지 부재를 구비하며, 상기 작동 범위로부터 소정의 거리만큼 이격되어 상기 유입 부재와 상기 시일 지지 부재 사이에 탄성체 시일을 지지하며, 상기 시일 지지 부재의 중앙에는 압축 유체가 통과할 수 있는 개구가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 격리 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 시일 지지 부재는 상기 유입구내에 제거 가능하게 장착되어있는 것을 특징으로 하는 격리 장치.
  8. 제6항에 있어서, 상기 시일 지지 부재는 상기 작동 범위의 외부 경계부 위에 배치되고, 이로부터 안쪽으로 뻗어 있으며, 상기 작동 범위로부터 소정의 거리만큼 테이 퍼진 테이퍼벽을 구비하고, 이에 따라 시일부재가 작동 범위로부터 이격되어 그 위에 위치하는 것을 특징으로 하는 격리 장치.
  9. 제6항에 있어서, 상기 시일 지지 부재는 상기 작동 범위의 위에 위치하고 작동 범위를 가로질러 연장되며, 상기 시일 지지 부재는 도관으로부터의 압축 유체를 상기 작동 범위로 연결하는 적어도 하나의 오리피스를 가지며, 이에 따라 작동 범위가 손상되지 않도록 보호되는 것을 특징으로 하는 격리 장치.
  10. 제2항에 있어서, 상기 작동 범위가 증가되도록 상기 격리판이 돔(dome)형상으로 구성된 것을 특징으로 하는 격리 장치.
  11. 제6항에 있어서, 상기 유입구가 격리 장치의 외부면에 있는 홈으로 구성되고, 이 홈은 외부면으로부터 내측으로 뻗어 있고 내측 방향으로 가면서 직경이 축소하도록 테이퍼져 있는 환상의 측벽을 가지며, 상기 격리판의 외부 경계부는 상기 시일 지지 부재에 밀봉 연결되어 격리 조립체를 형성하며, 이 격리 조립체를 형성하며, 이 격리 조립체는 작동 범위가 증가되도록 테이퍼진 측벽내에서 압축되는 것을 특징으로 하는 격리 장치.
  12. 제6항의 격리 장치를 한 쌍 구비하며, 유입구들이 동일 평면상에 배치되고, 유입 부재가 산업 표준간격으로 이격된 한 쌍의 표준 플랜지 어댑터 유니언으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 압력 전달기.
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