用于潔凈環境的壓力傳送器制造技術

提供一種用于潔凈加工環境的壓力傳送器（１４）。壓力傳送器（１４）包括：過程連接器（４８），焊接套環（４２），壓力傳感器模塊（４６），框架（２６），和外殼（２２）。過程連接器（４８）可與過程流體（１８）的源連通，并使過程流體流向壓力傳感器模塊（４６）。過程連接器（４８）封接至壓力傳感器模塊（４６），將過程流體耦連至壓力傳感器（６０、８０）。焊接套環（４２）圍繞壓力傳感器模塊（４６）安置，提供第二次過程流體密封。壓力傳感器模塊電連接至測量電路系統（５８），以提供指示過程流體壓力的數字數據。框架（２６）耦連至焊接套環（４２），外殼（２２）可耦連接至框架（２６）和焊接套環（４２），當固定就位時，外殼（２６）安置在焊接套環（４２）上。壓力傳感器模塊（４６）包括隔離膜片（７６），其在操作時與壓力傳感器（６０、８０）耦連。壓力傳感器（６０、８０）包括可撓曲的傳感器膜片，其上設有元件提供隨膜片撓曲（６０、８０）而變化的電特性。隔離膜片和可撓曲的膜片被填充材料（８２）互相隔開。填充材料（８２）可以是聚氨酯。（*該技術在2021年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術一般涉及壓力傳送器，更具體地說，本專利技術涉及在潔凈環境中使用的壓力傳送器。在工業加工環境中已變得很有用的一種裝置是壓力傳送器，壓力傳送器是檢測過程內部的流體壓力，并向控制系統提供指示壓力的電信號的裝置。通常，壓力傳送器有一個壓力傳感器，傳感器包括可撓曲的膜片，其直接響應施加于其上的壓力而發生撓曲，膜片上有電結構，其電特性隨膜片的撓曲即隨壓力而變化。使用容性壓力傳感器的壓力傳送器，通常被填充以介電流體，使壓力傳感器的電容量增加，以提高傳感器分辨力，但是，萬一這種傳感器發生泄漏，介電充填流體(有時候是硅油)就會溢漫到系統中，因而污染產品。所以，那些要求環境十分潔凈的工業生產過程，不允許壓力傳感器使用填充流體。因此，為這類潔凈環境設計的壓力傳送器，一般要求檢測過程流體壓力而不利用填充流體。壓力傳感器模塊包括隔離膜片，其在操作時與壓力傳感器耦連。壓力傳感器包括可撓曲的硅膜片，其上設有元件，提供隨膜片撓曲而變化的電特性。隔離膜片和可撓曲的膜片被填充材料互相隔開。填充材料可以是聚氨酯。圖2是本專利技術實施例的HPT 14的透視立體圖，所示的HPT 14的緊固件20已拆開，以使外殼22能提升而暴露HPT 14的內部。連接器24與框架26連接，在外殼22上提時，剩余的元件留在它的裝配孔28的下面。連接器24最好是BendixTM連接器。框架26包括端部32和34之間延伸的一對臂30。拔線釘36支撐多個印刷電路板38，40，同時支撐與HPT 14有關聯的各個電路。框架26置于焊接套環42上，套環42最好用316L型鐵素體#3-10不銹鋼構成。焊接套環42包括環形唇44，當外殼22向下完全封接時，環形唇44與外殼42的底面45接觸。焊接套環42圍繞并安裝傳感器模塊46，使其處于過程連接器48的頂部。比較好的是，HPT 14的所有零部件，按照半導體設備與材料國際標準(SEMI)的要求來選擇。因此，過程連接器48最好是316L型不銹鋼真空電弧再熔(VAR)形成的。同樣，傳感器模塊46中的膜片(未示)最好由同樣的材料構成。外殼22由304型不銹鋼制成，框架26最好由鋁或塑料構成。熟悉技術的人員會明白，根據SEMI，有許多材料可供選擇，上述材料只是其中的一種特定組合。過程連接器48被機械加工并研磨光滑，以獲10Ra(洛氏硬度A—譯注)的最小表面粗糙度值。傳感器模塊46和焊接套環42焊接在一起，形成傳感器/焊接套環組件，它在焊接處理之前和之后被電拋光，以保證獲得小于7Ra的表面光潔度，并保證表面符合冶金技術要求。然后，框架26固定于焊接套環42，再后電路板38，40安裝在框架26上。一旦電路板38，40這樣安裝之后，傳感器模塊46和電路板38、40之間的電連接便可實現。比較好的是，這種電連接通過柔性電纜。然后，連接器24定位在框架26的頂部，并通過多線電纜與電路板38，40電連接。連接器24這樣連接之后，組裝外殼22，并用螺釘20將外殼22和連接器24固定于框架26。圖3是本專利技術HPT 14的系統方塊圖。HPT 14包括電源模塊50和回路通信裝置52，它們都與過程通信回路16相連。電源模塊50從回路16接收能量，并向HPT 14的所有部件提供電源，如標號為54的箭頭所示。回路通信裝置52也能與過程通信回路16相連，用來與回路16進行雙向通信。回路通信裝置52與控制器56相連，從而使回路通信裝置52能向控制器56提供從回路16接收到的指示過程通信信號的數據。相反，回路通信裝置52能從控制器56接收數據，并在回路16產生適當的過程通信信號。控制器56與測量電路系統58相連，測量電路系統58再與傳感器60相連。在優選實施例中，傳感器60是壓阻元件，其電特性隨膜片的撓曲而變化。以后將參考圖4對傳感器60進行更詳細的描述。測量電路系統58包括對傳感器60的電特性變化進行測量的適當電路系統，并向控制器56提供指示過程流體壓力變化的數據。比較好的是，測量電路系統58包括模-數轉換器，其用來將指示作用于傳感器60上的壓力的電壓，轉換為數字數據發送至控制器56。圖4是根據本專利技術實施例的傳感器模塊46的側剖面圖。傳感器模塊46包括集總組件70，它有多個貫穿孔72，以使接線柱74能從中通過。傳感器模塊46隔離膜片76，它被焊接到與集總線組件70相連的環形元件78上。隔離膜片76最好用316L型VAR不銹鋼制成。隔離膜片76通過填充材料82與傳感器80耦聯。過程流體在箭頭84所示方向上作用于隔離膜片76。這個壓力經過填充材料82發送，引起傳感器80偏轉。傳感器80最好包括可偏轉的硅膜，至少在其一個表面上安排有一個或多個壓敏電阻器，它的電特性隨傳感器的撓曲而變化。貫穿的接線柱74與焊接線86相連，使貫穿的接線柱74允許在電氣上進入安排在傳感器80的壓敏電阻器。傳感器模塊46也包括管子88，它開初就與傳感器80的相對側流體相連。通過使管子88與大氣壓力相通，傳感器模塊46就能檢測傳遞量器的壓力。此外，在一些實施例中，管子88與真空相連然后密封，這樣，在傳感器模塊46內存在永久性的真空，傳感器模塊46就變換為絕對壓力傳感器。傳感器80設置的最接近支座90。支座90的頂側最好通過粘合劑92與集總組件70粘合。襯墊94也安置在傳感器模塊46內。填充材料82的選擇對傳感器模塊46的長期耐用性來說是比較重要的，例如，如果材料82過于堅硬，會在某種程度上阻礙過程流體的壓力，降低傳感器模塊46的靈敏度。此外，如果填充材料82與傳感器80之間或填充材料82與隔離膜片76之間的粘合劑發生分離，或者說裂為薄層，這就會引起不希望有的誤差，因為隔離膜片76的偏轉不必要地引起傳感器80的明顯偏轉。還有一個重要之點是，填充材料82的機械特性在HPT14的熱操作范圍內應相對穩定，使溫度不致引起壓力測量中不希望有的差異。最后，填充材料82的選擇應有利于傳感器模塊的快速而健全的制造，從而能獲得高產量，又使制造成本最低。許多不同的彈性材料被試驗用作填充材料82。這類材料包括Conathane DPEN-15631 Blue(可從Conap，Ins ofOlean，New York買到)；RTVS27；GE 630(可從GE Silicones of Waterford，New York買到)；OXY-Bond 1214(Resin Technology Group，LLC.of South Easten，Massachusetts)；Master Bond EP 30-FL(可以Master Bond Inc.ofHackensack，New Jersey買到)；Insulcast 781(可以Permagile Industries Inc.of Plainview，New York買到)；Insulgel 50(可從Permagile Industries Inc.買到)；Conathane EN-11(Conap Inc.)；Conathane EN-1(可以Conap Inc.買到)；Biwax 821051(可從Lotite Corporation，of Comme3rce City，Colorado)；和Conathane EN-2523(可從Conap I本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于潔凈環凈的壓力傳送器，壓力傳送器包括： 可與過程流體源耦連的過程連接器； 壓力傳感器模塊，其與過程連接器連接，與過程流體實現流體連通，壓力傳感器模塊具有隨過程流體壓力而變化的電特性； 測量電路系統，其操作時與壓力傳感器模塊耦連，測量電路系統用于提供基于電特性的至少一種量測的信號； 通信電路系統，其與測量電路系統耦連，用于向過程控制回路提供壓力相關信息； 其中，壓力傳送器進一步包括焊接至過程連接器并安置在壓力傳感器模塊周圍的焊接套環，以提供對過程流體的第二次密封，焊接套環從焊接套環的外徑向外延伸。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：戴維A布羅登，斯坦利A約瑟夫，
申請(專利權)人：羅斯蒙德公司，
類型：發明
國別省市：US[美國]