TRANSMISOR DE PRESIÓN DIFERENCIAL CON UNA ESTRUCTURA SIMPLIFICADA.

Transmisor de presión diferencial (1) para detectar una variable física relacionada con un fluido de proceso en un sistema industrial,

que comprende: - un cuerpo principal (2) que comprende un recinto contenedor (3) provisto de por lo menos un detector de presión (103) y una base (4) que está asociada con dicho recinto contenedor; y - un segundo cuerpo (5) que comprende un primer elemento de conexión (6), comprendiendo dicho primer elemento de conexión una primera superficie de acoplamiento (7) en la que está asociado dicho cuerpo secundario con la base de dicho cuerpo principal, comprendiendo dicho cuerpo secundario por lo menos un segundo elemento de conexión (8) que comprende una segunda superficie de acoplamiento (9) en la que dicho segundo elemento de conexión está asociado con dicho primer elemento de conexión, comprendiendo dicho primer elemento de conexión una primera membrana de separación (91), que está dispuesta en dicha segunda superficie de acoplamiento, comprendiendo dicha primera membrana de separación una pared exterior, que está expuesta a dicho fluido de proceso, y una pared interior, que es apta para transmitir la presión a dicho fluido de proceso; caracterizado porque dicho segundo elemento de conexión está conectado de manera rígida a dicho primer elemento de conexión para limitar la irrupción de los efectos de borde en dicha primera membrana de separación y para constituir una única estructura mecánica integrada junto con dicho primer elemento de conexión, siendo dicha estructura integrada no separable en partes constituyentes del primer elemento de conexión y del segundo elemento de conexión.

La presente invención se refiere a un transmisor de presión diferencial y, más particularmente, a un transmisor de presión diferencial mejorado que presenta una estructura mecánica simplificada, es más fiable y resistente, y presenta unos costes de fabricación e instalación reducidos.

Tal como es conocido, los transmisores de presión se utilizan ampliamente en los sistemas de control de proceso industriales, para detectar una o más variables físicas de un fluido de proceso (presión, flujo, caudal, etc.) gracias a una o más mediciones diferenciales. Además, un transmisor de presión permite enviar a un dispositivo de monitorización remoto, datos/información con respecto a la variable física detectada.

Típicamente, un transmisor de presión diferencial está constituido por un cuerpo principal que comprende un recinto interior que incluye una cámara de medición que aloja un transductor de presión. Normalmente, se utiliza un detector de presión como transductor, debido a que es bien conocido y se puede obtener fácilmente, de una o más mediciones de presión diferencial en el fluido de proceso, considerando las condiciones de contorno adecuadas, los valores de medición que también hacen referencia a otras variables físicas de interés (por ejemplo nivel, flujo, turbulencia y similares) que serían más difíciles de transducir directamente.

Además de dicha cámara de medición, el recinto interior del transmisor de presión alberga circuitos electrónicos primarios, generalmente utilizados para procesar las señales electrónicas que llegan desde el detector de presión. En general, el cuerpo principal de un transmisor de presión convencional también comprende un recinto exterior que presenta funciones de protección y aislamiento. Dicho recinto exterior, además de encerrar en su totalidad el recinto interior descrito anteriormente, aloja algunos circuitos electrónicos secundarios destinados a procesar las señales electrónicas que llegan desde dichos circuitos electrónicos primarios y para gestionar las comunicaciones con los dispositivos de monitorización remoto.

Para llevar a cabo las operaciones de detección y medición requeridas, el transmisor de presión se debe disponer en contacto con el fluido de proceso. Para ello, un transmisor de presión diferencial convencional comprende una o más pestañas que se acoplan mecánicamente (gracias a un sistema de tornillo y tuerca) a uno o más colectores adecuados para transportar el fluido de proceso. Cada pestaña está conectada, gracias a un sistema de tornillo y tuerca adicional, al cuerpo principal del transmisor de presión, en por lo menos una superficie de acoplamiento, próxima a la cual se dispone una membrana de separación. Típicamente, dicha membrana de separación se dispone de manera que presente una pared exterior que quede expuesta al fluido de proceso y una pared interior que esté acoplada de forma hidráulica al detector de presión encerrado en la cámara de medición.

En las patentes US nº 4993754 y US nº 5920016 se dan a conocer transmisores de presión diferencial típicos conocidos.

Los tipos de transmisores de presión diferencial conocidos adolecen de algunas desventajas.

Un primer inconveniente aparece a partir del hecho que los transmisores conocidos presentan una estructura mecánica relativamente complicada que comprende, tal como se ha mencionado, una pluralidad de recintos contenedores que están conectados entre sí y pestañas de conexión que están conectadas al cuerpo del transmisor gracias a los tornillos y las tuercas. Una estructura mecánica de este tipo requiere una cantidad relativamente elevada de operaciones para el montaje del transmisor y para su instalación in situ. Este hecho necesariamente implica unos costes de fabricación y de instalación elevados.

Un segundo inconveniente, que no de menor importancia, aparece del uso de un sistema de tornillos y tuercas para conectar cada pestaña al cuerpo principal del transmisor.

La práctica ha demostrado que si las tuercas no se aprietan de manera muy uniforme y con una precisión específica, pueden aparecer tensiones mecánicas en la membrana de separación, denominadas comúnmente “efectos de borde”. La intensidad de dichas tensiones mecánicas generalmente resulta difícil de predecir durante el diseño, dado que depende de una pluralidad de factores, que incluyen asimetrías en el apretado de las tuercas de conexión, tolerancias mecánicas irregulares, variaciones en la temperatura ambiente, etc.

La experiencia ha demostrado que los denominados “efectos de borde” en la membrana de separación pueden provocar errores de medición en la parte del transmisor de presión, debido a que pueden tener lugar variaciones de presión entre dicha membrana de separación y el detector de presión. A menudo, la extensión de dichos errores de medición no es poco significativa, a la vista de las elevadas prestaciones que generalmente se precisan en un transmisor, especialmente en términos de precisión y estabilidad a largo plazo. Por lo tanto, con el fin de evitar dichos errores de medición, las operaciones de montaje del transmisor resultan relativamente complicadas y laboriosas: esto inevitablemente lleva a un incremento de los costes y los tiempos de fabricación. Además, cuando tienen lugar dichos errores de medición en un transmisor que ya está instalado, a menudo resulta necesario recurrir a intervenciones de mantenimiento extraordinarias, que resultan particularmente costosas tanto en términos de tiempo como de coste.

El objetivo principal de la presente invención es proporcionar un transmisor de presión diferencial que permita solucionar los inconvenientes mencionados para los tipos de transmisores conocidos. Con este objetivo, un aspecto de la presente invención es proporcionar un transmisor de presión diferencial que presente una estructura mecánica simplificada que requiera una cantidad relativamente reducida de operaciones para el montaje y la instalación del transmisor. Otro aspecto de la presente invención es proporcionar un transmisor de presión diferencial que presente una estructura mecánica que permita limitar hasta niveles poco significativos la irrupción de los efectos de borde en las membranas de separación.

De este modo, la presente invención proporciona un transmisor de presión difícil para detectar una variable física relacionada con un fluido de proceso en un sistema industrial, tal como se define en la reivindicación 1.

Para una mejor comprensión de la presente invención, se hace referencia a los dibujos adjuntos y a la descripción detallada siguiente, en la que se ilustran formas de realización preferidas pero no limitativas del transmisor de presión diferencial según la presente invención.

En los dibujos:

la Figura 1 es una vista en sección esquemática de una primera forma de realización del transmisor según la presente invención;

la Figura 2 es una vista esquemática en perspectiva del transmisor de presión que se muestra en la Figura 1;

la Figura 3 es una vista esquemática en perspectiva de una segunda forma de realización del transmisor según la presente invención; y

la Figura 4 es una vista esquemática en perspectiva de una tercera forma de realización del transmisor según la presente invención.

Haciendo referencia a las figuras adjuntas, el transmisor de presión diferencial según la presente invención, generalmente designado con el número de referencia 1, se utiliza para detectar una variable física relacionada con un fluido de proceso de un sistema industrial (ninguno de los dos se muestra). El transmisor 1 comprende un cuerpo principal 2 y un cuerpo secundario 5. El cuerpo principal 2 comprende un recinto contenedor 3 y se asocia una base 4 a dicho recinto contenedor 3.

Ventajosamente, el cuerpo principal 2 acomoda, en el interior del recinto contenedor 3, una cámara de medición 100 que, ventajosamente, aloja por lo menos un detector de presión 103. Dicho detector de presión 103 se puede proporcionar por medio de tecnologías conocidas en la técnica anterior, particularmente, por medio de los procedimientos denominados “micromecanizado de silicio”.

Preferentemente, el recinto contenedor 3 también aloja unos primeros medios electrónicos 101 aptos para recibir del detector de presión 103 primeras señales electrónicas (que no se muestran) que representan la presión del fluido de proceso. De acuerdo con dichas... [Seguir leyendo]

1. Transmisor de presión diferencial (1) para detectar una variable física relacionada con un fluido de proceso en un sistema industrial, que comprende:

- un cuerpo principal (2) que comprende un recinto contenedor (3) provisto de por lo menos un detector de presión

(103) y una base (4) que está asociada con dicho recinto contenedor; y

- un segundo cuerpo (5) que comprende un primer elemento de conexión (6), comprendiendo dicho primer elemento de conexión una primera superficie de acoplamiento (7) en la que está asociado dicho cuerpo secundario con la base de dicho cuerpo principal, comprendiendo dicho cuerpo secundario por lo menos un segundo elemento de conexión (8) que comprende una segunda superficie de acoplamiento (9) en la que dicho segundo elemento de conexión está asociado con dicho primer elemento de conexión, comprendiendo dicho primer elemento de conexión una primera membrana de separación (91), que está dispuesta en dicha segunda superficie de acoplamiento, comprendiendo dicha primera membrana de separación una pared exterior, que está expuesta a dicho fluido de proceso, y una pared interior, que es apta para transmitir la presión a dicho fluido de proceso;

caracterizado porque dicho segundo elemento de conexión está conectado de manera rígida a dicho primer elemento de conexión para limitar la irrupción de los efectos de borde en dicha primera membrana de separación y para constituir una única estructura mecánica integrada junto con dicho primer elemento de conexión, siendo dicha estructura integrada no separable en partes constituyentes del primer elemento de conexión y del segundo elemento de conexión.

2. Transmisor de presión diferencial según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho segundo elemento de conexión está conectado de manera rígida a dicho primer elemento de conexión gracias a un proceso de soldadura por láser.

3. Transmisor de presión diferencial según una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho cuerpo secundario comprende por lo menos un tercer elemento de conexión (10) que comprende una tercera superficie de acoplamiento (11) en la que dicho tercer elemento de conexión está asociado con dicho primer elemento de conexión, comprendiendo dicho primer elemento de conexión una segunda membrana de separación (111), que está dispuesta en dicha tercera superficie de acoplamiento, comprendiendo dicha segunda membrana de separación una pared exterior, que está expuesta a dicho fluido de proceso, y una pared interior, apta para transmitir la presión de dicho fluido de proceso, estando conectado dicho tercer elemento de conexión de manera rígida a dicho primer elemento de conexión para limitar la irrupción de los efectos de borde en dicha segunda membrana de separación y de manera que constituya una única estructura mecánica integrada, no pudiendo separarse dicha estructura integrada en partes constituyentes del primer elemento de conexión y del tercer elemento de conexión.

4. Transmisor de presión diferencial según la reivindicación 3, caracterizado porque dicho tercer elemento de conexión está conectado de manera rígida a dicho primer elemento de conexión mediante un proceso de soldadura por láser.

5. Transmisor de presión diferencial según las reivindicaciones 3 o 4, caracterizado porque dicho cuerpo secundario comprende por lo menos un cuarto elemento de conexión (20) que comprende una cuarta superficie de acoplamiento (21), en la que dicho cuarto elemento de conexión está asociado con dicho segundo elemento de conexión, estando conectado dicho cuarto elemento de conexión de manera rígida a dicho segundo elemento de conexión de manera que constituya, junto con dicho primer elemento de conexión, una única estructura mecánica integrada que no se pueda separar en sus partes constituyentes.

6. Transmisor de presión diferencial según la reivindicación 5, caracterizado porque dicho cuerpo secundario comprende por lo menos un quinto elemento de conexión (22) que comprende una quinta superficie de acoplamiento (23), en la que dicho quinto elemento de conexión está asociado con dicho tercer elemento de conexión, estando conectado dicho quinto elemento de conexión de manera rígida a dicho tercer elemento de conexión de manera que constituya, junto con dicho tercer elemento de conexión, una única estructura mecánica integrada, no pudiendo separarse dicha estructura integrada en sus partes constituyentes.

7. Transmisor de presión diferencial según la reivindicación 5, caracterizado porque dicho cuarto elemento de conexión está conectado de manera rígida a dicho segundo elemento de conexión mediante un proceso de soldadura por láser.

8. Transmisor de presión diferencial según la reivindicación 6, caracterizado porque dicho quinto elemento de conexión está conectado de manera rígida a dicho tercer elemento de conexión mediante un proceso de soldadura por láser.

9. Transmisor de presión diferencial según una o más de las reivindicaciones 5 a 8, caracterizado porque dicho cuarto elemento de conexión y/o dicho quinto elemento de conexión comprenden respectivamente una sexta superficie de acoplamiento (24) y/o una séptima superficie de acoplamiento (25), estando asociado un colector respectivamente con dicho cuarto elemento de conexión y/o dicho quinto elemento de conexión.

10. Transmisor de presión diferencial según la reivindicación 3, caracterizado porque comprende:

- una cámara de medición (100), que comprende dicho un detector de presión y está alojada en el interior del recinto contenedor de dicho cuerpo principal; y

- unos primeros medios de acoplamiento y/o unos segundos medios de acoplamiento para acoplar de forma mecánica dicho detector de presión respectivamente a la pared interior de dicha primera membrana de separación y/o a la pared interior de dicha segunda membrana de separación, de manera que se transmita la presión de dicho fluido de proceso a dicho detector de presión; y

- unos primeros medios electrónicos (101) que son aptos para recibir de dicho detector de presión unas primeras señales electrónicas, que representan la presión de dicho fluido de proceso, y para generar, de acuerdo con dichas primeras señales electrónicas, unas segundas señales electrónicas que representan una o más variables físicas relacionadas con dicho fluido de proceso, estando alojados dichos primeros medios electrónicos en el interior del recinto contenedor de dicho cuerpo principal.

11. Transmisor de presión diferencial según la reivindicación 10, caracterizado porque comprende segundos medios electrónicos (102) que son aptos para recibir y procesar dichas segundas señales electrónicas y para gestionar la comunicación de dicho transmisor de presión con un dispositivo de monitorización y/o de medición remoto, estando alojados dichos segundos medios electrónicos en el interior del recinto contenedor de dicho cuerpo principal.

12. Transmisor de presión diferencial según la reivindicación 11, caracterizado porque dichos primeros medios electrónicos y dichos segundos medios electrónicos están dispuestos en un único soporte mecánico que está alojado en el interior del recinto contenedor de dicho cuerpo principal.

13. Transmisor de presión diferencial según la reivindicación 11, caracterizado porque dichos primeros medios electrónicos y dichos segundos medios electrónicos están dispuestos en una pluralidad de soportes mecánicos que están conectados entre sí de manera rígida y están alojados en el interior del recinto contenedor de dicho cuerpo principal.