CN106321936A - 防爆电‑气动控制器 - Google Patents

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Abstract

一种电‑气动控制器包括：具有主体、顶表面、以及形成在该主体内的孔的底座；耦接到底座的盖；该盖包括具有边缘的开口端，该边缘与底座的顶表面相接触；在底座中形成的多个流体流动路径；以及设置在这些流体流动路径中的一个流体流动路径内的至少一个阻火器。

Description

防爆电-气动控制器
技术领域
概括地说，本发明涉及用于过程控制阀的控制器，并且更具体来说，本发明涉及防爆电-气动控制器。
背景技术
通常使用电-气动控制器(其还称为电-气动调节器)来控制用于对气动控制设备(例如，调节器)进行定位的控制流体的压力。例如，可以使用电-气动控制器来控制进入到过程控制阀或者调节器的气动致动器的控制流体的压力，以定位该过程控制阀或者调节器。电-气动控制器可以包括用于接收控制流体的一个或多个通道，并且一个或多个电磁阀可以控制该控制流体经过这些通道的流动。一个或多个电磁阀可以与微处理器进行通信，该微处理器可以与设置在电-气动控制器外部的一个或多个传感器进行通信，以控制该电-气动控制器和/或过程控制阀或者调节器。该一个或多个通道、一个或多个电磁阀、以及微处理器可以全部设置在包括底座和盖的壳体之中。
在某些情况下，控制流体在本质上可能是易燃的或爆炸性的。在这些情况下，内部爆炸的可能性可能太大，以至于无法使用电-气动控制器。因此，存在着防爆电-气动控制器的需求。
发明内容
在一个实施例中，一种电-气动控制器包括：底座，所述底座具有主体、顶表面、以及形成在所述主体内的孔；盖，所述盖耦接至所述底座；所述盖包括具有边缘的开口端，所述边缘与所述底座的所述顶表面相接触；多个流体流动路径，所述多个流体流动路径形成在所述底座中；以及至少一个阻火器，所述至少一个阻火器被设置在所述多个流体流动路径中的一个流体流动路径内。
所述电-气动控制器可以包括以下优选形式中的一种或多种。
在某些优选形式中，所述电-气动控制器包括六个阻火器和/或呼吸式阻火器。
在其它优选形式中，所述电-气动控制器包括圆顶负载压力传感器、内部压力传感器、和外部压力传感器中的一个或多个。
在其它优选形式中，所述圆顶负载压力传感器、所述内部压力传感器、以及所述外部压力传感器均可以与阻火器流体耦接。
在其它优选形式中，所述过程流体是易燃的。
在其它优选形式中，所述阻火器能够承受内部爆炸产生的压力。
在其它优选形式中，圆顶负载端口包括单个阻火器。
在另一个优选的实施例中，一种过程控制系统包括：调节器和电-气动控制器，所述调节器包括具有顶部部分的壳体，所述电-气动控制器包括：底座，所述底座具有主体、顶表面、以及形成在所述主体内的孔；盖，所述盖耦接至所述底座；所述盖包括具有边缘的开口端，所述边缘与所述底座的所述顶表面相接触；多个流体流动路径，所述多个流体流动路径形成在所述底座中；以及至少一个阻火器，所述至少一个阻火器被设置在所述多个流体流动路径中的一个流体流动路径内。
附图说明
图1是包括本公开内容的电-气动控制器的过程控制系统的示意性视图；
图2是图1中的电-气动控制器的侧向透视图；
图3是图1中的电-气动控制器的分解透视图；
图4是图1中的电-气动控制器的透明顶部透视图，其示出了流体流动路径以及设置在流体流动路径中的阻火器；
图5是图1中的电-气动控制器的透视截面图；
图6是图1中的电-气动控制器的横向截面图；
图7是图6中的电-气动控制器的阻火器的特写截面图；以及
图8是图4中的电-气动控制器的俯视示意图。
具体实施方式
现参见图1，过程控制系统100包括操作地耦接到调节器111的电-气动控制器110。具体而言，电-气动控制器110的出口112例如经由适配器117操作地耦接到调节器111的壳体116的顶部部分114。调节器111包括用于接收压力线119中的入口压力的入口118，以及用于将出口压力指引到过程线路119中的调节器111下游的出口120。
电-气动控制器110包括具有主体123的底座122，其中该主体123具有顶表面124、底表面126、正面部分128、后面部分130(图2)、以及从正面部分128延伸到主体123的后面部分130的一对侧壁132。该对侧壁132中的一个侧壁132包括用于从外部源(例如，供应源136)接收供应压力的供应口134。在一个例子中，提供多达120psig/8.2巴的供应压力，其中，典型值是110psig/7.5巴。另一个侧壁132包括两个导管连接，第一导管连接140用于USB配线，第二导管(没有示出)连接用于内部配线。
如图1中所进一步描述的，计算机142可以经由用于USB配线的第一导管连接140通信地耦合至电-气动控制器110。换能器144可以被设置在调节器111的出口120的下游，并可以通信地耦合至电-气动控制器110。在一个例子中，电-气动控制器110例如通过来自换能器144的输入(例如，反馈信号)来感测系统压力。电-气动控制器110读取该输入，并将其与设定点压力进行比较，其中电-气动控制器110可以从诸如计算机142之类的外部源接收该设定点压力，或者例如从其板上存储器上的简档读取该设定点压力。
具体而言，现参见图2，底座122的主体124的后部130包括仪表端口146，并且除了供应端口134之外，侧壁132还包括排气端口148。电-气动控制器110还包括耦接至底座122的盖150。盖150包括开口端152、设置为与开口端152相对的封闭端154、以及从开口端152延伸到封闭端154的细长体155。此外，开口端152还包括与底座122的顶表面124相接触的边缘156。
例如，如所描绘的，在图3中，在底座122的顶表面124中、在底座122的主体123内形成孔160。在底座122的孔160内设置锁定机构162。锁定机构162包括例如与底座122的顶表面124齐平的顶表面。
此外，底座122还包括从底座122的顶表面124向上延伸的环形突出部168。环形突出部168还包括具有至少一个螺纹或者多个螺纹的外表面170。同样，盖150包括也具有至少一个螺纹或者多个螺纹的内表面(没有示出)。当盖150耦接到底座122时，盖150的内表面上的螺纹与环形突出部168的外表面170上的螺纹相啮合，以将盖150固定在底座122上。
环形突出部168具有中空的内部并接收电路172、诸如电磁阀和/或进气阀和排气阀之类的一个或多个阀174、以及电-气动控制器110的其它部件。例如，当盖150被设置在底座122的顶表面124上时，盖150包围至少电路172、一个或多个阀174以及电-气动控制器110的其它部件。
在操作时，电-气动控制器110通过安装在过程线路119(图1)中的出口120下游的换能器144(图1)的输入(例如，反馈信号)，来感测系统压力。如果反馈信号低于所规划的设定点，则电-气动控制器110激活一个阀174(例如，进气阀)，允许压力流入到调节器111中。这造成了调节器111的主阀(未示出)打开，导致下游系统压力的增加。电-气动控制器110继续向调节器111注入压力，直到感测到的来自换能器144的反馈例如等于设定点压力为止。在那时，关闭诸如进气阀之类的阀174，使系统稳定在该压力。
然而，如果与设定点压力相比，例如由电-气动控制器110所感测到的来自换能器144的反馈信号更高，则电-气动控制器110激活另一个阀174(例如，排气阀)，以释放来自调节器111的压力。其结果是减小下游系统压力。电-气动控制器110继续排放压力，直到接收的反馈信号等于设定点为止。在那时，排气阀174关闭，使系统稳定在该压力。
当在具有易燃或者可燃的过程流体的过程环境中使用电-气动控制器110，以防止火焰、火灾或爆炸从模块扩散到潜在可燃的外部环境时，可以在模块的通路或通道中设置阻火器。阻火器允许流体流经该通路或通道，同时通过吸收与火焰、火灾或爆炸相关联的热量来防止该火焰、火灾或爆炸到达外部环境(例如，使之熄灭)。换言之，阻火器使流体能够从外部环境进入模块，同时防止火灾或爆炸离开模块的壳体或者外壳并点燃外部环境。
现转到图4-图8，它们示出了根据本发明的原理所构造的容纳有多个阻火器212的电-气动控制器210的一个例子。图4-图8中所示出的过程控制设备210采用阀控制器(例如，TESCOMTM ER3000或者ER5000控制器)的形式，其包括壳体或外壳214以及在该壳体214中形成或限定的多个流体流动通道216。为了清楚起见，在图4-图8中只引用了这些流体流动通道216中的仅仅某些。阀控制器被配置为监控和控制阀的位置。因此，尽管图4-图8中未示出，但过程控制设备210还可以包括传感器、电子电路、放大器、转换器、和/或布置在壳体214中和/或壳体214上的其它电气组件。
在壳体214中形成或限定流体流动通道216。每个流体流动通道216都在壳体214的一个壁与壳体214的内部之间延伸。因此，流体流动通道216中的每个流体流动通道都实现了过程控制设备210(例如，过程控制设备210的电气部件)与该过程控制设备210外部的环境之间的流体连通。尽管每个流体流动通道216都沿着某个轴延伸或者与该轴平行，但在其它例子中，一个或多个流体流动通道216可以沿着不同的轴(例如，朝向某个角度的轴)进行延伸，或者这些流体流动通道可以是弯曲的。流体流动通道216中的每个流体流动通道都可以被配置为容纳阻火器212。
当在过程控制设备210的流体流动通道216中的一个流体流动通道中布置或设置阻火器212时，阻火器212实现了过程控制设备210与该过程控制设备210外部的环境之间的流体流动，同时防止火焰、火灾、或爆炸在过程控制设备210与该过程控制设备210外部的环境之间传播。
现转到图8，入口压力在供应端口134处进入控制器壳体，在流经第二阻火器212并进入圆顶(dome)之前，流经第一阻火器212并进入第一电磁阀260。排气压力在排气端口148处进入控制器壳体，在流经第四阻火器212并进入圆罩之前，流经第三阻火器212并进入第二电磁阀260。内部压力换能器250可以位于第五阻火器212与第六阻火器212之间的外部压力端口270中。呼吸式阻火器212a可以位于大气端口240之中。这三个端口都可以包括帽280。
图4-图8中所示出的电动机械控制器的实施例包括熄灭去往大气的所有过程流体流动路径的六个阻火器212，以及熄灭大气流动路径的呼吸式阻火器212a。此外，图4-图8中所示出的电动机械控制器包括用于对圆罩负载端口230中的压力进行内部感测的流动路径。
在其它实施例中，电-机械控制器可以包括以下形式中的一种或多种形式。在一种形式中，可以通过在进入圆顶负载端口之前，将三个流体流动路径结合成一个流体流动路径，来将圆顶负载端口处的三个阻火器组合成单个阻火器。在其它实施例中，可以用一个0.1mm的洞孔替代压力感测端口上的阻火器，来转移圆顶负载压力。在其它实施例中，可以用多个0.1mm的洞孔替代流体流动路径中的阻火器，来熄灭任何爆炸。在其它实施例中，可以将阻火器集成到底座模子中，以减少底座材料和减少底座中的加盖的端口。
基于前面的描述，应当意识到，本公开内容提供了一种电-气动控制器，其包括用在过程控制设备中的阻火器，该阻火器组件符合管理阻火器在过程控制设备内的适当安装的ASME标准。
还应当意识到，本公开内容提供了一种过程控制设备，该过程控制设备被构造为容纳本文中所描述的阻火器组件中的一个或多个阻火器。该过程控制设备包括一个或多个通道，每个通道都适于接收阻火器，因此该过程控制设备被配置为实现一种将阻火器保留在其中的快速且容易的机械方式。
贯穿本说明书，多个实例可以实现被描述成单个实例的部件、操作、或结构。尽管将一个或多个方法的各个操作例示和描述成单独的操作，但这些各个操作中的一个或多个操作可以同时地执行，并且不需要按照所例示的顺序来执行这些操作。在示例性配置中被呈现为单独的部件的结构和功能可以被实现为组合的结构或部件。类似地，呈现为单个部件的结构和功能可以被实现为单独的部件。这些以及其它变型、修改、增加、和改进都落入本发明主题的保护范围之内。
如本文所使用的，对于“一个例子”或者“某个例子”的任何引用意味着结合该实施例描述的特定元件、特征、结构、或者特性包括在至少一个实施例中。在说明书中的各个地方出现的短语“在一个例子中”并不必需全部指代相同的例子。
可以使用表达方式“耦接”和“连接”连同它们的派生词来描述某些例子。例如，某些例子可以使用术语“耦接”来描述，以指示两个或更多元件直接物理接触或者电接触。然而，术语“耦接”也可以意味着两个或更多元件不是彼此直接接触，而是彼此之间进行协作或者交互。这些例子并不限于该上下文。
如本文中所使用的，术语“包含”、“涵盖”、“包括”、“含有”、“具有”、“具备”或者其任何其它变型，旨在覆盖非排它性的包含。例如，包括元件列表的过程、方法、制品、或装置并不必须限于仅仅这些元素，还可以包括没有明确列出的其它元件或者这种过程、方法、制品、或装置所固有的其它元件。此外，除非另外明确地陈述，否则“或”指代包含性的或，而不是指代异或。例如，下面中的任何一项都满足条件A或B：A成立(或存在)并且B不成立(或不存在)、A不成立(或不存在)并且B成立(或存在)、以及A和B均成立(或存在)。
此外，这里利用“一个”或“某个”的使用来描述本文中的实施例的元件和部件。这么做仅仅是为方便起见以及为了给出描述的一般含义。该描述以及所附的权利要求书应被理解为包括一个或至少一个，并且单数形式同样包括复数形式，除非其明显表示相反含义。
本具体实施方式应被解释为只是示例性的，其并没有描述每一种可能的实施例，因为描述每一种可能的实施例即使不是不可能的，也是不切实际的。使用当前技术或者在本申请提交日之后开发的技术能够实现许多替代的实施例。

Claims (20)

1.一种结合调节器使用的电-气动控制器，所述电-气动控制器包括：
底座，所述底座具有主体、顶表面、以及形成在所述主体内的孔；
盖，所述盖耦接至所述底座，所述盖包括具有边缘的开口端，所述边缘与所述底座的所述顶表面相接触；
多个流体流动路径，所述多个流体流动路径形成在所述底座中；以及
至少一个阻火器，所述至少一个阻火器被设置在所述多个流体流动路径中的一个流体流动路径内。
2.根据权利要求1所述的电-气动控制器，还包括：六个阻火器。
3.根据权利要求2所述的电-气动控制器，还包括：呼吸式阻火器。
4.根据权利要求1所述的电-气动控制器，还包括：圆顶负载压力传感器。
5.根据权利要求1所述的电-气动控制器，还包括：内部压力传感器。
6.根据权利要求1所述的电-气动控制器，还包括：外部压力传感器。
7.根据权利要求1所述的电-气动控制器，其中，所述圆顶负载压力传感器、所述内部压力传感器、以及所述外部压力传感器均与阻火器流体耦接。
8.根据权利要求1所述的电-气动控制器，其中，所述过程流体是易燃的。
9.根据权利要求1所述的电-气动控制器，其中，所述阻火器能够承受内部爆炸产生的压力。
10.根据权利要求1所述的电-气动控制器，其中，所述圆顶负载端口包括单个阻火器。
11.一种过程控制系统，所述过程控制系统包括调节器和电-气动控制器，所述调节器包括具有顶部部分的壳体，所述电-气动控制器包括：
底座，所述底座具有主体、顶表面、以及形成在所述主体内的孔；
盖，所述盖耦接至所述底座，所述盖包括具有边缘的开口端，所述边缘与所述底座的所述顶表面相接触；
多个流体流动路径，所述多个流体流动路径形成在所述底座中；以及
至少一个阻火器，所述至少一个阻火器被设置在所述多个流体流动路径中的一个流体流动路径内。
12.根据权利要求11所述的过程控制系统，还包括：六个阻火器。
13.根据权利要求12所述的过程控制系统，还包括：呼吸式阻火器。
14.根据权利要求11所述的过程控制系统，还包括：圆顶负载压力传感器。
15.根据权利要求11所述的过程控制系统，还包括：内部压力传感器。
16.根据权利要求11所述的过程控制系统，还包括：外部压力传感器。
17.根据权利要求11所述的过程控制系统，其中，所述圆顶负载压力传感器、所述内部压力传感器、以及所述外部压力传感器均与阻火器流体耦接。
18.根据权利要求11所述的过程控制系统，其中，所述过程流体是易燃的。
19.根据权利要求11所述的过程控制系统，其中，所述阻火器能够承受内部爆炸产生的压力。
20.根据权利要求11所述的过程控制系统，其中，所述圆顶负载端口包括单个阻火器。
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