CN115014412A - 具有双隔间式壳体的过程变量变送器 - Google Patents

具有双隔间式壳体的过程变量变送器 Download PDF

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Abstract

提供一种用于工业控制或监控过程中的过程变量变送器，所述过程变量变送器包括具有在其中形成的腔的壳体，腔在第一壳体开口和第二壳体开口之间延伸。变送器进一步地包括被构造成用于感测工业过程的过程变量的过程变量传感器。电子元件载体组件被安装在腔中，并且被构造成用于在腔中限定第一隔间和第二隔间并且在第一隔间和第二隔间之间提供密封件。测量电路在第一隔间中被电子元件载体组件安装，并且被构造成用于接收过程变量信号并且提供输出。电连接件在第二隔间中被安装在电子元件载体组件上，并且电连接到测量电路的输出。

Description

具有双隔间式壳体的过程变量变送器
本申请是国际申请PCT/CN2013/084662于2013年9月30日进入中国国家阶段、申请号为201380079917.9的发明申请的分案申请。
背景技术
本发明涉及工业过程控制或监控系统。特别地，本发明涉及被构造成用于感测该系统中的过程变量的过程变量变送器。
过程变量变送器用于工业过程控制环境中。该变送器连接到过程流体以提供涉及该过程的测量值。过程变量变送器可以被构造成用于监控与过程工厂中的流体相关联的一个或多个过程变量，过程工厂诸如为水泥、液体、水汽和气体化学制品、纸浆、石油、气体、制药、食物和其它的流体处理工厂。示例性的被监控过程变量包括压力、温度、流量、液位、酸碱性、电导率、混浊度、密度、浓度、化学成分或流体的其它性能。通常地，过程变量变送器定位在远程位置处，通常在野外中，并且向诸如控制室的中心位置发送信息。过程变量变送器感测多个应用中的过程变量，包括石油和天然气精炼厂、化工储油库或化学制品加工工厂。在许多示例中，这要求过程变量变送器定位在严酷的环境中。
一些类型的过程变量变送器包括分成两个分离隔间的壳体。一个隔间包括电路并且另一个隔间包括用于连接到过程控制回路的接线盒。一个该构造示出在5,546,804号美国专利中。如所示，该构造包括分成两个分离隔间的壳体。
发明内容
用于工业控制或监控过程中的过程变量变送器被提供，并且包括具有在其中形成的腔的壳体，腔在第一壳体开口和第二壳体开口之间延伸。变送器进一步地包括被构造成用于感测工业过程的过程变量的过程变量传感器。电子元件载体组件被安装在腔中，并且被构造成用于在腔中限定第一隔间和第二隔间并且在第一隔间和第二隔间之间提供密封件。测量电路在第一隔间中被安装在电子元件载体组件上，并且被构造成用于接收过程变量信号并且提供输出。电连接件在第二隔间中被安装在电子元件载体组件上，并且电连接到测量电路的输出。
附图说明
图1是示出根据本发明的一个实施例的包括第一腔和第二腔的过程变量变送器的剖视图的示意图。
图2是图1的过程变量变送器的分解图。
图3是具有插图的类似于图1的示意图，示出了图1的变送器壳体中的密封件。
图4是变送器壳体的示出另一示例性密封件的剖视图。
图5是图1的示出接线盒连接件的变送器的正视平面图。
图6是示出图1的变送器的电路的简化示意图。
具体实施方式
本发明提供用于工业过程中的过程变量变送器，所述过程变量变送器包括分成两个隔间的壳体。两个隔间被电子元件载体组件限定，电子元件载体组件带有测量电路并且在两个隔间之间提供密封。
图1是示出用于监控或控制工业过程中的过程流体的工业过程控制或监控系统10的简化示意图。通常地，过程变量变送器12定位在野外中的远程位置处，并且将被感测的过程变量传输返回至中心定位控制室14。多个技术可以用于传输过程变量，包括有线和无线通信。一个常见的有线通信技术使用所谓的双线过程控制回路16，其中一对金属线用于携带信息以及向变送器12提供功率。用于传输信息的一个技术是将穿过过程控制回路16的电流强度控制在4mA和20mA之间。4-20mA范围中的电流值可以映射到过程变量的对应值。示例性数字通信协议包括
Figure BDA0003659879470000021
(由叠加在标准的4-20mA模拟信号上的数字通信信号组成的混合物理层)、FOUNDATIONTM现场总线(美国仪器协会颁布的全数字通信协议)、现场总线通信协议或其他。诸如包括
Figure BDA0003659879470000031
的射频通信技术的无线协议也可以被执行。
根据一个实施例，过程变量变送器12包括探针14，探针14延伸到过程管道18中并且被构造成用于测量过程管道18中的过程流体的过程变量。示例性过程变量包括压力、温度、流量、液位、酸碱性、电导率、混浊度、密度、浓度、化学成分等。过程变量变送器12包括具有在其中形成的腔40的壳体20，腔40在位于壳体20的相反端部处的圆形开口之间延伸，圆形开口被构造成用于接收端盖24和26。端盖24和26螺纹地连接到壳体20。在一个实施例中，变送器12包括通过端盖24被密封在腔40中的显示电路22。
单隔间式过程变量变送器是已知的。该变送器通常地具有被安装在放置在壳体内侧的变送器圆盘上的电子元件模块，变送器圆盘包括端子连接件。然而，在单隔间式构造中，当盖被移除时，内部电子元件和其它易坏部件暴露给过程环境。因此，一些现有技术的构造使用双隔间式构造，其中变送器壳体通过隔板被分成第一隔间和第二隔间，隔板与壳体成一体并且由具有壳体的一个部件形成。
如图1所示，变送器12包括安装在腔40中的电子元件载体组件30。在本实施例中，电子元件载体30包括端子盖27，端子盖27在腔40中限定第一隔间50和第二隔间52并且在第一隔间50和第二隔间52之间提供密封件。测量电路23在第一隔间50中被安装在电子元件载体组件30中。测量电路23被构造成用于从过程变量传感器接收过程变量信号，并且提供输出。电连接件(图1未示出)被安装在第二隔间52中的端子盖27上，并且可以用于例如连接到过程变量传感器，诸如安装在探针14中的温度传感器。电连接件电连接到测量电路23并且在过程控制回路16上提供变送器输出。
密封件被设置在电子元件载体组件30的唇缘34和壳体20之间，并且密封第一隔间50与第二隔间52。可以使用灌装在电子元件载体30和壳体20之间的密封剂或可以使用其它技术形成密封件。密封剂可以用适当的材料制成以提供密封件，诸如橡胶。在一个实施例中，密封件包括围绕壳体20的内部座接的O型环。在具有O型环的构造中，密封件可以使用诸如螺钉等的固定机构在电子元件载体30的唇缘34和壳体20之间固定到位。
图2是过程变量变送器12的一个实施例的分解图，图示了壳体20、显示器22、端盖24和26以及电子元件载体组件30。如图2所示，电子元件载体组件30包括测量电路23、显示界面盖25和端子盖27。端子盖27在隔间50和52之间提供物理障碍。测量电路23被夹在盖25和27之间，并且位于第一隔间50中。显示电路22可以例如被构造成用于插进图2示出的显示界面盖25中。例如，部件可以包括多销连接器，以在其间提供电通信，并且足部(图2示出的22A)可以被接收在端子盖25中，以提供固定安装。可以使用替换的连接技术，诸如螺钉、黏合剂等。如下更详细地所述，载体组件30具有带法兰的构造并且在壳体20中形成密封件，以在壳体20中将腔划分成两个分离隔间50、52。图2还图示了可以安装到端子盖27的可选择的瞬态保护电路29。电路29可以例如防止来自过程控制回路16或其它连接件的瞬态进入测量电路23中。
图3示出变送器12并且包括在100处图示的插图部分，插图部分更好图示了形成在电子元件载体组件30的唇缘34和壳体20的唇缘60之间的密封件。唇缘34通过载体唇缘102压抵壳体唇缘60。插图100还图示了定位在唇缘60和唇缘34之间的O型环垫圈104。图4是使用成形为局部圆盘的垫圈104的变送器12的另一示例性实施例的剖视图，局部圆盘定位在壳体唇缘60和电子元件载体30的唇缘34之间。另外地，在图4中，电连接件105被示出，电连接件105在第二隔间52(图5图示)中的端子和测量电子元件23之间延伸。
图5是示出定位在隔间52中的端子120的变送器12的正视平面图。端子120被安装在电子元件载体组件30的接线盒侧的隔间52中，并且被构造成用于连接到过程控制回路16。电子元件载体组件30的该接线盒侧还优选地带有被构造成用于连接到过程变量传感器154(图5未示出)的传感器端子130，过程变量传感器154诸如为安装在探针14上的温度传感器。在图5示出的构造中，可以在没有将测量电路23或显示电路22暴露到过程环境的情况下，通过移除盖26，在隔间52中访问载体30的接线盒侧。这允许操作员访问传感器孔133，借此连接到探针14的布线可以电连接到端子130以及回路孔135，借此连接器120可以连接到过程控制回路16。孔133和135形成为通过壳体20的开口。图5还图示了用于在壳体20中固定电子元件载体组件30的螺钉132。螺钉132用于将安装力施加到唇缘60和102，并且从而在隔间50和52之间提供密封。
图6是过程变量变送器12的一个示例性实施例的简化方块图，更详细地示出了测量电路23。如图6所示，测量电路23定位在第一隔间50中并且包括根据安装在存储器152中的指令运行的微处理器150。微处理器150通过定位在第二隔间52中的模数转换器156和传感器端子130连接到过程变量传感器154。传感器154可以是任何类型的过程变量传感器，包括例如温度传感器。微处理器150通过定位在隔间50中的输入/输出电路160和端子120连接到过程控制回路16。I/O电路160还被构造成用于通过从双线过程控制回路16获得的功率生成用于驱动电路22、23的功率。
如图6示意性地所示，电子元件载体组件30将变送器壳体20分成腔50和52。测量电路23和可选择的显示器22定位在腔50中，同时端子120、130定位在腔52中。如上所述，端盖26可以从变送器壳体20移除，借此端子120、130和腔52可以被操作员访问。例如，这可以用于通过回路孔将变送器12连接到双线过程控制回路16以及用于通过传感器孔133将测量电路23连接到过程变量传感器154。
虽然已经参照优选的实施例描述了本发明，但是本领域的技术人员将认识到可以在没有脱离本发明的精神和范围的情况下对形式和细节进行改变。电子元件载体可以由任何适当的材料制成。在一个特定的实施例中，电子元件载体以塑料制成，并且壳体20和端盖24、26被制成在诸如压铸铝的金属上。测量电路23可以连接到可选择的显示器22。在该构造中，端盖24可以被构造成包括透明区域，借此可以从变送器壳体20的外部看到显示器。虽然O型环、垫圈和密封剂已经被描述，但是任何适当的密封技术可以用于将电子元件载体30密封到壳体20的内壁。在本文中图示的示例中，电子元件载体30的圆周唇缘102抵靠壳体20的圆周唇缘60推压以在圆周唇缘102和圆周唇缘60之间提供密封。密封防止严酷的环境因素到达被安装在隔间50中的电子电路，所述严酷的环境因素诸如为液体、灰尘和污垢等。测量电路23可以被安装在分离的部件上或可以通过电子元件载体直接地被安装。在一个示例中，延伸通过载体组件30的连接件通过利用塑料被二次成型的黄铜销形成。当热电偶传感器被使用时，该构造不要求额外的冷端补偿。

Claims (24)

1.一种用于工业过程中的过程变量变送器，所述过程变量变送器包括：
壳体(20)，所述壳体具有形成在其中的腔(40)，所述腔(40)在所述壳体(20)的第一开口和第二开口之间延伸；
第一端盖(24)和第二端盖(26)，分别容纳在所述壳体(20)的第一开口和第二开口上；
过程变量传感器(154)，所述过程变量传感器被构造成用于感测工业过程的过程变量；
电子元件载体组件(30)，所述电子元件载体组件(30)包括：
第一盖(25)和第二盖(27)，其中第一隔间(50)由所述第一盖(25)和所述第二盖(27)封闭的内部空间提供；和
测量电路(23)，所述测量电路在第一隔间(50)中被承载在电子元件载体组件上，并且被构造成用于从所述过程变量传感器接收过程变量信号并且提供输出；以及
其中，所述电子元件载体组件(30)被安装在由所述壳体(20)和所述第一端盖(24)、所述第二端盖(26)封闭的所述腔中，并且被构造成使用所述壳体(20)和第二盖(27)、所述第二端盖(26)限定所述第二隔间(52)，所述第二隔间(52)位于所述电子元件载体组件的外部，在所述第一隔间(50)和所述第二隔间(52)之间提供密封，
其中所述过程变量变送器(12)还包括电连接件(105)，所述电连接件在第二隔间中被承载在电子元件载体组件上并且在第一隔间中电连接到测量电路的输出，所述电连接件提供变送器输出，
其中所述第二端盖(26)能够拆卸地附接至第二开口，其中在附接的第二端盖(26)被拆卸的状态，能够通过所述第二开口进入电连接件，而不将所述测量电路(23)暴露至过程环境。
2.根据权利要求1所述的过程变量变送器，其中所述第一端盖(24)和所述第一盖(25)限定第三隔间。
3.根据权利要求2所述的过程变量变送器，其中所述腔体(40)通过所述电子元件载体组件(30)能够移除地分隔成所述第二隔间和所述第三隔间。
4.根据权利要求1所述的过程变量变送器，其中所述密封形成在电子元件载体组件上的唇缘和壳体的唇缘之间。
5.根据权利要求1所述的过程变量变送器，其中所述电子元件载体组件包括塑料。
6.根据权利要求1所述的过程变量变送器，进一步包括：灌装在电子元件载体组件和壳体之间的密封剂。
7.根据权利要求1所述的过程变量变送器，进一步包括：在电子元件载体组件和壳体之间的O型环。
8.根据权利要求1所述的过程变量变送器，进一步包括：在第一隔间中连接到测量电路的显示器(22)。
9.根据权利要求8所述的过程变量变送器，其中：显示器(22)安装到所述电子元件载体组件的第一盖(25)，并且被容纳在所述腔中。
10.根据权利要求1所述的过程变量变送器，还包括：被构造成用于推压电子元件载体组件抵靠壳体(20)的安装螺钉。
11.根据权利要求1所述的过程变量变送器，还包括：在第二隔间中承载在电子元件载体组件上的传感器连接器，所述传感器连接器被构造成用于将测量电路电连接到过程变量传感器。
12.根据权利要求1所述的过程变量变送器，其中：所述过程变量传感器包括温度传感器。
13.根据权利要求1所述的过程变量变送器，包括：放置在电子元件载体组件和壳体之间的橡胶垫圈，所述橡胶垫圈被构造成用于在第一隔间和第二隔间之间提供密封。
14.根据权利要求1所述的过程变量变送器，其中壳体包括用于进入第二隔间中的传感器孔。
15.一种用于工业过程中的过程变量变送器的方法，所述方法包括：
形成在壳体的第一开口和第二开口之间延伸的腔；
提供第一端盖(24)和第二端盖(26)，分别容纳在所述壳体(20)的第一开口和第二开口上，其中所述第二端盖(26)能够拆卸地附接至第二开口；
在通过所述壳体(20)和所述第一端盖(24)、所述第二端盖(26)封闭的所述腔中安装电子元件载体组件(30)，其中所述电子元件载体组件(30)配置成在所述腔中限定第一隔间(50)和第二隔间(52)并在第一隔间(50)和第二隔间(52)之间提供密封，所述电子元件载体组件(30)包括第一盖(25)和第二盖(27)，其中第一隔间(50)位于由所述第一盖(25)和所述第二盖(27)封闭的内部空间，所述第二隔间(52)位于所述电子元件载体组件的外部，其中在附接的第二端盖(26)被拆卸的状态，能够通过所述第二开口进入电连接件，而不将所述测量电路(23)暴露至过程环境；
使用过程变量传感器(154)感测工业过程的过程变量；
使用位于第一隔间(50)中的测量电路(23)接收被感测的过程变量；以及
使用在第二隔间中被承载在电子元件载体组件上的电连接件(105)提供变送器输出，所述电连接件电连接到在第一隔间中的测量电路。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述第一端盖(24)和所述第一盖(25)限定第三隔间。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述腔体(40)通过所述电子元件载体组件(30)能够移除地分隔成所述第二隔间(52)和所述第三隔间。
18.根据权利要求15所述的方法，包括在电子元件载体组件和壳体之间放置垫圈。
19.根据权利要求15所述的方法，包括将显示器(22)连接到测量电路。
20.根据权利要求18所述的方法，包括推压电子元件载体组件抵靠壳体(20)以形成密封。
21.根据权利要求18所述的方法，包括使用位于承载在第二隔间中的电子元件载体组件上的连接器将测量电路连接到过程控制回路。
22.根据权利要求15所述的方法，包括使用位于承载在第二隔间中的电子元件载体组件上的连接器将测量电路连接到过程变量传感器。
23.一种用于工业过程中的过程变量变送器(12)，所述过程变量变送器(12)包括：
腔(40)，所述腔(40)在壳体(20)的第一开口和第二开口之间延伸，并且由所述壳体(20)和所述第一端盖(24)、所述第二端盖(26)封闭，所述第一端盖(24)、所述第二端盖(26)分别容纳在所述壳体(20)的第一开口和第二开口上；
电子元件载体装置(30)，所述电子元件载体装置用于在所述腔中限定第一隔间和第二隔间；
用于将电子元件载体装置密封到壳体从而将第一隔间与第二隔间密封隔开的装置；
用于感测工业过程的过程变量的装置(154)；
在第一隔间中用于接收被感测的过程变量的装置(23)；和
用于使用承载在第二隔间中的所述电子元件载体组件(30)上的电连接件提供变送器输出的装置，所述电连接件电连接到在所述第一隔间中用于接收被感测的过程变量的装置(23)，
其中所述电子元件载体装置包括第一盖(25)和第二盖(27)，其中第一隔间(50)位于由所述第一盖(25)和所述第二盖(27)封闭的内部空间，所述第二隔间(52)位于所述电子元件载体组件的外部，
其中所述第二端盖(26)能够拆卸地附接至第二开口，其中在附接的第二端盖(26)被拆卸的状态，能够通过所述第二开口进入电连接件。
24.根据权利要求23所述的过程变量变送器，还包括：连接到用于感测工业过程的过程变量的装置(154)的连接器装置，其中连接器装置定位在第二隔间中。
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