CN220288866U - 用于工业过程的过程变量变送器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于工业过程的过程变量变送器。过程变量变送器包括过程变量传感器和电子器件板，该电子器件板具有电联接到过程变量传感器的电路系统。过程变量变送器还包括容纳电子器件板的护罩以及至少一个提供减振的止动特征件。

Description

用于工业过程的过程变量变送器

技术领域

本实用新型的实施方案涉及用于工业过程的过程变量变送器。

背景技术

本实用新型的实施方案涉及工业过程控制系统。更具体地，本实用新型的实施方案涉及机械地隔离工业过程控制系统中采用的现场设备的电子组件的方法。

在工业环境中，控制系统用于监测和控制工业和化学过程的库存等。通常，控制系统使用分布在工业过程中的关键位置处并且通过过程控制回路联接到控制系统中的控制电路系统的工业过程现场设备来执行这些功能。术语“现场设备”是指在分布式控制或过程监测系统中执行功能的任何设备，包括在工业过程的测量、控制和/或监测中使用的当前已知或尚待了解的所有设备。

典型的现场设备(诸如过程变送器)包括使现场设备能够执行常规现场设备任务(诸如使用一个或多个传感器进行的过程参数监测和测量，和/或使用一个或多个控制设备进行的过程控制操作)的设备电路系统。示例性传感器包括压力传感器、液位传感器、温度传感器和工业过程中使用的其他传感器。示例性控制设备包括致动器、螺线管、阀和其他控制设备。

现场设备的设备电路系统还可包括控制器，该控制器用于控制传感器和/或控制设备，并且通过例如过程控制回路(诸如4-20mA过程控制回路)与过程控制系统或其他电路系统通信。在一些安装中，过程控制回路用于将经调节的电流和/或电压递送到现场设备以用于为现场设备供电。过程控制回路还可以携带数据，诸如对应于所感测的过程参数值。该数据可以作为模拟信号或作为数字信号通过过程控制回路传送。

期望现场设备(诸如过程变送器)能够稳健地对抗脉冲和正弦力(诸如撞击或振动)。现场设备内部的电子组件会受到这些机械力的影响。本实用新型的实施方案涉及减轻电子组件上的机械力。

实用新型内容

本实用新型的实施方案涉及用于工业过程控制系统中采用的现场设备的减振电子组件。

在一个实施方案中，提供一种用于工业过程的过程变量变送器，其包括：电子器件板；容纳所述电子器件板的护罩；和至少一个弹性体止动特征件，其定位在所述护罩与所述电子器件板之间以向所述电子器件板提供减振。

其中，所述至少一个弹性体止动特征件定位在所述护罩的内部。

其中，所述至少一个弹性体止动特征件定位在所述护罩的外部。

其中，所述至少一个弹性体止动特征件位于所述护罩的所述内部的护罩基部上，并从所述护罩的所述基部向上延伸。

其中，所述至少一个弹性体止动特征件是包覆成型特征件。

其中，所述包覆成型特征件包覆成型在所述护罩上。

其中，所述护罩是单件式塑料护罩。

其中，所述护罩是多件式塑料护罩，其中所述至少一个弹性体止动特征件包括在所述护罩的多件之间。

过程变量变送器还包括容纳另外的电子器件的护罩，其中所述至少一个弹性体止动特征件定位在容纳所述电子器件板的所述护罩与容纳所述另外的电子器件的所述护罩之间。

过程变量变送器包括被配置成将所述电子器件板保持在所述护罩中的保持机构。

其中，所述保持机构使所述电子器件板推靠在所述至少一个弹性体止动件上。

其中，所述保持机构使所述护罩推靠在所述至少一个弹性体止动特征件。

其中，所述保持机构包括卡扣。

过程变量变送器包括电连接到所述电子器件板的电子组件。

过程变量变送器包括在所述电子组件与所述电子器件板之间提供电连接的装有弹簧的电连接件。

其中，所述装有弹簧的电连接件包括导电弹簧和电衬垫。

其中，所述电子器件板包括显示器。

其中，所述电子组件定位在外壳中，并且所述护罩邻接联接到所述外壳的盖，所述盖使所述电子器件板推靠在所述电子组件上。

其中，所述外壳和所述盖螺接在一起。

提供本实用新型内容以简化形式介绍一些概念，这些概念在下面的具体实施方式中进一步描述。本实用新型内容不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。

附图说明

图1是可使用本实用新型的实施方案的示例性工业过程测量和/或控制系统的简化图。

图2是过程变送器的简化示意图，其示出了示例子组件和互连件。

图3是示出了电子器件板和用于容纳电子器件板的护罩的简化分解图。

图4A是更详细的分解图并且图4B是组装图，其示出了电子器件板和用于容纳电子器件板的护罩的示例实施方案。

图5是图1的过程变量变送器的电气部件的简化框图。

具体实施方式

下文参考附图更充分地描述本实用新型的实施方案。使用相同或相似附图标记标识的元件是指相同或相似元件。然而，本实用新型的各种实施方案可以许多不同的形式来体现，并且不应被解释为限于本文阐述的具体实施方案。相反，提供这些实施方案使得本实用新型将是透彻和完整的，并且这些实施方案将向本领域技术人员充分传达本实用新型的范围。

本实用新型的实施方案涉及用于现场设备的减振电子组件。在提供关于不同实施方案的细节之前，下面提供说明性操作环境的描述。

如背景技术部分所述，现场设备在工业环境中用于测量过程变量。由于工业过程的性质，现场设备可能会经受高水平的振动或其他机械冲击，因此必须被设计为能够承受此类事件而不会发生故障。然而，许多现场设备使用模块化组装过程来制造，在该过程中，多个单独的子组件被一起组装在现场设备外壳中。这些子组件需要牢固地安装并电连接在一起。此类安装和电连接在现场设备经受机械冲击时可能难以保持。

图1是可使用本实用新型的实施方案的示例性工业过程测量和/或控制系统100的简化图。系统100可用于材料的处理，以将材料从价值较低的状态转变为价值更高且更有用的产品，诸如石油、化学品、纸张、食品等。例如，系统100可用于执行工业过程的炼油厂中，该工业过程可以将原油加工成汽油、燃料油和其他石化产品。

系统100包括现场设备102，诸如过程变送器(例如，压力变送器)，其用于测量和/或控制过程，诸如过程介质104。在一些实施方案中，过程介质104可以是容纳在过程器皿106中或通过该过程器皿运输的流体(即，液体或气体)，该过程器皿诸如管道(已示出)、罐体或另一过程器皿。例如，现场设备102可以通过适配器108、歧管110和过程接口112联接至器皿106。

现场设备102可以与计算机控制单元114通信，该计算机控制单元可以远离现场设备102，例如在控制室116中，如图1所示。控制单元114可以通过合适的物理通信链路，诸如两线控制回路118或无线通信链路，通信地联接至现场设备102。控制单元114和现场设备102之间的通信可以根据常规的模拟和/或数字通信协议在控制回路118上执行。在一些实施方案中，控制回路118包括4-20毫安的控制回路，其中过程变量或其他值可以由流过控制回路118的回路电流I的水平来表示。示例性数字通信协议包括诸如根据通信标准将数字信号调制到两线控制回路118的模拟电流水平上。也可采用其他纯数字技术，包括Fieldbus和Profibus通信协议。

现场设备102还可以被配置成使用常规的无线通信协议与控制单元114进行无线通信。例如，现场设备102可以被配置成执行无线网状网络协议，例如(IEC 62591)或ISA 100.11a(IEC 62734)，或者执行另一种无线通信协议，例如WiFi，LoRa，Sigfox，BLE或任何其他合适的协议。

可以从任何合适的电源向现场设备102供电。例如，现场设备102可以完全由流过控制回路118的电流I供电。也可利用一个或多个电源来为现场设备102供电，诸如内部或外部电池。也可使用发电机(例如，太阳能电池板、风力发电机等)来为现场设备102供电或为现场设备102所使用的电源充电。

过程变量变送器可以是模块化设计，并封装在外壳中。外壳保护设备内的电子器件，并且在一些配置中，将电子器件与危险环境隔离。图2是被配置为过程变送器的现场设备102的简化示意图，其示出了示例子组件和互连件。各个子组件必须牢固地支撑在外壳内，同时保持部件之间的电连接。此外，在运输、安装和操作期间，设备可能会经受各种机械冲击(包括撞击和振动)。

变送器中的各个子组件可以模制为块体，并且这些子组件之间的连接件可以模制为弹簧。机械冲击(包括振动)可以不同的、通常是相反的方式作用于这些块体。设置在子组件之间的接口处的“弹簧”必须吸收运动，同时保持互连。应力最终会导致互连失效。这对于具有附加功能的子组件来说尤其成问题，因为这些子组件可能重量增加并需要另外的电互连件。

一种解决方案是要求现场设备与环境机械地隔离。然而，这需要在调试期间在安装现场解决问题。另一种解决方案是减少子组件的数量并实现整体设计。然而，这增加了制造过程的复杂性，并降低了定制生产的能力。

图2所示的过程变量变送器结构仅用于说明目的。本实用新型的实施方案不限于任何特定的变送器结构，诸如图2所示的结构。本实用新型的实施方案说明性地在任何数量的不同类型的过程变送器结构中实施。在图2中，处理器变量变送器102包括传感器模块120和变送器外壳122。传感器模块120包括模块电子器件124和电互连配件126，电互连配件126通过第一连接器(例如，不可分离的连接件)128连接到模块电子器件124。变送器外壳122包括第一电子组件130、第二电子组件132和第三电子组件134。组件130、132和134也可以被称为电子器件板。在一个特定的配置中，第一电子组件130是用于与诸如过程控制回路118的外部部件通信的接线盒。第二电子组件132可包括通过第二连接器(例如，可分离连接器)136联接到组件130的微处理器和/或通信电路系统。组件132还通过可分离连接器140电连接到模块电子器件124。电子组件134可包括本地接口(诸如在设备配置中使用的输入)、显示器、无线通信电路系统等。组件132和134通过第三连接器(例如，可分离连接器)138连接在一起。图2还示出了分别用于支撑组件134、132和130的护罩152、153和155。本实用新型的实施方案提供电子组件之间的改进安装，其能够吸收振动能量并降低连接的元件反向振荡的能力，以获得更好的减振。

现有技术中已经使用了各种技术来将电子组件安装在现场设备外壳内。一般来说，这些已经使用了在各个部件之间延伸的刚性连接件和/或电缆来支撑现场设备内的电子器件。本实用新型的实施方案采用具有包覆成型弹性体止动件的塑料护罩来支撑电子器件板。下面结合图3来描述一般实施方案。图3是本实用新型的示例配置的简化分解图，其中电子组件134悬挂在外壳122中并使用弹性体止动件154与包括振动的外部机械冲击隔离。在图3中，外壳122被示出为主体122A，其具有接纳盖122B的螺纹。可分离连接器138被示出为装在组件132上的弹簧连接器138A和装在组件134上的电衬垫138B。然而，也可以采用其他技术来提供可分离电连接器138。

组件134使用锁定机构160固定在护罩152中，该锁定机构使组件134推靠在弹性体止动件154上。在该示例配置中，锁定机构160包括将组件134容纳就位的装有弹簧的突片(或卡扣)。装有弹簧的电互连件138、锁定机构160以及弹性体止动件154的使用允许组件134在外壳122内的有限运动，同时吸收和减轻包括振动的外部冲击。

图4A是特定实施方案的分解图并且图4B是该特定实施方案的组装图，其示出了电子组件134和用于支撑电子组件134的护罩152。图4B还示出了在图4A中看不到的可选显示器171。这些图还示出了用于电子器件板134包括显示器的配置的可选窗口170。根据本实用新型的一个实施方案，一个或多个止动件154被提供作为减振或防振特征件，并且被包覆成型在护罩152上，以在组件134被定位在护罩152内时有助于支撑/保护组件134。一般来说，支撑/保护特征件可以包覆成型在护罩152的内部和/或外部的任何合适的位置上。尽管护罩152在图4A、4B中示出为单件，但是也可以采用在多件之间具有包覆成型特征件的多件式护罩。此外，可以采用不同的护罩153、155来支撑不同的电子器件板，并且可以在一个护罩与另一个护罩接触的地方增加包覆成型特征件。在一些实施方案中，护罩152可由塑料形成，并且包覆成型特征件可由合适的弹性体形成。

在一些实施方案中，包覆成型特征件是形成在护罩152内部的基部156上的弹性体止动件154。可以采用任何合适数量的弹性体止动件154。在一些实施方案中，如图4所示，弹性体止动件154位于护罩152的周边附近，以利用由护罩152的壁158提供的刚度。当电子器件板150插入护罩152中并夹在护罩152的卡扣160与弹性体止动件154之间时，包覆成型弹性体止动件154被压缩并充当弹簧以提供减振。应当注意，柱状止动件154是非限制性示例，并且在不同的实施方案中，护罩152内部的包覆成型特征件可以具有任何合适的形状并且可以定位在不同的合适位置。例如，可提供弹性体环162以向板134提供进一步的支撑和阻尼。环162可形成在护罩152中并用弹性体材料包覆成型。尽管图4A、4B的实施方案示出了由卡扣160夹持的电子器件板150，但是一般来说，包覆成型特征件可以被配置成在有或没有此类卡扣的情况下将电子组件诸如134容纳就位。此外，止动件154可以通过其他技术来提供，并且不限于包覆成型。例如，单独的弹性体元件可以附接到护罩152和/或组件134。也可采用任何类型的保持机构160。

图5是过程变量变送器102的简化框图，过程变量变送器102包括被布置成感测过程变量(诸如过程压力)的过程变量传感器。测量电路系统202接收来自过程变量传感器200的输出，并向微处理器204提供与感测压力相关的数字化输出，微处理器204根据存储在存储器206中的指令进行操作。变送器102使用联接到接线盒212的通信电路系统在过程控制回路118上通信。通信电路系统还可以利用来自回路118的用于给变送器102供电的电力来提供电力输出。在该配置中，显示器210联接到微处理器204，并且可以用于例如提供指示所感测的过程压力的本地输出。在一个示例配置中，接线盒212位于组件130上(见图2)，存储器206、微处理器204和通信电路系统208位于组件132上，显示器210位于组件134上。在一些配置中，电子组件134具有附加特征或功能。这可以包括另外的部件，这些部件不仅可以使组件134的重量增加，而且当采用精密的电路部件时，可能需要改进对冲击和振动的隔离。这里阐述的安装配置提供了这种改进的隔离。

在上述实施方案中，止动件包括在护罩的内部。然而，在不同的实施方案中，止动件可以包括在护罩和/或电子组件之间的任何合适的位置。例如，在图2所示的单独的护罩152、153和155用于不同的电子组件134、132和130的实施方案中，可以在护罩之间的支座上增加止动件，以减轻护罩之间的振动效应。可以在护罩的外表面上增加止动件，以在它们之间提供机械隔离。在一些实施方案中，可以在变送器外壳或盖与外壳内的电子组件或护罩的塑料之间使用止动件。护罩152可以使用已知的成型技术制造。类似地，止动件154可以与护罩152一起成型，随后用弹性体材料包覆成型。

除了本实用新型的实施方案的上述优点之外，以上述方式在过程变送器的电子组件中采用的弹性体止动件通过增加摩擦并通过在电子器件与护罩之间实现高夹紧力来减少电子器件的平移运动。弹性体承受载荷，因此不需要其他物理锚固或安装硬件，诸如螺钉或灌封。弹性体止动件实现刚性互连系统。通过印刷电路板和电子器件与塑料护罩的结构联接，止动件还提高了整个组件的刚性。包覆成型塑料保护装置的减振将整个组件的振动等级扩展到超过单个部件的等级。

尽管已经参考优选实施方案描述了本实用新型的实施方案，但是本领域技术人员将认识到，可在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下在形式和细节上进行改变。止动件应该定位在部件之间，并且不一定需要在一个特定的部件上制造。

Claims (19)

1.一种用于工业过程的过程变量变送器，其特征是，包括：

电子器件板；

容纳所述电子器件板的护罩；和

至少一个弹性体止动特征件，其定位在所述护罩与所述电子器件板之间以向所述电子器件板提供减振。

2.如权利要求1所述的过程变量变送器，其特征是，所述至少一个弹性体止动特征件定位在所述护罩的内部。

3.如权利要求1所述的过程变量变送器，其特征是，所述至少一个弹性体止动特征件定位在所述护罩的外部。

4.如权利要求2所述的过程变量变送器，其特征是，所述至少一个弹性体止动特征件位于所述护罩的所述内部的护罩基部上，并从所述护罩的所述基部向上延伸。

5.如权利要求1所述的过程变量变送器，其特征是，所述至少一个弹性体止动特征件是包覆成型特征件。

6.如权利要求5所述的过程变量变送器，其特征是，所述包覆成型特征件包覆成型在所述护罩上。

7.如权利要求1所述的过程变量变送器，其特征是，所述护罩是单件式塑料护罩。

8.如权利要求1所述的过程变量变送器，其特征是，所述护罩是多件式塑料护罩，其中所述至少一个弹性体止动特征件包括在所述护罩的多件之间。

9.如权利要求1所述的过程变量变送器，其特征是，还包括容纳另外的电子器件的护罩，其中所述至少一个弹性体止动特征件定位在容纳所述电子器件板的所述护罩与容纳所述另外的电子器件的所述护罩之间。

10.如权利要求1所述的过程变量变送器，其特征是，包括被配置成将所述电子器件板保持在所述护罩中的保持机构。

11.如权利要求10所述的过程变量变送器，其特征是，所述保持机构使所述电子器件板推靠在所述至少一个弹性体止动件上。

12.如权利要求10所述的过程变量变送器，其特征是，所述保持机构使所述护罩推靠在所述至少一个弹性体止动特征件。

13.如权利要求10所述的过程变量变送器，其特征是，所述保持机构包括卡扣。

14.如权利要求1所述的过程变量变送器，其特征是，包括电连接到所述电子器件板的电子组件。

15.如权利要求14所述的过程变量变送器，其特征是，包括在所述电子组件与所述电子器件板之间提供电连接的装有弹簧的电连接件。

16.如权利要求15所述的过程变量变送器，其特征是，所述装有弹簧的电连接件包括导电弹簧和电衬垫。

17.如权利要求1所述的过程变量变送器，其特征是，所述电子器件板包括显示器。

18.如权利要求15所述的过程变量变送器，其特征是，所述电子组件定位在外壳中，并且所述护罩邻接联接到所述外壳的盖，所述盖使所述电子器件板推靠在所述电子组件上。

19.如权利要求18所述的过程变量变送器，其特征是，所述外壳和所述盖螺接在一起。