CN220340150U - 一种隔爆型气体探头模组和气体探测器 - Google Patents

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武传伟
桑小田
金鑫
张崇军
李高杰
李党辉
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Abstract

本实用新型提供一种隔爆型气体探头模组和气体探测器,包括隔爆外壳、气体传感器以及信号处理电路板;所述隔爆外壳包括防护罩、探头座和固定套环;所述探头座的一个端面中间设置有开口,所述防护罩的后端平滑向内收缩,并通过所述开口插入至所述探头座内部;所述防护罩的中间设置有凸缘结构,所述凸缘结构插入探头座一侧设有密封圈以与所述探头座开口处抵接密封;所述固定套环套设在所述防护罩中间凸缘上,并与所述探头座螺纹连接;所述防护罩的前端开口处设置有沉槽,所述沉槽内过盈设置有呼吸元件;所述气体传感器设置在所述防护罩的腔体内,并与所述信号处理电路板电连接;所述信号处理电路板设置在所述探头座内,与输出导线连接后从所述探头座的一端引出。

Description

一种隔爆型气体探头模组和气体探测器
技术领域
本实用新型涉及一种气体探测器,具体的说,涉及了一种隔爆型气体探头模组和气体探测器。
背景技术
现在的工业气体探测器应用中,经常会遇到一些特殊的应用场合,例如有毒易爆气体生产环境等,因此现在的工业气体探测器必须满足防爆的特点。为此,现有的工业气体探测器的外壳多为一体式隔爆外壳,这种结构虽然隔爆防爆性能好,但一旦工业气体探测器内的元器件出现问题,则会由于不方便更换元器件,而只能选择更换整个工业气体探测器,成本高。
另外,当前在高寒地区工业场所,特别是气温低于-20摄氏度的户外工业场所,所用的工业气体探测器,因极寒几乎无法正工作。为排除有毒易爆气体对安全生产环境的威胁,确保探头报警系统能够在超低温环境正常运行至关重要,需要对传感器实现高效加热精准测温及控制,以确保探头报警系统始终工作在最佳环境中。
CN217484301U公开了一种气体传感器恒温控制系统,设置在气体传感器本体外侧,利用NTC测温器件对周围的环境温度进行监测,监测到外界温度过低时,利用发热器件中功率电阻进行发热,并通过绝缘导热垫由气体传感器本体外侧传递到气体传感器本体内侧,防止气体传感器在过低的温度环境中工作而影响气体传感器的灵敏度,实现气体传感器的温度控制,避免外界环境温度太低气体传感器失效,扩大了气体传感器的工作温度范围,延长了在低温环境中的使用寿命,并且可使工作环境温度更加恒定。
上述气体传感器恒温控制系统采用的温度测量方式是测量环境温度,与气体传感器的实际内部温度误差大,且采用功率电阻发热方式进行温度控制、温度控制复杂、热转换效率低、无法均匀加热且寿命短。
为了解决以上存在的问题,人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
发明内容
本实用新型的目的是针对现有技术的不足,从而提供一种隔爆型气体探头模组和气体探测器。
为了实现上述目的,本实用新型所采用的技术方案是:第一方面提供一种隔爆型气体探头模组,包括隔爆外壳、气体传感器以及信号处理电路板;
所述隔爆外壳包括防护罩、探头座和用于连接所述防护罩和所述探头座的固定套环;所述探头座的一个端面中间设置有开口,所述防护罩的后端平滑向内收缩, 并通过所述开口插入至所述探头座内部;所述防护罩的中间设置有凸缘结构,所述凸缘结构插入探头座一侧设有密封圈以与所述探头座开口处抵接密封;所述固定套环套设在所述防护罩中间凸缘上,并与所述探头座螺纹连接;所述防护罩的前端开口处设置有沉槽,所述沉槽内过盈设置有呼吸元件;
所述气体传感器设置在所述防护罩的腔体内,并与所述信号处理电路板电连接;
所述信号处理电路板设置在所述探头座内,与输出导线连接后从所述探头座的一端引出。
进一步的,为了方便进行实现所述气体传感器的拆卸安装,还包括传感器座,所述传感器座上对应所述气体传感器的引脚设置有多个导电柱,所述导电柱一端分别固接在所述信号处理电路板上的一个焊盘上,所述导电柱的另一端开设有用于供所述气体传感器的引脚插入的容纳腔,所述气体传感器的引脚插设在所述导电柱内,实现与所述信号处理电路板对应焊盘的电连通。
在具体实施时,为了扩展所述隔爆型气体探头模组的工作范围,所述隔爆型气体探头模组还包括恒温控制组件,所述恒温控制组件包括温度传感器、三极管加热器和导热环,所述导热环套设在所述气体传感器外侧,所述三极管加热器紧贴设置在所述导热环上,所述导热环外侧套设有隔热套;所述温度传感器用于采集所述气体传感器的引脚温度,所述温度传感器和所述三极管加热器分别与所述信号处理电路板电性连接。
在具体实施时,所述导电柱为导电导热柱,多个导电导热柱之间还设置有绝缘导热层,所述绝缘导热层与每个导电导热柱的外侧抵接设置,以实现热传导;所述温度传感器紧贴设置在所述绝缘导热层上。
进一步的,所述绝缘导热层设置在所述信号处理电路板上,且与连接有所述导电导热柱的多个焊盘连通。
为了增加所述三极管加热器与所述导热环的接触面积,提高加热效率,所述导热环上均匀布设有多个加热平面,每个加热平面贴合设置有一个所述三极管加热器,所述隔热套内壁上对应所述多个加热平面设置有多个容纳腔。
在具体实施时,所述气体传感器、所述导热环以及所述隔热套的前端面通过半透膜分子筛抵接至所述呼吸元件的内侧面。所述半透膜分子筛可以起到防水防尘和保温的作用。进一步的,为了过滤颗粒状杂质、水滴及吸附性油蒸汽,所述隔爆外壳还包括防尘罩,所述防尘罩与所述防护罩螺纹连接。优选的,所述防尘罩为百叶窗丝网结构。
进一步的,所述防护罩上位于后端与所述凸缘结构之间的外侧壁还设置有环形槽,所述环形槽内装设有密封圈,所述密封圈凸出所述环形槽,以密封所述探头座和所述防护罩的连接处。
本实施例还提供一种气体探测器,其特征在于:包括前述的隔爆型气体探头模组。
本实用新型相对现有技术具有实质性特点和进步,具体的说,本实用新型中防护罩和探头座采用插入式平面结合面,用固定套环将两部分螺纹连接,使用时,所述固定套环旋转而所述防护罩和所述探头座不旋转,有效防止了内部元器件的扭转损坏,方便拆解维护。
本实用新型中所述气体传感器通过插接方式设置在传感器座上,实现与所述信号处理电路板的电连接,具有方便拆卸和更换的优点。
本实用新型利用温度传感器采集气体传感器的内部温度,并利用三极管加热器和导热环组对所述气体传感器进行加热控制,具有温度控制简单,热转换率高、寿命长、成本低的优点;且在所述气体传感器外侧套设导热环,利用导热环实现对所述气体传感器的均匀加热,并在导热环外增加隔热套,防止内外热量散失,提高加热效率;进而实现对所述气体传感器的高效加热精准测温及控制,确保所述气体传感器始终工作在最佳温度环境中;
本实用新型中设置所述防尘罩和半透膜分子筛,以对扩散进入所述气体传感器内的气体进行过滤,有效提升所述气体传感器的寿命和精度;
所述隔爆型气体探头模组具有体积小巧结构紧凑的优点,可以最大化降低气体交换腔室的体积,不影响传感器精度及响应时间,且控制了材料及生产成本,造价低廉,应用到气体探测器上,可以扩大气体探测器的工作温度范围以及应用场景。
附图说明
图1是本实用新型实施例1所述隔爆型气体探头模组的整体结构示意图。
图2是本实用新型实施例1所述隔爆型气体探头模组的爆炸结构示意图。
图3是本实用新型实施例2所述隔爆型气体探头模组的爆炸结构示意图。
图4是本实用新型实施例3所述隔爆型气体探头模组的爆炸结构示意图。
图5是本实用新型实施例3所述隔爆型气体探头模组的剖面结构示意图。
图6是本实用新型实施例4所述隔爆型气体探头模组的整体结构示意图。
图7是本实用新型实施例4所述隔爆型气体探头模组的爆炸结构示意图。
图8是本实用新型实施例4所述隔爆型气体探头模组的剖面结构示意图。
图中:1.探头座;2. 输出导线;3.信号处理电路板;4.传感器座;5.三极管加热器;6.气体传感器;7.导热环;8.隔热套;9. 半透膜分子筛;10.密封圈;11.防护罩;12.固定套环;13.呼吸元件;14.防尘罩;15.温度检测单元;16.环氧树脂胶封层;17.隔爆外壳。
具体实施方式
下面通过具体实施方式,对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供一种隔爆型气体探头模组,如图1-2所示,包括隔爆外壳17、气体传感器6以及信号处理电路板3,
所述隔爆外壳17设置成分体式结构,具体的,所述隔爆外壳17包括防护罩11、探头座1和用于连接所述防护罩11和所述探头座1的固定套环12;所述探头座1的一个端面中间设置有开口,所述防护罩11的后端向内收缩平滑向内收缩,并通过所述开口插入至所述探头座1内部;其中,所述后端的外径小于所述防护罩的中间段;所述防护罩11的中间设置有凸缘结构,所述凸缘结构插入探头座一侧设有密封圈10以与所述探头座1开口处抵接密封;所述固定套环12套设在所述防护罩11中间凸缘上,并与所述探头座1螺纹连接;所述防护罩11的前端开口处设置有沉槽,所述沉槽内过盈设置有呼吸元件13。
所述气体传感器6设置在所述防护罩11的腔体内,并与所述信号处理电路板3电连接;
所述信号处理电路板3设置在所述探头座1内,与输出导线2连接后从所述探头座1的一端引出。
可以看出,所述防护罩11和所述探头座1采用插入式平面结合面,并用固定套环12将两部分螺纹连接,使用时,所述固定套环12旋转而所述防护罩11和所述探头座1不旋转,有效防止了内部元器件的扭转损坏,且各部分也方便拆解维护。
在具体应用中,所述防护罩11上位于后端与所述凸缘结构之间的外侧壁还设置有环形槽,所述环形槽内装设有密封圈10,所述密封圈10凸出所述环形槽,以密封所述探头座1和所述防护罩11的连接处。所述探头座1内壁和所述信号处理电路板3之间还设置有环氧树脂胶封层16;
在具体应用中,所述环氧树脂胶封层16的设置可以固定所述信号处理电路板3,使用时,先将所述信号处理电路板3放置到固定位置,然后通过环氧树脂浇封。
实施例2
本实施例提出了一种便于传感器更换的实施例,在该实施例中,如图3所示,还包括传感器座4,所述传感器座4上对应所述气体传感器6的引脚设置有多个导电柱,所述导电柱一端分别固接在所述信号处理电路板3上的一个焊盘上,所述导电柱的另一端开设有用于供所述气体传感器6的引脚插入的容纳腔,所述气体传感器的引脚插设在所述导电柱内,实现与所述信号处理电路板3对应焊盘的电连通。
可以看出,带有导电柱的传感器座4的设置,便于所述传感器的更换。
可以理解,所述防护罩11连同呼吸元件13也能够拆下清洗,从而使得整个隔爆型气体探头模组的维护简单。
实施例3
本实施例与实施例2的区别在于:如图4-5所示,还包括恒温控制组件,所述恒温控制组件包括温度传感器、三极管加热器5和导热环7,所述导热环7套设在所述气体传感器6外侧,所述三极管加热器5紧贴设置在所述导热环7上,所述导热环7外侧套设有隔热套8,所述温度传感器设置在所述气体传感器6底部,用于采集所述气体传感器6的引脚温度,所述温度传感器15、所述三极管加热器5和所述气体传感器6分别与所述信号处理电路板3电性连接。
在具体实施时,所述导热环7的壁厚为2-2.5mm。
在使用时,当外界温度过低时,所述气体传感器6受到环境温度的影响,其内部温度也会降低,无法稳定在其工作环境温度;此时利用所述温度传感器感应到所述气体传感器6的温度,并利用所述三极管加热器5对所述气体传感器6进行加热,使得所述气体传感器6的反应腔室的温度始终维持在一个正常的工作范围内,而不会受到外界温度的影响,避免检测受影响或失效。
可以看出,本实施例利用三极管加热器5对所述气体传感器6进行加热控制,具有温度控制简单,热转换率高、寿命长、成本低的优点;且在所述气体传感器6外侧套设导热环7,利用导热环7实现对所述气体传感器6的均匀加热,并在导热环7外增加隔热套8,防止内外热量散失,提高加热效率;进而实现对所述气体传感器6的高效加热精准测温及控制,确保所述气体传感器6始终工作在最佳温度环境中。
在具体实施时,所述导热环为铝合金环形加热环。所述隔热套为石棉加酚醛树脂经热压模具压制成型,具有结构紧凑以及绝缘耐热的优点,其中,酚醛树脂为热固性塑料,成型后加热不会软化,优选的,所述导热环7的壁厚为2-2.5mm。
在具体实施时,为了增加所述三极管加热器5与所述导热环7的接触面积,提高加热效率,所述导热环7上均匀布设有多个加热平面,每个加热平面贴合设置有一个所述三极管加热器5,所述隔热套8内壁上对应所述多个加热平面设置有多个容纳腔。
进一步的,为了减少结构的复杂性,所述绝缘导热层设置在所述信号处理电路板上,且与连接有所述导电导热柱的多个焊盘连通。
实施例4
本实施例给出了所述隔爆型气体探头模组的过滤结构的一种具体实施例。
在具体实施时,如图6-8所示,为了过滤颗粒状杂质、水滴及吸附性油蒸汽,所述隔爆外壳还包括防尘罩14,所述防尘罩14与所述防护罩11螺纹连接。优选的,所述防尘罩14为百叶窗丝网结构。
同时,为了防水防尘和保温,所述气体传感器6、所述导热环7以及所述隔热套8的前端面通过半透膜分子筛9和密封垫抵接至所述呼吸元件13的内侧面,所述密封垫、所述半透膜分子筛9的组合,能滤掉雾状水及有机蒸汽气溶胶。
所述防尘罩14和所述密封垫、所述半透膜分子筛9的组合可以使得扩散进入所述气体传感器6内的气体相对较纯净,能有效提升所述气体传感器6的寿命和精度。
实施例5
本实施例还提供一种气体探测器,包括实施例1至实施例4任一项所述的隔爆型气体探头模组。
所述隔爆型气体探头模组的设置扩展所述气体探测器的工作温度范围,使其能够应用于任何恶劣的环境,拓宽了应用范围。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制;尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换;而不脱离本实用新型技术方案的精神,其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims (9)

1.一种隔爆型气体探头模组,其特征在于:包括隔爆外壳、气体传感器以及信号处理电路板;
所述隔爆外壳包括防护罩、探头座和用于连接所述防护罩和所述探头座的固定套环;所述探头座的一个端面中间设置有开口,所述防护罩的后端平滑向内收缩, 并通过所述开口插入至所述探头座内部;所述防护罩的中间设置有凸缘结构,所述凸缘结构插入探头座一侧设有密封圈以与所述探头座开口处抵接密封;所述固定套环套设在所述防护罩中间凸缘上,并与所述探头座螺纹连接;所述防护罩的前端开口处设置有沉槽,所述沉槽内过盈设置有呼吸元件;
所述气体传感器设置在所述防护罩的腔体内,并与所述信号处理电路板电连接;
所述信号处理电路板设置在所述探头座内,与输出导线连接后从所述探头座的一端引出。
2.根据权利要求1所述的隔爆型气体探头模组,其特征在于:还包括传感器座,所述传感器座上对应所述气体传感器的引脚设置有多个导电柱,所述导电柱一端分别固接在所述信号处理电路板上的一个焊盘上,所述导电柱的另一端开设有用于供所述气体传感器的引脚插入的容纳腔,所述气体传感器的引脚插设在所述导电柱内,实现与所述信号处理电路板对应焊盘的电连通。
3.根据权利要求2所述的隔爆型气体探头模组,其特征在于:还包括恒温控制组件,所述恒温控制组件包括温度传感器、三极管加热器和导热环,所述导热环套设在所述气体传感器外侧,所述三极管加热器紧贴设置在所述导热环上,所述导热环外侧套设有隔热套;所述温度传感器用于采集所述气体传感器的引脚温度,所述温度传感器和所述三极管加热器分别与所述信号处理电路板电性连接。
4.根据权利要求3所述的隔爆型气体探头模组,其特征在于:所述导电柱为导电导热柱,多个导电导热柱之间还设置有绝缘导热层,所述绝缘导热层与每个导电导热柱的外侧抵接设置,以实现热传导;所述温度传感器紧贴设置在所述绝缘导热层上。
5.根据权利要求4所述的隔爆型气体探头模组,其特征在于:所述绝缘导热层设置在所述信号处理电路板上,且与连接有所述导电导热柱的多个焊盘连通。
6.根据权利要求3所述的一种隔爆型气体探头模组,其特征在于:所述导热环上均匀布设有多个加热平面,每个加热平面贴合设置有一个所述三极管加热器,所述隔热套内壁上对应所述多个加热平面设置有多个容纳腔。
7.根据权利要求3所述的一种隔爆型气体探头模组,其特征在于:所述气体传感器、所述导热环以及所述隔热套的前端面通过半透膜分子筛和密封垫抵接至所述呼吸元件的内侧面;所述防护罩顶部还螺纹连接有防尘罩。
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种隔爆型气体探头模组,其特征在于:所述防护罩上位于后端与所述凸缘结构之间的外侧壁还设置有环形槽,所述环形槽内装设有密封圈,所述密封圈凸出所述环形槽,以密封所述探头座和所述防护罩的连接处;所述探头座内壁和所述信号处理电路板之间还设置有环氧树脂胶封层。
9.一种气体探测器,其特征在于:包括权利要求1-8任一项所述的隔爆型气体探头模组。
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