NL1027214C2

NL1027214C2 - Compacte temperatuuroverbrenger met verbeterde leidingaansluitingen.

Info

Publication number: NL1027214C2
Application number: NL1027214A
Authority: NL
Inventors: Dirk Willy Bauschka; Hiep Huu Nguyen
Original assignee: Rosemount Inc
Priority date: 2003-10-10
Filing date: 2004-10-11
Publication date: 2005-04-12
Also published as: US20050079833A1; CN101776491B; JP4769447B2; CN101776491A; RU2004128799A; US7421258B2; DE102004049179B4; JP2005122734A; CN1605844A; DE102004049179A1; RU2324154C2

Description

«·

Compacte temperatuuroverbrenger met verbeterde leidingaanslui-tingen

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op procesoverbrengers. In het bijzonder heeft de onderhavige uitvinding betrekking op compacte procesoverbrengers.

De procesindustrie maakt gebruik van overbrengers 5 voor procesvariabelen voor het bewaken van procesvariabelen die samenhangen met substanties zoals vaste stoffen, slufries, vloeistoffen, dampen en gassen in verwerkende fabrieken voor chemicaliën, pulp, petroleum, farmaceutische middelen, voedsel en diverse. Procesvariabelen omvatten druk, temperatuur, stro-10 ming, niveau, troebelheid, dichtheid, concentratie, chemische samenstelling en andere eigenschappen. Een overbrenger voor een procesfluidumtemperatuur verschaft een uitvoer die is gekoppeld aan een geregistreerde procesfluïdumteirperatuur. De uitvoer van de temperatuuroverbrenger kan via een procescommu-15 nicatielus worden medegedeeld aan een controlekamer, of de uitvoer kan worden medegedeeld aan een andere procesinrichting, zodat het proces kan worden bewaakt en bestuurd.

Teneinde een procesf luidumtemperatuur te bewaken omvat de overbrenger een sensor, zoals een weerstandstemperatuurtoestel 20 (RTD) of thermokoppel.

Een specifiek type temperatuuroverbrenger staat bekend als kopbevestigingstemperatuuroverbrenger. Een dergelijke overbrenger omvat in het algemeen een aansluitkop of verbindingskast die verstevigd is uitgevoerd voor blootstel-25 ling aan ruwe omgevingen. De aansluitkop kan worden ontworpen in overeenstemming met de criteria van de huidige DIN standaard 43729 form B. Een dergelijk ontwerp is relatief kleiner dan de omhullingen van andere procesvariabele-overbrengers.

Het kleinere ontwerp vereenvoudigt de bevestiging van de over-30 brenger in volle installatieomgevingen. Tevens verschaft het kleinere ontwerp een kleinere met de sensorsonde gekoppelde massa. Een dergelijke massareductie verlaagt de kans op het optreden van trillingsschade in de overbrenger.

De aansluitkop, of verbindingskast, kan explosiebe-35 stendig zijn in overeenstemming met NEC Section 500-503, uit 1027214 Η Η I 2 I 1996. Op typische wij 2e wordt een elektronicamodule in de aan- I sluitkop geplaatst en bevestigd met bevestigingsorganen ter I verschaffing van een overbrenger die in sterke mate modulair I is. Een dergelijke modulariteit vereenvoudigd wijzigingen van I 5 de overbrengerconfiguratie alsmede het onderhoud. Een voor-

I beeld van een dergelijke kopbevestigingstemperatuuroverbrenger I

I is het Model 248 Temperature Transmitter, beschikbaar van Ro- I

semount, Ine. uit Eden Prairie, Minnesota, Verenigde Staten. I

I Deze afmetingsbeperkingen van de verbindingskop ver-

I 10 oorzaken grote beperkingen wat betreft de types I

I leidingaansluitingen die binnen de overbrenger beschikbaar I

I zijn. Op traditionele wijze werden eindblokken toegepast ter I

I aansluiting van sensor-, communicatie- en/of stroomleidingen I

I op de overbrengerelektronica zelf. Bovendien verschaffen som- I

I 15 mige bekende compacte temperatuuroverbrengers tevens externe I

I leidingbevestigingsklemmen ter vereenvoudiging van het beves- I

I tigen van externe leidingen door een technicus aan de I

I elektronicamodule voor onderhoud en/of diagnostiek. Deze be- I

kende bevestigingen leden aan bepaalde nadelen. I

I 20 Bekende externe leidingbevestigingsklemmen hebben in I

I het algemeen op ongewenste wijze de fysieke omhulling van het I

I elektronicapakket vergroot. Dit komt doordat dergelijke klem- I

I men in het algemeen extra metalen ogen verschaften die zich I

I uitstrekken voorbij de diameter van het elektronicapakket. Bij I

I 25 industriële bewerkingsbesturingsomgevingen die gebruik maken I

I van compacte overbrengers als die welke voldoen aan DIN stan- I

I daard 43729 Form B is een dergelijke expansie van de fysieke I

I omhulling in hoge mate onwenselijk. I

I De verschaffing van een compacte procesoverbrenger I

I 30 die in staat is om te voldoen aan de stringente ruimtebeper- I

I kingen volgens DIN standaard 43729 Form A of Form B, terwijl I

I leidingaansluitingen worden vereenvoudigd en terwijl externe I

I leidingbevestigingsklemmen worden verschaft die de fysieke om- I

I hulling van de elektronicamodule niet onwenselijk vergroten, I

I 35 zou op het betreffende terrein wenselijk zijn. I

I Overeenkomstig de uitvinding wordt een compacte indu- I

I striële procesoverbrenger verschaft met een elektronicamodule I

I die een bovenoppervlak bezit met daarop een aantal leidingbe- I

I 1 0272Γ4 « 3 vestigingspunten. Ten minste één der op het bovenoppervlak van de elektronicamodule van de compacte temperatuuroverbrenger aangebrachte leidingbevestigingspunten omvat een omhoog gerichte externe leidingbevestigingsklem. In sommige 5 uitvoeringsvormen is een aantal omhoog gerichte leidingbeves-tigingsklemmen toegepast. Bovendien kunnen sommige leidingbevestigingspunten een leidingdraadaangrijpingsopper-vlak bezitten dat in hoofdzaak in één vlak ligt met of is verhoogd boven het bovenoppervlak van de elektronicamodule van 10 de compacte overbrenger.

De uitvinding wordt hierna nader toegelicht aan de hand van de tekeningen, waarin figuur 1 een schematisch aanzicht is van een compacte temperatuuroverbrenger, waarin uitvoeringsvormen van de onder-15 havige uitvinding bijzonder nuttig zijn; figuren 2a en 2b een bovenaanzicht respectievelijk zijaanzicht zijn van een elektronicamodule van een compacte temperatuuroverbrenger in overeenstemming met uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding; 20 figuur 3 een perspectivisch aanzicht is van een enkel leidingbevestigingspunt en zich omhoog uitstrekkende externe leidingsbevestigingsklem in overeenstemming met uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding; figuren 4A en 4B perspectivische aanzichten zijn van 25 een bovenste leidingaangrijpingsplaat en onderste leidinganker in overeenstemming met uitvoeringvormen van de onderhavige uitvinding; figuren 5A en 5B een perspectivisch aanzicht respectievelijk vooraanzicht zijn van een onderste leidinganker met 30 een zich omhoog uitstrekkende leidingsbevestigingsklem in overeenstemming met uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding ; figuur 6 een zijdelingse dwarsdoorsnede is van het in de figuren 5A en 5B weergegeven leidingbevestigingsanker, toe-35 gepast op een elektronicamodule van een compacte temperatuuroverbrenger, en 1027214

Η I

I 4 I

I figuur 7 een perspectivisch aanzicht is van een on- I

I derste leidingbevestigingsanker in overeenstemming met een I

I uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding. I

I Alhoewel de onderhavige uitvinding zal worden be- I

5 schreven onder verwijzing naar uitvoeringsvormen van een I

I specifieke compacte temperatuuroverbrenger, zullen deskundigen I

I inzien dat uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding in I

I de praktijk kunnen worden gebracht met elk type compacte indu- I

I striële procesmeting- en/of besturingsoverbrenger zonder het I

I 10 kader en de geest van de uitvinding te verlaten. I

I Zoals hier gebruikt, beoogt een "compacte" overbren- I

I ger elke industriële besturings- en/of meetoverbrenger aan te I

I duiden die gebruik maakt van een overbrengerelektronicamodule I

I die in hoofdzaak cirkelvormig is met een diameter van bij be- I

I 15 nadering 45 mm of kleiner en een hoogte van 24,5 mm of minder. I

I Deze fysieke omhulling zal waarborgen, dat de module zal pas- I

I sen in een overbrengerkop als omschreven in DIN standaard I

I 43729 (1978). I

I Figuur 1 is een schematisch aanzicht van een compacte I

I 20 industriële meet- en besturingsoverbrenger 10 in overeenstem- I

I ming met uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding. De I

I overbrenger 10 omvat in het algemeen een veldgeharde omhul- I

I ling, soms aangeduid met aansluitkop 12, een sondegedeelte 14 I

I met daarin een geschikte industriële sensor, zoals een tempe- I

I 25 ratuursensor 16 en een draadtoegangspoort 18. De overbrenger I

I 10 omvat tevens, aangebracht in de aansluitkop 12, een compac- I

I te overbrengerelektronicamodule 20 die via draden 21 I

I elektrisch is gekoppeld met de sensor 16. Tijdens bedrijf is I

I de overbrenger 10 in het algemeen bevestigd in een industriële I

I 30 procesbesturings- en meetinstallatie en gekoppeld met een pro- I

I cesbesturings- en meetlus via de toegangspoort 18. I

I De figuren 2A en 2B zijn een vooraanzicht respectie- I

I velijk vooraanzicht van de compacte overbrengerelektronica- I

I module 20 in overeenstemming met uitvoeringsvormen van de I

I 35 onderhavige uitvinding. Als weergegeven in figuur 2A is de mo- I

I dule 20 bij voorkeur cirkelvormig en bezit deze een I

I buitendiameter die bij benadering 44 mm of minder bedraagt. I

I Bovendien omvat de compacte overbrengerelektronicamodule 20 I

I 1027214 I

5 een aantal leidingbevestigingspunten 23 die zijn aangebracht op of dichtbij het bovenoppervlak 24 van de module 20. De leidingbevestigingspunten 23 die hierin worden toegepast, vormen fysieke locaties op de elektronicamodule die aansluiten op ge-5 leidingsdraden. De module 20 is tevens aangepast om een paar veerbelaste bevestigingsschroeven 26 op te nemen die worden gebruikt om de module 20 te bevestigen in de aansluitkop 12 (getoond in fig. 1). Tenslotte omvat de compacte overbrengere-lektronicamodule 20 tevens een doorgaand gat 28 dat is 10 verschaft ter vereenvoudiging van de aansluiting op de sensor-bedrading, welke sensor(en) in het algemeen is (zijn) aangebracht onder de module 20, zoals getoond in fig. 1.

Figuur 3 toont een perspectivisch aanzicht van een leidingbevestigingspunt 23 in overeenstemming met uitvoerings-15 vormen van de onderhavige uitvinding. Het leidingbevestigingspunt 23 omvat in het algemeen een gegoten holte 30 die is gevormd in of aangebracht op het bovenoppervlak 24 van de compacte overbrengerelektronicamodule 20. De schroef 32, een bovenste ring 34 en een anker 36 zijn in de 20 gegoten holte 30 geplaatst. Tevens weergegeven in fig. 3 is een zich omhoog uitstrekkende externe leidingbevestigingsklem 38. Teneinde een leidingdraad te koppelen met het leidingsbe-vestigingspunt 23 wordt de schroef 32 zover naar buiten geschroefd dat zich een spleet zal vormen tussen de bovenplaat 25 34 en het anker 36, welke spleet groot genoeg is om de leiding op te nemen. De leiding wordt vervolgens aangebracht tussen de bovenplaat 34 en het anker 36 en de schroef 32 wordt ingeschroefd teneinde tegen de bovenplaat 34 te drukken waardoor de leiding in en tussen de bovenplaat 34 en het anker 36 wordt 30 samengedrukt en vastgehouden. De externe leidingbevestigingsklem 38 kan toegepast zijn op één of elk der leidingbevestigingspunten 23. Bovendien, zoals later in de beschrijving verder in detail zal worden beschreven, kan de externe leidingbevestigingsklem 38 worden geconstrueerd als een deel van 35 het anker 36, plaat 34 of schroef 32.

De figuren 4A en 4B tonen de bovenplaat 40 en het anker 42 die kunnen samenwerken in overeenstemming met de uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding. De bovenplaat 1027214 I 6 Η

40 omvat in het algemeen een schroefaangrijpoppervlak 44 en I

I een zich omhoog uitstrekkende externe leidingbevestigingsklem I

I 46 die aan één zijde van de plaat 40 is geplaatst. Als weerge- I

I geven in fig. 4A kan de zich omhoog uitstrekkende externe I

I 5 leidingbevestigingsklem 46 de vorm bezitten van een zich om- I

I hoog uitstrekkende oog (onderdeel 46 als weergegeven in figuur I

I 4A) of een zich omhoog uitstrekkende haak (onderdeel 38 als I

I weergegeven in figuur 3) . De haken en ogen staan aan de module I

I 20 toe om eenvoudig te worden gekoppeld met een extern in de I

I 10 hand gehouden veldcommunicatie/diagnostiek toestel. Bovendien I

I staan de haken en klem toe dat de verbinding op zodanige wijze I

I tot stand wordt gebracht dat de leidingen niet naar beneden I

I zullen vallen, waardoor aan de technicus wordt toegestaan om I

I andere taken te verrichten zonder de leidingen op hun plaats I

I 15 te houden. De plaat 40 omvat tevens een doorgaand gat 48 dat I

zodanig is bemeten dat een standaard bevestigingsschroef, zo- I

I als de in figuur 3 weergegeven schroef 32, daar doorheen I

I passeert. I

I Figuur 4B is een perspectivisch aanzicht van een an- I

I 20 ker 42 waarmee de bevestigingsplaat 40 kan worden gebruikt om I

I een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding in de prak- I

I tijk te brengen. Het anker 42 omvat een elektrische I

I bevestigingsklauw 50 die is gekoppeld met het bodemplaatgebied I

I 52 dat op zijn beurt is gekoppeld met de verankeringsnok 54. I

25 Het bodemplaatgebied 52 omvat bij voorkeur tevens een integra- I

le van schroefdraad voorziene huls 56 die een standaard I

I bevestigingsschroef schroefsgewijs kan opnemen, zoals de I

I schroef 32. Tijdens bedrijf is het anker 42 stevig geplaatst I

I in een verbindingblok en rust de bovenplaat 40 op het anker I

I 30 42. Een geleidingsdraad wordt tussen de bovenplaat 40 en het I

I anker 42 gevoerd en tegen het anker 42 gedrukt doordat de lei- I

I dingsbevestigingsschroef vrij passeert door het gat 48 en I

schroefdraadsgewijs aangrijpt in de mof 56. I

I De figuren 5A en 5B tonen een perspectivisch aanzicht I

I 35 respectievelijk vooraanzicht van een alternatief leidingbeves- I

I tingsanker in overeenstemming met een alternatieve I

I uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding. Als weergege- I

I ven in fig. 5A is een zich omhoog uitstrekkende externe I

I 1027214 7 leidingbevestigingsklem 60 rechtstreeks gekoppeld met het anker 62 dat voor het overige in hoofdzaak lijkt op het anker 42 dat is weergegeven in en beschreven aan de hand van fig. 4B.

De verschaffing van de klem 60 in het anker 62 staat toe dat 5 standaard bovenste bevestigingsplaten of zelfs ronde ringen worden gebruikt om de leidingdraden aan te sluiten.

Figuur 6 toont een zijdelings dwarsdoorsnedeaanzicht van het anker 62, aangebracht in de compacte overbrengerelek-tronicamodule 20 in overeenstemming met een uitvoeringsvorm 10 van de onderhavige uitvinding. De overbrengermodule 20 omvat een bovenste overbrengeroppervlak 24 dat, zoals weergegeven in fig. 6, bij voorkeur in hoofdzaak in één vlak ligt met het bovenste leidingaangrijpingsoppervlak 64 van het anker 62. Het anker 62 omvat tevens een ankernok 54 die samenwerkend is aan-15 gebracht in een sleuf 66 in de overbrengermodule 20, zodat het anker 62 niet roteert wanneer de schroef 32 wordt gedraaid. Onder de kop van de schroef 32 bevindt zich een platte ring 68 die wordt gebruikt om aan te liggen tegen een leidingdraad (niet getoond) teneinde de leidingdraad elektrisch te verbin-20 den en fysiek te koppelen met de overbrenger. Bij voorkeur is een zich omhoog uitstrekkende externe leidingbevestigingsklem 60 aanwezig om het koppelen van de leiding met externe onder-houds- en/of diagnostische toestellen te vereenvoudigen. Dergelijke toestellen zijn zeer nuttig voor het configureren 25 van veldtoestellen, het aanpakken van problemen met veldtoe-stellen of het uitvoeren van elk ander type onderhoud, al naar gelang het geval.

Figuur 7 toont een schematisch aanzicht van een lei-dinganker 70 in overeenstemming met een alternatieve 30 uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding. Het leidingan-ker 70 is in hoofdzaak identiek met het leidinganker 62 dat is weergegeven in en beschreven aan de hand van de figuren 5A en 5B, behalve dat het leidinganker 70 een externe leidingbevestigingsklem 72 bevat die de vorm bezit van een haak.

35 Alhoewel de onderhavige uitvinding is beschreven on der verwijzing naar specifieke uitvoeringsvormen van procestemperatuuroverbrengers van het kopbevestigingstype, zullen deskundigen inzien dat wijzigingen kunnen worden uitge- 1077714 Η Η I voerd in de vorm en aan details zonder het kader van de uit- vinding te verlaten. Terwijl uitvoeringsvormen van de I onderhavige uitvinding in het algemeen waren voorzien van een externe leidingsbevestigingsklem die is verbonden en integraal 5 is uitgevoerd met hetzij een bevestigingsplaat hetzij een an- H ker of een leidingverbindingsblokaansluiting, wordt expliciet I aangegeven dat uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding in de praktijk kunnen worden gebracht die gebruik maken van een voldoende aangepaste leidingsbevestigingsschroef en stan- I 10 daard bevestigingsplaten en -ankers. In het bijzonder een I schroef met een schroefkop die een zich omhoog uitstrekkend I leidingbevestigingsklemgebied bezit, zou voordelen verschaffen I volgens de onderhavige uitvinding, zolang de schroef nog I steeds in staat is om voldoende moment op te nemen zodat deze | 15 door een geschikt gereedschap kan worden vastgedraaid.

I 1027214

Claims

1. Compacte procesoverbrenger, gekenmerkt door een compacte overbrengerelektronicamodule die is aangebracht binnen de omhulling en die is voorzien van een aantal leidingbevestigingspunten op een bovenoppervlak daarvan, waar- 5 bij ten minste één der leidingbevestigingspunten is voorzien van een zich omhoog uitstrekkende externe leidingbevestigings-klem.

2. Overbrenger volgens conclusie 1, waarbij ten minste een aantal der leidingbevestigingspunten is voorzien van 10 een zich omhoog uitstrekkende externe leidingbevestigingsklem.

3. Overbrenger volgens conclusie 1 of 2, waarbij ten minste één leidingbevestigingspunt is voorzien van een beves-tigingsplaat, een anker en een leidingbevestigingsschroef die passeert door de bevestigingsplaat en schroefdraadsgewijs is 15 opgenomen in het anker.

4. Overbrenger volgens conclusie 1, 2 of 3, waarbij het anker een bovenoppervlak bezit dat in hoofdzaak in één vlak ligt met het bovenoppervlak van de compacte overbrengerelektronicamodule .

5. Overbrenger volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de zich omhoog uitstrekkende externe leidingbevestigingsklem is gekoppeld met de bevestigingsplaat.

6. Overbrenger volgens conclusie 5, waarbij de zich omhoog uitstrekkende leidingbevestigingsklem een oog bevat.

7. Overbrenger volgens conclusie 5, waarbij de exter ne leidingbevestigingsklem een haak bevat.

8. Overbrenger volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de zich omhoog uitstrekkende externe leidingbevestigingsklem is gekoppeld met het anker.

9. Overbrenger volgens conclusie 8, waarbij de zich omhoog uitstrekkende externe leidingbevestigingsklem een oog-gedeelte bevat.

10. Overbrenger volgens conclusie 8, waarbij de zich omhoog uitstrekkende externe leidingbevestigingsklem een haak- 35 gedeelte bevat. 1027214 I 10

11. Overbrenger volgens een der voorgaande conclu- I sies, waarbij de compacte overbrengerelektronicamodule een I compacte temperatuuroverbrengerelektronicamodule is.

12. Bovenste leidingbevestigingsplaat voor toepassing I 5 in een overbrenger volgens één der voorgaande conclusies, ge- I kenmerkt door I een vlak plaatgebied met daar doorheen een gat met I afmetingen voor het laten passeren van een I leidingsbevestigingsschroef, en I 10 een zich omhoog uitstrekkende externe leidingbevesti- I gingsklem die is verbonden met het vlakke plaatgebied en zich I daar vanaf omhoog uitstrekt.

13. Plaat volgens conclusie 12, waarbij het vlakke I plaatgebied rechthoekig is uitgevoerd. I 15

14. Plaat volgens conclusie 12, waarbij het vlakke plaatgebied is uitgevoerd als een vierkant.

15. Compacte procesoverbrenger, gekenmerkt door een I veldgeharde omhulling, een compacte overbrengerelektronicamo- I dule die is aangebracht binnen de omhulling en is voorzien van I 20 een aantal leidingbevestingspunten op een bovenoppervlak daar- I van, waarbij ten minste één der leidingbevestigingspunten is I voorzien van een zich omhoog uitstrekkende externe leidingsbe- I vestigingsklem. 1027214