RU2557076C2 - Модульный искробезопасный блок питания полевого устройства - Google Patents

Модульный искробезопасный блок питания полевого устройства Download PDF

Info

Publication number
RU2557076C2
RU2557076C2 RU2012134461/07A RU2012134461A RU2557076C2 RU 2557076 C2 RU2557076 C2 RU 2557076C2 RU 2012134461/07 A RU2012134461/07 A RU 2012134461/07A RU 2012134461 A RU2012134461 A RU 2012134461A RU 2557076 C2 RU2557076 C2 RU 2557076C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
conduit
field device
adapter
intrinsically safe
safe power
Prior art date
Application number
RU2012134461/07A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2012134461A (ru
Inventor
Чэд М. МАКГУАЙР
Original Assignee
Роузмаунт Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Роузмаунт Инк. filed Critical Роузмаунт Инк.
Publication of RU2012134461A publication Critical patent/RU2012134461A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2557076C2 publication Critical patent/RU2557076C2/ru

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/14—Mounting supporting structure in casing or on frame or rack
    • H05K7/1462—Mounting supporting structure in casing or on frame or rack for programmable logic controllers [PLC] for automation or industrial process control
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/147—Lids or covers
    • H01M50/148—Lids or covers characterised by their shape
    • H01M50/1535—Lids or covers characterised by their shape adapted for specific cells, e.g. electrochemical cells operating at high temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/213—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for cells having curved cross-section, e.g. round or elliptic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/247—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders specially adapted for portable devices, e.g. mobile phones, computers, hand tools or pacemakers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
    • H01M6/50—Methods or arrangements for servicing or maintenance, e.g. for maintaining operating temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R33/00—Coupling devices specially adapted for supporting apparatus and having one part acting as a holder providing support and electrical connection via a counterpart which is structurally associated with the apparatus, e.g. lamp holders; Separate parts thereof
    • H01R33/945—Holders with built-in electrical component
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R33/00—Coupling devices specially adapted for supporting apparatus and having one part acting as a holder providing support and electrical connection via a counterpart which is structurally associated with the apparatus, e.g. lamp holders; Separate parts thereof
    • H01R33/945—Holders with built-in electrical component
    • H01R33/95—Holders with built-in electrical component with fuse; with thermal switch
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2200/00—Safety devices for primary or secondary batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2200/00—Safety devices for primary or secondary batteries
    • H01M2200/10—Temperature sensitive devices
    • H01M2200/103—Fuse
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B—BOARDS, SUBSTATIONS OR SWITCHING ARRANGEMENTS FOR THE SUPPLY OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B1/00—Frameworks, boards, panels, desks, casings; Details of substations or switching arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B—BOARDS, SUBSTATIONS OR SWITCHING ARRANGEMENTS FOR THE SUPPLY OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B1/00—Frameworks, boards, panels, desks, casings; Details of substations or switching arrangements
    • H02B1/015—Boards, panels, desks; Parts thereof or accessories therefor
    • H02B1/06—Boards, panels, desks; Parts thereof or accessories therefor having associated enclosures, e.g. for preventing access to live parts

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области систем управления технологическими процессами. Сборка (12) модульного искробезопасного блока питания включает в себя жесткий адаптер (22) для кабелепровода, сконфигурированный для установки на кабелепровод полевого устройства (10). Корпус (66), имеющий внутреннюю часть, функционально соединен с жестким адаптером (22) для кабелепровода и физически поддерживается жестким адаптером (22) для кабелепровода. В корпусе (66) размещена по меньшей мере одна неперезаряжаемая батарея (64, 164). Схема (500) искробезопасности соединена с по меньшей мере одной неперезаряжаемой батареей (64, 164) и соединена с соединителем, который соединен с общим соединителем (62) в жестком адаптере (22) для кабелепровода. Технический результат - повышение безопасности устройства и его виброустойчивости. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 7 ил.

Description

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0001] В промышленности системы управления используются для текущего контроля и управления количественными показателями промышленных и химических процессов и т.п. Обычно система управления выполняет эти функции посредством полевых устройств, установленных в ключевых местах технологических процессов. Полевые устройства могут работать во множестве различных мест установки. Примеры технологических установок включают в себя нефтеперерабатывающие, фармацевтические, химические, целлюлозные и другие технологические установки. Такие полевые устройства связаны со схемой управления в машинном зале.
[0002] Полевые устройства используются в индустрии измерений для управления процессом для различных задач. Обычно такие устройства имеют кожух для защиты в месте эксплуатации таким образом; они могут быть установлены вне помещения в относительно неблагоприятной окружающей среде и могут выдерживать экстремальные климатические условия по температуре, влажности, вибрации и механическим ударам. Полевые устройства типично работают при относительно малой мощности. Например, в настоящее время доступны полевые устройства, которые принимают всю рабочую мощность от известного контура 4-20 мА.
[0003] Окружающая среда, в которой работают полевые устройства, иногда может быть легколетучей средой. Некоторые окружающие среды могут быть настолько летучими, что случайная искра или достаточно высокая температура поверхности электрического компонента могут вызвать воспламенение окружающей среды и взрыв. Для того чтобы гарантировать отсутствие таких ситуаций, были разработаны положения по искробезопасности. Соблюдение требований по искробезопасности способствует обеспечению того, что при возникновении неисправностей схема или само устройство не сможет воспламенить летучую внешнюю среду. Одно положение по требованию искробезопасности изложено в документе: APPROVAL STANDARD INTRINSICALLY SAFE APPARATUS AND ASSOCIATED APPARATUS FOR USE IN CLASS I, II AND III, DIVISION 1 HAZARDEOUS (CLASSIFIED) LOCATIONS, CLASS NUMBER 3610, принятом организацией Factory Mutual Research в октябре 1988. Также предусмотрены дополнения, чтобы удовлетворять дополнительным промышленным стандартам, например Канадской ассоциации стандартов (CSA) и европейским стандартам CENELEC.
[0004] Традиционно полевые устройства соединены системой связи с процессом (например, с диспетчерской) посредством физических проводников. Такие проводные соединения не только обеспечивают подачу питания полевых устройств, но также обеспечивают линию связи. Одним недостатком проводных полевых устройств является то, что установка иногда может быть трудоемкой, поскольку провода должны проходить к каждому физическому месторасположению полевого устройства.
[0005] В последнее время появились полевые устройства, которые для связи с диспетчерской и/или другими подходящими устройствами используют беспроводное соединение. Эти беспроводные полевые устройства снабжены внутренним источником питания, например батареей, которая может обеспечить рабочим питанием беспроводное полевое устройство в течение нескольких лет.
[0006] Использование беспроводной технологии в индустрии промышленных процессов вызвало потребность в способе локального питания беспроводных передатчиков. Батареи являются одним из устройств, которыми можно обеспечить локальное питание. Однако проблема при использовании батарей заключается в том, как и где разместить батареи в беспроводном полевом устройстве. Для полевого специалиста желательно, чтобы замена батарей была простой. Желательно, чтобы было просто заменять сами батареи, а также это желательно в тех случаях, когда полевые устройства размещаются в опасных зонах. В особенности желательно, чтобы специалист мог заменить батарею без необходимости получения разрешения на проведение работ в опасных зонах. Это означает, что батарея может быть заменена в зоне, где присутствует горючий газ без риска воспламенения этого газа.
[0007] Другая сложность, относящаяся к использованию батарей в беспроводных полевых устройствах, заключается в том, что емкость батарей обычно связана с физическим размером самих батарей. Таким образом, размер батарей, расположенных внутри устройства, часто ограничен корпусом самого устройства. В целом существует небольшая гибкость в использовании батарейных блоков с большой емкостью для поддержания более длительного срока эксплуатации передатчика и/или более высоких скоростей обновления или более высокой нагрузки из-за сетевой конфигурации.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0008] Соответственно существует потребность по существу в безопасных батарейных блоках, которые могут питать полевые устройства и могут быть заменены на месте эксплуатации без необходимости получения разрешения на проведение работ в опасных зонах. Дополнительно желательно, чтобы питание для полевого устройства обеспечивалось таким образом, чтобы могли быть использованы батареи с более высокой емкостью и/или с более высокой мощностью.
Обеспечена сборка модульного искробезопасного блока питания. Сборка включает в себя жесткий адаптер для кабелепровода, сконфигурированный для установки на кабелепровод полевого устройства. Корпус, имеющий внутреннюю часть, функционально соединен с жестким адаптером для кабелепровода и физически поддерживается жестким адаптером для кабелепровода. Внутри корпуса размещена по меньшей мере одна неперезаряжаемая батарея. Схема искробезопасности соединена с по меньшей мере одной неперезаряжаемой батареей и соединена с соединителем, который соединен с совместно действующим соединителем в жестком адаптере для кабелепровода.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На чертежах:
[0009] фиг.1 - изображает собой вид спереди беспроводного полевого устройства, использующего батарейный блок в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;
[0010] фиг.2 - покомпонентный общий вид батарейного блока для полевого устройства в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
[0011] фиг.3 - поперечный разрез сечения полевого устройства, соединенного с батарейным блоком в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;
[0012] фиг.4 - поперечный разрез полевого устройства, соединенного с батарейным блоком в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения;
[0013] фиг.5 - общий вид батарейного блока для использования с полевыми устройствами в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;
[0014] фиг.6 - общий вид удаленно устанавливаемого батарейного блока для использования с полевыми устройствами в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;
[0015] фиг.7 - принципиальную схему для соединения батареи или батарей с клеммной колодкой полевого устройства в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЛЛЮСТРАТИВНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0016] На фиг.1 показан вид спереди беспроводного полевого устройства 10 в вертикальном положении, соединенного с внешним батарейным блоком 12, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Полевое устройство 10 обычно включает в себя модуль 14 датчика, который устанавливается непосредственно на месте технологической установки. Один или более датчиков, расположенных внутри или соединенных с модулем 14 датчика, обеспечивают электрические показатели процесса. Примеры датчиков включают в себя датчики абсолютного, манометрического и/или относительного давления, а также температурные датчики или другие подходящие устройства. Модуль 14 датчика соединен с секцией 16 электроники, которая содержит электронику для обработки или другого преобразования электрических сигналов, принятых от одного или более датчиков в приемлемую информацию, которая может быть передана другим устройствам. Секция 16 электроники обычно содержит схему связи, например, беспроводную схему связи, которая осуществляет связь посредством антенны 18 с другими устройствами. Схема связи, находящаяся внутри секции 16, при помощи антенны 18 может осуществлять связь со шлюзовым устройством или другими полевыми устройствами, расположенными между полевым устройством 10 и шлюзовым устройством, для взаимодействия со шлюзовым устройством. В целом беспроводные полевые устройства известны: один пример коммерчески доступного беспроводного полевого устройства представлен торговым обозначением - модель 3051S беспроводная, доступная от Emerson Process Management of Chanhassen, Миннесота. Полевое устройство 10 может быть одним из некоторого количества размещенных в технологической установке полевых устройств, которые могут быть названы "ячеистая" сеть.
[0017] Обычно беспроводные полевые устройства, например полевое устройство 10, используют внутренний батарейный блок, который работает в течение нескольких лет. Однако когда энергия батарейного блока исчерпана, в место физического расположения полевого устройства 10 обычно должен добраться специалист и заменить батарейный блок. В ситуациях, когда физическая окружающая среда, находящаяся близко к полевому устройству, является летучей или даже взрывоопасной, специалисту для того, чтобы заменить батарею в полевом устройстве, обычно требуется получить разрешение на проведение работ в опасной зоне. Получение такого разрешения является длительным по времени и требует дополнительных действий для того, чтобы гарантировать, что работа может быть выполнена безопасно в летучей окружающей среде.
[0018] В соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения батареи, использующиеся для питания полевого устройства 10, размещаются в модуле (модуле 12), который является внешним по отношению к секции 16 электроники. Как проиллюстрировано на фиг.1, сам модуль в соответствии с одним вариантом осуществления физически поддерживается путем его установки на входе 20 кабелепровода секции 16 электроники. Такая установка в общем выполнена за счет жесткого и предпочтительно металлического адаптера 22 для кабелепровода, который ввинчен или иначе закреплен в кабелепроводе 20. Жесткий адаптер 22 для кабелепровода обеспечивает физически надежную установку для модуля 12, поскольку вся система полевого устройства/модуля батареи может быть объектом вибрации или каких-либо механических ударов. Модуль 12 батареи также включает в себя кожух 24 батареи, который герметизирует и защищает батареи, а также другие соответствующие схемы в модуле 12 батареи. И наконец, модуль 12 батареи сконструирован таким образом, что электрическая энергия на границе между модулем 12 батареи и адаптером 22 соответствует требованиям искробезопасности. Это помогает гарантировать то, что даже если сами штыри или контакты соединителя замыкаются, не произойдет генерирования искры, что могло бы потенциально воспламенить опасную окружающую среду. Физически модуль 12 батареи предпочтительно использует фиксирующий механизм, который не только надежно фиксирует модуль на жестком адаптере 22 для кабелепровода, но также позволяет легко снять модуль батареи, когда требуется замена.
[0019] На фиг.2 показан покомпонентный общий вид модуля 12 батареи в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Как проиллюстрировано на фиг.2, жесткий адаптер 22 для кабелепровода включает в себя множество электрических проводников 26, которые соединены с панелью выводов полевого устройства 10 (показанного на фиг.1). Жесткий адаптер 22 для кабелепровода обычно имеет шестигранную поверхность 28, которая предусмотрена для облегчения установки адаптера 22 для кабелепровода в кабелепровод 20, используя подходящий ключ. Жесткий адаптер 22 для кабелепровода также включает в себя множество электрических соединителей (например, множество подпружиненных пальцев или штырей, которые контактируют с совместно действующими элементами, размещенными на печатной плате 30). Дополнительно жесткий адаптер 22 для кабелепровода также предпочтительно является цилиндрическим и имеет суженый участок 32 и герметизирующий участок 34, который предпочтительно представляет собой уплотнительное кольцо 36 для создания уплотнения от внешней среды между адаптером 22 для кабелепровода и батарейным блоком 12. Уплотнительное кольцо 36 может быть выполнено из любого подходящего материала. Плечо 38 соединяет суженный участок 32 и герметизирующий участок 34. Плечо 38 обеспечивает дополнительную механическую целостность для сборки, поскольку как только установочный винт 40 сцепляется через отверстие 42 установочного винта, сборка 12 полностью закрепляется на жестком адаптере 22 для кабелепровода. Плечо 38 обеспечивает дополнительную опору для гарантии того, что сборка 12 не сможет быть стянута с жесткого адаптера 22 для кабелепровода, поскольку такое движение вызовет противодействие между установочным винтом 40 и плечом 38. Хотя в варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг.2, используется установочный винт 40, может быть использовано любое подходящее механическое устройство по существу для запирания или в других случаях для прикрепления модуля 12 батареи к жесткому адаптеру 22 для кабелепровода таким образом, что специалисты могут без труда снять модуль, когда требуется замена.
[0020] Согласно одному варианту осуществления модуль 12 батареи включает в себя корпус, образованный пластиной 44, которая в целом является плоской, объединенной с кожухом 66. Корпус 43 имеет внутреннюю часть, которая в некоторых вариантах осуществления может иметь больший объем, чем внутренняя часть секции 16 электроники полевого устройства 10. Пластина 44 включает в себя отверстие 46, имеющее размеры для прохождения металлического фланца 48. Дополнительно пластина 44 также включает в себя кольцевой обод 50, состоящий из относительно упущенной части материала и множества ребер 52. Кольцевой обод 50 и ребра 52 обеспечивают механическую целостность для соединения с поверхностью 54 металлического фланца 48. Таким образом, нагрузка от металлического фланца 48 передается на пластину 44. Металлический фланец 48 может быть выполнен из любого подходящего материала, который обеспечивает достаточную прочность. Примеры включают в себя нержавеющую сталь, алюминий и т.п. Фланец 48 содержит внутренний канал 56, который имеет такой размер, чтобы проходить поверх герметизирующего участка 34 жесткого адаптера 22 для кабелепровода. Канал 56 имеет внутренний диаметр, который имеет размер немного больший, чем у герметизирующего участка 34, чтобы обеспечивать опору конструкции, а также облегчать герметизацию соединения между модулем 12 батареи и жестким адаптером 22 для кабелепровода.
[0021] Пластиковая заслонка 58 соединена с металлическим фланцем 48 и включает в себя электрический соединитель 60, который проходит сквозь канал 56. Заслонка 58 обеспечивает опору для электрических взаимосвязывающих клеммных колодок 62 на печатной плате 30, причем эти клеммные колодки стыкуются со штырями, размещенными в жестком адаптере 22 для кабелепровода для того, чтобы электрически соединить модуль 12 батареи с беспроводным полевым устройством 10. Предпочтительно соединитель 60, в котором размещены контактные колодки 62, обеспечивает признаки закрепления клиньями, гарантирующие, что соединение между соединителем 60 и стыкующимся устройством в жестком адаптере 22 для кабелепровода может произойти лишь в единственном положении определенном поворотом. Это гарантирует то, что соединение может быть выполнено с правильной полярностью, а также это облегчает защиту электрических соединительных конструкций (штырей и гнезд в одном варианте осуществления) при соединении модуля 12 с жестким адаптером 22 для кабелепровода.
[0022] Печатная плата 30 может быть выполнена из любого подходящего материала для печатной платы и может поддерживать пару электрических соединительных конструкций (предпочтительно гнездовых соединителей для множества подпружиненных пальцев (например, коммерчески доступных от Mill-Max, Manufacturing Corporation of Oyster Bay, Нью Йорк)). Дополнительно печатная плата 30 включает в себя электрическую схему, чтобы гарантировать то, что модуль 12 удовлетворяет положению искробезопасности, например такому, как изложено выше. Схема (которая будет более подробно описана ниже со ссылкой на фиг.7) имеет признаки предохранителя (требуемого в некоторых батареях для искробезопасности) схемы ограничения тока, которая защищает предохранитель, и схемы прекращения подачи низкого напряжения, которая защищает против обратного заряда одного элемента относительно других, когда он разряжается. Модуль 12 батареи также включает в себя одну или более неперезаряжаемых батарей 64, которые электрически соединены со схемой, размещенной на печатной плате 30. Может быть использован любой подходящий химический состав для батареи, включая батареи и с жидкостными, и с сухими элементами. Однако поскольку емкость батарей обычно соответствует весу батарей, химический состав батареи, который предлагает более высокую удельную энергию, может быть преимущественным для вариантов осуществления настоящего изобретения в том отношении, что такие батареи будут отвечать на вибрацию системы и механические удары с меньшей инерцией.
[0023] В заключение модуль 12 также содержит кожух 66, в котором размещены металлический фланец 48, пластиковая заслонка 58, печатная плата 30 и батарея 64. Кожух 66 устанавливается или прикрепляется к пластине 44 для герметизации компонентов, находящихся внутри. Модуль 12 в соответствии с одним вариантом осуществления может включать в себя механические элементы, например винты или крышку с резьбой между кожухом 66 и пластиной 44, чтобы обеспечить возможность замены одной или более батарей 64 в модуле 12. Дополнительно такой простой демонтаж будет также облегчать ремонт или замену других компонентов внутри модуля 12. Однако в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения весь свободный объем внутри модуля 12 может быть заполнен заливочным материалом, представляя модуль в качестве модуля разового пользования, например, когда при выработке батареи 64 заменяется весь модуль. Дополнительно кожух 66 и пластина 44 могут быть изготовлены из проводящего пластика, чтобы рассеивать нарастающий статический заряд, таким образом устраняя возможную опасность поражения током.
[0024] Модуль 12 в соответствии с одним вариантом осуществления может быть установлен непосредственно на кабелепровод, например кабелепровод 20 полевого устройства. По этой причине любая вибрация или механические потрясения, которым подвергается полевое устройство 10, будут, в общем, передаваться на модуль 12 батареи. Эти вибрации и/или движения могут создавать механическое напряжение на физическом соединении между полевым устройством 10 и модулем 12 батареи. Для конструкции модуля 12 батареи сложно выдерживать условия вибрации, которым подвергаются полевые устройства, например полевое устройство 10. Типичные технические условия для периферийного устройства это условия стандарта IEC 60770 для трубопровода с высоким уровнем вибрации. Это входной уровень вибрации 3G. Модуль 12 не должен быть поврежден в течение такого испытания, и электрические внутренние соединения не должны перемещаться, т.е. штырь по отношению к гнезду. Если штырь перемещается относительно гнезда, будет происходить износ, а надежность соединения будет подвержена риску. Прототип варианта осуществления, проиллюстрированный со ссылкой на фиг.1 и 2, прошел испытание согласно стандарту IEC для трубопровода с высоким уровнем вибрации 3G без какого-либо видимого износа для внутреннего соединения штырей и гнезд.
[0025] На фиг.3 показан вид сверху в поперечном сечении модуля 112 батареи, установленного на кабелепровод 20 беспроводного полевого устройства 10 в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения. На фиг.3 одна или более батарей 164 электрически соединены с печатной платой 130, которая также соединена посредством проводников 132 с жестким адаптером 122 для кабелепровода. Модуль 112 отчасти отличается от модуля 12 (показанного на фиг.2) тем, что кожух 166 навинчивается на внутренний фланец 168, который имеет внутренний диаметр 170 и который вмещает жесткий адаптер 22 для кабелепровода. Как показано на фиг.3, также применяется упругое уплотнительное кольцо 36. В некоторых вариантах осуществления проводники 132 могут фактически проходить непосредственно через физическое соединение между жестким адаптером 122 для кабелепровода и модулем 112 и завершаться в соединителе 170, который соединяется непосредственно с панелью выводов полевого устройства.
[0026] В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения модуль батареи может быть установлен в местоположении с зазором с полевым устройством и может быть соединен с полевым устройством посредством кабельной сборки. На фиг.4 показан схематичный вид удаленно устанавливаемого модуля 212 батареи, соединенного с беспроводным полевым устройством 10 посредством кабельной сборки 214. Удаленно устанавливаемый модуль 212 батареи может быть установлен на стойку или стенку и т.п. и соединен посредством кабельной сборки 214 с кабельным каналом 20 полевого устройства 10. Такой вариант осуществления допускает, что полевое устройство может быть расположено в зоне с высокой температурой, а модуль 212 батареи может быть расположен в каком-либо более прохладном месте для продления срока эксплуатации, поскольку тепло значительно уменьшает срок эксплуатации батареи. Такой вариант осуществления также является пригодным для питания точек доступа. Такие беспроводные точки доступа являются полевыми устройствами, которые передают данные по беспроводной связи от полевых устройств ячеистой сети к шлюзовому устройству. Эти устройства обычно требуют больше энергии, чем стандартные полевые устройства, и могут выгодно использовать вариант батареи большей емкости. Другое преимущество варианта осуществления с удаленно устанавливаемым батарейным блоком, показанным на фиг.4, состоит в том, что замена батареи является более простой для полевых устройств, которые устанавливаются в труднодоступных местоположениях. Схемное решение и компоненты в удаленном модуле 212 батареи могут быть подобны или идентичны описанным в отношении фиг.2 и принципиальной схеме, описанной ниже в отношении фиг.7.
[0027] На фиг.5 показан общий вид модуля 312 батареи, устанавливаемого на полевое устройство, в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения. Модуль 312 батареи, в общем, имеет шаровидную форму и включает в себя металлический фланец 314 и соединитель 316, который соединен с подходящими структурами на жестком адаптере 22 для кабелепровода. Модуль 312 также включает в себя установочный винт, размещенный в канале установочного винта, для физического зацепления с суженной областью 32 на жестком адаптере 22 для кабелепровода.
[0028] На фиг.6 показан общий вид удаленно устанавливаемого модуля 412 батареи в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения. Удаленный модуль 412 включает в себя, в общем, прямоугольный элемент 414, внутри которого расположена батарея(и) и связанная схема. Дополнительно кабельная сборка 416 соединяет модуль 412 с подходящим устройством. Как проиллюстрировано на фиг.6, модуль 412 включает в себя фланец 418, который имеет множество отверстий для приема U-образных болтов 420 для установки модуля на трубу или другую подходящую структуру. Дополнительно удаленный модуль 412 также может иметь съемную крышку, чтобы можно было заменить батареи внутри модуля.
[0029] На фиг.7 показана принципиальная схема, которая может находиться на печатной плате 30, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Схема 500 соединяется с одной или более батареями на клеммах 502, 504. Предпочтительно расстояния между компонентами схемы 500 на печатной плате 30 соответствуют требованиям, отвечающим искробезопасности. Как проиллюстрировано на фиг.7, схема 500 содержит два основных участка. Участок от клемм 502, 504 до линии 506 по существу обеспечивает функцию прекращения подачи низкого напряжения. Выходной сигнал от контрольной схемы 508 приводит к открытию полевого транзистора 510 приблизительно при четырех вольтах. (Заметим, что двухэлементные батарейные блоки первоначально обеспечивают приблизительно 7,2 вольта.) Таким образом, когда напряжение блока достигает заданного порогового значения, батарейный блок полностью электрически разъединяется с полевым устройством. Участок схемы 500 между линией 506 и линией 512 обеспечивает функцию ограничения тока, которая способствует защите от прохождения тока через предохранитель 514. Схема ограничения тока защищает предохранитель 514 от перегорания при токах выше порогового значения предохранителя, но ниже допустимой границы искробезопасности. Это является особенно предпочтительным в вариантах осуществления, где модуль батареи является одноразовым, поскольку перегоревший предохранитель будет требовать замены всего модуля батареи.
[0030] Не смотря на то, что настоящее изобретение было описано со ссылками на предпочтительные варианты осуществления, специалистам в данной области техники ясно, что могут быть сделаны изменения по форме и содержанию, не выходя за пределы сущности и объема изобретения.

Claims (19)

1. Модульная сборка искробезопасного модуля питания, содержащая:
жесткий адаптер для кабелепровода, сконфигурированный для установки путем ввинчивания в кабелепровод полевого устройства;
корпус, соединенный с жестким адаптером для кабелепровода и физически поддерживаемый жестким адаптером для кабелепровода, причем корпус имеет внутреннюю часть;
по меньшей мере одну неперезаряжаемую батарею, размещенную в корпусе; и
внутреннюю схему искробезопасности, соединенную по меньшей мере с одной неперезаряжаемой батареей, причем схема искробезопасности сконфигурирована для предотвращения возникновения дуги, если штырьки или контакты электрического соединителя закорочены, при этом внутренняя схема искробезопасности соединена с электрическим соединителем, который сопряжен с общим соединителем в жестком адаптере для кабелепровода,
фиксирующий механизм, служащий для надежной фиксации корпуса на жестком адаптере для кабелепровода и для легкого удаления батарейного модуля при его замене;
при этом жесткий адаптер для кабелепровода предпочтительно является цилиндрическим и содержит уплотнительную часть, которая предпочтительно содержит уплотнительное кольцо для создания уплотнения от внешней среды между жестким адаптером для кабелепровода и по меньшей мере одной неперезаряжаемой батареей в корпусе, и
при этом жесткий адаптер для кабелепровода сконфигурирован для физического прикрепления модульной сборки искробезопасного модуля питания к полевому устройству, внешней к полевому устройству, и дополнительно сконфигурирован для размещения электрического соединения, которое обеспечивает соединение внутренней схемы искробезопасности и по меньшей мере одной неперезаряжаемой батареи с полевым устройством.
2. Модульная сборка искробезопасного модуля питания по п.1, в которой корпус содержит пластину и кожух, соединенные друг с другом.
3. Модульная сборка искробезопасного модуля питания по п.2, в которой пластина и кожух соединены с возможностью отсоединения.
4. Модульная сборка искробезопасного модуля питания по п.2, в которой внутренняя часть корпуса заполнена заливочным компаундом.
5. Модульная сборка искробезопасного модуля питания по п.2, в которой корпус дополнительно содержит металлический фланец, имеющий размеры, чтобы проходить поверх внешней поверхности жесткого адаптера для кабелепровода.
6. Модульная сборка искробезопасного модуля питания по п.5, дополнительно содержащая запирающий элемент, сконфигурированный для фиксации металлического фланца с жестким адаптером для кабелепровода.
7. Модульная сборка искробезопасного модуля питания по п.6, в которой элемент фиксации является установочным винтом.
8. Модульная сборка искробезопасного модуля питания по
п.6, в которой пластина включает в себя кольцевой обод, имеющий размеры для установки металлического фланца.
9. Модульная сборка искробезопасного модуля питания по п.1, в которой схема искробезопасности включает в себя предохранитель.
10. Модульная сборка искробезопасного модуля питания по п.9, в которой схема искробезопасности включает в себя токоограничивающую схему для ограничения тока, проходящего через предохранитель.
11. Модульная сборка искробезопасного модуля питания по п.1, дополнительно содержащая полевое устройство, имеющее кабелепровод для соединения с жестким адаптером для кабелепровода.
12. Модульная сборка искробезопасного модуля питания по п.11, в которой объем внутренней части корпуса является большим, чем внутренняя часть секции электроники полевого устройства.
13. Модульная сборка искробезопасного модуля питания по п.12, в которой по меньшей мере одна неперезаряжаемая батарея включает в себя множество неперезаряжаемых батарей, размещенных в корпусе.
14. Модульная сборка искробезопасного модуля питания по п.13, в которой указанное множество батарей является заменяемым.
15. Модульная сборка искробезопасного модуля питания по п.1, в которой жесткий адаптер для кабелепровода выполнен из металла.
16. Система полевого устройства в сочетании с удаленно устанавливаемым искробезопасным модулем питания по п.1,
содержащая:
полевое устройство, соединенное с технологическим процессом, причем полевое устройство имеет секцию электроники с кабелепроводом; и
батарейный модуль, размещенный на расстоянии от полевого устройства, причем батарейный модуль содержит размещенную в нем внутреннюю схему искробезопасности, а кабельная сборка соединяет батарейный модуль с кабелепроводом полевого устройства для питания полевого устройства.
17. Система по п.16, в которой по меньшей мере одна батарея размещена в батарейном модуле и является заменяемой.
18. Модульная сборка искробезопасного модуля питания, содержащая:
жесткий адаптер для кабелепровода, сконфигурированный для установки путем ввинчивания в кабелепровод полевого устройства;
корпус, соединенный с жестким адаптером для кабелепровода и физически поддерживаемый жестким адаптером для кабелепровода, причем корпус имеет внутреннюю часть;
по меньшей мере одну неперезаряжаемую батарею, размещенную в корпусе;
внутреннюю схему искробезопасности, сконфигурированную для обеспечения, если штырьки или контакты электрического соединителя закорочены, чтобы не возникала искра, причем схема искробезопасности соединена по меньшей мере с одной неперезаряжаемой батареей и внутренняя схема искробезопасности соединена с электрическим соединителем, который сопряжен с общим соединителем полевого устройства через жесткий адаптер для
кабелепровода,
фиксирующий механизм, служащий для надежной фиксации батарейного модуля на жестком адаптере для кабелепровода и для легкого удаления батарейного модуля при его замене;
при этом жесткий адаптер для кабелепровода предпочтительно является цилиндрическим и содержит уплотнительную часть, которая предпочтительно содержит уплотнительное кольцо для создания уплотнения от внешней среды между жестким адаптером для кабелепровода и по меньшей мере одной неперезаряжаемой батареей в корпусе, и
при этом жесткий адаптер для кабелепровода сконфигурирован для физического прикрепления модульной сборки искробезопасного модуля питания к полевому устройству, внешнего к полевому устройству, и дополнительно сконфигурирован для размещения в нем электрического соединения, которое обеспечивает соединение внутренней схемы искробезопасности и по меньшей мере одной неперезаряжаемой батареи с полевым устройством.
19. Модульная сборка искробезопасного модуля питания по п.18, в которой
по меньшей мере одна неперезаряжаемая батарея электрически связана с электрической схемой в корпусе;
жесткий адаптер для кабелепровода содержит электрические соединители, которые электрически связаны с электрической схемой.
RU2012134461/07A 2010-01-13 2010-10-27 Модульный искробезопасный блок питания полевого устройства RU2557076C2 (ru)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US29454110P 2010-01-13 2010-01-13
US61/294,541 2010-01-13
US12/900,659 US9040181B2 (en) 2010-01-13 2010-10-08 Modular intrinsically-safe field device power module
US12/900,659 2010-10-08
PCT/US2010/054229 WO2011087546A1 (en) 2010-01-13 2010-10-27 Modular intrinsically-safe field device power module

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012134461A RU2012134461A (ru) 2014-02-20
RU2557076C2 true RU2557076C2 (ru) 2015-07-20

Family

ID=44258785

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012134461/07A RU2557076C2 (ru) 2010-01-13 2010-10-27 Модульный искробезопасный блок питания полевого устройства

Country Status (8)

Country Link
US (2) US9040181B2 (ru)
EP (1) EP2524406B8 (ru)
JP (1) JP5755242B2 (ru)
CN (1) CN102362370B (ru)
BR (1) BR112012016993A2 (ru)
CA (1) CA2786582C (ru)
RU (1) RU2557076C2 (ru)
WO (1) WO2011087546A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2741329C2 (ru) * 2016-12-15 2021-01-25 Легран Франс Элемент электрического соединения

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9040181B2 (en) 2010-01-13 2015-05-26 Rosemount Inc. Modular intrinsically-safe field device power module
DE202010000110U1 (de) * 2010-02-01 2011-06-01 Bucyrus Europe GmbH, 44534 Eigensichere Anschlusseinheit mit Netzwerk-Schnittstelle, eigensicheres Gerät und Netzwerk-Schnittstelle hierfür
DE102010063783A1 (de) * 2010-12-21 2012-06-21 Endress + Hauser Process Solutions Ag Feldgerät mit einer Batterieeinheit
US8892034B2 (en) * 2012-06-26 2014-11-18 Rosemount Inc. Modular terminal assembly for wireless transmitters
US9743520B2 (en) 2012-12-11 2017-08-22 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Power module
JP6308354B2 (ja) * 2013-11-28 2018-04-11 横河電機株式会社 フィールド機器用モジュール
US9680261B2 (en) * 2014-06-11 2017-06-13 Honewell International Inc. Intrinsic safe in-line adaptor with integrated capacitive barrier for connecting a wireless module with antenna
US20160211556A1 (en) * 2015-01-20 2016-07-21 Itron, France Separable endpoints and methods of using the same
US11296370B2 (en) * 2015-12-03 2022-04-05 Eaglepicher Technologies, Llc Battery having high thermal conductivity case
US11226215B2 (en) * 2016-11-03 2022-01-18 Vega Grieshaber Kg Modular field device kit and method of assembly
CN108414976A (zh) * 2018-01-17 2018-08-17 石化盈科信息技术有限责任公司 防爆型蓝牙定位装置
US11950386B2 (en) * 2018-08-09 2024-04-02 Micro Motion, Inc. Explosion proof feed-through
US20230090299A1 (en) * 2021-09-23 2023-03-23 Rosemount Inc. Intrinsically safe, reusable, power module for field devices
US11879944B2 (en) * 2022-03-21 2024-01-23 Rosemount Inc. Wireless process variable transmitter with removable power module

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007098222A2 (en) * 2006-02-21 2007-08-30 Rosemount Inc. Industrial process field device with energy limited battery assembly

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7035773B2 (en) 2002-03-06 2006-04-25 Fisher-Rosemount Systems, Inc. Appendable system and devices for data acquisition, analysis and control
US6799984B2 (en) * 2002-05-31 2004-10-05 Mine Safety Appliances Company Connectors, instrument assemblies and methods of connecting or disconnecting electrical connections under power
US6680690B1 (en) 2003-02-28 2004-01-20 Saab Marine Electronics Ab Power efficiency circuit
US6925419B2 (en) 2003-05-16 2005-08-02 Fisher-Rosemount Systems, Inc. Intrinsically safe field maintenance tool with removable battery pack
US8538560B2 (en) 2004-04-29 2013-09-17 Rosemount Inc. Wireless power and communication unit for process field devices
US7262693B2 (en) 2004-06-28 2007-08-28 Rosemount Inc. Process field device with radio frequency communication
US8160535B2 (en) 2004-06-28 2012-04-17 Rosemount Inc. RF adapter for field device
CN100344468C (zh) 2004-12-09 2007-10-24 中国科学院自动化研究所 一种轮胎压力温度检测器及其安装方法
CN101765954B (zh) 2007-05-02 2013-05-22 罗斯蒙德公司 具有改进的电池组组件的工业过程现场设备
US8193784B2 (en) 2007-06-15 2012-06-05 Fisher Controls International Llc Bidirectional DC to DC converter for power storage control in a power scavenging application
RU2460195C2 (ru) 2007-06-15 2012-08-27 Фишер Контролз Интернешнел Ллс Преобразователь постоянного тока в постоянный с регулируемым напряжением на входе, использующийся для отбора мощности
US7847703B2 (en) * 2008-11-18 2010-12-07 Rosemount Inc. Universal process transmitter connector
US9040181B2 (en) 2010-01-13 2015-05-26 Rosemount Inc. Modular intrinsically-safe field device power module

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007098222A2 (en) * 2006-02-21 2007-08-30 Rosemount Inc. Industrial process field device with energy limited battery assembly

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2741329C2 (ru) * 2016-12-15 2021-01-25 Легран Франс Элемент электрического соединения

Also Published As

Publication number Publication date
CA2786582C (en) 2015-02-24
US9040181B2 (en) 2015-05-26
EP2524406B1 (en) 2016-08-31
US20110171497A1 (en) 2011-07-14
RU2012134461A (ru) 2014-02-20
CN102362370A (zh) 2012-02-22
CN102362370B (zh) 2014-01-15
BR112012016993A2 (pt) 2016-04-19
JP5755242B2 (ja) 2015-07-29
JP2013515334A (ja) 2013-05-02
US9520599B2 (en) 2016-12-13
CA2786582A1 (en) 2011-07-21
EP2524406A1 (en) 2012-11-21
US20150244002A1 (en) 2015-08-27
EP2524406B8 (en) 2016-12-14
WO2011087546A1 (en) 2011-07-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2557076C2 (ru) Модульный искробезопасный блок питания полевого устройства
RU2420832C2 (ru) Полевое устройство производственного процесса с энергетически ограниченной батарейной сборкой
CN110023678B (zh) 用于危险位置灯具的天线
CN101765954B (zh) 具有改进的电池组组件的工业过程现场设备
RU2556753C2 (ru) Беспроводной измерительный передатчик со сменным модулем
RU2363076C2 (ru) Аккумуляторная система электропитания с внутренней самозащитой для подземных горных работ
US11990798B2 (en) Line replaceable unit (LRU) sensor systems for motors and other machines
EP4016093A1 (en) Smart energy meter housing
WO2023049067A1 (en) Intrinsically safe, reusable, power module for field devices