RU2776257C2 - Internally safe explosion-proof encoder - Google Patents
Internally safe explosion-proof encoder Download PDFInfo
- Publication number
- RU2776257C2 RU2776257C2 RU2020112163A RU2020112163A RU2776257C2 RU 2776257 C2 RU2776257 C2 RU 2776257C2 RU 2020112163 A RU2020112163 A RU 2020112163A RU 2020112163 A RU2020112163 A RU 2020112163A RU 2776257 C2 RU2776257 C2 RU 2776257C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- zone
- side walls
- encoder
- protective
- sensor
- Prior art date
Links
- 230000001681 protective Effects 0.000 abstract 5
- 238000005192 partition Methods 0.000 abstract 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 abstract 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
Images
Abstract
Description
Перекрестная ссылка на родственную заявку Cross-reference to related application
[0001] Настоящая заявка испрашивает приоритет заявки США № 15/691,429, поданной 30 августа 2017, которая включена в настоящий документ посредством ссылки во всей своей полноте.[0001] This application claims priority in US Application No. 15/691,429, filed August 30, 2017, which is incorporated herein by reference in its entirety.
Предшествующий уровень техники Prior Art
[0002] По меньшей мере некоторые известные системы датчиков положения, используемые в опасных средах, включают в себя датчики, расположенные в корпусе высокого давления. Такая известная конфигурация требует, чтобы валы вращения изготавливались с чрезвычайно малыми допусками, что может быть трудоемким, отнимающим много времени и/или дорогостоящим. Более того, такая известная конфигурация приводит к ограниченным ударным и вибрационным характеристикам, что делает датчики с модульной конструкцией непригодными для использования с известными взрывоустойчивыми датчиками положения. Дополнительно, известные датчики положения с встроенными подшипниками характеризуются сниженной долговечностью, не имеют возможностей диагностики и/или программирования. Другие известные системы датчиков положения, используемые в опасных средах, включают в себя датчики, находящиеся в нежелательно большом корпусе.[0002] At least some known position sensor systems used in hazardous environments include sensors located in a pressure vessel. This known configuration requires that the rotation shafts be manufactured to extremely close tolerances, which can be labor intensive, time consuming and/or costly. Moreover, such a known configuration results in limited shock and vibration performance, which makes sensors with a modular design unsuitable for use with known explosion-proof position sensors. Additionally, known position sensors with built-in bearings are characterized by reduced durability, lack of diagnostic and/or programming capabilities. Other known position sensor systems used in hazardous environments include sensors located in an undesirably large housing.
Краткое описание сущности изобретенияBrief description of the essence of the invention
[0003] Примеры раскрытия обеспечивают кодер, который может использоваться в опасных средах действенным, эффективным и безопасным образом. Внутренне безопасный, взрывоустойчивый кодер включает в себя корпус, включающий в себя множество боковых стенок и защитную перегородку. Боковые стенки включают в себя первый набор из одной или нескольких боковых стенок, определяющих первую зону, и второй набор из одной или нескольких боковых стенок, определяющих вторую зону. Защитная перегородка имеет первую поверхность, ориентированную в направлении первой зоны, и вторую поверхность, ориентированную в направлении второй зоны. Защитная перегородка имеет сквозное отверстие датчика в ней между первой зоной и второй зоной. Кодер включает в себя узел стека (штабеля) плат, включающий в себя интерфейсное устройство и защитный проводной ввод (проходной изолятор) на множестве высот (уровней). Узел стека плат может позиционироваться так, что интерфейсное устройство и первая часть защитного проводного ввода находятся в первой зоне, вторая часть защитного проводного ввода проходит через отверстие датчика между первой зоной и второй зоной. Защитный проводной ввод может присоединяться к устройству датчика во второй зоне. Кодер включает в себя крышку, сконфигурированную, чтобы входить в зацепление с первым набором из одной или нескольких боковых стенок, так что крышка герметизирует (изолирует) первую зону от внешней среды.[0003] The examples of the disclosure provide an encoder that can be used in hazardous environments in an efficient, effective and safe manner. An internally safe, explosion-proof encoder includes a housing including a plurality of side walls and a protective baffle. The side walls include a first set of one or more side walls defining a first zone and a second set of one or more side walls defining a second zone. The protective baffle has a first surface oriented towards the first zone and a second surface oriented towards the second zone. The protective partition has a through hole of the sensor in it between the first zone and the second zone. The encoder includes a board stack (stack) assembly, which includes an interface device and a protective wire entry (bushing insulator) at a plurality of heights (levels). The card stack assembly can be positioned such that the interface device and the first part of the protective wire gland are in the first zone, the second part of the protective wire gland passes through the sensor hole between the first zone and the second zone. The protective wire lead may be connected to the sensor device in the second zone. The encoder includes a lid configured to engage with a first set of one or more side walls such that the lid seals (isolates) the first zone from the outside.
[0004] В другом аспекте, обеспечена система датчиков положения. Система датчиков положения включает в себя датчик положения и кодер, коммуникативно соединяемый с датчиком положения. Кодер включает в себя корпус, определяющий первую зону и вторую зону, узел стека плат в первой зоне и крышку, сконфигурированную, чтобы изолировать первую зону от внешней среды. Узел стека плат имеет множество высот (уровней).[0004] In another aspect, a position sensor system is provided. The position sensor system includes a position sensor and an encoder communicatively connected to the position sensor. The encoder includes a housing defining a first zone and a second zone, a card stack assembly in the first zone, and a cover configured to isolate the first zone from the outside. The Board Stack node has many heights (levels).
[0005] В еще одном аспекте, обеспечен способ для обеспечения внутренне безопасного кодера для использования с одним или несколькими устройствами датчика. Способ включает в себя сборку узла стека плат, включающего в себя интерфейсное устройство и защитный проводной ввод на множестве высот (уровней), и позиционирование узла стека плат так, что интерфейсное устройство и первая часть защитного проводного ввода находятся в первой зоне, определяемой корпусом, а вторая часть защитного проводного ввода проходит между первой зоной и второй зоной, определяемой корпусом. Корпус включает в себя защитную перегородку, отграничивающую первую зону от второй зоны. Способ включает в себя присоединение крышки к корпусу, так что крышка изолирует первую зону от внешней среды, и присоединение защитного проводного ввода к устройствам датчика во второй зоне.[0005] In yet another aspect, a method is provided for providing an intrinsically secure encoder for use with one or more sensor devices. The method includes assembling a board stack assembly, including an interface device and a protective wiring gland at a plurality of heights (levels), and positioning the board stack assembly such that the interface device and the first part of the protective wiring gland are in the first zone defined by the housing, and the second part of the protective wire entry passes between the first zone and the second zone defined by the housing. The housing includes a protective baffle delimiting the first zone from the second zone. The method includes attaching a cover to a housing such that the cover isolates the first zone from the outside environment, and connecting a protective wire lead to sensor devices in the second zone.
[0006] Настоящее краткое описание сущности изобретения предназначено для того, чтобы ввести выбор понятий в упрощенной форме, которые дополнительно описаны ниже в подробном описании. Настоящее краткое описание сущности изобретения не предназначено идентифицировать ключевые признаки или обязательные признаки заявленного предмета, а также не предназначено, чтобы использоваться в качестве помощи при определении объема заявленного предмета.[0006] The present Summary is intended to introduce a selection of terms in a simplified form, which are further described below in the Detailed Description. This summary is not intended to identify key features or essential features of the claimed subject matter, nor is it intended to be used as an aid in determining the scope of the claimed subject matter.
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
[0007] Фиг. 1 представляет собой вид сбоку взятой только в качестве примера системы датчиков положения.[0007] FIG. 1 is a side view of an exemplary position sensor system only.
[0008] Фиг. 2 представляет собой вид с торца системы датчиков положения, показанной на фиг. 1.[0008] FIG. 2 is an end view of the position sensor system shown in FIG. one.
[0009] Фиг. 3 представляет собой вид в поперечном сечении взятого только в качестве примера взрывоустойчивого кодера, который может использоваться с системой датчиков положения, такой как система датчиков положения, показанная на фиг. 1.[0009] FIG. 3 is a cross-sectional view of an exemplary exemplary encoder that can be used with a position sensor system such as the position sensor system shown in FIG. one.
[0010] Фиг. 4 представляет собой вид в изомерии снизу взрывоустойчивого кодера, показанного на фиг. 3.[0010] FIG. 4 is an isomeristic bottom view of the explosion proof encoder shown in FIG. 3.
[0011] Фиг. 5 представляет собой вид в изометрии взятого только в качестве примера узла стека плат, который может располагаться в кодере, таком как взрывоустойчивый кодер, показанный на фиг. 3.[0011] FIG. 5 is an isometric view of an exemplary card stack assembly that may be located in an encoder, such as the explosion proof encoder shown in FIG. 3.
[0012] Фиг. 6 представляет собой вид сверху узла стека плат, показанного на фиг. 5.[0012] FIG. 6 is a plan view of the card stack assembly shown in FIG. 5.
[0013] Фиг. 7 представляет собой вид в изометрии взятого только в качестве примера устройства датчика, которое может использоваться с системой датчиков положения, такой как система датчиков положения, показанная на фиг. 1, кодером, таким как взрывоустойчивый кодер, показанный на фиг. 3, или узлом стека плат, таким как узел стека плат, показанный на фиг. 5.[0013] FIG. 7 is an isometric view of an exemplary sensor device that can be used with a position sensor system, such as the position sensor system shown in FIG. 1 with an encoder such as the explosion proof encoder shown in FIG. 3 or a card stack node such as the card stack node shown in FIG. 5.
[0014] Фиг. 8 представляет собой блок-схему последовательности операций взятого только в качестве примера способа обеспечения внутренне безопасного, взрывоустойчивого кодера для использования с одним или несколькими устройствами датчика.[0014] FIG. 8 is a flowchart of an exemplary only method for providing an intrinsically safe, explosion-proof encoder for use with one or more sensor devices.
[0015] Соответствующие ссылочные позиции указывают соответствующие части на всех чертежах.[0015] Corresponding reference numbers indicate the corresponding parts throughout the drawings.
Подробное описание Detailed description
[0016] Предмет, описанный здесь, относится, в общем, к системам датчиков и, более конкретно, к внутренне безопасным, взрывоустойчивым кодерам. Примеры раскрытия могут использоваться для определения одного или нескольких параметров, ассоциированных с контролируемым объектом, таким как ротор. Примеры, описанные здесь, включают в себя защитную перегородку, которая обеспечивает возможность контроля объекта в опасной среде, например, области, где имеются взрывчатый газ, пыль или волокна. Дополнительно, примеры, описанные здесь, включают в себя устройство ограничения энергии и защитный проводной ввод, который ограничивает электрическую энергию, передаваемую в опасную среду. Использование устройства ограничения энергии и ассоциированной с ним схемы уменьшает или полностью устраняет необходимость помещать датчик и/или подшипник внутри корпуса под давлением, позволяя монтировать датчик вне корпуса под давлением и/или без подшипника. Устройство ограничения энергии и ассоциированная с ним схема могут включать в себя, например, гальванический изолятор, который уменьшает или устраняет необходимость в безотказном или высоконадежном заземлении, и/или защитный проводной ввод, который обеспечивает возможность управления или распределения энергии и/или коммуникации, передаваемой через защитную перегородку, в то же время поддерживая целостность корпуса под давлением. Таким образом, примеры раскрытия обеспечивают возможность контроля одного или нескольких объектов для широкого разнообразия применений, включая, но без ограничения, нефтяное и газовое бурение, восстановление нефтяных и газовых скважин, гидравлический разрыв пласта, химическую обработку, окраску, производство взрывчатых веществ, обработку угля, добычу угля, транспортировку зерна и хранение зерна. [0016] The subject matter described herein relates generally to sensor systems and more specifically to intrinsically safe, explosion-proof encoders. The disclosure examples may be used to define one or more parameters associated with a controlled object, such as a rotor. Examples described herein include a security barrier that allows for monitoring of an object in a hazardous environment, such as an area where explosive gas, dust, or fibers are present. Additionally, the examples described herein include an energy limiting device and a protective wiring that limits electrical energy transmitted to a hazardous environment. The use of an energy limiting device and associated circuitry reduces or completely eliminates the need to place the transmitter and/or bearing inside the pressurized housing, allowing the transmitter to be mounted outside the pressurized housing and/or without the bearing. The power limiting device and its associated circuitry may include, for example, a galvanic isolator that reduces or eliminates the need for a fail-safe or high-reliability ground connection, and/or a protective wiring that allows control or distribution of power and/or communications transmitted over baffle while maintaining the integrity of the pressurized enclosure. Thus, the examples of the disclosure provide the ability to control one or more objects for a wide variety of applications, including, but not limited to, oil and gas drilling, oil and gas well rehabilitation, hydraulic fracturing, chemical processing, painting, explosives production, coal processing, coal mining, grain transportation and grain storage.
[0017] Фиг. 1 и 2 показывают взятую только в качестве примера систему 100 датчиков положения. Система 100 датчиков положения включает в себя узел 110 ротора и взрывоустойчивый кодер 120. Фиг. 3 и 4 показывают кодер 120. В то время как примеры описаны здесь для использования с узлом 110 ротора, взрывоустойчивый кодер 120 может использоваться с любым устройством, контролируемым с использованием одного или нескольких датчиков.[0017] FIG. 1 and 2 show, by way of example only, a
[0018] Узел 110 ротора включает в себя ротор 122 и вал 124, проходящий аксиально от ротора 122. В некоторых примерах, узел 110 ротора соединен с двигателем (не показан) и приводится им в действие. Ротор 122 и вал 124 сконфигурированы, чтобы вращаться вокруг оси вращения 126 (показана на фиг. 2), проходящей через осевой центр ротора 122 и вала 124.[0018] The
[0019] Ротор 122, например, может быть намагничен в одном или нескольких местоположениях вдоль своей периферийной поверхности 128, чтобы обеспечивать возможность контроля узла 110 ротора (например, посредством кодера 120). В некоторых примерах, намагниченные поверхности включают в себя инкрементную или "INC" дорожку (с приростом), сконфигурированную, чтобы обеспечивать заданное число импульсов, пропорциональное повороту узла 110 ротора, и/или абсолютную или "Z" дорожку, сконфигурированную, чтобы обеспечивать один индексный импульс на оборот. Альтернативно, намагниченное местоположение может находиться на любой другой поверхности узла 110 ротора, которая позволяет системе 100 датчиков положения функционировать, как описано здесь.[0019]
[0020] Как показано на фиг. 3, кодер 120 включает в себя корпус 130, определяющий первую зону 132 и вторую зону 134. Корпус 130 может включать в себя, например, множество боковых стенок, включающих в себя первый набор из одной или нескольких боковых стенок 136, определяющих первую зону 132, и второй набор из одной или нескольких боковых стенок 138, определяющих вторую зону 134. Одна боковая стенка (например, цилиндрическая боковая стенка) может включать в себя первый набор из одной боковой стенки 136 и второй набор из одной боковой стенки 138, при этом первый набор из одной боковой стенки 136 может представлять собой первую часть одной боковой стенки, которая определяет первую зону 132, и второй набор из одной боковой стенки 138 может представлять собой вторую часть одной боковой стенки, которая определяет вторую зону 134. В некоторых примерах, корпус 130 включает в себя защитную перегородку 140, имеющую первую поверхность 142, ориентированную в направлении первой зоны 132, и вторую поверхность 144, ориентированную в направлении второй зоны 134. Защитная перегородка 140 может проходить, например, в поперечном направлении через полость, определяемую корпусом 130 между противоположными боковыми стенками (например, левой стенкой и правой стенкой, передней стенкой и задней стенкой). В некоторых примерах, первый набор боковых стенок 136 и/или защитная перегородка 140 сконфигурированы, чтобы препятствовать внутреннему воспламенению и удерживать взрыв в первой зоне 132.[0020] As shown in FIG. 3,
[0021] В некоторых примерах, кодер 120 включает в себя крышку 146, соединяемую с корпусом 130 в верхней торцевой части 148 корпуса 130. Крышка 146 может проходить, например, поперек входного отверстия, определяемого верхней частью первого набора боковых стенок 136. В некоторых примерах, крышка 146 изолирует и/или экранирует первую зону 132 от внешней среды и/или внешнюю среду от первой зоны 132. Один или несколько соединительных механизмов 150 (показаны на фиг. 1-3) могут использоваться, чтобы закреплять крышку 146 на первом наборе боковых стенок 136. Примерные соединительные механизмы 150 могут включать в себя, без ограничения, винт, проходящий через отверстие, определенное в крышке 146, и/или отверстие, определенное в корпусе 130, и тому подобное.[0021] In some examples,
[0022] Как показано на фиг. 3, крышка 146 включает в себя головку 152 и хвостовик 154, проходящий от головки 152. В некоторых примерах, верхняя часть хвостовика 154 определяет канавку 156, проходящую по периметру хвостовика 154. Канавка 156 может быть выполнена с размерами, в форме и/или сконфигурирована так, чтобы принимать герметизирующий механизм 158, который герметизирует или заполняет промежуток между корпусом 130 и крышкой 146. Примерные герметизирующие механизмы 158 могут включать в себя, без ограничения, прокладку, уплотнительное кольцо и тому подобное. Дополнительно, нижняя часть головки 152 определяет паз 160, проходящий по периметру головки 152. Паз 160 позволяет съемным образом соединять крышку 146 с корпусом 130. Паз 160 может быть выполнен с размерами, в форме и/или сконфигурирован так, чтобы принимать объект для использования при поднятии крышки 146 от корпуса 130. Дополнительно, паз 160 допускает деформирование по меньшей мере части крышки 146 без нарушения целостности пламягасящего зазора, определенного между крышкой 146 и корпусом 130. Таким образом, паз 160 может уменьшать вероятность физического повреждения крышки 146 и/или корпуса 130, вызванного механическим воздействием (например, при попытке отсоединить крышку 146 от корпуса 130).[0022] As shown in FIG. 3,
[0023] Как показано на фиг. 4, кодер 120 включает в себя один или несколько датчиков 162, соединяемых с корпусом 130 в нижней торцевой части 164 корпуса 130. Датчики 162 могут быть позиционированы, например, во второй зоне 134. В некоторых примерах, датчики 162 связаны с одной или несколькими внутренними поверхностями 166 второго набора боковых стенок 138 и/или второй поверхностью 144 защитной перегородки 140.[0023] As shown in FIG. 4,
[0024] Датчики 162 сконфигурированы, чтобы обнаруживать объект, активность объекта и/или параметр, ассоциированный с объектом. Нижняя торцевая часть 164 может быть расположена и/или ориентирована, например, в направлении узла 110 ротора (показан на фиг. 1 и 2), так что датчики 162 выровнены с периферийной поверхностью 128 ротора 122. Таким образом, датчики 162 могут обнаруживать один или несколько объектов на периферийной поверхности 128 (например, дорожку INC, дорожку Z) и выводить один или несколько сигналов или импульсов, соответствующих обнаруженным объектам. [0024] The
[0025] Обнаруженные объекты позволяют идентифицировать один или несколько параметров, ассоциированных с узлом 110 ротора. Примерные параметры могут включать в себя, например, положение, угол, направление перемещения и/или величину перемещения. В некоторых примерах, датчики 162 представляют собой или включают в себя один или несколько встречно-штыревых магниторезистивных элементов датчика, которые обеспечивают односторонние двухфазные или дифференциальные выводы. Например, датчики 162 могут обеспечивать один или несколько инкрементных (с приростом) электрических импульсных выходных сигналов (например, "A", "B", "А Quad B"), указывающих инкрементный (с приростом) поворот в ответ на магнитные шаблоны, ассоциированные с дорожкой INC, и/или один или несколько индексных электрических импульсных выходных сигналов (например, "Z") в ответ на магнитные шаблоны, ассоциированные с дорожкой Z. Альтернативно, датчики 162 могут включать в себя датчик на эффекте Холла, оптический датчик и/или любое другое устройство датчика, которое позволяет системе 100 датчиков положения функционировать, как описано здесь.[0025] Detected objects allow you to identify one or more parameters associated with the
[0026] Как показано на фиг. 2 и 3, кодер 120 включает в себя один или несколько кабельных портов 168. Кабельный порт 168 может быть выполнен, например, в одной из первого набора боковых стенок 136 для обеспечения доступа к первой зоне 132. Кабельные порты 168 могут быть выполнены с размерами, в форме и/или сконфигурированы так, чтобы принимать с их помощью один или несколько проводов или кабелей (не показаны). В некоторых примерах, кабельный порт 168 обеспечивает доступ к полости в корпусе 130. Кабельные порты 168 позволяют системе 100 датчиков положения осуществлять связь с одним или несколькими внешними устройствами (например, системой управления). Параметры, ассоциированные с узлом 110 ротора, например, могут сообщаться при помощи системы управления.[0026] As shown in FIG. 2 and 3, the
[0027] Как показано на фиг. 1 и 4, кодер 120 включает в себя один или несколько индикаторов 170 диагностики, которые идентифицируют функциональность системы 100 датчиков положения и представляют одну или несколько индикаций, соответствующих идентифицированной функциональности. Индикаторы 170 диагностики могут включать в себя, например, один или несколько светоизлучающих диодов (LED). Индикаторы 170 диагностики могут быть запрограммированы, чтобы индицировать, например, одну или несколько ошибок монтажа, включая короткое замыкание, неправильное соединение (например, оставляющее выходной сигнал несоединенным), приложение обратной мощности и/или приложение мощности к соединению выходного сигнала. В некоторых примерах, кодер 120 включает в себя одну или несколько схем линейного возбудителя и/или защиты монтажа, которые предотвращают или уменьшают вероятность повреждения из-за коротких замыканий, приложения обратной мощности и/или приложения мощности к соединению выходного сигнала.[0027] As shown in FIG. 1 and 4,
[0028] В некоторых примерах, кодер 120 включает в себя один или несколько монтажных механизмов 172 (показаны на фиг. 1-3), которые позволяют монтировать кодер 120 на внешней поверхности (например, поверхности другого устройства). Монтажные механизмы 172 могут обеспечивать множество вариантов монтажа для применения в разнообразных машинах. Монтажные механизмы 172 могут представлять собой или включать в себя, например, один или несколько контактов, проходящих от внешней поверхности кодера 120 и включающих в себя одно или несколько отверстий 174 (показаны на фиг. 1 и 3), выполненных с размерами, в форме и/или сконфигурированных так, чтобы принимать один или несколько соединительных механизмов (например, болтов, винтов) для соединения кодера 120 с другим устройством. Как показано на фиг. 2, монтажный механизм 172 может позиционироваться в удаленном углу 176, определяемом нижней поверхностью 178 одной из первого набора боковых стенок 136 и задней поверхностью 180 одной из второго набора боковых стенок 138.[0028] In some examples,
[0029] Фиг. 5 и 6 показывают примерный узел 200 стека плат, который может располагаться в корпусе 130. Узел 200 стека плат имеет множество высот (уровней) 202 (показаны на фиг. 6), которые обеспечивают то, что узел 200 стека плат имеет меньшую площадь у основания. Узел 200 стека плат может включать в себя, например, одну или несколько печатных плат (PCB) 204 и один или несколько электронных компонентов, связанных с PCB 204, которые выполнены с размерами, в форме и/или ориентированы так, чтобы подгоняться к первой зоне 132 (показано на фиг. 3).[0029] FIG. 5 and 6 show an exemplary
[0030] В некоторых примерах, узел 200 стека плат включает в себя интегрированное интерфейсное устройство 206 на первом уровне 208 (показано на фиг. 6), защитный проводной ввод 210 на втором уровне 212 (показан на фиг. 6) и один или несколько поддерживающих механизмов 214, проходящих между первым уровнем 208 и вторым уровнем 212. Интерфейсное устройство 206 может представлять собой, например, терминальный блок, соединяемый с одним или несколькими внешними компонентами. В некоторых примерах, узел 200 стека плат включает в себя один или несколько встроенных анкеров или опор 215 напротив интерфейсного устройства 206, которые обеспечивают структурную поддержку интерфейсному устройству 206. Опоры 215 могут быть, например, литыми, изолированными и/или инкапсулированными. [0030] In some examples, the
[0031] Защитный проводной ввод 210 соединяет один или несколько элементов в первой зоне 132 с одним или несколькими элементами во второй зоне 134. В некоторых примерах, защитный проводной ввод 210 имеет гладкую стенку, которая позволяет защитному проводному вводу 210 проскальзывать через отверстие датчика при сборке кодера 120. Защитный проводной ввод 210 может представлять собой или включать в себя, например, линейный вкладыш (бушинг) и/или противопожарную вставку, сконфигурированные, чтобы герметизировать отверстие датчика в защитной перегородке 140, так что первая зона 132 и вторая зона 134 в целом экранированы друг от друга. В некоторых примерах, узел 200 стека плат собирается как модуль с интерфейсным устройством 206 для облегчения сборки кодера 120.[0031]
[0032] Поддерживающие механизмы 214 сконфигурированы, чтобы обеспечивать структурную поддержку PCB 204 и/или электронным компонентам (например, интерфейсному устройству 206, защитному проводному вводу 210). Поддерживающий механизм 214 может включать в себя первую торцевую часть 216, скрепленную с корпусом 130 (показан на фиг. 1-4), например, и вторую торцевую часть 218, соединенную с кассетой 220 PCB. В некоторых примерах, PCB 204 включает в себя одно или несколько монтажных отверстий 222 (показаны на фиг. 5), которые обеспечивают возможность прохождения через них одного или нескольких соединительных механизмов (например, проставки, прокладки) для монтажа на внутреннюю поверхность корпуса 130 (например, внутреннюю поверхность первого набора боковых стенок 136). Поддерживающие механизмы 214 могут быть покрыты литым, изолирующим или инкапсулирующим компаундом.[0032]
[0033] Узел 200 стека плат также включает в себя трансформатор 224, однопроводной коммуникационный интерфейс 226 и устройство 228 ограничения энергии (показаны на фиг. 6). Устройство 228 ограничения энергии может использоваться или конфигурироваться так, чтобы изолировать однопроводной коммуникационный интерфейс 226 от трансформатора 224. Устройство 228 ограничения энергии образует барьер между внутренне безопасной частью узла 200 стека плат и остальным узлом 200 стека плат. Устройство 228 ограничения энергии может представлять собой, например, оптический изолятор, гальванический изолятор, зенеровский барьер и тому подобное. Величина электрической энергии, передаваемой в потенциально опасную среду или запасаемой в ней (например, электрической энергии, передаваемой или запасаемой в датчике 162), может быть ограничено, например, устройством 228 ограничения энергии. В некоторых примерах, внешний источник питания соединен с узлом 200 стека плат (например, через интерфейсное устройство 206), и устройство 228 ограничения энергии ограничивает величину энергии, передаваемой на защитный проводной ввод 210, который отделен, изолирован и/или защищен. Таким образом, один или несколько электронных компонентов, соединенных с однопроводным коммуникационным интерфейсом 226, могут принимать контролируемую, внутренне безопасную величину мощности. Однопроводной коммуникационный интерфейс 226 может проходить, например, через защитный проводной ввод 210.[0033] The
[0034] В некоторых примерах, однопроводной коммуникационный интерфейс 226 использует одну линию данных плюс опорное заземление для двунаправленной связи. Однопроводной коммуникационный интерфейс 226 позволяет одному или нескольким электронным компонентам (например, датчику 162), соединенным с однопроводным коммуникационным интерфейсом 226, работать через управляемый трансформатор на заданном номинальном напряжении.[0034] In some examples, single
[0035] Источник питания может обеспечивать сверхширокий диапазон электрической энергии, и устройство 228 ограничения энергии обеспечивает высокую степень электрической изоляции между опасными секциями (например, в датчике 162 или защитном проводном вводе 210) и неопасными секциями схемы (например, в другом электрическом компоненте, соединенном с узлом 200 стека плат). В некоторых примерах, устройство 228 ограничения энергии снижает потребность в высоконадежном заземлении. Соединительная плата (ICB) 229, соединенная с трансформатором 224 и/или устройством 228 ограничения энергии, может находиться на третьей высоте 230 (показана на фиг. 6), отличной от первой высоты 208 и/или второй высоты 212. ICB 229 представляет собой, включает в себя или соединена с устройством подключения проводов, физически отделяющим незащищенную часть узла 200 стека плат от защищенной части узла 200 стека плат. В некоторых примерах, ICB 229 соединена с одним или несколькими проводами 231 (показаны на фиг. 6), которые разнесены от одного или нескольких электронных компонентов, которые находятся на высоте иной, чем высота ICB 229 (например, интерфейсное устройство 206, трансформатор 224). Провода 231 могут быть скреплены, например, чтобы облегчать поддержание положения и/или ориентации проводов 231.[0035] The power supply can provide an ultra-wide range of electrical energy, and the
[0036] Узел 200 стека плат может быть позиционирован в кодере 120 с интерфейсным устройством 206 рядом или смежно с портом (например, кабельным портом 168) и защитным проводным вводом 210 рядом или смежно с другим портом (например, отверстием датчика в защитной перегородке 140). Защитный проводной ввод 210 позволяет формировать или собирать узел 200 стека плат в глухой полости при поддержании естественно безопасного интервала разнесения. Защитный проводной ввод 210 может соединяться, например, с одним или несколькими датчиками 162. В некоторых примерах, защитный проводной ввод 210 проходит через отверстие датчика в защитной перегородке 140, так что первая часть защитного проводного ввода 210 находится в первой зоне 132, а вторая часть защитного проводного ввода 210 проходит между первой зоной 132 и второй зоной 134 (показана на фиг. 3). Отверстие датчика позволяет соединять защитный проводной ввод 210 с одним или несколькими датчиками 162 во второй зоне 134.[0036] The
[0037] Как показано на фиг. 7, датчики 162 представляют собой узел стека датчиков, имеющий множество высот 232, которые позволяют подгонять одну или несколько PCB 234 и один или несколько электронных компонентов, связанных с PCB 234, к второй зоне 134 (показана на фиг. 3). В некоторых примерах, датчики 162 включают в себя первый датчик 236, расположенный и/или ориентированный так, чтобы обнаруживать дорожку INC или дорожку Z на периферийной поверхности 128 ротора 122 (показана на фиг. 1 и 2), и второй датчик 238 (показан на фиг. 7), расположенный и/или ориентированный так, чтобы обнаруживать другие из дорожки INC или дорожки Z. Альтернативно, датчики 162 могут включать в себя любой тип датчика (например, оптический, магнитный, на эффекте Холла), который позволяет кодеру 120 функционировать, как описано здесь. Первый датчик 236 и/или второй датчик 238 могут осуществлять связь с одним или несколькими электронными компонентами, связанными с PCB 204 узла стека плат, например, через защитный проводной ввод 210.[0037] As shown in FIG. 7,
[0038] В некоторых примерах, узел стека датчиков включает в себя один или несколько светопроводов 240 (показаны на фиг. 4), проходящих между светоизлучающим диодом или LED (например, индикатором 170 диагностики) на PCB 234 и одной из второго набора боковых стенок 138. Индикаторы 170 диагностики могут идентифицировать, например, функциональность узла стека датчиков и представлять одну или несколько индикаций, соответствующих идентифицированной функциональности. Таким образом, пользователь может визуально идентифицировать функциональность узла 200 стека плат и/или узла стека датчиков на внешней поверхности корпуса 130. В некоторых примерах, индикаторы 170 диагностики ограничены по мощности (например, трансформатором 224 и/или устройством 228 ограничения энергии).[0038] In some examples, the sensor stack assembly includes one or more light lines 240 (shown in FIG. 4) extending between a light emitting diode or LED (eg, diagnostic indicator 170) on the
[0039] Фиг. 8 показывает операции способа 300 обеспечения внутренне безопасного кодера (например, кодера 120), который может использоваться с одним или несколькими устройствами датчика (например, датчиком 162). Способ 300 включает в себя сборку узла 200 стека плат в операции 310. Узел 200 стека плат собирается, например, чтобы включать в себя интерфейсное устройство 206 и линейный вкладыш (например, защитный проводной ввод 210) на множестве высот (например, высотах 208 и 212, соответственно).[0039] FIG. 8 shows the operations of a
[0040] Узел 200 стека плат позиционируется в операции 320 таким образом, что интерфейсное устройство 206 и первая часть защитного проводного ввода 210 находятся в первой зоне 132, определяемой корпусом 130 взрывоустойчивого кодера 120, а вторая часть защитного проводного ввода 210 проходит между первой зоной 132 и второй зоной 134, определяемой корпусом 130 взрывоустойчивого кодера 120. В некоторых примерах, корпус 130 включает в себя первый набор боковых стенок 136, определяющих первую зону 132, второй набор боковых стенок 138, определяющих вторую зону 134, и интегрированную защитную перегородку 140, отграничивающую первую зону 132 от второй зоны 134.[0040] The
[0041] Крышка 146 соединяется с корпусом 130 в операции 330 таким образом, что крышка 146 изолирует первую зону 132 от внешней среды. В некоторых примерах, крышка 146 позиционируется во входном отверстии, определяемом первым набором боковых стенок 136, для соединения крышки 146 с корпусом 130. Входное отверстие может сообщаться текучей средой с первой зоной 132, например. В некоторых примерах, соединительный механизм 150 прочно связывает крышку 146 с корпусом 130.[0041]
[0042] Защитный проводной ввод 210 связывается с одним или несколькими датчиками 162 во второй зоне 134 в операции 340. В некоторых примерах, защитная перегородка 140 имеет отверстие датчика между первой зоной 132 и второй зоной 134, которое позволяет связывать защитный проводной ввод 210 с датчиками 162 во второй зоне 134. То есть, защитный проводной ввод 210 может проходить через отверстие датчика, так что первая часть защитного проводного ввода 210 находится в первой зоне 132, а вторая часть защитного проводного ввода 210 проходит через отверстие датчика между первой зоной 132 и второй зоной 134.[0042] The
[0043] Трансформатор 224, устройство 228 ограничения энергии и однопроводной коммуникационный интерфейс 226 в первой зоне 132 используются, чтобы подавать питание и ограниченные по мощности сигналы вне корпуса 130 на один или несколько датчиков 162 во второй зоне 134 внутренне безопасным образом. То есть, датчики 162 соединены с трансформатором 224 и электроникой приемника (например, кодером 120) посредством низкоимпедансных, помехоустойчивых соединений через взрывоустойчивый интерфейс. Например, трансформатор 224 и/или устройство 228 ограничения энергии может использоваться, чтобы передавать 40 миллиампер (мА) для питания инкрементного (с приростом) датчика и/или 20 мА для питания индексного датчика и принимать сигналы "A" и "B" от инкрементного (с приростом) датчика (например, через однопроводной коммуникационный интерфейс 226) и/или сигнал "Z" от индексного датчика (например, через однопроводной коммуникационный интерфейс 226). Однопроводной коммуникационный интерфейс 226 и один или несколько сигналов, передаваемых через однопроводной коммуникационный интерфейс 226 (например, сигнал "A", сигнал "B" и/или сигнал "Z"), изолированы.[0043]
[0044] В некоторых примерах, первый набор боковых стенок 136 включает в себя множество кабельных портов 168, устанавливаемых в них. Кабельные порты 168 сообщаются по текучей среде, например, с первой зоной 132. В некоторых примерах, кабельные порты 168 включают в себя первое отверстие в первой стенке первого набора боковых стенок 136, и второе отверстие во второй стенке первого набора боковых стенок 136, напротив первой стенки.[0044] In some examples, the first set of
[0045] Однопроводной коммуникационный интерфейс 226 и устройство 228 ограничения энергии позволяют кодеру 120 осуществлять связь с одним или несколькими внешними устройствами (например, системой управления) посредством одного или нескольких проводов, проходящих через кабельные порты 168 внутренне безопасным образом. В некоторых примерах, один или несколько индикаторов 170 диагностики сконфигурированы, чтобы идентифицировать функциональность узла 200 стека плат и представлять одну или несколько индикаций, соответствующих идентифицированной функциональности. Индикаторы 170 диагностики могут включать в себя, например, один или несколько светоизлучающих диодов (LED), связанных с узлом 200 стека плат. [0045] Single-
[0046] В некоторых примерах, защитный проводной ввод 210 электрически соединяется с узлом 200 стека плат, когда он формируется вне корпуса 130. Этот узел вставляется в корпус 130. Однопроводной коммуникационный интерфейс 226 проходит через защитный проводной ввод 210 и/или защитный барьер (например, защитную перегородку 140), пока фланец защитного проводного ввода 210 не дойдет до защитной перегородки 140, и закрепляется с помощью удерживающего устройства (например, стопорного кольца) на удаленной стороне. Проводники могут быть припаяны или электрически соединены со стеком PCB (например, PCB 234) датчика вне корпуса. Затем, этот узел стека датчиков скрепляется с корпусом 130 во второй зоне 134.[0046] In some examples,
[0047] Примеры, описанные здесь, включают в себя корпус и защитную перегородку, разделяющую полость, определяемую корпусом, на первую контролируемую зону и вторую зону, открытую к внешней среде. Печатная плата (PCB) может быть скомпонована или собрана в стек для обеспечения возможности располагать электронные компоненты в первой зоне. Узел стека плат включает в себя интегрированное устройство ограничения энергии, которое обеспечивает внутренне безопасную защиту для одного или нескольких электронных компонентов, связанных с узлом стека плат, включая один или несколько датчиков с модульной конструкцией, без нарушения первой зоны и/или без потребности во внешней проводке. Использование защитной перегородки для отделения первой зоны от второй зоны снижает потребность в герметичности вокруг ротора и/или датчика, дополнительно обеспечивая возможность использования описанных примеров с датчиками с модульной конструкцией. Таким образом, способы и системы конструирования и защиты, описанные здесь, пригодны для использования в опасных средах с датчиками с модульной конструкцией действенным, эффективным и безопасным образом.[0047] The examples described herein include a housing and a protective baffle separating the cavity defined by the housing into a first controlled zone and a second zone open to the outside. A printed circuit board (PCB) may be arranged or stacked to allow electronic components to be located in the first zone. The Card Stack Assembly includes an integrated power limiting device that provides intrinsically safe protection for one or more electronic components associated with the Card Stack Assembly, including one or more sensors with a modular design, without violating the first zone and/or without the need for external wiring. . The use of a baffle to separate the first zone from the second zone reduces the need for sealing around the rotor and/or sensor, further allowing the described examples to be used with modular sensors. Thus, the construction and protection methods and systems described herein are suitable for use in hazardous environments with modular sensors in an efficient, effective and safe manner.
[0048] В некоторых примерах, операции, проиллюстрированные на чертежах, могут быть реализованы как инструкции программного обеспечения, закодированные на считываемом компьютером носителе, в аппаратных средствах, запрограммированных или спроектированных для выполнения операций, или с использованием того и другого. Например, аспекты раскрытия могут быть реализованы как система на чипе или другая схема, включающая в себя множество взаимно соединенных, электропроводных элементов.[0048] In some examples, the operations illustrated in the drawings may be implemented as software instructions encoded on a computer-readable medium, in hardware programmed or designed to perform the operations, or both. For example, aspects of the disclosure may be implemented as a system on a chip or other circuitry including a plurality of interconnected, electrically conductive elements.
[0049] Порядок исполнения или выполнения операций в примерах раскрытия, проиллюстрированного и описанного в настоящем документе, не является обязательным, если не определено иным образом. То есть, операции могут выполняться в любом порядке, если не определено иным образом, и примеры раскрытия могут включать в себя больше или меньше операций, чем раскрыто здесь. Например, следует иметь в виду, что исполнение или выполнение конкретной операции перед, одновременно или после другой операции находится в пределах объема аспектов раскрытия.[0049] The order of execution or execution of operations in the examples of the disclosure illustrated and described herein is optional, unless otherwise specified. That is, the operations may be performed in any order unless otherwise specified, and examples of disclosure may include more or fewer operations than disclosed here. For example, it should be understood that performing or performing a particular operation before, at the same time, or after another operation is within the scope of the aspects of the disclosure.
[0050] При представлении элементов настоящего изобретения или его примеров, формы единственного числа, слова “этот” и “упомянутый” предназначены обозначать, что имеется один или несколько элементов. Более того, ссылки на “вариант осуществления” или “пример” настоящего изобретения не должны интерпретироваться как исключающие существование дополнительных вариантов осуществления или примеров, которые также включают в себя изложенные признаки. Термины “содержащий”, “включающий в себя” и “имеющий” подразумеваются инклюзивными и обозначают, что могут существовать дополнительные элементы, отличные от перечисленных элементов. Фраза “одно или несколько из следующего: A, B и C” означает “по меньшей мере одно из A и/или по меньшей мере одно из B и/или по меньшей мере одно из C”.[0050] When presenting elements of the present invention or examples thereof, the singular form, the words "this" and "mentioned" are intended to indicate that there is one or more elements. Moreover, references to an “embodiment” or “example” of the present invention should not be interpreted as excluding the existence of additional embodiments or examples that also include the recited features. The terms "comprising", "including" and "having" are meant to be inclusive and mean that there may be additional elements other than the listed elements. The phrase "one or more of the following: A, B and C" means "at least one of A and/or at least one of B and/or at least one of C".
[0051] Исходя из подробного описания изобретения, должно быть очевидно, что модификации и вариации возможны без отклонения от объема изобретения, как определено в прилагаемой формуле изобретения. Так как различные изменения могут выполняться в вышеописанных конструкциях, продуктах и способах без отклонения от объема изобретения, подразумевается, что все, содержание приведенного выше описания, также все признаки, показанные на прилагаемых чертежах, должны интерпретироваться как иллюстративные, а не в ограничивающем смысле.[0051] Based on the detailed description of the invention, it should be obvious that modifications and variations are possible without deviating from the scope of the invention, as defined in the attached claims. Since various changes can be made to the above structures, products and methods without departing from the scope of the invention, it is understood that everything contained in the above description, as well as all features shown in the accompanying drawings, should be interpreted as illustrative and not in a limiting sense.
[0052] Хотя аспекты изобретения были описаны в терминах различных примеров с их ассоциированными операциями, специалисту в данной области техники должно быть понятно, что комбинация операций из любого числа разных примеров также находится в пределах объема аспектов раскрытия.[0052] Although aspects of the invention have been described in terms of various examples with their associated operations, one skilled in the art will appreciate that a combination of operations from any number of different examples is also within the scope of the aspects of the disclosure.
Claims (21)
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US15/691,429 US10641624B2 (en) | 2017-08-30 | 2017-08-30 | Intrinsically-safe, explosion-proof encoder |
| US15/691,429 | 2017-08-30 | ||
| PCT/US2018/048741 WO2019046526A1 (en) | 2017-08-30 | 2018-08-30 | Instrinsically-safe, explosion-proof encoder |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2020112163A RU2020112163A (en) | 2021-09-30 |
| RU2020112163A3 RU2020112163A3 (en) | 2022-03-11 |
| RU2776257C2 true RU2776257C2 (en) | 2022-07-15 |
Family
ID=
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5954526A (en) * | 1996-10-04 | 1999-09-21 | Rosemount Inc. | Process control transmitter with electrical feedthrough assembly |
| US6062095A (en) * | 1997-06-09 | 2000-05-16 | Magnetrol International | Dual compartment instrument housing |
| US6109979A (en) * | 1997-10-31 | 2000-08-29 | Micro Motion, Inc. | Explosion proof feedthrough connector |
| US6331674B1 (en) * | 2000-03-31 | 2001-12-18 | Micro Motion, Inc. | Explosion proof terminal block housing that may be opened |
| US20090311975A1 (en) * | 2008-06-17 | 2009-12-17 | Vanderaa Joel D | Wireless communication adapter for field devices |
| RU2518201C1 (en) * | 2010-03-03 | 2014-06-10 | Дайболд, Инкорпорейтед | Explosion-proof safe-deposit |
| US20160128213A1 (en) * | 2014-10-30 | 2016-05-05 | Hengstler Gmbh | Explosion-proof housing for a sensor |
| EP2622255B1 (en) * | 2010-09-30 | 2017-04-12 | General Electric Company | Cryogenic fuel storage system for an aircraft |
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5954526A (en) * | 1996-10-04 | 1999-09-21 | Rosemount Inc. | Process control transmitter with electrical feedthrough assembly |
| US6062095A (en) * | 1997-06-09 | 2000-05-16 | Magnetrol International | Dual compartment instrument housing |
| US6109979A (en) * | 1997-10-31 | 2000-08-29 | Micro Motion, Inc. | Explosion proof feedthrough connector |
| US6331674B1 (en) * | 2000-03-31 | 2001-12-18 | Micro Motion, Inc. | Explosion proof terminal block housing that may be opened |
| US20090311975A1 (en) * | 2008-06-17 | 2009-12-17 | Vanderaa Joel D | Wireless communication adapter for field devices |
| RU2518201C1 (en) * | 2010-03-03 | 2014-06-10 | Дайболд, Инкорпорейтед | Explosion-proof safe-deposit |
| EP2622255B1 (en) * | 2010-09-30 | 2017-04-12 | General Electric Company | Cryogenic fuel storage system for an aircraft |
| US20160128213A1 (en) * | 2014-10-30 | 2016-05-05 | Hengstler Gmbh | Explosion-proof housing for a sensor |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111386633B (en) | Intrinsically safe explosion-proof encoder | |
| US7875797B2 (en) | Housing with display—and/or operating-element | |
| US9541428B2 (en) | Interface between a sensor unit and an explosion resistant housing | |
| CN110546346A (en) | pressure bulkhead structure with integrated selective electronic switching circuit, pressure-isolating enclosure containing such selective electronic switching circuit, and method of making same | |
| RU2557076C2 (en) | Modular intrinsically safe power supply unit of field device | |
| EP3123118B1 (en) | Process variable transmitter with removable terminal block | |
| US10670433B2 (en) | Housing for a field device | |
| SE505801C2 (en) | Cabinets for holding electronic equipment connectable to machines or power tools | |
| IL172532A (en) | System for communicating with electronic device within a sealed vessel | |
| US10873790B2 (en) | Measuring device, transmitter housing and method for producing a measuring device | |
| RU2776257C2 (en) | Internally safe explosion-proof encoder | |
| CA2290927C (en) | Transmitter housing | |
| US20160141775A1 (en) | Plug assembly | |
| US11125588B2 (en) | Measuring device, transmitter housing and method for producing a measuring device | |
| AU2010331849B2 (en) | Plug-in module for controllers of mobile working machines | |
| CN113574570B (en) | Apparatus and method for tamper detection | |
| US20190115686A1 (en) | Sealed electrical plug connector arrangement | |
| US11605918B2 (en) | Protection device for a plug-in connection | |
| CN115699701A (en) | Panel mounted network switch for ingress protective enclosure | |
| US20050030036A1 (en) | Side entry leak protection for sondes | |
| US6866545B2 (en) | Electrical cordset with integral signal conditioning circuitry | |
| CN112703374A (en) | Sensor device with a housing and at least one-axis vibration sensor | |
| CN107432092B (en) | Housing for electronic device | |
| EP1080617B1 (en) | Arrangement and method for protection against electrical interference | |
| CN102651952B (en) | Circuits System |