ПЕРЕДАТЧИК ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПАРАМЕТРА С ДИСПЛЕЕМ Российский патент 2014 года по МПК G01D11/24 

Область техники

Настоящее изобретение относится к передатчикам для управления промышленными процессами, относящимся к типу, предусматривающему применение в промышленных системах обработки или оперативного контроля. Более конкретно, настоящее изобретение относится к передатчикам для управления промышленными процессами, включающим в себя дисплей.

Предшествующий уровень техники

Передатчики для управления промышленными процессами применяются в промышленных процессах для измерения технологического параметра. Примеры технологических параметров включают в себя температуру, давление, расход, уровень, pH и т.д. Как правило, передатчики для управления промышленными процессами находятся в удаленных местах и отправляют информацию в централизованное место, такое, как диспетчерская. Некоторые передатчики для управления промышленными процессами также включают в себя локальный дисплей для отображения информации на передатчиках.

Во многих случаях, передатчики для управления процессами находятся в неблагоприятных условиях окружающей среды. Дисплей должен быть подключен к некоторой схеме в передатчике для управления технологическим процессом так, чтобы это подходило для эксплуатации в таких условиях окружающей среды.

Краткое изложение существа изобретения

Передатчик технологического параметра, имеющий дисплей, для использования при измерении технологического параметра промышленного процесса включает в себя дисплей. Передатчик содержит корпус, датчик технологического параметра, сконфигурированный с возможностью воспринимать технологический параметр промышленного процесса, схему передатчика, подключенную к датчику технологического параметра, сконфигурированную с возможностью обеспечения выходного сигнала передатчика, и соединительный элемент в корпусе, сконфигурированный с возможностью подключения к схеме передатчика. Первый поворотный соединитель на соединительном элементе включает в себя множество первых проводников. Дисплей включает в себя второй поворотный соединитель, имеющий множество вторых проводников. Множества первых и вторых проводников сконфигурированы с возможностью электрического соединения друг с другом.

Краткое описание чертежей

В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов воплощения изобретения со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых:

Фиг. 1 изображает упрощенную схему промышленного процесса, включающую в себя передатчик технологического параметра в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг. 2 изображает вид с пространственным разнесением деталей передатчика технологического параметра согласно фиг. 1.

Фиг. 3 изображает частичное поперечное сечение передатчика согласно фиг. 1, иллюстрирующее дисплей.

Фиг. 4А и 4В изображают общий вид сзади и спереди, соответственно, с пространственным разнесением деталей дисплея согласно фиг. 3.

Фиг. 5 изображает поперечное сечение дисплея в соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения.

Фиг. 6А и 6В изображают общий вид спереди и сзади, соответственно, с пространственным разнесением деталей дисплея согласно фиг. 5.

Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения

В настоящем изобретении предложен передатчик технологического параметра, включающий в себя дисплей для локального отображения информации. Передатчик сконфигурирован с возможностью передачи информации в локальное место, такое, как диспетчерская, при этом сам передатчик находится в удаленном месте. Фиг. 1 изображает упрощенную схему системы 10 управления промышленным процессом или его оперативного контроля, предназначенной для применения при оперативном контроле технологической текучей среды в промышленном процессе, или управления ею. На фиг. 1 передатчик 12 изображен подключенным к диспетчерской 14 посредством двухпроводного контура 16 управления процессом. Вместе с тем, можно применять другие технологии связи, такие, как беспроводные технологии, другие конфигурации проводки и т.д. Типичные двухпроводные контуры управления процессами включают в себя контуры управления, рассчитанные на ток 4-20 мА, которые могут переносить цифровую информацию в дополнение к аналоговым данным, переносимым как аналоговое представление посредством тока, или в качестве альтернативы им. Диспетчерская 14 управления процессом изображена в виде источника 14А питания (источника напряжения) и сопротивления 14В. Тот же двухпроводной контур управления процессом можно использовать так же как отдельный источник питания для электрической схемы в передатчике 12. Кроме того, связь может осуществляться через беспроводной контур управления процессом, в котором происходит беспроводная передача информации с использованием, например, технологий радиочастотной связи. Передатчик 12 технологического параметра показан подключенным к технологическому трубопроводу 18 и в этом варианте осуществления сконфигурирован с возможностью измерения технологического параметра технологической текучей среды в трубопроводе 18. Возможные технологические параметры включают в себя температуру, давление, расход, уровень и т.д.

Передатчик 12 технологического параметра включает в себя корпус 20, который сконфигурирован с возможностью заключать в себя схемы передатчика 12. Передатчик 12 также включает в себя модуль 22 дисплея, который герметизирован внутри корпуса 20 торцевой крышкой 24. В конфигурации, показанной на фиг. 1, корпус 20 передатчика технологического параметра имеет цилиндрическую форму, так что торцевая крышка 24 имеет круглую форму и сочленена с корпусом 20 посредством резьбы.

В соответствии с вариантами осуществления, на фиг. 2 представлено изображение с пространственным разнесением деталей передатчика 12 технологического параметра, иллюстрирующее дисплей или показывающее модуль 22 дисплея и торцевую крышку 24. Как изображено на фиг. 2, передатчик 12 технологического параметра включает в себя датчик 40 технологического параметра, сконфигурированный с возможностью воспринимать технологический параметр технологической текучей среды. Измерительная схема 42 в передатчике 12 подключена к датчику 40 технологического параметра и сконфигурирована с возможностью обеспечения выходного сигнала в клеммный блок 44 в корпусе 20. Клеммный блок 44 включает в себя соединители 46, которые подключены к двухпроводному контуру 16 управления процессом. Измерительная схема 42 может быть сконфигурирована с возможностью передачи информации, которая относится к воспринимаемому технологическому параметру, по двухпроводному контуру 16 управления процессом. Хотя показан двухпроводной контур управления процессом, можно использовать любой подходящий контур управления процессом, включая тот, в котором используется технология беспроводной связи.

Как показано на фиг. 2, модуль 22 дисплея содержит монтажную плату или аналогичную плату, которая содержит находящийся на ней дисплей 50. В дисплее 50 возможно использование любой подходящей технологии отображения, например, возможны жидкокристаллические компоненты, светоизлучающие диодные элементы и т.д. Дисплей 50 может быть выровнен с окном 52, находящимся в торцевой крышке 24, вследствие чего дисплей 50 виден сквозь нее. Модуль 22 дисплея включает в себя круглый соединитель 60, сконфигурированный с возможностью подключения к круглому соединителю 62 в клеммном блоке 44. Как подробнее описывается ниже, соединители 60 и 62 могут быть герметизированы при подключении их друг к другу. Модуль 22 дисплея выполнен с возможностью поворота вокруг клеммного блока 44 у соединителей 60 и 62. В этой конфигурации элемент 60 показан как выступающий или удлиненный штырь или штифт, а элемент 62 изображен как гнездо или розетка, сконфигурированная с возможностью приема штыря.

Во время эксплуатации возможно проникновение влаги в корпус 20. Более конкретно, корпус 20 включает в себя две части. Часть 20A может подвергаться воздействию влаги или других факторов окружающей среды. Вместе с тем, часть 20B герметизирована внутренней стенкой 70, которая содержит клеммный блок 44, расположенный в части 20А.

Контур 16 управления процессом изображен как двухпроводной контур управления процессом. Однако можно использовать любую подходящую технологию контуров, включая беспроводную технологию. В случае двухпроводного контура управления процессом, схему в передатчике 12 технологического параметра можно питать энергией, принятой из контура 16. Контур 16 можно также использовать для сообщения информации, например, когда контур 16 может передавать аналоговое, посредством тока, представление воспринимаемого технологического параметра. Схема в передатчике 12 может управлять током контура, например, в диапазоне от 4 до 20 мА, чтобы таким образом представить воспринимаемый технологический параметр. Цифровые данные также можно модулировать по току и использовать для связи со схемой в диспетчерской 14. Возможные технологии связи включают в себя протокол связи HART®, протокол связи FieldBus или другие. Как описано выше, такие технологии включают в себя технологии беспроводной связи.

В типичных конструкциях предшествующего уровня техники модуль 22 дисплея электрически подключен к клеммному блоку 44 с помощью многоштифтового электрического соединителя и соответствующего гнезда. Однако для того, чтобы придать такой конфигурации герметичность и способность поворачивать модуль 22 дисплея, требуются многочисленные штифты и розетки в разных ориентациях и местах. Дополнительно, трудно герметизировать электрическое соединение от окружающей среды. В соответствии с одним вариантом осуществления изобретения, на фиг. 3 представлен вид в разрезе передатчика 12 технологического параметра, где показан модуль 22 дисплея, подключенный к клеммному блоку 44 в корпусе 20. Как изображено на фиг. 3, соединитель 60 представляет собой удлиненный соединитель, имеющий множество электрических проводников 60A, 60B и 60C, а соединитель 62 изображен как розетка, имеющая множество проводников 62A, 62B и 62C, сконфигурированных с возможностью сопряжения с соответствующими проводниками на соединителе 60. Как изображено на фиг. 3, уплотнение 80 дисплея сконфигурировано с возможностью сопряжения с уплотнением 82 клеммного блока, чтобы тем самым герметизировать соединители 60 и 62. Отметим, что оба соединителя 60 и 62 имеют скругленные или круглые поперечные сечения, так что модуль 22 дисплея можно поворачивать относительно клеммного блока 44 вокруг соединителей 60 и 62.

На фиг. 4А и 4В представлены соответствующие изображения сзади и спереди с пространственным разнесением деталей модуля 22 дисплея и клеммного блока 44. На фиг. 4A и 4B также изображены соединители 60 и 62 и их соответствующие уплотнения 80 и 82. На фиг. 4A также изображены клеммы 90, которые подключены к двухпроводному контуру управления процессом, показанному на фиг. 1 и 2.

В одной конфигурации, каждый из соединителей 60 и 62 включает в себя эти три раздельных контакта или проводника. Эти контакты используются для обеспечения информации в дисплей 50 и управления им посредством измерительной схемы 42. Например, это может обеспечить оператору локальный дисплей, связанный с измеряемым технологическим параметром, диагностической информацией, калибровочной информацией и т.д. По желанию, можно использовать любое количество электрических контактов. Каждый из контактов в соответствующих соединителях 60/62 отделен изолятором для предотвращения короткого замыкания. При этой конфигурации, модуль 22 дисплея можно легко поворачивать относительно клеммного блока 44, чтобы достичь желаемой ориентации. Уплотнения 80 и 82 могут быть изготовлены с использованием любых подходящих материалов, таких, как материал, обладающий некоторой эластичностью, например, резина, пластик или аналогичный материал, и должны быть сконфигурированы с возможностью плотной посадки их друг на друга с обеспечением желательной герметичности.

На фиг. 5 изображено поперечное сечение модуля 22 дисплея и клеммного блока 44, иллюстрирующее еще одну возможную конфигурацию соединителей согласно настоящему изобретению. На фиг. 6А и 6В представлены изображения спереди и сзади, соответственно, с пространственным разнесением деталей конфигурации. На фиг. 5, 6А и 6В, модуль 22 дисплея включает в себя соединитель 110, который содержит множество подпружиненных проводников 112. Эти проводники 112 расположены с возможностью сопряжения с электрическими проводниками 116 соединителя 114 на клеммном блоке 44. Эти фигуры также иллюстрируют уплотнения 120 и 122, которые содержат круглый фланец и уплотнительное кольцо круглого поперечного сечения, соответственно. Уплотнительное кольцо 122 круглого поперечного сечения находится внутри круглого фланца, тем самым герметизируя соединители 110 и 114 от окружающей среды. Как говорилось в связи с предыдущим вариантом осуществления, отдельные проводники 112 и 116 отделены электрическими изоляторами, и по желанию можно применять любое количество соединителей. В этих вариантах осуществления, модуль 22 дисплея изображен как включающий в себя кнопки 100 для дополнительного обеспечения пользовательского ввода в дисплей 50. Измерительная схема 42, показанная на фиг. 2, может оперативно контролировать работу кнопок 100 посредством электрических проводников 112/116. При этой конфигурации, модуль 22 дисплея можно поворачивать относительно клеммного блока 44, если это желательно, также обеспечивая конфигурацию, которую можно легко герметизировать от окружающей среды.

Хотя настоящее изобретение описано со ссылками на предпочтительные варианты осуществления, специалисты в данной области техники поймут, что в рамках существа и объема изобретения можно изменять его форму и конкретные детали. В том смысле, в каком он употребляется здесь, термин «круглые соединители» относится к соединителям, показанным на фиг. 3, 4A, 4B, 5, 6A и 6B, ходя индивидуальные соединители могут быть некруглыми в некоторых конфигурациях. Скажем, в примере соединителей 110 и 114, эти соединители сами являются круглыми с имеющимся у них фланцем или уплотнением 120. Такие соединители также можно назвать «поворотными». Хотя показаны лишь две возможные конфигурации, настоящее изобретение не ограничивается этими конфигурациями, и можно применить любой соединитель, который обеспечивает поворот для нескольких электрических соединений. В одном варианте осуществления, поворот включает в себя непрерывное вращение. Модуль 22 дисплея может включать в себя дополнительные компоненты для крепления модуля 22 дисплея к клеммному блоку 44. Например, на фиг. 6A показаны фланцы 130, которые могут быть прижаты к внешней окружной поверхности модуля 22 дисплея. Поворотный соединитель может находиться на любой стороне стенки клеммного блока, а не ограничивается показанной здесь конфигурацией. Хотя показан конкретно клеммный блок, дисплей может быть подключен посредством какого-либо соединительного элемента.

Предложенная группа изобретений относится к передатчикам для управления промышленными процессами. Передатчик технологического параметра для использования при измерении технологического параметра промышленного процесса включает в себя дисплей, корпус, датчик технологического параметра, сконфигурированный с возможностью воспринимать технологический параметр промышленного процесса, схему передатчика, сконфигурированную с возможностью обеспечения выходного сигнала передатчика, и соединительный элемент в корпусе, сконфигурированный с возможностью подключения к схеме передатчика. Первый поворотный соединитель на соединительном элементе включает в себя множество первых проводников. Модуль дисплея включает в себя второй поворотный соединитель, имеющий множество вторых проводников. Множества первых и вторых проводников сконфигурированы с возможностью электрического соединения друг с другом. Указанное устройство реализует соответствующий способ подключения дисплея к клеммному блоку. Данные изобретения позволяют эксплуатировать передатчик технологического параметра в неблагоприятных условиях окружающей среды. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Передатчик технологического параметра, имеющий дисплей, для использования при измерении технологического параметра промышленного процесса, содержащий:
корпус, имеющий внутреннюю стенку, которая разделяет внутреннюю полость корпуса на первую часть, которая может подвергаться воздействию окружающей среды, и вторую, герметизированную часть;
датчик технологического параметра, сконфигурированный с возможностью воспринимать технологический параметр промышленного процесса;
схему передатчика, подключенную к датчику технологического параметра и сконфигурированную с возможностью обеспечения выходного сигнала передатчика;
клеммный блок в первой части корпуса, сконфигурированный с возможностью подключения к схеме передатчика, причем клеммный блок установлен на внутренней стенке;
первый поворотный соединитель на соединительном элементе, включающий в себя множество первых проводников, причем первый поворотный соединитель установлен на клеммном блоке и находится в первой части; и
модуль дисплея, имеющий установленный на нем дисплей и второй поворотный соединитель, имеющий множество вторых проводников, подключенных к дисплею, причем множество первых проводников сконфигурировано с возможностью электрического соединения с множеством вторых проводников, при этом модуль дисплея выполнен с возможностью поворота вокруг соединительного элемента у первого и второго соединителей.

2. Передатчик технологического параметра по п.1, в котором, по меньшей мере, один из первого и второго поворотных соединителей содержит выступающий штырь, а другой из первого и второго поворотных соединителей содержит гнездо, сконфигурированное с возможностью приема выступающего штыря.

3. Передатчик технологического параметра по п.2, в котором множество проводников штыря содержит множество продольных пространственно разнесенных проводников, разделенных изолятором.

4. Передатчик технологического параметра по п.1, включающий в себя уплотнение, проходящее вокруг первого и второго поворотных соединителей.

5. Передатчик технологического параметра по п.1, в котором клеммный блок включает в себя соединители, сконфигурированные с возможностью подключения к двухпроводному контуру управления процессом.

6. Передатчик технологического параметра по п.1, в котором, по меньшей мере, один из первого и второго поворотных соединителей содержит множество концентричных электропроводных колец, а другой из первого и второго проводников содержит множество радиально разнесенных электрических контактов, сконфигурированных с возможностью электрического соединения с множеством электропроводных колец.

7. Передатчик технологического параметра по п.1, в котором модуль дисплея включает в себя ввод, сконфигурированный с возможностью приема данных, вводимых вручную.

8. Передатчик технологического параметра по п.7, в котором первый поворотный соединитель электрически соединен с вводом посредством второго поворотного соединителя.

9. Способ подключения дисплея к клеммному блоку в передатчике технологического параметра, относящемся к типу, предусматривающему использование в промышленном процессе, содержащий этапы, на которых:
размещают клеммный блок в первой части корпуса;
обеспечивают внутреннюю стенку в корпусе, ограничивающую первую часть, которая может подвергаться воздействию окружающей среды, и вторую, герметизированную часть;
воспринимают технологический параметр с использованием датчика технологического параметра;
осуществляют прием технологического параметра от датчика технологического параметра с использованием схемы измерения и выдачу в ответ на это выходного сигнала передатчика;
обеспечивают первый поворотный соединитель на клеммном блоке, включающий в себя множество проводников;
устанавливают клеммный блок на внутреннюю стенку и размещают в первой части;
обеспечивают дисплей, имеющий установленный на нем элемент отображения и второй поворотный соединитель, имеющий множество вторых проводников;
соединяют первый поворотный соединитель со вторым поворотным соединителем, тем самым обеспечивая электрическое соединение между первым и вторым электрическими проводниками; и
размещают торцевую крышку на корпусе.

10. Способ по п.9, в котором, по меньшей мере, один из первого и второго поворотных соединителей содержит выступающий штырь, а другой из первого и второго поворотных соединителей содержит гнездо, сконфигурированное с возможностью приема выступающего штыря.

11. Способ по п.10, в котором множество проводников штыря содержит множество продольных пространственно разнесенных проводников, разделенных изолятором.

12. Способ по п.9, предусматривающий уплотнение, проходящее вокруг первого и второго поворотных соединителей.

13. Способ по п.9, в котором клеммный блок конфигурируют с возможностью подключения к двухпроводному контуру управления процессом.

14. Способ по п.9, в котором, по меньшей мере, один из первого и второго поворотных соединителей содержит множество концентричных электропроводных колец, а другой из первого и второго проводников содержит множество радиально разнесенных электрических контактов, сконфигурированных с возможностью электрического соединения с множеством электропроводных колец.

15. Способ по п.9, в котором модуль дисплея включает в себя ввод, сконфигурированный с возможностью приема данных, вводимых вручную.

16. Способ по п.15, в котором первый поворотный соединитель электрически соединяют с вводом посредством второго поворотного соединителя.