СОЕДИНЕНИЕ С УМЕНЬШЕННЫМ НАПРЯЖЕНИЕМ ДЛЯ КОРПУСА ПРОМЫШЛЕННОГО ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ Российский патент 2018 года по МПК G01D11/24 G01D11/30 

ПРЕДПОСЫЛКИ К СОЗДАНИЮ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[001] Настоящее раскрытие в целом относится к управляющим производственным преобразователям. Более конкретно настоящее раскрытие относится к корпусам, которые защищают электронику и датчики, применяемые в преобразователях.

[002] Для отслеживания рабочих параметров, таких как давление, температура, расход и уровень рабочих сред, применяемых в промышленных процессах, применяют производственные измерительные приборы. Например, производственные преобразователи обычно используют во многих точках на промышленных производственных объектах для отслеживания различных рабочих параметров на различных производственных линиях. Производственные преобразователи содержат датчики, образующие электрический выходной сигнал в ответ на физические изменения рабочего параметра. Например, преобразователи давления содержат емкостные датчики давления, образующие электрический выходной сигнал в зависимости от давления рабочей среды, например на водяных линиях, в резервуарах для химикатов и т.п. Каждый производственный преобразователь также содержит электронику преобразователя для приема и обработки электрического выходного сигнала датчика, таким образом, чтобы обеспечить возможность контроля преобразователя и рабочего параметра на месте или удаленно. Контролируемые на месте преобразователи содержат дисплеи, такие как ЖК мониторы, которые показывают электрический выходной сигнал на месте производственного преобразователя. Контролируемые удаленно преобразователи содержат электронику, передающую электрический выходной сигнал в управляющем контуре или в сети к центральному пункту управления, такому как диспетчерская. Сконфигурированный таким образом, рабочий параметр может быть отрегулирован из диспетчерской посредством автоматизированных переключателей, клапанов, насосов и других подобных элементов управляющего контура.

[003] Для подключения этих электрических элементов к рабочей среде элементы заключены в оболочку, которая может быть установлена в емкость с рабочей средой, такую как резервуар-хранилище или трубопровод, с контактирующими с рабочей средой элементами, такими как фланцы, системы труб, диафрагмы или другие элементы, на которые может быть установлен преобразователь. Обычно оболочка содержит модуль, в который установлен датчик для взаимодействия с рабочей средой, например, через систему диафрагм, и корпус, в котором находится электроника преобразователя. Корпус содержит отверстие для установки модуля и проводов от датчика. Дополнительно корпус содержит технологическое отверстие для соединения электроники преобразователя с сетевыми проводами. Альтернативно технологическое отверстие может быть оборудовано антенной, что позволяет электронике преобразователя сообщаться по беспроводной сети. Последние технические достижения привели к уменьшению размера антенн, что позволило устанавливать антенну полностью внутрь корпуса и сделало технологическое отверстие необязательным. Обычно корпуса выполнены из металлических материалов, не обладающих высокой проницаемостью для беспроводных сигналов. Так, например, из патента США №7830314 на имя Chad M. McGuire, et al., озаглавленного «Adjustable Industrial Antenna», известно, что «корпус 102, согласно одному варианту осуществления, выполнен из высокопрочного материала, такого как нержавеющая сталь, алюминий или другой допустимый материал». Из патента США 8362959 на имя Chad M. McGuire, озаглавленного «Wireless Field Device With Rugged Antenna and Rotation Stop», известно следующее: «Элемент 260 отлит под давлением или выполнен другим образом в виде цельной детали основания 202 антенны. Предпочтительно, чтобы основание 202 антенны и корпус 102 были выполнены, предпочтительно литьем под давлением, из такого металла, как цинк или алюминий. Однако в соответствии с вариантами осуществления изобретения можно использовать и другие подходящие материалы.». Таким образом, существует необходимость в корпусах для промышленных производственных преобразователей, более совместимых с технологиями беспроводных сетей.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[004] Промышленный производственный преобразователь содержит модуль датчика, корпус и зажимное кольцо. Датчик установлен в модуль датчика. Корпус содержит отсек электроники с внутренним пространством, в котором установлена электроника преобразователя, и отсек для датчика с отверстием, в которое установлен модуль датчика. Зажимное кольцо прикреплено к модулю датчика или корпусу и сконфигурировано таким образом, чтобы не допускать прокручивания корпуса относительно модуля датчика.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

[005] Фиг. 1 показывает схематическое изображение производственной системы управления с преобразователем давления, содержащим соединение с уменьшенным напряжением согласно настоящему изобретению.

[006] Фиг. 2 показывает вид в перспективе преобразователя по фиг. 1 с внутренним зажимным кольцом соединения с уменьшенным напряжением, присоединяющего корпус для электроники к модулю датчика.

[007] Фиг. 3А показывает разобранный вид преобразователя по фиг. 2 со стяжным хомутом и разделительным кольцом внутреннего зажимного кольца.

[008] Фиг. 3 В показывает увеличенный вид спереди преобразователя по фиг. 2 с петлями внутреннего зажимного кольца, проходящими через отверстие в корпусе.

[009] Фиг. 4 показывает вид в перспективе внутреннего зажимного кольца по фиг. 3 с крепежным элементом и разделителем.

[0010] Фиг. 5 показывает вид в перспективе снизу и сзади корпуса для электроники по фиг. 2 со снятым модулем датчика для демонстрации внутреннего зажимного кольца и разделителя.

[0011] Фиг. 6 показывает вид в перспективе снизу и спереди корпуса для электроники по фиг. 2 со снятым модулем датчика для демонстрации внутреннего зажимного кольца, проходящего через отверстие в корпусе.

[0012] Фиг. 7 показывает вид в перспективе спереди корпуса преобразователя по фиг. 2 с отверстием без внутреннего зажимного кольца.

[0013] Фиг. 8 показывает вид в перспективе промышленного производственного преобразования с альтернативным вариантом осуществления соединения с уменьшенным напряжением согласно настоящему изобретению, содержащего внешнее зажимного кольца.

[0014] Фиг. 9A – 9C показывают различные варианты осуществления зажимных колец, применимых в соединениях с уменьшенным напряжением согласно настоящему изобретению, с выдвижной защелкой, шланговым зажимом и пружинным зажимом.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0015] На фиг. 1 показана производственная система 10 управления, в которой применен производственный преобразователь 12 согласно настоящему изобретению. Производственная система 10 управления содержит производственный преобразователь 12, трубопровод 14, диспетчерскую 16 и управляющий контур 18. Диспетчерская 16 содержит систему 20 сообщения и источник 22 питания. В этом варианте осуществления производственный преобразователь 12 соединен с трубопроводом 14, в котором протекает рабочая среда, посредством рабочих фланцев 24 и системы труб 26. Преобразователь 12 содержит корпус 28 преобразователя, в котором расположена схема преобразователя, и модуль 30 датчика, содержащий рабочий датчик. Схема преобразователя и рабочий датчик генерируют электрический сигнал, основанный на измеренном давлении рабочей среды. Производственный преобразователь 12 также содержит другие электрические элементы для передачи электрического сигнала по управляющему контуру 18 к диспетчерской 16, или к локальному дисплею, такому как ЖК монитор, видимому через крышку 31, или к обеим точкам контроля.

[0016] В одном из вариантов осуществления производственный преобразователь 12 является двухпроводным преобразователем для работы с контуром силой тока в 4–20 мA. В таком варианте осуществления управляющий контур 18 содержит пару проводов для подачи питания к производственному преобразователю 12 от источника 22 питания. Управляющий контур 18 также дает возможность диспетчерской 16 передавать и получать данные производственного преобразователя 12 посредством системы 20 сообщения. Обычно постоянный ток силой 4 мA обеспечивает достаточно энергии для работы цепи датчика и преобразователя производственного преобразователя 12 и любого локального дисплея. В других вариантах осуществления производственный преобразователь 12 сообщается с диспетчерской 16 по беспроводной сети. Корпус 28 прикреплен к модулю 30 посредством соединения с уменьшенным напряжением, как было указано со ссылкой на фиг. 2 – 8.

[0017] Фиг. 2 показывает вид в перспективе преобразователя 12 по фиг. 1 с внутренним зажимным кольцом 32 соединения с уменьшенным напряжением, присоединяющего корпус 28 преобразователя к модулю 30 датчика. Корпус 28 преобразователя по фиг. 2 имеет конфигурацию для применения электроники, работающей на батареях в беспроводной сети, в отличие от конфигурации для применения в проводной сети по фиг. 1. Корпус 28 преобразователя содержит отсек 34 для электроники, отсек 36 для батарей и отсек 38 для модуля. Модуль 30 датчика содержит корпус, в котором установлен датчик для взаимодействия с рабочей средой через диафрагму, установленную на фланце 40. Например, модуль 30 датчика является модулем датчика давления, как описанный в патенте США №6901803 заявителя Fandrey, который был передан компании Rosemount Inc., Иден-Прери, Миннесота. Однако модуль 30 датчика может быть сконфигурирован для вмещения датчиков других типов, таких как датчик температуры, уровня и расхода.

[0018] В раскрытом варианте осуществления отсек 34 для электроники содержит цилиндрическую обшивку, в которую помещена электроника, такая как блок обработки сигналов и цепи для сообщения. Например, отсек 34 может содержать электронику, как описанная в патенте США №8217782 заявителей Nelson et al., который был передан компании Rosemount Inc., Иден-Прери, Миннесота. Отсек 34 содержит крышку 31, которая может быть снята с отсека 34 для доступа к электронике в его внутреннем пространстве 68 (фиг. 5). Крышка 31 обычно представляет собой круглую пластину, навинчиваемую на отсек 34. Подобным образом отсек 36 для батарей имеет крышку 44, которая может быть снята с корпуса 28 для доступа к батарее в месте ее установки во внутреннем пространстве отсека 36. Обычно крышки навинчивают на корпус 28 с огнеупорным соединением, как известно из уровня техники. В одном варианте осуществления корпус 28 и его крышки выполнены из полимерного материала, такого как полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид и т.п. В других вариантах осуществления корпус 28 и его крышки выполнены из металлических материалов, таких как алюминий, сталь, нержавеющая сталь и т.п. В одном варианте осуществления согласно изобретению преобразователь 12 содержит электронику с беспроводной антенной, полностью помещенную в отсек 34, а корпус 28 выполнен из полимерного материала, пропускающего беспроводные сигналы.

[0019] В типичных вариантах осуществления модуль 30 датчика содержит обшивку, проходящую в отсек 38 для модуля 28 корпуса. В раскрытом варианте осуществления отсек 38 для модуля содержит цилиндрическую обшивку, в которую посредством резьбы установлена соответствующая цилиндрическая обшивка модуля 30 для датчика (такая как корпус 86 датчика по фиг. 8). Резьбовое соединение обеспечивает соединение, прикрепляющее корпус 28 к модулю 30. В одном варианте осуществления резьбовое соединение может быть сконфигурировано как огнеупорное уплотнение. Резьбовое соединение также позволяет поворачивать корпус 28 в разные положения на модуле 30. Например, модуль 30 установлен на трубопроводе неподвижно, т.е. его положение не может быть отрегулировано. Таким образом, желательно менять положение корпуса 28 относительно модуля 30 для доступа к крышкам отсека 34 для электроники и отсека 36 для батарей, или менять положение экрана информационного дисплея, установленного на корпусе. Однако, как только корпус 28 установлен в желаемое положение, лучше зафиксировать корпус 28 относительно модуля 30. Традиционный производственный преобразователь содержит установочные винты, вкручиваемые в корпус для его фиксации относительно модуля для датчика, обеспечивая таким образом усилие натяжения между двумя объектами, что препятствует вращению. Однако установочные винты имеют тенденцию вывинчиваться из резьбы в корпусе, особенно если резьбу корпуса неоднократно чрезмерно затягивали. Этот недостаток может быть дополнительно усилен в вариантах осуществления, в которых корпус 28 преобразователя выполнен из пластика или полимера. Кроме того, напряжение, вызываемое в пластике или полимере установочными винтами, постепенно приводит к химической коррозии или усталостным трещинам. Металлические установочные винты, соединенные с металлическим корпусом преобразователя, также создают потенциал для гальванической коррозии. В настоящем изобретении преобразователь 12 снабжен зажимным кольцом 32, обеспечивающим соединение с уменьшенным напряжением между корпусом 28 и модулем 30, которое предотвращает вращение корпуса 28 преобразователя на модуле 30 датчика.

[0020] Фиг. 3А показывает разобранный вид преобразователя 12 по фиг. 2 со стяжным хомутом 48 и разделительным кольцом 54 внутреннего зажимного кольца 32. Фиг. 3 В показывает увеличенный вид спереди преобразователя 12 по фиг. 2 с петлями 46A и 46B зажимного кольца 32, проходящими через отверстие 50 в корпусе 28. Варианты осуществления, показанные на фиг. 3A и 3B, описаны параллельно. Петли 46A и 46B проходят от стяжного хомута 48, соединенного с крепежным элементом 52 и разделительным кольцом 54. Корпус 28 предпочтительно содержит перегородку 56, козырьки 58A и 58B, обод 60 и углубление 62. Модуль 30 датчика установлен в корпус 28. В описываемом варианте осуществления отсек 38 для модуля образован цилиндрической стенкой, формирующей внутреннее пространство 70 (фиг. 5), в котором установлена цилиндрическая обшивка корпуса 86 датчика (фиг. 8) модуля 30 датчика.

[0021] Разделительное кольцо 54 является разъемным кольцом, устанавливаемым вокруг модуля 30 датчика. Стяжной хомут 48 установлен вокруг разделительного кольца 54 внутри корпуса 28. Корпус 28 установлен поверх стяжного хомута 48 так, чтобы петли 46A и 46B проходили через отверстие 50. Отверстие или полость 50 содержит перегородку 56, проходящую между петлями 46A и 46B. Козырьки 58A и 58B проходят от корпуса 28 вдоль отверстия 50. Перегородка 56 проходит через отверстие 50 от козырька 58A к козырьку 58B. Крепежный элемент 52 установлен в отверстия петель 46A и 46B и проходит через полость в перегородке 56. Обод 60 проходит вокруг края корпуса 28. Углубление 62 обеспечивает зазор для соединения крепежного элемента 52 с петлями 46A и 46B.

[0022] Крепежный элемент 52 ввинчен в петли 46A и 46B для затягивания стяжного хомута 48 вокруг разделительного кольца 54 и модуля 30 датчика. Таким образом, стяжной хомут 48 прикладывает сжимающее усилие вокруг разделительного кольца 54 и модуля 30 датчика для предотвращения относительного движения между этими объектами и стяжным хомутом 48. Петли 46A и 46B проходят через отверстие 50, обеспечивая неподвижный фиксатор, предотвращающий движение корпуса 28. Кроме того, петли 46A и 46B прикладывают сжимающее усилие к перегородке 56, чтобы таким образом предотвратить еще и вращение корпуса 28 относительно модуля 30 датчика. Перегородка 56, таким образом, имеет свойство предотвращать вращение, сохраняя положение корпуса 28. Сжимающая нагрузка зажимного кольца 32 распределяется вокруг модуля 30 датчика, чтобы избежать воздействия на отсек 38 для модуля концентрации напряжения, например, которое происходит при использовании установочных винтов или подобного.

[0023] Фиг. 4 показывает вид в перспективе зажимного кольца 32 по фиг. 3 с крепежным элементом 52 и разделительным кольцом 54. Зажимное кольцо 32 содержит стяжной хомут 48 с противолежащими дистальными концами, на которых расположены петли 46A и 46B, соответственно. Стяжной хомут 48 изогнут в форме кольца или окружности, таким образом чтобы петли 46A и 46B располагались напротив друг друга. Петли 46A и 46B, таким образом, являются вертикальными фланцами, проходящими радиально наружу от стяжного хомута 48. Петли 46A и 46B содержат отверстия 64A и 64B, соответственно, в которые установлен крепежный элемент 52. Отверстие 64A содержит обод 66, имеющий резьбу, тогда как отверстие 64B является отверстием без резьбы. Таким образом, крепежный элемент 52 может быть ввинчен в отверстие 64A для соединения петли 46B с петлей 46A, уменьшая таким образом диаметр стяжного хомута 48. В описанном варианте осуществления стяжной хомут 48 выполнен из металлического материала, такого как нержавеющая сталь. Однако стяжной 48 хомут может быть выполнен из любого подходящего материала, такого как полимерный материал. Стяжной хомут 48 выполнен таким образом, чтобы его диаметр был больше диаметра цилиндрического корпуса модуля 30 датчика, когда петли 46A и 46B разведены, и был примерно таким же, как диаметр модуля 30 датчика, когда петли 46A и 46B соединены посредством перегородки 56 (фиг. 3). В других вариантах осуществления стяжной хомут 48 немного больше диаметра цилиндрического корпуса модуля 30 датчика, когда петли 46A и 46B соединены посредством перегородки 56, при этом разделительное кольцо 54 заполняет пространство между ними.

[0024] Разделительное кольцо 54 является кольцом кольцеобразной или круглой формы, помещаемым внутрь стяжного хомута 48. Разделительное кольцо 54 является разъемным кольцом, концы 64A и 64B которого расположены напротив друг друга с промежутком G. По мере того как крепежный элемент 52 сводит вместе петли 46A и 46B, разделительное кольцо 54 может сгибаться, изменяя ширину промежутка G, что изменяет, таким образом, диаметр разделительного кольца 54. Разделительное кольцо 54, следовательно, может быть установлено вокруг модулей датчика различных размеров. Кроме того, в различных конфигурациях разделительное кольцо 54 может упруго изгибаться либо вокруг модуля 30 датчика (фиг. 2), либо внутри стяжного хомута 48 для облегчения соединения. Разделительное кольцо 54 выполнено с возможностью заполнения пространства между внутренним диаметром отсека 38 для модуля и внешним диаметром модуля 30 датчика. В одной конфигурации разделительное кольцо 54 имеет гладкие поверхности, которые прилегают к стяжному хомуту 48 и модулю датчика 30. Стяжной хомут 48, таким образом, прикладывает сжимающее усилие, распределенное вокруг модуля 30 датчика. В описанном варианте осуществления разделительное кольцо 54 выполнено из полимерного материала. Однако разделительное кольцо 54 может быть выполнено из любого подходящего материала, такого как металлический материал.

[0025] Фиг. 5 показывает вид в перспективе снизу и сзади корпуса 28 преобразователя по фиг. 2 со снятым модулем 30 датчика для демонстрации зажимного кольца 32 и разделительного кольца 54. Корпус 28 преобразователя содержит отсек 34 для электроники, заключающий в себе внутреннее пространство 68, и отсек 38 для модуля, заключающий в себе внутреннее пространство 70. Отсек 34 для электроники содержит отверстие 73, позволяющее внутреннему пространству 68 сообщаться с внутренним пространством 70. Таким образом, когда модуль 30 датчика (фиг. 2) установлен в отсек 38 для модуля, проводка 88 (фиг. 8) из датчика может соединяться с электроникой, расположенной в отсеке 34 для электроники. Отсек 38 для модуля содержит резьбу 72, сконфигурированную для вмещения сопрягаемой резьбы 90 (фиг. 8) на модуле 30 датчика.

[0026] Отсек 38 для модуля также содержит обод 60, содержащий отверстие 50. Зажимное кольцо 32 расположено рядом с ободом 60 внутри отсека 38 для модуля. Петли 46A и 46B проходят радиально наружу от стяжного хомута 48, проходя через отверстие 50. Перегородка 56 расположена между петлями 46A и 46B. Разделительное кольцо 54 установлено внутри стяжного хомута 48. В одном варианте осуществления стяжной хомут 48 упруго изогнут наружу от отсека 38 для модуля для облегчения соединения. В одном варианте осуществления разделительное кольцо 54 упруго изогнуто наружу от стяжного хомута 48. Разделительное кольцо 54 может иметь такой размер, чтобы внутренний диаметр стяжного хомута 48, установленного в пределах обода 60 отсека 38 модуля, мог контактировать с внешним диаметром модуля 30 датчика.

[0027] Материал разделительного кольца 54 может быть выбран для устранения или уменьшения взаимодействия между материалами модуля 30 датчика и корпуса 28. Например, в некоторых вариантах осуществления модуль 30 датчика может быть выполнен из нержавеющей стали, тогда как корпус 28 – из алюминия или алюминиевого сплава. Эти виды материалов могут с течением времени взаимодействовать друг с другом, разрушая целостность материалов, особенно находящихся в коррозионных условиях. Таким образом, разделительное кольцо 54 может быть выполнено из пластика или полимерного материала, обеспечивающего изолирующую прослойку между металлическими поверхностями модуля 30 датчика и корпуса 28. Однако в других вариантах осуществления разделительное кольцо 54 может быть выполнено из металла, такого как алюминий или нержавеющая сталь.

[0028] Фиг. 6 показывает вид в перспективе снизу и спереди корпуса 28 преобразователя по фиг. 2 со снятым модулем 30 датчика, открывающий петли 46A и 46B стяжного хомута 48, проходящие через отверстие 50 в отсеке 38 для модуля. Обод 60 проходит вокруг края отсека 38 для модуля, обеспечивающего доступ к внутреннему пространству 70. Внешняя поверхность 60A обода 60, кроме отверстия 50 и углубления 62, является изогнутой. Козырьки 58A и 58B ограничивают отверстие 50. Перегородка 56 проходит от козырька 58A к козырьку 58B через отверстие 50. Внутренняя поверхность 60B обода 60 содержит канал 74, в котором установлен стяжной хомут 48. Отверстие 50 проходит к внешней поверхности 60A обода 60 и через канал 74. Канал 74 обеспечивает уступ, в котором может располагаться стяжной хомут 48, когда корпус 28 отсоединен от модуля 30 датчика (фиг. 2). Таким образом, канал 74 препятствует возможности выхода стяжного хомута 48 из отсека 38 для преобразователя. В показанном варианте осуществления канал 74 имеет примерно такую же глубину, как толщина стяжного хомута 48. Таким образом, стяжной хомут 48 находится практически вровень с внутренней поверхностью 60B обода 60. Однако в других вариантах осуществления канал 74 может быть глубже или мельче, чем толщина стяжного хомута 48. Как показано на фиг. 5, разделительное кольцо 54 расположено рядом со стяжным хомутом 48 для приведения присоединяемого модуля 30 датчика в соответствие с корпусом 28. Петли 46A и 46B стяжного хомута 48 стянуты вместе посредством крепежного элемента 52 для смыкания на перегородке 56.

[0029] Фиг. 7 показывает частичный вид в перспективе корпуса 28 преобразователя, демонстрирующий отверстие 50 без зажимного кольца 32. Отсек 38 для модуля корпуса 28 преобразователя содержит обод 60, через который проходит отверстие 50. Перегородка 56 проходит до отверстия 50 перегородки к части 50A отверстия и части 50B отверстия. Углубление 62 частично переходит в отсек 38 для модуля и в обод 60, обеспечивая доступ к перегородке 56. Перегородка 56 содержит проход 76, позволяющий крепежному элементу, такому как крепежный элемент 52 по фиг. 3, проходить через перегородку 56. Часть 50B отверстия является более узкой, чем часть 50A отверстия. В одном варианте осуществления часть 50B отверстия выполнена немного большей, чем петля 46B (фиг. 3), таким образом, что когда петля 46B стяжного хомута 48 проходит через часть 50B отверстия, она оказывается в целом неподвижно зафиксированной. Часть 50A отверстия выполнена более широкой, чем петля 46A (фиг. 3). Таким образом, петля 46A может перемещаться в части 50A отверстия, и зажимное кольцо 32 может увеличиваться в диаметре благодаря упругости стяжного хомута 48, но может смыкаться посредством крепежного элемента 52, приводя петли 46A и 46B в контакт с перегородкой 56.

[0030] Козырьки 58A и 58B обеспечивают усиление отсека 38 для модуля вблизи отверстия 50. Козырек 58A обеспечивает усиление края обода 60 вблизи отверстия 50. Козырек 58A также помогает каналу 74 (фиг. 6) удерживать зажимное кольцо 32. Козырек 58B усиливает обод 60, и имеет форму, повторяющую форму площадки, на которой находится установочный винт традиционных преобразователей. Таким образом, козырек 58B имеет изогнутую внешнюю поверхность, напоминающую округлую форму петли, в которую ввинчивают установочный винт. Козырьки 58A и 58B также обеспечивают участок поверхности для присоединения перегородки 56 к отсеку 38 для модуля. Ширина перегородки 76 может быть увеличена до ширины козырьков 58A и 58B для предоставления большей площади соединения петель 46A и 46B, одновременно с достаточным местом для размещения прохода 76 для крепежного элемента 52 (фиг. 4). В других вариантах осуществления настоящего изобретения перегородка 56 и козырьки 58A и 58B могут быть не включены в корпус 28, например, для приведения его в соответствие с другими видами зажимных колец.

[0031] Несмотря на описание, выполненное со ссылкой на разделительное кольцо 54 по фиг. 2 - 6, между стяжным хомутом 48 и модулем 30 датчика может быть установлен любой разделитель. Например, либо на стяжной хомут 48, либо на модуль 30 датчика могут быть установлены шайбы или перемежающиеся изогнутые сегменты прокладки. Такие шайбы или сегменты могут быть зафиксированы, например, посредством клея или иным подобным способом, либо на модуле 30 датчика, либо на отсеке 38 для модуля. Однако круглое или почти круглое кольцо обеспечивает лучшую передачу сжимающих усилий от стяжного хомута 48 по всему периметру модуля 30 датчика, и таким образом, лучше распределяет сжимающую нагрузку. В других вариантах осуществления разделительное кольцо 54 может быть исключено, так чтобы стяжной хомут 48 непосредственно контактировал с модулем 30.

[0032] Фиг. 8 показывает вид в перспективе промышленного производственного преобразования 12 с альтернативным вариантом осуществления соединения с уменьшенным напряжением согласно настоящему изобретению, содержащего внешнее зажимное кольцо 78. В показанном варианте осуществления внешнее зажимное кольцо 78 является таким же, как и внутреннее зажимное кольцо 32 по фиг. 1 – 7. Однако стяжной хомут 48 установлен с внешней стороны обода 80 отсека 38 для модуля. В варианте осуществления по фиг. 8 обод 80 содержит разрезы 82A, 82B и 82C, увеличивающие гибкость обода 80. Разрезы 82A – 82C приводят к тому, что обод 80 оказывается разделенным на фланцы 81A, 81B и 81C. Обод 80 не содержит отверстия, такого как отверстие 50 по фиг. 1 – 7. Другие элементы корпуса 28 преобразователя, показанные на фиг. 8, которые являются такими, как показаны на фиг. 1 – 7, имеют подобные номера ссылок.

[0033] Внешнее зажимное кольцо 78 соединяет корпус 28 преобразователя с модулем 30 датчика. Модуль 30 датчика содержит фланец 84, корпус 86 датчика и проводку 88. Фланец 84 содержит устройства для взаимодействия с рабочей средой, такие как изолирующие диафрагмы. Система передачи данных гидравлической среды передает рабочее условие, такое как давление, на датчик, расположенный внутри корпуса 86 датчика. Корпус 86 датчика помещен в отсек 38 для модуля внутри корпуса 28 преобразователя. Корпус 86 датчика содержит резьбу 90, взаимодействующую с резьбой 72 (фиг. 5) в отсеке 38 для модуля. Проводка 88 проходит через отверстие 73 (фиг. 5) в отсеке 34 для электроники для присоединения электроники, расположенной во внутреннем пространстве 68 отсека 34 для электроники. В описанном варианте осуществления корпус 86 датчика и отсек 38 для модуля содержит цилиндрические обшивки, после установки которых, их центры являются соосными.

[0034] Для присоединения модуля 30 датчика к корпусу 28 преобразователя разделительное кольцо 54 располагают по внешнему периметру разделительного гнезда 92 корпуса 86 датчика, а стяжной хомут 48 располагают по внешнему периметру обода 80. В частности, крепежный элемент 52 на внешнем кольце 78 ослабляют для возможности установки стяжного хомута 48 вокруг обода 80. Далее отсек 38 для модуля устанавливают сверху на корпус 86 датчика, пока обод 80 не окажется вблизи разделительного гнезда 92. В частности, корпус 28 преобразователя поворачивают для навинчивания отсека 38 для модуля на резьбу 90 корпуса 86 датчика. Крепежный элемент 52 затем затягивают таким образом, чтобы петли 46A и 46B были сведены вместе и диаметр стяжного хомута 48 был уменьшен. Вследствие этого стяжной хомут 48 прикладывает сжимающее усилие вокруг обода 80. Разрезы 82A – 82C, как и другие непоказанные здесь разрезы, распределенные вокруг обода 80, слегка отклоняются к корпусу 86 датчика. Фланцы 81A – 81C, таким образом, прикладывают сжимающее усилие от стяжного хомута 48 к разделительному кольцу 54 (фиг. 4) внутри отсека 38 для модуля. Разделительное кольцо затем передает сжимающее усилие на корпус 86 датчика. Сжимающее усилие предотвращает перемещение корпуса 28 преобразователя относительно модуля 30 датчика. Более конкретно, предотвращено вращение отсека 38 для модуля относительно корпуса 86 датчика. Сжимающие усилия предотвращают осевые смещения отсека 38 для модуля относительно корпуса 86 датчика, однако, соединение резьбы 90 с резьбой 72 (фиг. 5) внутри отсека 38 для модуля выдерживает большую часть осевой нагрузки.

[0035] Фиг. 9A показывает вариант осуществления соединения с уменьшенным напряжением согласно настоящему изобретению, в котором зажимное кольцо содержит выдвижную защелку 94. Выдвижная защелка 94 имеет традиционную конструкцию и содержит стяжной хомут 94A, концы которого соединены защелкой 94B. Защелка 94B прикреплена к стяжному хомуту 94A с возможностью вращения на шарнире 94C и прикреплена к рычагу 94D с возможностью вращения на шарнире 94E. Рычаг 94D прикреплен к стяжному хомуту 94A с возможностью вращения на шарнире 94F. Таким образом, рычаг 94D может вращаться на шарнире 94F, увеличивая расстояние между шарнирами 94C и 94E. Следовательно, диаметр стяжного хомута 94A уменьшается, вызывая приложение сжимающих усилий, либо к модулю 30 датчика (фиг. 3A и 3B), либо к ободу 80 (фиг. 8), когда он находится внутри стяжного хомута 94A.

[0036] Фиг. 9 В показывает вариант осуществления соединения с уменьшенным напряжением согласно настоящему изобретению, в котором зажимная муфта содержит шланговый зажим 96. Шланговый зажим 96 имеет стандартную конструкцию и содержит стяжной хомут 96A, концы которого соединены червячной передачей 96B. Один конец стяжного хомута 96A соединен с резьбовой муфтой 96C, тогда как второй конец стяжного хомута 96B содержит щели 96D. Крепежный элемент 96E поворачивают в резьбовой муфте 96C таким образом, чтобы резьба на крепежном элементе 96E проходит через щели 96D, регулируя, таким образом, диаметр шлангового зажима 96. Таким образом, шланговый зажим 96 может быть использован для приложения сжимающего усилия, либо к модулю 30 датчика (фиг. 3A и 3B), либо к ободу 80 (фиг. 8), расположенному внутри стяжного хомута 96A.

[0037] Фиг. 9С показывает вариант осуществления соединения с уменьшенным напряжением согласно настоящему изобретению, в котором зажимное кольцо содержит пружинный зажим 98. Пружинный зажим 98 имеет стандартную конструкцию и содержит стяжной хомут 98A с вертикальными концами 98B и 98C. Стяжной хомут 98А скручен в виток, диаметр которого может быть увеличен путем сжатия вертикальных концов 98B и 98C навстречу друг другу. Упругое усилие стяжного хомута 98A, скрученного в виток, заставляет стяжной хомут 98A возвращаться к меньшему диаметру, когда вертикальные концы 98B и 98C отпущены, прикладывая, таким образом, сжимающее усилие либо к модулю 30 датчика (фиг. 3A и 3B), либо к ободу 80 (фиг. 8), расположенному внутри стяжного хомута 98A.

[0038] Выдвижная защелка 94, шланговый зажим 96 и пружинный зажим 98 могут быть использованы в соединении с уменьшенным напряжением, расположенном внутри либо снаружи корпуса 28 преобразователя. В варианте осуществления с наружной установкой выдвижная защелка 94, шланговый зажим 96 или пружинный зажим 98 расположены вокруг фланцев 81 обода 80, как показано на фиг. 8. Для внешнего зажимного кольца 78 (фиг. 8) выдвижная защелка 94, шланговый зажим 96 и пружинный зажим 98 прикладывают сжимающее усилие к фланцам 81 для предотвращения относительного перемещения, в частности вращательного движения, между корпусом 28 преобразователя и модулем 30 датчика (фиг. 8). В варианте осуществления с внутренней установкой выдвижная защелка 94, шланговый зажим 96 или пружинный зажим 98 расположены вокруг разделительного кольца 54 и разделительного гнезда 92 модуля 30 датчика, как показано на фиг. 8. Корпус 28 установлен на зажимном кольце, таким образом чтобы элемент зажимного кольца проходил через отверстие 50, ограничивая вращение корпуса 28. Например, рычаг 94D, муфта 96C или вертикальные концы 98A и 98B могут проходить через отверстие 50, обеспечивая неподвижный фиксатор, предотвращающий вращение отсека 38 для модуля относительно модуля 30 датчика. В таком варианте осуществления отверстие 50 в ободе 60 не требует перегородки 56 для возможности проникновения выдвижной защелки 94, шлангового зажима 96 или пружинного зажима 98 через обод 60. В других вариантах осуществления козырек 58A может быть исключен из отверстия 50 для возможности введения модуля 30 датчика в отсек 38 для модуля. Однако отверстие 50 может быть сконфигурировано с другими конкретными фиксирующими средствами, выходящими из отверстия 50, пропускающими выдвижную защелку 94, шланговый зажим 96 или пружинный зажим 98 через отверстие, но зацепляющими выдвижную защелку 94, шланговый зажим 96 или пружинный зажим 98 для ограничения вращательного движения.

[0039] Настоящее изобретение обеспечивает соединение с уменьшенным напряжением для соединения корпуса производственного преобразователя с модулем датчика в промышленном производственном преобразователе. Соединение с уменьшенным напряжением содержит муфту, хомут или кольцо, прикладывающее сжимающую нагрузку либо к модулю датчика, либо к корпусу производственного преобразователя. Сжимающая нагрузка может непосредственно препятствовать относительному вращению между корпусом и модулем посредством прижатия корпуса преобразователя к модулю. Сжимающая нагрузка также может косвенно препятствовать относительному вращению между корпусом и модулем посредством предоставления неподвижного фиксатора, выходящего из модуля, который предотвращает вращение корпуса. Фиксатор также может быть сконфигурирован с возможностью прикрепления к средству блокировки вращения корпуса производственного преобразователя для фиксации положения корпуса относительно модуля. Сжимающая нагрузка приложена практически по всему периметру модуля датчика во избежание концентрации напряжения. Таким образом, соединение с уменьшенным напряжением согласно настоящему изобретению особенно хорошо подходит для применения в корпусах производственных преобразователей, изготовленных из полимерных или иных материалов, пропускающих сигналы беспроводной сети, применяемые в промышленных производственных преобразователях.

[0040] Несмотря на то, что настоящее изобретение было описано со ссылкой на предпочтительные варианты осуществления, специалистам в данной области техники будут понятны возможные изменения в форме и деталях, не выходящие за рамки объема и сути настоящего изобретения.

Изобретение относится к управляющим производственным преобразователям. Более конкретно настоящее изобретение относится к корпусам, которые защищают электронику и датчики, применяемые в преобразователях. Промышленный производственный преобразователь содержит модуль датчика, корпус и зажимное кольцо. Рабочий датчик установлен в модуле датчика. Корпус содержит отсек для электроники с внутренним пространством, в которое помещена электроника преобразователя, и отсек для датчика, содержащий отверстие, в которое установлен модуль датчика. Зажимное кольцо установлено на модуль датчика или корпус и сконфигурировано для предотвращения вращения корпуса относительно модуля датчика. Технический результат - исключение воздействия напряжений на отсек для модуля, химической и гальванической коррозии, а также усталостных трещин. 3 н. и 21 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Промышленный производственный преобразователь, содержащий:

модуль датчика, в котором установлен рабочий датчик;

корпус, содержащий:

отсек для электроники, имеющий внутреннее пространство, в которое помещена электроника преобразователя; и

отсек для датчика, содержащий отверстие, в которое установлен модуль датчика; и

зажимное кольцо, расположенное внутри корпуса, прикладывающее сжимающее усилие к модулю датчика, при этом сжимающее усилие предотвращает относительное вращение корпуса и модуля датчика.

2. Промышленный производственный преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что зажимное кольцо содержит неподвижный фиксатор, предотвращающий вращение корпуса.

3. Промышленный производственный преобразователь по п. 2, отличающийся тем, что корпус содержит средство блокировки вращения, соединенное с неподвижным фиксатором.

4. Промышленный производственный преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что корпус выполнен из полимерного материала.

5. Промышленный производственный преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что зажимное кольцо содержит:

стяжной хомут, содержащий пару противолежащих вертикальных фланцев; и

крепежный элемент, соединяющий вертикальные фланцы.

6. Промышленный производственный преобразователь по п. 5, отличающийся тем, что:

стяжной хомут установлен вокруг модуля датчика; и

отсек для датчика дополнительно содержит отверстие, через которое проходят вертикальные фланцы.

7. Промышленный производственный преобразователь по п. 6, отличающийся тем, что отверстие дополнительно содержит:

перегородку, разделяющую отверстие на первую и вторую части, в каждую из которых проходит одна из вертикальных петель; и

проход в части, через который проходит крепежный элемент.

8. Промышленный производственный преобразователь по п. 6, отличающийся тем, что корпус дополнительно содержит:

канал, проходящий по внутреннему периметру отверстия;

при этом в канал установлен стяжной хомут.

9. Промышленный производственный преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что зажимное кольцо выбрано из группы, содержащей выдвижную защелку, шланговый зажим и пружинный зажим.

10. Промышленный производственный преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что корпус содержит цилиндрическую обшивку, образующую отсек для датчика.

11. Промышленный производственный преобразователь по п. 10, отличающийся тем, что цилиндрическая обшивка содержит разрез, и зажимное кольцо установлено на цилиндрической обшивке через разрез.

12. Промышленный производственный преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно содержит:

разделительное кольцо, помещенное между модулем датчика и отсеком для датчика, концентрично расположенное в зажимной муфте.

13. Корпус промышленного производственного преобразователя, содержащий:

обшивку со стенкой, которая по меньшей мере частично формирует внутреннюю полость;

отверстие в стенке;

хомут, расположенный внутри обшивки вблизи отверстия, при этом хомут имеет регулируемый периметр; и

зажимной механизм, присоединенный к хомуту через отверстие.

14. Корпус по п. 13, отличающийся тем, что механизм выбран из группы, содержащей выдвижную защелку, шланговый зажим и пружинный зажим.

15. Корпус по п. 13, отличающийся тем, что:

хомут содержит разъемное кольцо, содержащее первый и второй конец с первым и вторым противолежащими фланцами, соответственно проходящими через отверстие; и

зажимной механизм содержит резьбовой крепежный элемент, проходящий через отверстия в первом и втором фланце.

16. Корпус по п. 15, отличающийся тем, что отверстие содержит:

перегородку, которая обеспечивает расположение первого и второго фланца на противоположных сторонах от перегородки; и

углубление, через которое проходит крепежный элемент для соединения первого и второго фланцев.

17. Корпус по п. 13, отличающийся тем, что отверстие дополнительно содержит

противолежащие козырьки, проходящие через отверстие, таким образом чтобы сжимающий механизм располагался между козырьками.

18. Корпус по п. 13, отличающийся тем, что цилиндрическая обшивка выполнена из полимерного материала.

19. Корпус по п. 13, отличающийся тем, что дополнительно содержит канал, расположенный на внутренней части цилиндрической обшивки, в котором установлен хомут.

20. Корпус по п. 13, отличающийся тем, что дополнительно содержит разделитель, установленный внутри хомута в корпусе.

21. Корпус по п. 13, отличающийся тем, что дополнительно содержит:

модуль датчика, расположенный в обшивке, и вокруг которого установлен хомут, при этом модуль датчика содержит датчик; и

электронику преобразователя, расположенную во внутренней полости, при этом электроника преобразователя электрически соединена с датчиком внутри модуля датчика.

22. Промышленный производственный преобразователь, содержащий:

модуль датчика, содержащий датчик;

электронику преобразователя, находящуюся в электрической связи с датчиком;

корпус, содержащий:

внутренний отсек, в который помещена электроника преобразователя; и

гибкое отверстие, в которое установлен модуль датчика; и

зажимное кольцо, расположенное внутри корпуса и прижатое к корпусу вблизи модуля датчика для неподвижной фиксации корпуса относительно модуля датчика путем приложения сжимающего усилия к модулю датчика.

23. Промышленный производственный преобразователь по п. 22, отличающийся тем, что гибкое отверстие содержит:

несколько фланцев, разделенных несколькими разрезами в корпусе.

24. Промышленный производственный преобразователь по п. 22, отличающийся тем, что зажимное кольцо выбрано из группы, содержащей разъемное кольцо с резьбовым крепежным элементом, разъемное кольцо с выдвижной защелкой, шланговым зажимом и пружинным зажимом.