УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ПОЛЕВОГО ПРИБОРА И СООТВЕТСТВУЮЩИЙ СПОСОБ Российский патент 2019 года по МПК F25B9/04 

Область техники

[001] Настоящее изобретение относится, в целом, к полевым приборам и, в частности, к устройству для регулирования температуры полевого прибора и соответствующим способам.

Уровень техники

[002] Системы управления технологическими процессами, такие как используемые в химических, нефтеперерабатывающих и/или других технологических процессах, обычно включают один или более полевых приборов или устройств для измерения и/или регулирования различных аспектов системы управления технологическим процессом. Полевые приборы могут включать, например, датчики, переключатели, передатчики, клапанные контроллеры и т.п., которые выполняют функции управления технологическим процессом, такие как измерение уровня, измерение температуры, операции управления клапанами и т.д.

[003] Полевые приборы, как правило, имеют рабочую температуру или диапазон рабочих температур, задающий значение(-я) температуры, при котором(-ых) прибор работает наиболее эффективно. Например, полевой прибор может иметь диапазон рабочих температур от -52°C до 85°C. Если полевой прибор подвержен воздействию температур, выходящих за пределы данного диапазона, эксплуатационная пригодность и/или эксплуатационный срок службы полевого прибора снижается. Некоторые полевые приборы, такие как, например, электронные полевые приборы, особенно чувствительны к температурам за пределами их диапазона рабочих температур. Например, цифровые клапанные контроллеры, преобразователи давления и другие цифровые датчики обычно имеют эластомерные подвижные части, и когда эти полевые приборы подвержены воздействию температур, выходящих за пределы диапазона их рабочих температур, повышается износ эластомерных частей и, следовательно, снижается эксплуатационный срок службы полевого прибора.

[004] Многие системы управления технологическими процессами расположены вне помещения. В результате, полевые приборы системы управления технологическим процессом подвержены воздействию климатических условий/ условий окружающей среды, в которых расположена система управления технологическим процессом. В некоторых местах расположения это приводит к воздействию климатических условий с относительно высокой и/или низкой температурой. Таким образом, полевые приборы, имеющие диапазоны рабочих температур, которые не покрывают диапазон температур установки управления технологическим процессом, могут быть подвержены повышенному износу и, следовательно, имеют сокращенный эксплуатационный срок службы.

Краткое описание чертежей

[005] Фиг. 1 изображает схематический вид иллюстративного устройства для регулирования температуры полевого прибора, применяемого с иллюстративным клапаном и приводом, в соответствии с принципами настоящего изобретения.

[006] Фиг. 2 изображает схематический вид другого иллюстративного устройства для регулирования температуры полевого прибора, раскрытого в настоящей заявке.

[007] Фиг. 3 изображает схематический вид еще одного иллюстративного устройства для регулирования температуры полевого прибора, раскрытого в настоящей заявке.

[008] Фиг. 4 изображает схематический вид еще одного иллюстративного устройства для регулирования температуры полевого прибора, раскрытого в настоящей заявке.

[009] Фиг. 5 изображает схематический вид еще одного иллюстративного устройства для регулирования температуры полевого прибора, раскрытого в настоящей заявке.

[0010] Фиг. 6 изображает структурную схему примерного способа осуществления иллюстративного устройства для регулирования температуры полевого прибора, представленного на фиг. 1-5.

[0011] Фиг. 7 изображает структурную схему примерного способа, который может быть выполнен посредством иллюстративного устройства для регулирования температуры полевого прибора, представленного на фиг. 1-5.

[0012] Фиг. 8 изображает схему процессорной платформы для использования с примерами, раскрытыми в настоящей заявке.

[0013] Чертежи представлены без соблюдения масштаба. Наоборот, для более наглядного представления множественных слоев и областей толщина слоев на чертежах может быть увеличена. По возможности, на всех чертежах и в сопроводительном описании для обозначения одинаковых или сходных деталей использованы одинаковые ссылочные обозначения. В настоящей заявке термины "связанный" и "функционально связанный" определены как соединенный непосредственно или косвенно (т.е. посредством одной или более промежуточных структур и/или слоев).

Раскрытие сущности изобретения

[0014] Иллюстративное устройство, раскрытое в настоящей заявке, содержит вихревую трубку, имеющую впускное отверстие для приема текучей среды, первое выпускное отверстие для выдачи первой части текучей среды при первой температуре и второе выпускное отверстие для выдачи второй части текучей среды при второй температуре, причем вторая температура выше первой температуры. Кроме того, иллюстративное устройство содержит первый канал, связанный по текучей среде с первым выпускным отверстием для направления первой части текучей среды к электронному прибору в системе управления технологическим процессом для воздействия на температуру прибора.

[0015] Другое иллюстративное устройство, раскрытое в настоящей заявке, включает корпус для вмещения электронного прибора системы управления технологическим процессом, вихревую трубку для отведения первой части текучей среды к первому выпускному отверстию вихревой трубки, и второй части текучей среды - ко второму выпускному отверстию вихревой трубки и первый канал для обеспечения связи по текучей среде первого выпускного отверстия с корпусом для подачи первой части текучей среды к внутренней полости корпуса.

[0016] Иллюстративный способ, раскрытый в настоящей заявке, включает измерение первой температуры в непосредственной близости от полевого прибора в системе управления технологическим процессом, сравнение первой температуры с первым пороговым значением и управление вихревой трубкой для подачи текучей среды при второй температуре к полевому прибору, когда первая температура превышает первое пороговое значение, причем вторая температура ниже первой температуры. В иллюстративном способе вихревая трубка содержит впускное отверстие для приема текучей среды, первое выпускное отверстие для выдачи первой части текучей среды при второй температуре и второе выпускное отверстие для выдачи второй части текучей среды при третьей температуре, причем третья температура выше второй температуры.

Осуществление изобретения

[0017] Полевые приборы или устройства (например, устройства управления), такие как, например, датчики, переключатели, передатчики, клапанные контроллеры и т.п. используют во всей системе управления технологическим процессом для измерения и регулирования различных аспектов (например, других устройств управления технологическим процессом) системы управления технологическим процессом. Эти полевые приборы, как правило, имеют температурные диапазоны, в которых они работают наиболее эффективно. К примеру, полевой прибор может иметь верхний предел или пороговое значение рабочей температуры (например, 85 градусов Цельсия (°C)) и/или нижний предел или пороговое значение рабочей температуры (например, -52°C). Несмотря на то, что полевой прибор может работать при температуре, выходящей за пределы диапазона его рабочих температур, воздействие таких(-ой) температур(-ы) значительно снижает эффективность полевого прибора и зачастую сокращает его эксплуатационный срок его службы. Например, некоторые полевые приборы, такие как электронные полевые приборы, имеют эластомерные компоненты (к примеру, диэлектрический эластомерный преобразователь). Когда данные компоненты подвержены воздействию температур, выходящих за пределы диапазона рабочих температур соответствующего полевого прибора, величина износа и повреждения этих компонентов увеличивается. Таким образом, с течением времени эффективность полевого прибора снижается, и эксплуатационный срок службы сокращается.

[0018] Для решения данной проблемы в некоторых известных системах применяют электрические нагреватели или охладители для поддержания температуры полевого прибора вблизи или в пределах диапазона его рабочих температур. Однако, использование таких электрических нагревателей или охладителей требует наличия источника электрической энергии рядом с каждым или рядом с почти каждыми полевым прибором. Следовательно, необходимо большое количество электропроводки и электрической мощности по всей технологической установке для управления такими типами электрических нагревателей и охладителей. Кроме того, электрические нагреватели и охладители относительно неэффективны и, как правило, требуют большого количества электроэнергии для работы.

[0019] Описанное в настоящей заявке иллюстративное устройство для регулирования температуры полевого прибора относится к полевым приборам или устройствам и, в частности, к охлаждению и/или нагреванию полевого устройства для регулирования температуры, при которой работает полевое устройство. В целом, иллюстративное устройство для регулирования температуры, описанное в настоящей заявке, использует вихревую трубку или вихревой генератор для подачи потоков относительно теплого или относительно холодного воздуха к полевому прибору для предотвращения или уменьшения времени работы полевого прибора при температуре, выходящей за пределы диапазона его рабочих температур. В результате, снижается износ и повреждение полевого прибора и, следовательно, эффективность полевого прибора остается высокой, и его эксплуатационный срок службы (например, продолжительность полевой эксплуатации) увеличивается. Кроме того, за счет применения устройства для регулирования температуры, описанного в настоящей заявке, полевой прибор может быть использован в климатических условиях, в которых обычно он подвержен температурам, выходящим за пределы диапазона его рабочих температур. Таким образом, иллюстративное устройство для регулирования температуры полевого прибора может иметь более широкое практическое применение (например, в температурных условиях за пределами нормального диапазона рабочих температур). Кроме того, описанное в настоящей заявке устройство для регулирования температуры полевого прибора выполнено с возможностью работы с использованием сжатого газа (например, технологического воздуха), который обычно проходит через систему управления технологическим процессом. Таким образом, в некоторых примерах устройство для регулирования температуры полевого прибора, описанное в настоящей заявке, не требует мощных источников электрической энергии, таких как источники, требуемые в случае с электрическими нагревателями или охладителями.

[0020] Иллюстративное устройство для регулирования температуры полевого прибора, описанное в настоящей заявке, использует вихревую трубку или вихревой генератор для генерирования относительно более теплых и относительно более холодных потоков текучей среды (например, воздуха или иного газа), которые направляются по трубопроводу к полевому прибору для оказания воздействия (например, повышения или понижения) на температуру в полевом приборе и/или вокруг него. Вихревая трубка представляет собой механическое устройство, которое принимает поток сжатой текучей среды (например, воздуха) и разделяет его на первый поток с температурой ниже температуры входящей текучей среды и второй поток с температурой выше температуры входящей текучей среды. В примерах, описанных в настоящей заявке, первое выпускное отверстие вихревой трубки, выпускающее или выдающее относительно более холодный поток текучей среды, связано по текучей среде с полевым прибором. Таким образом, когда полевой прибор подвержен воздействию температур, превышающих его верхний предел рабочей температуры, поток относительно более холодной текучей среды используют для охлаждения или снижения температуры полевого прибора. В дополнительных или альтернативных вариантах второе выпускное отверстие вихревой трубки, выпускающее или выдающее относительно более теплый поток текучей среды, также связано по текучей среде с полевым прибором. Таким образом, когда полевой прибор подвержен воздействию температур, которые ниже его нижнего предела рабочей температуры, поток относительно более теплой текучей среды используют для нагрева или повышения температуры полевого прибора. В результате, полевой прибор выполнен с возможностью работы при температурах, выходящих за пределы его диапазона рабочих температур.

[0021] В некоторых примерах вихревая трубка иллюстративного устройства для регулирования температуры полевого прибора может быть выполнена с возможностью регулирования (например, посредством клапана или затвора во втором выпускном отверстии) расходов текучей среды в первом и втором выпускных отверстиях и, таким образом, температуры потоков текучей среды в первом и втором выпускных отверстиях. Изменение расхода на втором выпускном отверстии, например, влияет на расход на первом выпускном отверстии, а также на температуру потоков текучей среды, выходящих из выпускных отверстий. Например, снижение расхода теплого потока текучей среды на втором выпускном отверстии приводит к повышению расхода холодного потока текучей среды на первом выпускном отверстии, что также приводит к снижению температуры холодного потока текучей среды на первом выпускном отверстии.

[0022] В некоторых примерах устройства для регулирования температуры полевого прибора, описанного в настоящей заявке, поток относительно более теплой или относительно более холодной текучей среды из вихревой трубки направляют по трубопроводу к корпусу или контейнеру, вмещающему полевой прибор. В таких примерах контейнер выполняет роль барьера для обеспечения удержания текучей среды ближе к полевому прибору. В некоторых примерах контейнер содержит изоляцию для повышения эффективности, с которой относительно теплая или относительно холодная текучая среда в непосредственной близости от полевого прибора может регулировать температуру полевого прибора (т.е. для снижения воздействия локальной окружающей температуры на возможность текучей среды нагревать или охлаждать полевой прибор). В примере изоляции, описанной в настоящей заявке, использован слой аэрогеля, расположенный (например, в виде слоистой конструкции) между двумя жесткими слоями полиамида. В некоторых примерах контейнер покрыт проводящим изолирующим слоем (например, неопреном) с тем, чтобы контейнер можно было заземлить, что снижает риск нежелательного возникновения искр и/или статических взаимных помех с электроникой полевого прибора. В результате, полевой прибор может быть использован в более опасных условиях окружающей среды.

[0023] В предпочтительном варианте осуществления изобретения вихревые трубки описанного устройства не требуют электрической энергии. Вместо этого вихревые трубки работают, используя сжатую или находящуюся под давлением текучую среду, подаваемую к впускному отверстию вихревой трубки. В некоторых иллюстративных устройствах для регулирования температуры полевого прибора, описанных в настоящей заявке, сжатую текучую среду подают или отводят из других источников сжатой текучей среды (например, воздуха) в системе управления технологическим процессом. Например, системы управления технологическими процессами, как правило, включают приборы и прочее оборудование, работающее на сжатом воздухе, такое как, например, пневмопривод клапана. Таким образом, линии подачи сжатого воздуха обычно проходят через всю систему управления технологическим процессом и, следовательно, легко доступны в пределах технологической установки. Таким образом, в некоторых примерах, описанных в настоящей заявке, сжатый воздух (например, технологический воздух) используют для подачи сжатой текучей среды к вихревой трубке. Кроме того, следует понимать, что устройство для регулирования температуры полевого прибора и способы, раскрытые в настоящей заявке, могут быть осуществлены с любым типом полевого прибора (например, датчиками, переключателями, клапанными контроллерами и т.п.).

[0024] На фиг. 1 изображено описанное в настоящей заявке устройство 100 для регулирования температуры полевого прибора, используемое для воздействия (например, управления, изменения, регулирования) на температуру в полевом приборе 102 (например, устройстве управления) и/или вблизи него. В изображенном примере полевой прибор 102 представляет собой электронный клапанный контроллер и связан с приводом 104 клапана 106 (например, пневматического клапана), который установлен в системе 107 подготовки текучей среды (например, системе распределительного трубопровода) технологической системы или установки. Полевой прибор 102 измеряет один или более параметров привода 104 и/или клапана 106 (например, положение клапана) и/или управляет одним или более параметров привода 104 и/или клапана 106. Полевой прибор 102 имеет диапазон оптимальных рабочих температур, в котором работает наиболее эффективно. Например, диапазон рабочих температур включает верхний предел рабочих температур и/или нижний предел рабочих температур. Когда температура окружающего воздуха превышает верхний предел рабочих температур, компоненты полевого прибора 102 претерпевают повышенный износ. Например, полевой прибор 102 может содержать диэлектрический эластомерный преобразователь, подверженный повышенному износу, когда он работает при температуре выше верхнего предела рабочих температур.

[0025] Для охлаждения или снижения (например, регулирования) температуры полевого прибора 102 иллюстративное устройство 100 для регулирования температуры содержит вихревую трубку или вихревой генератор 108. В целом, вихревая трубка (или вихревая трубка Ранка-Хильша) представляет собой устройство, разделяющее сжатую текучую среду (например, газ) на относительно более теплый и более холодный потоки. В процессе работы текучую среду под давлением подают по касательной в вихревую камеру вихревой трубки и ускоряют, обеспечивая более высокую угловую скорость вращения. Когда вращающаяся текучая среда достигает одного конца вихревой трубки, внешнюю границу текучей среды, которая является относительно более теплой, направляют через коническое сопло и выпускают (например, подают) через конец трубки в виде потока относительно более теплой текучей среды. Текучую среду, проходящую ближе к центру трубки, отводят (например, через коническое сопло) обратно через трубку и выпускают (например, подают) через другой конец трубки в виде потока относительно более холодной текучей среды.

[0026] В изображенном примере вихревая трубка 108 содержит впускное отверстие 110, первое выпускное отверстие 112 и второе выпускное отверстие 114. Впускное отверстие 110 принимает поток текучей среды (например, находящейся под давлением или сжатой текучей среды) при определенной температуре и преобразует эту текучую среду в относительно более холодный поток текучей среды на первом выпускном отверстии 112 и относительно более теплый поток текучей среды на втором выпускном отверстии 114. Иными словами, первая часть сжатой текучей среды, входящей во впускное отверстие 110, отводится к первому выпускному отверстию 112 и выходит (например, выпускается) из первого выпускного отверстия 112 при более низкой температуре, чем температура сжатой текучей среды, поступающей во впускное отверстие 110, а вторая часть сжатой текучей среды, входящей во впускное отверстие 110, отводится ко второму выпускному отверстию 114 и выходит (например, выпускается) из второго выпускного отверстия 114 при более высокой температуре, чем температура текучей среды, поступающей во впускное отверстие 110.

[0027] Для подачи находящейся под давлением или сжатой текучей среды к вихревой трубке 108 трубопровод или канал 116 соединен с впускным отверстием 110 вихревой трубки 108. Сжатую текучую среду может подавать компрессор или другой источник сжатой текучей среды. В некоторых примерах, как описано выше, сжатый газ или воздух (например, технологический воздух) обычно проходит через всю систему или установку управления технологическим процессом. В таких примерах канал 116 связывает по текучей среде впускное отверстие 110 вихревой трубки 108 с трубопроводной системой, подающей сжатый воздух по всей системе или установке управления технологическим процессом.

[0028] В изображенном примере устройство 100 для регулирования температуры содержит трубопровод или канал 118, соединяющий первое выпускное отверстие 112 и полевой прибор 102. Канал 118 связывает по текучей среде первое выпускное отверстие 112 и полевой прибор 102 для подачи (например, направления) относительно более холодной текучей среды (например, первой части текучей среды), образуемой вихревой трубкой 108, к полевому прибору 102 для охлаждения или снижения температуры полевого прибора 102. В изображенном примере канал 118 содержит первый конец 120 и второй конец 122. Первый конец 120 канала 118 соединен с первым выпускным отверстием 112, а второй конец 122 канала 118 соединен с кожухом или корпусом 124 полевого прибора 102. В некоторых примерах в корпусе 124 полевого прибора 102 выполнено отверстие для приема второго конца 122 канала 118 с тем, чтобы относительно более холодную текучую среду подавать непосредственно во внутренний отсек полевого прибора 102. В других примерах второй конец 122 канала 118 расположен таким образом, чтобы направлять относительно более холодную текучую среду у корпуса 124 полевого прибора 102 и/или через него для снижения температуры полевого прибора 102.

[0029] Для контроля и/или регулирования количества текучей среды, подаваемой к вихревой трубке 108 и, таким образом, к полевому прибору 102, в канале 116 выше по потоку относительно впускного отверстия 110 расположен регулятор 126 потока. Регулятор 126 потока может быть реализован как отсечной клапан и/или редукционный клапан давления для контроля и/или регулирования потока и/или давления сжатой текучей среды, подаваемой к впускному отверстию 110 вихревой трубки 108. В некоторых примерах регулятор 126 потока регулирует (например, снижает) давление сжатой текучей среды до предварительно установленного или заданного значения перед ее подачей к вихревой трубке 108. В других примерах регулятор 126 потока не используют, а сжатую текучую среду непрерывно подают к вихревой трубке 108.

[0030] В изображенном на фиг. 1 примере использован температурный датчик 128 для измерения температуры в полевом приборе 102 и/или вокруг него. В некоторых примерах температурный датчик 128 встроен в полевой прибор 102. Например, некоторые полевые приборы содержат внутренний температурный датчик или термостат, который используют для измерения температуры в полевом приборе 102 и/или вокруг него. Когда температура окружающего воздуха или окружающей среды достигает порогового значения (например, равного или близкого верхнему пределу рабочих температур), иллюстративное устройство 100 для регулирования температуры подает относительно более холодную текучую среду к полевому прибору 102 для снижения температуры в полевом приборе 102 и/или вокруг него и, таким образом, снижения величины износа, претерпеваемого полевым прибором 102.

[0031] Для контроля и/или управления вихревой трубкой 108 для подачи холодного воздуха к полевому прибору 102 иллюстративное устройство 100 для регулирования температуры может использовать систему 130 управления. В изображенном примере система 130 управления содержит процессор 132 (например, микропроцессор), модуль 134 ввода/вывода, устройство 136 сравнения (компаратор) и приборный контроллер 138. Например, температурный датчик 128 может обеспечивать подачу сигнала (соответствующего температуре в полевом устройстве 102 и/или вокруг него) к процессору 132 через модуль 134 ввода/вывода. Система 130 управления может определять, имеет ли температура, измеренная температурным датчиком 128, значение ниже заданного или порогового значения (например, верхнего предела рабочих температур или другого значения температуры) для полевого прибора 102. Например, устройство 138 сравнения может сравнивать сигнал, подаваемый температурным датчиком 128, с пороговым значением, обеспечиваемым, например, эталонными данными (к примеру, справочной таблицей). Например, некоторые полевые приборы имеют верхний предел рабочей температуры 85°C. Если температура в полевом устройстве 102 и/или вокруг него превышает данный предел (например, 88°C), система 130 управления может открывать регулятор 126 потока и подавать сжатую текучую среду к вихревой трубке 108, образующей поток относительно более холодного сжатого воздуха, который направляют через канал 118 к полевому прибору 102. В других примерах в качестве порогового значения приняты другие значения, такие как, например, значения ниже верхнего предела рабочих температур (например, 75°C). Таким образом, в некоторых вариантах, система 130 управления управляет положением регулятора 126 потока между открытым и закрытым положениями для ограничения потока сжатой текучей среды через вихревую трубку 108.

[0032] В некоторых примерах температурный датчик 128 продолжает определять или измерять температуру в полевом приборе 102 и/или вокруг него. По прошествии некоторого периода времени температура в полевом приборе 102 и/или вблизи него может снизиться до значения, которое ниже пороговое значение. В некоторых примерах устройство 138 сравнения может сравнивать сигнал, выдаваемый температурным датчиком 128, с пороговым значением температуры. Если температура в полевом приборе 102 и/или вокруг него снижается до установленной величины ниже предельного значения (например, 80°C), система 130 управления может закрыть регулятор 126 потока и прекратить подачу более холодной текучей среды к полевому прибору. Таким образом, устройство 100 для регулирования температуры может быть использовано для регулирования температуры в полевом приборе 102 (например, для поддержания температуры в полевом приборе и/или вблизи него в пределах заданного диапазона).

[0033] В некоторых примерах вихревая трубка 108 может быть выполнена с возможностью регулирования расходов текучей среды в первом и втором выпускных отверстиях 112, 114 и, таким образом, температуры потоков текучей среды, подаваемой из первого и второго выпускных отверстий 112, 114. Например, вихревая трубка 108 может содержать клапан (например, затвор) во втором выпускном отверстии 114, который может быть выполнен с возможностью регулирования для увеличения или уменьшения расхода текучей среды во втором выпускном отверстии 114. Изменение расхода во втором выпускном отверстии 114, например, влияет на расход в первом выпускном отверстии 112, а также на температуру потоков текучей среды, выходящих из первого и второго выпускных отверстий 112, 114. В некоторых примерах расходы на первом и втором выпускных отверстиях 112, 114 могут быть предварительно заданы (например, посредством предварительной установки клапана во втором выпускном отверстии 114 в определенное положение) для обеспечения максимально высокой и/или максимально низкой температуры на первом и втором выпускных отверстиях 112, 114. В дополнительном или альтернативном варианте вихревая трубка 108 может быть выполнена с возможностью автоматического регулирования (например, посредством контроллера, управляющего клапаном во втором выпускном отверстии 114) для изменения расходов текучей среды на первом и втором выпускных отверстиях 112, 114 и, таким образом, температуры потоков текучей среды на первом и втором выпускных отверстиях 112, 114.

[0034] В изображенном примере полевой прибор 102 представляет собой электронный клапанный контроллер. Однако, следует понимать, что полевой прибор 102 может быть полевым устройством любого типа, таким как, например, преобразователь давления, терморегулятор и т.п. В некоторых примерах система 130 управления встроена в полевой прибор 102 таким образом, что полевой прибор 102 управляет работой вихревой трубки 108. В других примерах система 130 управления может быть расположена в удаленном месте, таком как, например, центральный пульт управления технологической системы или установки.

[0035] На фиг. 2 изображен другой пример устройства 200 для регулирования температуры, описанный в настоящей заявке. Компоненты иллюстративного устройства 200 для регулирования температуры, являющиеся по существу подобными или аналогичными компонентам иллюстративного устройства 100 для регулирования температуры, описанным выше, и имеющие функции, которые по существу подобны или аналогичны функциям этих компонентов, ниже подробно еще раз не описаны. Вместо этого, заинтересованный читатель отсылается к соответствующим вышеприведенным описаниям. Для упрощения этого процесса, для сходных конструкций используются одинаковые ссылочные обозначения.

[0036] Как показано на фиг. 2, иллюстративное устройство 200 для регулирования температуры содержит канал 202, соединяющий второе выпускное отверстие 114 и полевой прибор 102. Канал 202 связывает по текучей среде второе выпускное отверстие 114 и полевой прибор 102 для подачи относительно более теплой текучей среды (например, второй части текучей среды), образуемой вихревой трубкой 108, к полевому прибору 102 для нагревания или повышения температуры полевого прибора 102. В изображенном примере канал 202 содержит первый конец 204 и второй конец 206. Первый конец 204 канала 202 соединен со вторым выпускным отверстием 114, а второй конец 206 канала 202 соединен с корпусом 124 полевого прибора 102. В некоторых примерах в корпусе 124 полевого прибора 102 выполнено отверстие для приема второго конца 206 канала 202 с тем, чтобы относительно более теплую текучую среду подавать непосредственно во внутренний отсек полевого прибора 102. В других примерах второй конец 206 канала 202 расположен таким образом, чтобы направлять относительно более теплую текучую среду у корпуса 124 полевого прибора и/или через него. Таким образом, в изображенном на фиг. 2 примере устройство 200 для регулирования температуры может при работе подавать относительно более холодную текучую среду и/или относительно более теплую текучую среду к полевому прибору 102 для изменения температуры этого полевого прибора. Например, если температура, измеренная датчиком 128, выше первого порогового значения (к примеру, верхнего предела рабочих температур) полевого прибора 102, относительно более холодный воздух может быть подан по трубопроводу от первого выпускного отверстия 112 к полевому прибору 102, а если температура, измеренная датчиком 128, ниже второго порогового значения (к примеру, нижнего предела рабочих температур) полевого прибора 102, относительно более теплый воздух может быть подан по трубопроводу от второго выпускного отверстия 114 к полевому прибору 102.

[0037] В изображенном примере регулятор потока или разгрузочный клапан 208 (например, трехходовой клапан, трехходовой клапан регулировки давления, переключающий клапан) соединен с каналом 202 и расположен между вторым выпускным отверстием 114 и полевым прибором 102 для регулирования потока и/или давления текучей среды в канале 202. Регулятор 208 потока сбрасывает или направляет относительно более теплую текучую среду из полевого прибора 102 в окружающий воздух, когда, например, из первого выпускного отверстия 112 подают к полевому прибору 102 относительно более холодную текучую среду. Например, если температура в полевом приборе 102 или вблизи него превышает верхний предел рабочих температур, и устройство 200 для регулирования температуры подает относительно более холодную текучую среду от первого выпускного отверстия 112 к полевому прибору 102, регулятор 208 потока может быть перемещен в положение, обеспечивающее отведение более теплой текучей среды, выходящей из второго выпускного отверстия 114, подальше от полевого прибора 102. Иными словами, регулятор 208 потока предотвращает подачу более теплой текучей среды к полевому прибору 102. В некоторых примерах более теплую текучую среду на втором выпускном отверстии 114 сбрасывают или стравливают в атмосферу или окружающую среду.

[0038] Аналогичным образом, регулятор потока или разгрузочный клапан 210 (например, трехходовой клапан, трехходовой клапан регулировки давления, переключающий клапан) соединен с каналом 118 и расположен между первым выпускным отверстием 112 и полевым прибором 102 для регулирования потока и/или давления текучей среды в канале 118. В изображенном примере регулятор 210 потока сбрасывает или направляет относительно более холодную текучую среду в атмосферу или окружающую среду, когда, например, из второго выпускного отверстия 114 подают к полевому прибору 102 относительно более теплую текучую среду. Например, если температура в полевом приборе 102 или вблизи него меньше нижнего предела рабочих температур, и устройство 200 для регулирования температуры подает относительно более теплую текучую среду от второго выпускного отверстия 114 к полевому прибору 102, регулятор 210 потока может быть перемещен в положение, обеспечивающее отведение более холодной текучей среды, выходящей из первого выпускного отверстия 112, подальше от полевого прибора 102. Иными словами, регулятор 210 потока предотвращает подачу более холодной текучей среды к полевому прибору 102. В некоторых примерах более холодную текучую среду в канале 118 сбрасывают или стравливают в атмосферу или окружающую среду. В некоторых примерах регуляторы 208, 210 потока могут частично обеспечивать поступление воздуха в соответствующие каналы 118, 202 и/или регулировать текучую среду, выходящую из первого и второго выпускных отверстий 112, 114, обеспечивая предварительно заданное давление.

[0039] В изображенном примере может быть использован температурный датчик 128 для измерения температуры в полевом приборе 102 и/или вокруг него и генерирования сигнала, соответствующего измеренной температуре, для системы 130 управления. Система 130 управления принимает сигнал от датчика 128 и может быть выполнена с возможностью осуществления сравнения измеренной температуры с диапазоном рабочих температур (например, имеющим верхнее пороговое значение и нижнее пороговое значение) при помощи устройства 136 сравнения. В некоторых примерах устройство 136 сравнения может сравнивать сигнал, выдаваемый температурным датчиком 128, с диапазоном рабочих температур, представленным в справочной таблице. Например, полевой прибор 102 может иметь диапазон рабочих температур от -52°C до 85°C. Если температура в полевом устройстве 102 и/или вокруг него повышается выше порогового значения, например, выше верхнего предела рабочих температур (например, 88°C), система 130 управления может вызывать открытие регулятора 126 потока и подачу сжатой текучей среды к вихревой трубке 108, образующей поток относительно более холодной сжатой текучей среды, который направляют через канал 118 к полевому прибору 102. В таком примере система 130 управления может также открывать регулятор 210 потока для обеспечения подачи по трубопроводу более холодной текучей среды к полевому прибору 102 и перемещать регулятор 208 потока в положение, обеспечивающее сброс или направление более теплой текучей среды в окружающую атмосферу. С другой стороны, если температура в полевом устройстве 102 и/или вокруг него опускается ниже порогового значения, например, ниже нижнего предела рабочих температур (например, -60°C), система 130 управления может вызывать открытие регулятора 126 потока и подачу сжатой текучей среды к вихревой трубке 108, образующей поток относительно более теплой сжатой текучей среды, который направляют через канал 202 к полевому прибору 102. В таком примере система 130 управления может также управлять регулятором 208 потока для направления более теплой текучей среды через канал 202 к полевому прибору 102 и управлять регулятором 210 потока для сброса или направления более холодной текучей среды в окружающую атмосферу. В других примерах могут быть использованы иные пороговые значения. В некоторых вариантах обоими регуляторами 208, 210 можно управлять таким образом, чтобы обеспечить полную или частичную подачу текучей среды к полевому прибору 102 (например, смешивание потоков текучей среды для обеспечения требуемой температуры). Таким образом, устройство 200 для регулирования температуры может быть использовано для регулирования температуры в полевом приборе 102 (например, для поддержания температуры в полевом приборе 102 и/или вблизи него в пределах заданного диапазона).

[0040] В некоторых примерах вихревая трубка 108 может быть выполнена с возможностью регулирования (например, посредством клапана во втором выпускном отверстии 114) расходов текучей среды на первом и втором выпускных отверстиях 112, 114 и, таким образом, температуры потоков текучей среды, выдаваемых из первого и второго выпускных отверстий 112, 114. В некоторых примерах расход в первом и втором выпускных отверстиях 112, 114 может быть предварительно задан (например, посредством предварительной установки клапана во втором выпускном отверстии 114 в определенное положение) для обеспечения максимально высокой и/или максимально низкой температуры на первом и втором выпускных отверстиях 112, 114. Таким образом, регуляторы 208, 210 потока могут в этом случае обеспечивать подачу переменного количества теплой и холодной текучей среды к полевому прибору 102 для получения требуемой температуры (например, посредством смешивания теплой и холодной текучей среды). В дополнительном или альтернативном варианте вихревая трубка 108 может быть выполнена с возможностью автоматического регулирования (например, посредством контроллера, управляющего клапаном во втором выпускном отверстии 114) для изменения расходов текучей среды на первом и втором выпускных отверстиях 112, 114 и, таким образом, температур потоков текучей среды на первом и втором выпускных отверстиях 112, 114.

[0041] На фиг. 3 изображен другой пример устройства 300 для регулирования температуры, описанный в настоящей заявке. Компоненты иллюстративного устройства 300 для регулирования температуры, являющиеся по существу подобными или аналогичными компонентам иллюстративного устройства 100 и/или 200 для регулирования температуры, описанного выше, и имеющие функции, которые по существу подобны или аналогичны функциям этих компонентов, ниже подробно еще раз не описаны. Вместо этого, заинтересованный читатель отсылается к соответствующим вышеприведенным описаниям. Для упрощения этого процесса, для сходных конструкций используются одинаковые ссылочные обозначения.

[0042] Как показано на фиг. 3, иллюстративное устройство 300 для регулирования температуры содержит корпус или контейнер 302, присоединенный к стороне 304 привода 104, а полевой прибор 102 расположен внутри этого контейнера 302. Контейнер 302 удерживает более холодную текучую среду внутри себя и, таким образом, в области, прилегающей к полевому прибору 102. В изображенном примере второй конец 122 канала 118 соединен с контейнером 302. В частности, второй конец 122 соединен с отверстием 306, выполненным в стенке контейнера 302. В некоторых примерах для соединения второго конца 122 канала 118 с контейнером 302 может быть использован фитинг или соединитель. Когда вихревая трубка 108 генерирует более холодный поток текучей среды в первом выпускном отверстии 112, этот более холодный поток текучей среды подают (по каналу 118) к области внутри контейнера 302 (например, к внутренней полости) для охлаждения или снижения температуры полевого прибора 102 и/или области вокруг него. Контейнер 302 позволяет более холодной текучей среде оставаться относительно более холодной и находиться ближе к полевому прибору 102 вместо рассеивания в окружающий воздух. В изображенном примере контейнер 302 изображен в виде квадратной или прямоугольной коробки. Однако, контейнер 302 может быть реализован как контейнер или корпус, имеющий разные формы и/или размеры.

[0043] Контейнер 302 может быть присоединен к стороне 304 привода 104 при помощи механического крепежа (например, болтов, винтов и т.п.) и/или какого-либо другого подходящего способа крепления (например, сварки). В изображенном примере контейнер 302 содержит отверстие 308 (например, сквозное отверстие), через которое от полевого прибора 102 могут быть протянуты провода, соединители, шланги и т.д. и присоединены к приводу 104. Как описано выше, иллюстративное устройство для регулирования температуры, описанное в настоящей заявке, может быть использовано с любым типом полевого прибора. Таким образом, в зависимости от того, какой тип полевого прибора использован, контейнер 302 может иметь различные размеры и/или формы и может быть прикреплен к совместно используемой конструкции, к которой присоединен полевой прибор 102.

[0044] В некоторых примерах стенки контейнера 302 содержат изоляцию или выполнены с ней, что снижает величину теплопередачи через стенки контейнера 302 и помогает поддерживать температуру текучей среды внутри контейнера 302 на уровне температуры текучей среды, поступающей в контейнер 302 из вихревой трубки 108. На фиг. 3 изображен увеличенный вид стенки контейнера 302 в разрезе. В изображенном примере стенка контейнера 302 включает многослойную конструкцию изоляции. В частности, стенка содержит первый слой 310, второй слой 312 и третий слой 314. Средний или второй слой 312 представляет собой изоляционный материал, расположенный (например, в виде слоистой конструкции) между первым и третьим слоями 310, 314. В изображенном примере второй слой 312 представляет собой аэрогель (например, Pyrogel®), который является относительно мягким и/или хрупким (например, ломким) в своем естественном состоянии. Для удержания слоя 312 аэрогеля на месте первый слой 310 и третий слой 314 выполнены в виде относительно прочных жестких слоев, которые зажимают второй слой 312 между собой. В некоторых примерах первый слой 310 и/или третий слой 314 выполнены из полиимида (PI) или жесткого волокна и образуют внутреннюю и наружную поверхности контейнера 302. В некоторых примерах слои 310, 312, 314 соединены друг с другом при помощи адгезива (например, клея). Однако, слои 310, 312, 314 могут быть соединены посредством любого другого подходящего способа крепления. В некоторых примерах может быть использовано большее или меньшее количество средних слоев изоляции (например, несколько слоев Pyrogel®) и/или слои изоляции разного типа (например, для регулирования изоляционных и/или прочностных свойств на основании требуемого применения).

[0045] В некоторых примерах наружная поверхность 316 первого слоя 310 покрыта полимером (например, неопреном) для снижения величины электростатического заряда контейнера 302. За счет покрытия наружной поверхности 316 контейнер 302 может быть заземлен. В результате, величина электростатического заряда, накапливаемого в контейнере, оказывается снижена, и, следовательно, риск нежелательного возникновения искр и/или статических взаимных помех с электроникой полевого прибора 102 также уменьшен. В предпочтительном варианте осуществления изобретения данная многослойная изоляция помогает поддерживать текучую среду внутри контейнера 302 (например, во внутренней полости контейнера 302) при постоянной температуре. Несмотря на то, что многослойная конструкция изоляции изображена в связи с контейнером 302, следует понимать, что данная конструкция изоляции может быть осуществлена в других вариантах применения, в которых изоляцию используют для снижения величины теплопередачи.

[0046] В изображенном примере внутри контейнера 302 (например, на внутренней поверхности или стенке контейнера 302) расположен температурный датчик 128 для определения и/или измерения температуры текучей среды вокруг полевого прибора 102. В других примерах температурный датчик 128 встроен в полевой прибор 102. При работе система 130 управления принимает сигнал от датчика 128 и сравнивает измеренную температуру с предварительно заданным значением (например, пороговым значением) для определения того, подавать ли относительно более холодную текучую среду к контейнеру 302. Пример такой работы описан выше в связи с иллюстративным устройством 100 для регулирования температуры. Однако, вместо подачи более холодной текучей среды непосредственно к полевому прибору 102 ее подают к контейнеру 302.

[0047] На фиг. 4 изображен другой пример устройства 400 для регулирования температуры, описанный в настоящей заявке. Компоненты иллюстративного устройства 400 для регулирования температуры, являющиеся по существу подобными или аналогичными компонентам иллюстративного устройства 100, 200 и/или 300 для регулирования температуры, описанного выше, и имеющие функции, которые по существу подобны или аналогичны функциям этих компонентов, ниже подробно еще раз не описаны. Вместо этого, заинтересованный читатель отсылается к соответствующим вышеприведенным описаниям. Для упрощения этого процесса, для сходных конструкций используются одинаковые ссылочные обозначения.

[0048] Аналогично вышеописанному иллюстративному устройству 200 для регулирования температуры иллюстративное устройство 400 для регулирования температуры, изображенное на фиг. 4, содержит канал 202 для обеспечения возможности подачи посредством вихревой трубки 108 более теплой текучей среды к полевому прибору 102. В изображенном примере канал 202 соединяет второе выпускное отверстие 114 и контейнер 302. В частности, второй конец 206 соединен с отверстием 402, выполненным в стенке контейнера 302. В некоторых примерах для соединения второго конца 206 канала 202 с контейнером 302 может быть использован фитинг или соединитель. Канал 202 связывает по текучей среде второе выпускное отверстие 114 и полевой прибор 102 для подачи относительно более теплой текучей среды, образуемой вихревой трубкой 108, для нагревания или повышения температуры воздуха внутри контейнера 302. Контейнер 302 позволяет более теплой текучей среде оставаться относительно более теплой и находиться ближе к полевому прибору 102 вместо рассеивания в окружающий воздух. Устройством 400 для регулирования температуры можно управлять для нагревания или охлаждения воздуха внутри контейнера 302. Пример такого управления описан выше в связи с иллюстративным устройством 200 для регулирования температуры. Однако, вместо подачи сжатой текучей среды непосредственно к полевому прибору 102 ее подают к контейнеру 302.

[0049] На фиг. 5 изображен еще один пример устройства 500 для регулирования температуры, описанный в настоящей заявке. Компоненты иллюстративного устройства 500 для регулирования температуры, являющиеся по существу подобными или аналогичными компонентам иллюстративного устройства 100, 200, 300 и/или 400 для регулирования температуры, описанного выше, и имеющие функции, которые по существу подобны или аналогичны функциям этих компонентов, ниже подробно еще раз не описаны. Вместо этого, заинтересованный читатель отсылается к соответствующим вышеприведенным описаниям. Для упрощения этого процесса, для сходных конструкций используются одинаковые ссылочные обозначения.

[0050] В изображенном на фиг. 5 примере трубопровод или канал 502 используют для подачи сжатой текучей среды к приводу 104. Как описано выше, в некоторых примерах сжатый воздух используют для управления различными приборами (например, пневмоприводами) в технологической системе 107. В изображенном примере канал 116 связан по текучей среде с каналом 502. Таким образом, текучую среду (например, сжатый воздух) из одного и того же источника используют для управления приводом 104 (например, пневмоприводом) и регулирования (например, повышения и/или понижения) температуры полевого прибора 102 (посредством вихревой трубки 108). Такая конструкция может быть реализована с любым из вышеописанных иллюстративных устройств 100, 200, 300 и/или 400 для регулирования температуры.

[0051] Несмотря на то, что пример способа осуществления устройства 100, 200, 300, 400, 500 для регулирования температуры, изображенного на фиг.1-5, представлен в связи с системой 130 управления, показанной на фиг. 1-5, один или более элементов, процессов и/или устройств, представленных в системе 130 управления на фиг. 1-5, могут быть объединены, разделены, перегруппированы, исключены и/или осуществлены каким-либо другим образом.  Кроме того, иллюстративный процессор 132, иллюстративный модуль 134 ввода/вывода, иллюстративное устройство 136 сравнения, иллюстративный приборный контроллер 138 и/или, в более общем смысле, иллюстративная система 130 управления, изображенные на фиг. 1-5, могут быть реализованы при помощи аппаратных средств, программного обеспечения, программно-аппаратных средств и/или любого их сочетания.  Таким образом, например, иллюстративный процессор 132, иллюстративный модуль 134 ввода/вывода, иллюстративное устройство 136 сравнения, иллюстративный приборный контроллер 138 и/или, в более общем смысле, иллюстративная система 130 управления, изображенные на фиг. 1-5, могут быть реализованы посредством одной или более аналоговых или цифровых схем, логических схем, программируемых процессоров, специализированных интегральных схем (application specific integrated circuit, ASIC), программируемых логических устройств (programmable logic device, PLD) и/или полевых программируемых логических устройств (field programmable logic device, FPLD).  Если какой-либо из пунктов формулы изобретения настоящего патента, относящийся к устройству или системе, покрывает исключительно осуществление в виде программного обеспечения и/или встроенного программного обеспечения, по меньшей мере одно из иллюстративного процессора 132, иллюстративного модуля 134 ввода/вывода, иллюстративного устройства 136 сравнения и/или иллюстративного приборного контроллера 138 в настоящей заявке определенно включает материальное машиночитаемое запоминающее устройство или дисковое запоминающее устройство, такое как запоминающее устройство, универсальный цифровой диск (DVD), компакт-диск (CD), диск формата Blu-ray и т.п., хранящее указанное программное обеспечение и/или встроенное программное обеспечение.  Более того, иллюстративная система 130 управления, представленная на фиг. 1-5, может включать один или более элементов, процессов и/или устройств в дополнение к изображенным на фиг. 1-5 или вместо них и/или может содержать более одного из какого-либо или из всех изображенных элементов, процессов и устройств.

[0052] Кроме того, один или более из иллюстративного процессора 132, иллюстративного модуля 134 ввода/вывода, иллюстративного устройства 136 сравнения, иллюстративного приборного контроллера 138 и/или, в более общем смысле, иллюстративной системы 130 управления, изображенных на фиг. 1-5, могут осуществлять связь с одним или более датчиков 128 или регуляторов 126, 208, 218 потока посредством любого типа проводного соединения (например, шины данных, USB-соединения и т.п.) или механизма беспроводной связи (например, радиочастотного, инфракрасного и т.п.), используя любой применяемый в прошлом, существующий или будущий протокол связи (например, Bluetooth, USB 2.0, USB 3.0 и т.п.). Более того, один или более датчиков 128 или регуляторов 126, 208, 218 потока, представленных на фиг. 1-5, могут обеспечивать связь друг с другом посредством такого проводного соединения или механизма беспроводной связи.

[0053] На фиг. 6 и 7 изображены структурные схемы, представляющие примерные способы осуществления иллюстративной системы 130 управления, показанной на фиг. 1-5. В данном примере по меньшей мере часть способов может быть осуществлена посредством машиночитаемых команд, содержащих программу для выполнения процессором, таким как процессор 812, показанный в иллюстративной процессорной платформе 800, описанной ниже со ссылкой на фиг. 8. Программа может быть реализована в программном обеспечении, хранящемся на материальном машиночитаемом носителе данных, таком как CD-ROM, гибкий магнитный диск, накопитель на жестких магнитных дисках, универсальный цифровой диск (DVD), диск формата Blu-ray или машинная память, связанном с процессором 812, однако вся программа и/или ее части в альтернативном варианте может быть выполнена устройством, отличным от процессора 812, и/или реализована в программно-аппаратных средствах или специализированных аппаратных средствах. Кроме того, несмотря на то, что иллюстративная программа описана со ссылкой на структурные схемы, изображенные на фиг. 6 и 7, в альтернативном варианте осуществления изобретения могут быть использованы многие другие способы осуществления иллюстративной системы 130 управления, показанной на фиг. 1-5. Например, порядок выполнения блоков может быть изменен, и/или некоторые из описанных блоков могут быть изменены, исключены или скомбинированы.

[0054] Как указано выше, по меньшей мере часть иллюстративных способов, представленных на фиг. 6 и 7, могут быть осуществлены посредством закодированных команд (например, читаемых компьютером и/или машиночитаемых команд), хранящихся на материальном машиночитаемом носителе данных, таком как накопитель на жестких магнитных дисках, флэш-память, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), компакт-диск (CD), цифровой универсальный диск (DVD), быстродействующая буферная память, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) и/или любое другое запоминающее устройство или дисковое запоминающее устройство, на котором информация хранится в течение некоторого периода времени (например, в течение длительных промежутков времени, постоянно, в течение коротких промежутков времени, для временной буферизации и/или для кэширования информации).  В настоящей заявке термин "материальный машиночитаемый носитель данных" определенно включает любой тип машиночитаемого запоминающего устройства и/или дискового запоминающего устройства и исключает распространяющиеся сигналы и средства передачи данных. В настоящей заявке термины "материальный читаемый компьютером носитель данных" и "материальный машиночитаемый носитель данных" являются взаимозаменяемыми. В дополнительных или альтернативных вариантах осуществления изобретения иллюстративные способы, представленные на фиг. 6 и 7, могут быть осуществлены посредством закодированных команд (например, читаемый компьютером и/или машиночитаемых команд), хранящихся на долговременном читаемый комьютером и/или машиночитаемом носителе данных, таком как накопитель на жестких магнитных дисках, флэш-память, постоянное запоминающее устройство, компакт-диск, цифровой универсальный диск, быстродействующая буферная память, оперативное запоминающее устройство и/или любое другое запоминающее устройство или дисковое запоминающее устройство, на котором информация хранится в течение некоторого периода времени (например, в течение длительных промежутков времени, постоянно, в течение коротких промежутков времени, для временной буферизации и/или для кэширования информации).  В настоящей заявке термин "долговременный машиночитаемый носитель данных" определенно включает любой тип машиночитаемого запоминающего устройства и/или дискового запоминающего устройства и исключает распространяющиеся сигналы и средства передачи данных. В настоящей заявке фраза "по меньшей мере", используемая в качестве переходного термина в ограничительной части пункта формулы изобретения, является неограничивающей таким же образом, как неограничивающим является термин "содержащий".

[0055] На фиг. 6 изображена примерная структурная схема, представляющая иллюстративный способ 600 осуществления одного или более вышеописанных иллюстративных устройств 100, 200, 300, 400, 500 для регулирования температуры. Иллюстративный способ 600 включает обеспечение связи по текучей среде между источником сжатой или находящейся под давлением текучей среды (например, воздуха) и впускным отверстием вихревой трубки (блок 602). Например, в описанном выше устройстве 100 для регулирования температуры канал 116 связывает по текучей среде впускное отверстие 110 вихревой трубки 108 с источником сжатой текучей среды. В некоторых примерах источник текучей среды предназначен исключительно для подачи сжатой текучей среды к вихревой трубке. В других примерах, например, в иллюстративном устройстве 500 для регулирования температуры сжатую текучую среду могут подавать за счет сжатого воздуха (например, технологического воздуха), используемого для обеспечения работы других компонентов системы управления технологическим процессом (например, клапанов, приводов и т.п.).

[0056] Иллюстративный способ 600 включает обеспечение связи по текучей среде между первым выпускным отверстием вихревой трубки и полевым прибором или корпусом, содержащим полевой прибор (блок 604). Как описано выше, вихревая трубка преобразует поток сжатого входящего воздуха в поток относительно более теплого воздуха и поток относительно более холодного воздуха. Как правило, вихревая трубка имеет два выпускных отверстия, по одному для каждого потока. В иллюстративном способе 600 первое выпускное отверстие (например, выпускное отверстие более холодного воздуха) связано по текучей среде с полевым прибором или корпусом, содержащим полевой прибор. Например, в описанном выше устройстве 100 для регулирования температуры первое выпускное отверстие 112 связано по текучей среде с полевым прибором 102 посредством канала 118. В других примерах, например, в описанном выше устройстве 300 для регулирования температуры первое выпускное отверстие 112 вихревой трубки 108 связано по текучей среде с контейнером 302, содержащим или вмещающим полевой прибор 102.

[0057] В изображенном примере способ 600 включает принятие решение о том, использовать ли текучую среду во втором выпускном отверстии вихревой трубки (блок 606). В некоторых примерах только одно из выпускных отверстий вихревой трубки соединено по текучей среде с полевым прибором или корпусом (например, либо для нагревания, либо для охлаждения полевого прибора). Если текучая среда из второго выпускного отверстия не подлежит использованию, способ 600 включает выброс текучей среды из второго выпускного отверстия в атмосферу или окружающий воздух (блок 608). Например, в вышеописанном устройстве 100 для регулирования температуры из второго выпускного отверстия 114 вихревой трубки 108 текучую среду удаляют или направляют в атмосферу или окружающий воздух.

[0058] Если текучая среда из второго выпускного отверстия подлежит использованию, способ 600 включает обеспечение связи по текучей среде между вторым выпускным отверстием вихревой трубки и полевым прибором или корпусом, содержащим полевой прибор (блок 610). Например, в описанном выше устройстве 200 для регулирования температуры второе выпускное отверстие 114 вихревой трубки связано по текучей среде с полевым прибором 102 посредством канала 202. В других примерах, например, в описанном выше устройстве 400 для регулирования температуры второе выпускное отверстие 114 вихревой трубки 108 связано по текучей среде с контейнером 302, содержащим или вмещающим полевой прибор 102.

[0059] Иллюстративный способ 600 включает применение первого регулятора потока для выброса текучей среды из первого выпускного отверстия в атмосферу или окружающий воздух (блок 612). При подаче текучей среды из второго выпускного отверстия к полевому прибору или корпусу (например, для нагрева или повышения температуры полевого прибора) первое выпускное отверстие продолжает выдавать более холодный поток текучей среды. Таким образом, первый контроллер потока выбрасывает или направляет более холодный поток текучей среды наружу (например, в атмосферу или в окружающий воздух). Например, в устройстве 200 для регулирования температуры, описанном выше, регулятор 210 потока направляет поток от первого выпускного отверстия 112 либо к полевому прибору 102, либо в атмосферу или окружающий воздух.

[0060] Иллюстративный способ 600 включает применение второго регулятора потока для выброса текучей среды из второго выпускного отверстия в атмосферу или окружающий воздух (блок 612). В отличие от вышеприведенного примера, при подаче текучей среды из первого выпускного отверстия к полевому прибору или корпусу (например, для нагрева или повышения температуры полевого прибора) второе выпускное отверстие продолжает выдавать более холодный поток текучей среды. Таким образом, второй контроллер потока выбрасывает или направляет более теплый поток текучей среды куда-либо (например, в атмосферу или в окружающий воздух). Например, в устройстве 200 для регулирования температуры, описанном выше, регулятор 208 потока направляет поток от второго выпускного отверстия 112 либо к полевому прибору 102, либо в атмосферу или окружающий воздух.

[0061] На фиг. 7 изображена структурная схема, представляющая иллюстративный способ 700, который может быть осуществлен для обеспечения изменения/регулирования температуры в полевом приборе или вокруг него посредством устройства для регулирования температуры, такого как, например, устройство 100, 200, 300, 400 и/или 500 для регулирования температуры, представленное на фиг. 1-5, и/или системы управления, такой как система 130 управления, представленная на фиг. 1-5. Иллюстративный способ 700 включает измерение температуры полевого прибора (блок 702). В некоторых примерах для измерения температуры в полевом приборе и/или вокруг него используют температурный датчик. Например, в описанном выше устройстве 100 для регулирования температуры датчик 128 измеряет или определяет температуру в полевом приборе 102 и/или вокруг него. В некоторых примерах датчик встроен в полевой прибор (например, термостат полевого прибора). В других примерах, например, в устройстве 300 для регулирования температуры, температурный датчик 128 соединен с внутренней частью корпуса 302 и измеряет или определяет температуру воздуха, окружающего полевой прибор 102. В иллюстративном устройстве 100, 200, 300, 400 и/или 500 для регулирования температуры система 130 управления принимает сигнал от температурного датчика 128 при помощи модуля 134 ввода/вывода данных.

[0062] Иллюстративный способ 700 включает сравнение температуры с пороговым значением (блок 704). Например, в устройстве 100, 200, 300, 400 и/или 500 для регулирования температуры устройство 136 сравнения системы 130 управления может быть выполнено с возможностью сравнения температуры, измеренной датчиком 128, с пороговым значением, взятым из справочной таблицы. В некоторых примерах пороговое значение основано на типе полевого прибора, окружающей среде, в которой находится полевой прибор, диапазоне рабочих температур полевого прибора и/или других факторах системы управления технологическим процессом. В некоторых примерах пороговое значение представляет собой верхний предел рабочих температур или нижний предел рабочих температур полевого прибора. В других примерах в качестве порогового значения может быть установлено значение выше или ниже верхнего предела рабочих температур или нижнего предела рабочих температур полевого прибора. В некоторых примерах способ включает сравнение измеренной температуры с первым пороговым значением (например, верхним пороговым значением температуры) и вторым пороговым значением (например, нижним пороговым значением температуры).

[0063] Иллюстративный способ 700 включает определение того, находится ли температура в пределах порогового значения (блок 706). Например, в устройстве 100, 200, 300, 400 и/или 500 для регулирования температуры процессор 132 и/или устройство 136 сравнения могут быть использованы для определения того, находится ли температура, измеренная датчиком 128, в пределах порогового значения. Если температура находится в пределах порогового значения (например, менее 85°C и/или более -52°C), система 130 управления возвращается к началу способа 700 и продолжает измерение температуры полевого прибора (блок 702) Например, в устройстве 100 для регулирования температуры, если температура ниже предварительно заданного или порогового значения, система 130 управления может обеспечивать поддержание нахождения регулятора 126 потока в закрытом положении с тем, чтобы более холодная текучая среда не поступала к полевому прибору.

[0064] Если температура находится за пределами порогового значения, иллюстративный способ 700 включает управление одним или более регуляторов потока (708). Например, если система 130 управления определяет, что температура находится за пределами порогового значения (например, температура выше порогового значения или верхнего рабочего предела), она может подать команду одному или более регуляторов 126, 208, 210 потока на перемещение в открытое или закрытое положение для подачи сжатой текучей среды к вихревой трубке 108 и, таким образом, обеспечить подачу более холодного или более теплого воздуха к полевому прибору 102. В некоторых примерах сжатую текучую среду подают посредством технологического воздуха, который также используют для подачи сжатого воздуха к различным приборам и оборудованию системы управления технологическим процессом. Таким образом, в некоторых примерах способ 700 включает использование текучей среды также для управления прибором (например, приводом) в системе управления технологическим процессом. В некоторых примерах система 130 управления продолжает измерять температуру полевого прибора и, когда температура оказывается в пределах порогового значения, система 130 управления может подать команду одному или более регуляторов 126, 208, 210 потока на закрытие для прекращения подачи вихревой трубкой 108 относительно более теплой или более холодной текучей среды к полевому прибору.

[0065] На фиг. 8 изображена блок-схема иллюстративной процессорной платформы 800, выполненной с возможностью выполнения команд для осуществления по меньшей мере части способов, представленных на фиг. 6 и 7, и реализации системы 130 управления, представленной на фиг. 1-5. Процессорная платформа 800 может являться, например, сервером, персональным компьютером, мобильным устройством (например, сотовым телефоном, смартфоном, планшетом, таким как iPad^TM), карманным персональным компьютером (КПК), устройством для доступа к интернету или компьютерным устройством любого другого типа.

[0066] Процессорная платформа 800 изображенного примера содержит процессор 812. Процессор 812 изображенного примера является аппаратным средством. Например, процессор 812 может быть реализован посредством одной или более интегральных схем, логических схем, микропроцессоров или контроллеров любого семейства или производителя.

[0067] Процессор 812 изображенного примера содержит локальную память 813 (например, кэш-память). Процессор 812 изображенного примера обменивается данными с основным запоминающим устройством, включающим в себя энергозависимую память 814 и энергонезависимую память 816, при помощи шины 818. Энергозависимая память 814 может быть осуществлена посредством синхронного динамического оперативного запоминающего устройства (Synchronous Dynamic Random Access Memory, SDRAM), динамического оперативного запоминающего устройства (Dynamic Random Access Memory, DRAM), динамического оперативного запоминающего устройства компании Rambus (RAMBUS Dynamic Random Access Memory, RDRAM) и/или оперативного запоминающего устройства любого другого типа. Энергонезависимая память 816 может быть осуществлена посредством флэш-памяти и/или запоминающего устройства любого другого требуемого типа. Доступом к основному запоминающему устройству 814, 816 управляет контроллер памяти.

[0068] Кроме того, процессорная платформа 800 изображенного примера содержит интерфейсную схему 820. Интерфейсная схема 820 может быть осуществлена посредством стандарта интерфейса любого типа, такого как интерфейс Ethernet, универсальная последовательная шина (USB) и/или последовательный интерфейс PCI express.

[0069] В изображенном примере одно или более устройств 822 ввода соединены с интерфейсной схемой 820. Устройство(-а) 822 ввода позволяет(-ют) пользователю вводить данные и команды в процессор 812. Устройство(-а) ввода может быть реализовано, например, посредством аудиодатчика, микрофона, камеры (фото или видео), клавиатуры, кнопки, мыши, сенсорного экрана, трекпада, трекбола, манипулятора ISOpoint и/или системы распознавания голоса.

[0070] Одно или более устройств 824 вывода также соединены с интерфейсной схемой 820 изображенного примера. Устройства 824 вывода могут быть реализованы, например, посредством устройств отображения информации (например, таких как светоизлучающий диод (LED), органический светоизлучающий диод (OLED), жидкокристаллический дисплей, дисплей на электронно-лучевой трубке (ЭЛТ), сенсорный экран, тактильное устройство вывода, принтер и/или колонки). Таким образом, интерфейсная схема 820 изображенного примера обычно включает карту графического драйвера, чип графического драйвера или процессор графического драйвера.

[0071] Кроме того, интерфейсная схема 820 изображенного примера включает устройство связи, такое как передатчик, приемник, приемопередатчик, модем и/или плата сетевого интерфейса для обеспечения обмена данными с внешними машинами (например, вычислительными устройствами любого вида) посредством сети 826 (например, соединения Ethernet, цифровой абонентской линии связи (DSL), телефонной линии, коаксиального кабеля, системы сотовой связи и т.п.).

[0072] Кроме того, процессорная платформа 800 изображенного примера включает одно или более устройств 828 архивного хранения для хранения программного обеспечения и/или данных. Примеры таких устройств 828 архивного хранения включают накопители на гибких магнитных дисках, накопители на жестких магнитных дисках, накопители на компакт-дисках, накопители на дисках Blu-ray, системы RAID-массивов и накопители на цифровых универсальных дисках (DVD).

[0073] Закодированные команды 832 для осуществления по меньшей мере части способов, представленных на фиг. 6 и 7, могут храниться на устройстве 828 архивного хранения, в энергозависимой памяти 814, в энергонезависимой памяти 816 и/или на сменном материальном машиночитаемом носителе данных, таком как CD или DVD.

[0074] На основании вышеизложенного следует понимать, что вышеописанное устройство регулирования температуры и способы обеспечивают подачу относительно более теплой или более холодной текучей среды к полевому прибору для повышения и/или понижения температуры полевого прибора с целью поддержания ее в пределах диапазона рабочих температур. В результате, полевой прибор может работать в климатических условиях, где он подвержен воздействию более высоких или более низких температур, обеспечивая при этом снижение величины износа, который обычно претерпевает полевой прибор, что позволяет увеличить его срок службы. Кроме того, описанные выше устройство и способы используют вихревую трубку, которая работает от сжатой текучей среды, такой как, например, технологический воздух. Таким образом, устройство может работать в местах с недостаточным электропитанием или при его отсутствии.

[0075] Несмотря на то, что в настоящей заявке раскрыты определенные иллюстративные устройства и способы, а также изделия, объем охраны настоящего изобретения ими не ограничен. Напротив, настоящий патент охватывает все способы, устройства и изделия, фактически входящие в объем формулы изобретения настоящего патента.

Предложены пример устройства для регулирования температуры полевого прибора и способы воздействия на или регулирования температуры полевого прибора. Пример устройства содержит вихревую трубку, имеющую впускное отверстие для приема текучей среды, первое выпускное отверстие для выдачи первой части текучей среды при первой температуре и второе выпускное отверстие для выдачи второй части текучей среды при второй температуре, причем вторая температура выше первой температуры. Кроме того, пример устройства содержит первый канал, связанный по текучей среде с первым выпускным отверстием для направления первой части текучей среды к электронному прибору в системе управления технологическим процессом для воздействия на температуру прибора. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Устройство, содержащее:

вихревую трубку, которая содержит:

впускное отверстие для приема текучей среды;

первое выпускное отверстие для подачи первой части текучей среды при первой температуре и

второе выпускное отверстие для подачи второй части текучей среды при второй температуре, причем вторая температура выше первой температуры; и

первый канал, связанный по текучей среде с первым выпускным отверстием для направления первой части текучей среды к электронному прибору в системе управления технологическим процессом для воздействия на температуру указанного прибора,

причем указанный электронный прибор выполнен с возможностью регулирования и/или измерения параметра пневмопривода, функционально связанного с клапаном в системе управления технологическим процессом,

при этом текучая среда, принимаемая во впускном отверстии вихревой трубки, поступает из того же источника текучей среды, который использован для управления пневмоприводом.

2. Устройство по п. 1, дополнительно содержащее корпус, причем прибор

расположен в указанном корпусе, и первый канал связан по текучей среде с

корпусом для подачи первой части текучей среды при первой температуре к

корпусу для воздействия на температуру прибора.

3. Устройство по любому из предшествующих пунктов, дополнительно

содержащее первый переключающий клапан, расположенный в первом канале и направляющий первую часть текучей среды к корпусу или в атмосферу.

4. Устройство по любому из предшествующих пунктов, дополнительно

содержащее второй канал, связывающий по текучей среде второе выпускное

отверстие с корпусом для подачи второй части текучей среды при второй

температуре к корпусу для воздействия на температуру прибора.

5. Устройство по любому из предшествующих пунктов, дополнительно

содержащее второй переключающий клапан, расположенный во втором канале и направляющий вторую часть текучей среды к корпусу или в атмосферу.

6. Устройство, содержащее:

корпус для вмещения электронного 5 прибора системы управления технологическим процессом;

вихревую трубку, предназначенную для отведения первой части текучей

среды к первому выпускному отверстию вихревой трубки и второй части текучей среды ко второму выпускному отверстию вихревой трубки; и

первый канал для обеспечения связи по текучей среде первого выпускного отверстия с корпусом для подачи первой части текучей среды к внутренней полости корпуса,

причем указанный электронный прибор выполнен с возможностью

регулирования и/или измерения параметра пневмопривода, функционально

связанного с клапаном в системе управления технологическим процессом,

при этом текучая среда, принимаемая из вихревой трубки, поступает из того же источника текучей среды, который использован для управления пневмоприводом.

7. Устройство по п.6, дополнительно содержащее второй канал для

обеспечения связи по текучей среде второго выпускного отверстия с корпусом для подачи второй части текучей среды к внутренней полости корпуса.

8. Устройство по любому из предшествующих пунктов, дополнительно

содержащее регулятор потока, расположенный во втором канале, для регулирования потока второй части текучей среды к внутренней полости корпуса.

9. Устройство по любому из предшествующих пунктов, дополнительно

содержащее датчик для измерения температуры во внутренней полости корпуса.

10. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором датчик встроен в прибор.

11. Устройство по любому из предшествующих пунктов, дополнительно

содержащее регулятор потока для регулирования потока текучей среды, поступающего во впускное отверстие вихревой трубки.

12. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором прибор содержит диэлектрический эластомерный преобразователь.

13. Способ, включающий:

измерение первой температуры в непосредственной близости от полевого

прибора в системе управления технологическим процессом;

сравнение первой температуры с первым пороговым значением и

управление вихревой трубкой для подачи текучей среды при второй

температуре к полевому прибору, когда первая температура превышает первое пороговое значение, причем вторая температура ниже первой температуры, а

вихревая трубка содержит впускное отверстие для приема текучей среды,

подаваемой из источника, первое выпускное отверстие для выдачи первой части текучей среды при второй температуре и второе выпускное отверстие для выдачи второй части текучей среды при третьей температуре, причем третья температура выше второй температуры,

причем указанную текучую среду из указанного источника используют для управления приводом в системе управления технологическим процессом.

14. Способ по п.13, в котором посредством вихревой трубки подают первую часть текучей среды при второй температуре к корпусу, содержащему полевой прибор.

15. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором первую

температуру измеряют термостатом полевого прибора.

16. Способ по любому из предшествующих пунктов, дополнительно

включающий:

сравнение первой температуры со вторым пороговым значением и

управление вихревой трубкой для подачи второй части текучей среды при

третьей температуре к полевому прибору, когда первая температура ниже второго порогового значения.

17. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором управление вихревой трубкой включает открывание клапана для подачи текучей среды во впускное отверстие вихревой трубки.