ЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО И ОБРАБОТКА ВСПЛЕСКОВ НАПРЯЖЕНИЯ Российский патент 2020 года по МПК H01C7/12 

Различные формы электронных устройств находят широкое применение в различных обрабатывающих отраслях промышленности. В частности, полевые элементы, такие как датчики и исполнительные механизмы, обычно развертываются в полевых местах в пределах технологической среды, которая в некоторых случаях может потребоваться для обеспечения соответствующих степеней безопасности, например взрывозащищенных характеристик и характеристик так называемой искробезопасности.

Учитывая характер такого развертывания, первостепенное значение имеет надежная и безопасная работа таких полевых элементов, и в качестве средств подключения к полевым элементам обычно применяются устройства защиты от перенапряжения.

Любые такие функции перенапряжения обычно требуют защиты от перенапряжений, в частности, в отношении соединений с полевыми элементами.

Обычно используют устройства защиты от перенапряжения, обеспечивающие такую надежную функцию защиты от перенапряжений.

Электронные устройства, такие как, но не ограничиваясь ими, известные полевые элементы обычно соединяют с соответствующей технологической схемой, относящейся к конкретной технологической среде, посредством функционального шкафа, в котором имеются некоторые соответствующие электрические функциональные возможности, такие как зенеровский барьер, изоляция, удаленные вводы/выводы или предусмотрены другие функциональные средства. Кроме того, проводка ввода/вывода обеспечивает соответствующее соединение с соответствующей технологической схемой.

Когда в той или иной среде предусмотрено множество электронных устройств, такое как множество полевых элементов в пределах той или иной технологической среды, становится необходимым обеспечить соответствующие соединения полевых элементов с соответствующим зенеровским барьером, изоляцией или другим функциональным средством внутри функционального шкафа, так что обеспечиваются текущие соединения с надлежащими линиями ввода/вывода, ведущими к технологической схеме.

Обычная функциональная возможность защиты от перенапряжений для таких соединений, например, с полевыми элементами, обычно обеспечивается отдельным шкафом защиты от перенапряжений, содержащим множество элементов защиты от перенапряжений для соединения между полевыми элементами и технологической схемой посредством функционального шкафа (например, зенеровского защитного/изоляционного устройства).

Шкаф защиты от перенапряжений может быть выполнен с возможностью соединения с полевыми элементами посредством дополнительного распределительного шкафа, как правило, выполненного с распределительной станционной проводкой, предназначенной для настройки необходимой связи каждого из полевых элементов.

При использовании изоляционных устройств, в частности, часто необходимо устанавливать элементы защиты от перенапряжений на внешних линиях, и, как уже отмечалось, для этого может потребоваться дополнительный шкаф и связанные с этим дополнительные расходы. Для дополнительного шкафа в корпусе шкафа может также потребоваться свободное пространство, и в самом шкафу возникают значительные требования к электропроводке, требующие тщательных усилий и перекрестной проверки во время ввода в эксплуатацию системы, а также во время последующего обнаружения и тестирования неисправностей.

Известной альтернативой является использование громоздкого модуля защиты от перенапряжений, который может быть подключен к изоляционному устройству, но это также требует отключения полевой проводки от изолятора и повторного подключения к модулю защиты от перенапряжений, что, конечно же, может вызвать разрыв связи, может быть неэффективным и неудобным и может привести к эксплуатационным неисправностям из-за возможности неполного или неправильного повторного подключения.

Таким образом, потенциал для возвратного согласования всплесков напряжения может быть ограничен, и часто бывает так, что нет подходящего места в корпусе шкафа для такого устройства возвратного согласования, и требуемая обширная замена проводки для достижения такого возвратного согласования может привести к длительному простою технологической установки. Существует также вероятность ошибок, возникающих в связи с подключением заменяющей проводки, которые однозначно нельзя игнорировать или исключать. Кроме того, развертывание элементов защиты от перенапряжений таким известным способом служит причиной для использования дополнительного шкафа с соответствующими недостатками, отмеченными выше.

Данное изобретение направлено на то, чтобы обеспечить устройство для обработки всплесков напряжения, обладающее преимуществами по сравнению с такими известными устройствами и, в частности, обеспечивающее готовое устройство возвратного соединения более упрощенным и в то же время надежным способом, чем тот, который известен в настоящее время.

В соответствии с первым аспектом данного изобретения предложено электронное изоляционное устройство, выполненное с возможностью приема полевой проводки от полевого элемента и дополнительно содержащее средства соединения, выполненные с возможностью приема элемента защиты от перенапряжений для обеспечения данного устройства функциональной возможностью защиты от перенапряжений и обеспечения соединения защитой от перенапряжений посредством полевой проводки, причем устройство выполнено таким образом, что элемент защиты от перенапряжений соединяется с данным устройством и с указанной полевой проводкой посредством указанного средства соединения.

Изобретение обладает преимуществами, поскольку нет необходимости отсоединять полевую проводку от изоляционного устройства для соединения с элементом защиты от перенапряжений, и поэтому можно без труда избежать основных известных проблем. Кроме того, установлено, что нет необходимости в обеспечении дополнительной проводки для элемента защиты от перенапряжений или, действительно, дополнительного связанного корпуса, такого как шкаф защиты от перенапряжений. Таким образом, может быть устранена потенциальная возможность ошибок в проводке, которая может возникнуть в текущей области техники, поскольку присущим данному изобретению характерным признаком является тот факт, что каждый элемент защиты от перенапряжений четко связан с изоляционным устройством.

Следовательно, является предпочтительным, чтобы элемент защиты от перенапряжений был установлен с возможностью съема на изоляционное устройство таким образом, чтобы не создавать помех соединению устройства с полевой проводкой.

В одном примере указанное средство соединения выполнено с возможностью параллельного соединения средства защиты от перенапряжений относительно полевой проводки. Кроме того, указанное средство соединения может быть выполнено с возможностью соединения устройства защиты от перенапряжений с полевой проводкой внутри устройства.

Следует понимать, что устройство может содержать искробезопасный изолятор.

В соответствии с другим аспектом, данное изобретение может обеспечивать электронное защитное устройство, выполненное с возможностью приема полевой проводки от полевого элемента и дополнительно содержащее средство соединения, выполненное с возможностью приема элемента защиты от перенапряжений для обеспечения данного устройства функциональной возможностью защиты от перенапряжений и обеспечения соединения защитой от перенапряжений посредством полевой проводки, причем устройство выполнено таким образом, что элемент защиты от перенапряжений соединяется с данным устройством и с указанной полевой проводкой посредством указанного средства соединения.

Преимущественно элемент защиты от перенапряжений выполнен с возможностью расположения в точке соединения линий ввода/вывода с устройством. В частности, указанные линии ввода/вывода в этом устройстве включают линии полевых элементов.

Поэтому следует понимать, что электронное функциональное устройство может содержать любое одно или более из, или комбинацию, зенеровского защитного устройства и изоляционного устройства.

В одном конкретном варианте реализации изобретения элемент защиты от перенапряжений выполнен с возможностью соединения с устройством посредством любых подходящих средств, таких как средства с прессовой посадкой, средства со штыревым/гнездовым зацеплением и/или средства с винтовой резьбой.

Данное изобретение также может предусматривать множество элементов защиты от перенапряжений, связанных с соответствующим множеством изоляционных или защитных устройств. Таким образом, множество устройств и связанных с ними элементов защиты от перенапряжений, будь то подключаемые или нет, могут быть предусмотрены в составе шкафа электронного функционального устройства.

Данное изобретение далее описано только в качестве примера со ссылкой на прилагаемые графические материалы, в которых:

на фиг. 1A представлено схематическое изображение известной изоляционной системы, использующей функциональные возможности обработки всплесков напряжения;

на фиг. 1В представлен более детальный вид частей шкафов системы, проиллюстрированной на фиг. 1А;

на фиг. 2А проиллюстрирована блок-схема изоляционного шкафа в соответствии с вариантом реализации данного изобретения;

на фиг. 2В представлен детальный вид части шкафа, проиллюстрированного на фиг. 2А, с результирующим подавлением напряжений от одного шкафа;

на фиг. 3А-3Е представлена серия иллюстраций соединения элемента защиты от перенапряжений с изоляционным устройством, известным в данной области техники; а также

на фиг. 4А-4С представлена серия иллюстраций подключаемого соединения в соответствии с вариантом реализации данного изобретения.

Сначала со ссылкой на фиг. 1А, проиллюстрирован электронный функциональный шкаф, такой как изоляционный шкаф 1, имеющий изоляционные элементы 4, соединенные с элементами 5 защиты от перенапряжений, расположенными внутри шкафа 2.

Соединения ввода/вывода 10 ведут от изолирующего шкафа 1 к технологическим электронным устройствам (не показаны), и соединение между изоляционным шкафом 1 и шкафом 2 защиты от перенапряжений выполняется с помощью соединений 11 изоляционных устройств со средствами защиты от перенапряжений.

В проиллюстрированном примере последующее соединение ведет от шкафа 2 защиты от перенапряжений к множеству полевых элементов (не показаны) посредством соединений 12 средств защиты от перенапряжений с полевыми элементами. В качестве еще одного варианта, не проиллюстрированного на фиг. 1А, проводка 12 вывода из шкафа 2 защиты от перенапряжений может вести к дополнительному шкафу, такому как распределительный шкаф, для содействия соответствующей конфигурацией соединения множества полевых элементов. Примеры основных компонентных элементов каждого элемента 5 защиты от перенапряжений проиллюстрированы в этом схематическом изображении на фиг. 1А.

На фиг. 1В представлены дополнительные иллюстративные детали каждого из изоляционного шкафа 1 и шкафа 2 защиты от перенапряжений. Как можно увидеть, многочисленная серия изоляционных устройств 4 смонтирована внутри изоляционного шкафа 1, и каждое из них подключено со стороны ввода/вывода к соединению ввода/вывода 10 и соединению 11 изоляционных устройств со средствами защиты от перенапряжений. Соответствующая серия устройств 5 защиты от перенапряжений также монтируется внутри шкафа 2 защиты от перенапряжений, причем в связи с каждым из соединений 11 изоляционных устройств со средствами защиты от перенапряжений и каждым из соединений 12 средств защиты от перенапряжений с полевыми элементами предусмотрен отдельный элемент защиты от перенапряжений.

Как четко проиллюстрировано на фиг. 1А и 1В, для обеспечения функциональной возможности защиты от перенапряжений требуется дополнительный шкаф 2, что ведет к дополнительным расходам, а также невыгодным является то, что требуется дополнительное пространство в корпусе шкафа, и это приводит к дополнительным накладным расходам по проводке. Дополнительный шкаф также содержит часть последовательного соединения, которое необходимо прервать, если требуется изменить и/или установить элемент защиты от перенапряжений, и при этом неблагоприятным последствием является время простоя.

Такое невыгодное отключение и т. д. также возникает в связи с обсуждением предшествующего уровня техники, как, например, описано ниже со ссылкой на фиг. 3A-3E, при этом соединения разрываются для возвратного соединения элемента защиты от перенапряжений в варианте, в котором не требуется дополнительный шкаф, при этом, конечно, предполагают, что такие относительно большие дополнительные устройства могут подсоединяться внутри изоляционного шкафа.

Далее со ссылкой на фиг. 2А, представлено схематическое изображение изолирующего шкафа 101 в соответствии с вариантом реализации данного изобретения.

Изоляционный шкаф 101 в этом примере содержит изоляционное функциональное устройство 104, соединенное посредством проводных линий 110 ввода/вывода с технологической схемой и посредством проводных линий 112 вывода с множеством полевых элементов. Опять-таки, такое соединение с полевыми элементами может быть, при необходимости, выполнено с помощью распределительного шкафа.

Кроме того, со ссылкой на фиг. 2А, схематически представлен один элемент 105 защиты от перенапряжений из возможного множества подключаемых элементов 105 защиты от перенапряжений для обеспечения, при необходимости, защиты от перенапряжений со стороны полевой линии 112 ввода/вывода, проиллюстрированной на фиг. 2А. Основные электронные функциональные устройства в подключаемом элементе защиты от перенапряжений схематически проиллюстрированы на фиг. 2А. Как можно понять, наличие подключаемого элемента защиты от перенапряжений (105) не требует удаления/повторного соединения полевых линий 112.

Со ссылкой на фиг. 2В, проиллюстрированы дополнительные детали конфигурации устройств 104 защиты от перенапряжений внутри шкафа 101 защиты от перенапряжений, причем каждый из подключаемых элементов 105 защиты от перенапряжений проиллюстрирован в связи с изоляционными элементами 104, требующими защиты от перенапряжений.

Как отмечено, каждый из изоляционных элементов 104 снабжен соответствующим гнездовым устройством 115, через которое элемент 105 защиты от перенапряжений может быть при необходимости съемно подключен к изоляционному элементу 104 и электрически соединен с полевыми линиями 112 ввода/вывода, чтобы обеспечить требуемое функциональное средство защиты от перенапряжений. Опять же и что важно, оперативное подсоединение элемента защиты от перенапряжения к изолирующему устройству и его отсоединение от него достигается без потребности в каком-либо отсоединении полевой проводки. Таким образом, это обеспечивает «фазовое» соединение/отсоединение элемента защиты от перенапряжений без необходимости «простоя» или минимального «простоя».

Таким образом, можно достичь предпочтительного исключения отдельного шкафа защиты от перенапряжений, но без ограничений предшествующего уровня техники.

Таким образом, изоляционные устройства 104 предпочтительно расположены выполнены с возможностью приема подключаемых элементов 105 защиты от перенапряжений в их собственном шкафу 101, и такие устройства могут легко соединяться там, где это необходимо, в связи с полевыми линиями 112 ввода/вывода.

Кроме того, элемент 105 защиты от перенапряжений может быть подключен или удален во время работы, и такая конфигурация обеспечивает немедленную индикацию того, какая из полевых линий 112 ввода/вывода связана с устройством защиты от перенапряжений. Простая возможность подключения также позволяет избежать необходимости в дополнительной подверженной сбоям проводке, а также избежать необходимости использования отдельного шкафа защиты от перенапряжений, как указано выше. Кроме того, при необходимости можно легко добиться возвратного соединения таких подключаемых элементов/модулей 105 защиты от перенапряжений.

Далее со ссылкой на фиг. 3A-3E в последовательном формате проиллюстрирован способ подсоединения элемента защиты от перенапряжения к изоляционному устройству, как известно в настоящем уровне техники.

Сначала со ссылкой на фиг. 3А, проиллюстрированы линии 110 ввода/вывода, подсоединенные к изоляционному устройству 204, которое, в свою очередь, соединяется с проводными линиями 112 вывода в этом примере, включающем полевую проводку 112. Для введения функциональных средств защиты от перенапряжений в соответствии с этим известным уровнем техники необходимо, чтобы полевая проводка 112 была отсоединена от изоляционного устройства 204, как проиллюстрировано на фиг. 3В для обеспечения последовательном путем вставки между изоляционным устройством 204 и полевой проводкой 112, а также модулем 205 элемента защиты от перенапряжений, как проиллюстрировано со ссылкой на фиг. 3С.

На фиг. 3D проиллюстрирован следующий этап процесса, в котором элемент 205 защиты от перенапряжений сначала подсоединен к изоляционному устройству 204, а затем, как проиллюстрировано на фиг. 3Е, полевая проводка 112 в свою очередь последовательно подсоединена к элементу 205 защиты от перенапряжений. Соответственно, ранее отсоединенная полевая проводка 112 больше не имеет непосредственного соединения с изоляционным устройством 204, а вместо этого соединяется с элементом 205 защиты от перенапряжений, выступающим в качестве промежуточного элемента между полевой проводкой 112 и изоляционным устройством 204.

Следует понимать, что такое оперативное соединение элемента 205 защиты от перенапряжений требует отсоединения и последующего повторного подсоединения полевой проводки 112, которая имеет множество различных недостатков, меньший из которых включает в себя разрыв связи и простой в работе системы, использующей проводку и изоляционное устройство, а также имеет потенциальную возможность дальнейшего разрыва связи, если такое отсоединение не может быть отменено относительно простым и эффективным способом.

Если далее обратиться к примеру по данному изобретению и как проиллюстрировано со ссылкой на фиг. 4A-4C, становится довольно очевидным особое преимущество данного изобретения.

Сначала со ссылкой на фиг. 4А, изоляционное устройство 104 в соответствии с вариантом реализации данного изобретения подсоединено к проводным линиям 110 ввода/вывода и полевым линиям 112, как в конфигурации по предшествующему уровню техники. Однако в качестве важного отличия изолятор 104 содержит средства 115 соединения, обеспечивающие возможность подключения устройства 105 защиты от перенапряжений непосредственно к изоляционному устройству 104 и не требующие разрыва соединения изолирующего устройства 104 с полевой проводкой 112.

Этот преимущественный характерный признак данного изобретения проиллюстрирован далее со ссылкой на фиг. 4В, иллюстрирующей пригодное устройство 105 защиты от перенапряжений, выполненное с возможностью вставки в соединительное устройство 115 изоляционного устройства 104. Как следует понимать, такое соединение совершенно не зависит от характера соединения между изоляционным устройством 104 и полевыми линиями 112.

Фиг. 4С завершает иллюстрацию способа соединения и иллюстрирует элемент 105 защиты от перенапряжения, подключенный к соединительному устройству 115 изоляционного устройства 104 для эффективного обеспечения параллельного соединения в изоляторном устройстве 104 и относительно полевой проводки 112 для оперативного соединения с ней.

Как без труда можно понять, средство защиты от перенапряжения может быть подключено/отключено, т.е. подсоединено/отсоединено столько раз, сколько необходимо, и в каждом случае это никак не влияет на способ соединения между изоляционным устройством 104 и полевой проводкой 112, и, следовательно, очень незначительно, если таковое имеется, неблагоприятное влияние на работу системы, использующей изоляционное устройство 104, поскольку «фазовое подключение» между элементом 105 защиты от перенапряжений и изоляционным устройством 104 может быть достигнуто без необходимости простоя.

Таким образом, данное изобретение обеспечивает особенно преимущественный и упрощенный способ подсоединения элемента защиты от перенапряжений к операционному устройству, такому как изоляционное устройство, что дополнительно усовершенствует способ обеспечения таких функциональных возможностей защиты от перенапряжений без необходимости использования отдельного шкафа защиты от перенапряжений.

Разумеется, следует понимать, что данное изобретение не ограничено подробностями вышеприведенных вариантов реализации изобретения. В частности, предусмотрено, что данное изобретение будет предоставлено в связи с любым видом изоляционного устройства, с обеспечением возможности искробезопасности или иной возможностью, или любым видом защитного устройства, такого как зенеровское защитное устройство.

Хотя вышеупомянутый вариант реализации изобретения обсуждается в связи с электронным функциональным устройством и шкафом устройства в виде изоляционного устройства и шкафа, следует понимать, что данное изобретение может быть легко обеспечено в отношении зенеровских защитных устройств и зенеровских защитных шкафов или же их комбинации.

Следовательно, данное изобретение не ограничивается подробностями вышеупомянутых вариантов реализации изобретения, в частности, в отношении характера соединения/отсоединения каждого из элементов 105 защиты от перенапряжений и их составных частей.

Изобретение относится к электронному изоляционному устройству, выполненному с возможностью приема полевой проводки от полевого элемента и дополнительно содержащему средство соединения, выполненное с возможностью приема элемента защиты от перенапряжений для обеспечения данного устройства функциональной возможностью защиты от перенапряжений и обеспечения соединения защитой от перенапряжений посредством полевой проводки, устройство выполнено таким образом, что элемент защиты от перенапряжений соединяется с данным устройством и с указанной полевой проводкой посредством указанного средства соединения, так что для операционного соединения элемента защиты от перенапряжений с данным устройством или отсоединения элемента защиты от перенапряжений от данного устройства не требуется отсоединение полевой проводки от данного устройства. Техническим результатом является упрощение возвратного соединения и обеспечение надежности. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Электронное изоляционное устройство, выполненное с возможностью приема полевой проводки от полевого элемента и дополнительно содержащее средство соединения, выполненные с возможностью приема элемента защиты от перенапряжений для обеспечения данного устройства функциональной возможностью защиты от перенапряжения и обеспечения соединения защитой от перенапряжений посредством полевой проводки, причем устройство выполнено таким образом, что элемент защиты от перенапряжений соединяется с данным устройством и с указанной полевой проводкой посредством указанного средства соединения.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что указанное средство соединения выполнено с возможностью параллельного соединения средства защиты от перенапряжений относительно полевой проводки.

3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что указанное средство соединения соединяет устройство защиты от перенапряжений с полевой проводкой изнутри данного устройства.

4. Устройство по любому из пп. 1–3, содержащее искробезопасную изоляцию.

5. Устройство по любому из пп. 1-4, выполненное таким образом, что элемент защиты от перенапряжений при приеме его данным устройством дополнительно служит для предоставления визуальной индикации устройства, защищенного элементом защиты от перенапряжений.

6. Устройство по любому из пп. 1-5, отличающееся тем, что указанное средство соединения содержит часть соединения с прессовой посадкой.

7. Устройство по любому из пп. 1-6, отличающееся тем, что указанное средство соединения содержит часть соединения со штыревым/гнездовым конструктивным исполнением.

8. Устройство по любому из пп. 1-7, отличающееся тем, что средство соединения включает средство с винтовой резьбой.

9. Устройство по любому из пп. 1-8, отличающееся тем, что элемент защиты от перенапряжений выполнен с возможностью расположения в точке подсоединения данного устройства к полевой проводке.

10. Элемент электронной системы, содержащий множество электронных изоляционных устройств по любому из пп. 1-9.