Компактный датчик температуры с усовершенствованным соединением выводов
Изобретение относится к области измерительной техники и направлено на создание компактного технологического датчика, конструкция которого позволит облегчить прикрепление выводов и обеспечить внешние зажимы прикрепления выводов, которые не приведут к нежелательному увеличению габаритов электронного модуля. Этот результат обеспечивается за счет того, что в технологическом датчике, содержащем компактный электронный модуль датчика, который установлен в корпусе и имеет множество точек крепления выводов на его верхней поверхности, по меньшей мере одна из точек крепления выводов содержит проходящий вверх внешний зажим крепления выводов. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 7 ил.
Область техники
Настоящее изобретение относится к технологическим датчикам. В частности, настоящее изобретение относится к компактным технологическим датчикам.
Предшествующий уровень техники
В перерабатывающей промышленности используются различные технологические датчики для постоянного контроля технологических параметров твердых веществ, суспензий, жидкостей, паров и газов на предприятиях химической, целлюлозно-бумажной, нефтяной, фармацевтической, пищевой промышленности и в других технологических установках. Технологические параметры включают давление, температуру, расход, уровень, мутность, плотность, концентрацию, химический состав и др. свойства. Технологический датчик температуры текучей среды обеспечивает выходной сигнал определяемой температуры текучей среды. Выходной сигнал температуры, передаваемый датчиком, можно направить по линии технологической связи в диспетчерскую либо выходной сигнал можно передать на другое технологическое устройство для контроля и регулирования процесса. Для контроля температуры технологической текучей среды датчик содержит чувствительный элемент, например, резистивный температурный элемент (РТЭ) или термопару.
Известен температурный датчик типа датчика температуры с верхним монтажом. Этот датчик обычно имеет соединительную головку или соединительную коробку, которые дополнительно упрочнены для жестких атмосферных условий. Соединительная головка разработана согласно требованиям действующего стандарта DIN standard 43 729 Form B. Эта конструкция имеет сравнительно меньшие размеры, чем другие датчики технологических переменных. Конструкция меньших размеров облегчает установку датчика в ограниченном пространстве промышленной установки. Кроме того, конструкция датчика с меньшими размерами также обеспечивает меньшую массу, контактирующую с зондом датчика. Это уменьшение массы снижает вероятность повреждения датчика под воздействием механических колебаний.
Соединительная головка или распределительная коробка могут иметь взрывобезопасное исполнение согласно стандартам NEC Sections 500-503, 1996 г. Обычно в соединительной головке размещается и с помощью креплений устанавливается электронный модуль, в результате чего получают высокомодулируемый датчик. Модульный принцип конструкции облегчает изменение конфигурации датчика и также облегчает его техобслуживание. Примером такого датчика температуры верхнего монтажа является датчик температуры Model 248, который выпускает компания Rosemount, Inc., г.Иден Прэри, Миннесота.
Ограничение размера соединительной головки ставит серьезные ограничения в отношении типов соединительных выводов, имеющихся в датчике. Обычно оконечные блоки использовались для соединения выводов чувствительного элемента, связи и/или электропитания с электронными устройствами самого датчика. Кроме того, некоторые известные компактные датчики температуры также имеют наружные зажимы прикрепления выводов для облегчения прикрепления наружных выводов к электронному модулю обслуживающим персоналом для техобслуживания и/или диагностики. Указанные крепления имеют ряд недостатков.
Известные наружные зажимы крепления выводов обычно увеличивают физические габариты электронного модуля, что нежелательно. Причина заключается в том, что эти зажимы обычно имеют дополнительные металлические петли, выходящие за диаметр электронного модуля. При использовании таких компактных датчиков, соответствующих стандарту DIN standard 43 729 Form B для регулирования технологических процессов, увеличение физических габаритов очень нежелательно.
Краткое изложение существа изобретения
Задачей настоящего изобретения является создание компактного технологического датчика, конструкция которого позволит облегчить прикрепление выводов и обеспечить внешние зажимы прикрепления выводов, которые не приведут к нежелательному увеличению габаритов электронного модуля.
Поставленная задача решена путем создания компактного технологического датчика, имеющего электронный модуль, который содержит верхнюю поверхность со множеством точек прикрепления выводов. По меньшей мере одна из точек прикрепления выводов, расположенная на верхней поверхности электронного модуля компактного датчика температуры, имеет проходящий вверх внешний зажим прикрепления выводов. В некоторых аспектах датчик содержит множество проходящих вверх зажимов прикрепления выводов. Кроме того, некоторые точки прикрепления выводов имеют поверхность контактирования для вводного провода, которая по существу выполнена вровень с верхней поверхностью электронного модуля компактного датчика либо приподнята над ней.
Краткое описание чертежей
В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительного варианта воплощения со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:
Фиг.1 изображает схематично компактный датчик температуры согласно изобретению;
Фиг.2А и 2В - вид сверху и вид спереди электронного модуля компактного датчика температуры, согласно изобретению;
Фиг.3 - общий вид одной точки крепления выводов и проходящего вверх внешнего зажима крепления выводов, согласно изобретению;
Фиг.4А и 4В - общий вид верхней пластины контактирования с выводом и нижней опоры, согласно изобретению;
Фиг.5А и 5В - общий вид и вид спереди нижней опоры вывода, имеющей проходящий вверх зажим крепления выводов, согласно изобретению;
Фиг.6 - поперечное сечение опоры крепления выводов на Фиг.5А и 5В, выполненной на электронном модуле компактного датчика температуры, согласно изобретению;
Фиг.7 - общий вид нижней опоры крепления выводов, согласно изобретению.
Описание предпочтительного варианта воплощения изобретения
Настоящее изобретение поясняется на примере осуществления определенного компактного датчика температуры, но специалистам в данной области техники ясно, что настоящее изобретение можно реализовать с любыми компактными технологическими датчиками, используемыми для измерения и/или управления технологическим процессом.
Используемый термин «компактный датчик» означает любой технологический датчик, используемый для регулирования и/или измерения с электронным модулем, имеющий по существу круглую форму диаметром около 1,7 дюйма (45 мм) или менее и высоту 0,97 дюйма (24,5 мм) или менее. Эти габариты обеспечивают возможность установки модуля в головке датчика согласно стандарту DIN standard 43 729 (1978).
На Фиг.1 представлена схема компактного технологического измерительного и регулирующего датчика 10 согласно изобретению. Датчик 10 обычно имеет упрочненный при монтаже корпус, иногда называемый соединительной головкой 12, зонд 14, в котором установлен соответствующий технологический чувствительный элемент, например температурный чувствительный элемент 16, и вход 18 для проводов. Датчик 10 также содержит расположенный в соединительной головке 12 электронный модуль 20 компактного датчика, электрически связанный с чувствительным элементом 16 по проводам 21. Во время работы датчик 10 обычно крепится на технологическом регулирующем и измерительном оборудовании и связан через вход 18 с технологическим контуром регулирования и измерения.
На Фиг.2А и 2В представлены вид сверху и вид спереди, соответственно, электронного модуля 20 компактного датчика. На фиг.2А модуль 20 предпочтительно имеет круглую форму и наружный диаметр около 44 мм или менее. При этом электронный модуль 20 компактного датчика имеет несколько точек 23 прикрепления выводов, расположенных на верхней поверхности 24 модуля 20 или вблизи этой поверхности. Точки 23 прикрепления выводов представляют собой физические точки на электронном модуле, которые соединяются с вводными проводами. Модуль 20 также выполнен с возможностью размещения в нем пары подпружиненных винтов 26, используемых для крепления модуля 20 в соединительной головке 12 (Фиг.1). Наконец, электронный модуль 20 компактного датчика имеет сквозное отверстие 28 для соединения с проводами чувствительного элемента, при этом чувствительный элемент(ы) обычно расположены под модулем 20 (Фиг.1).
На Фиг.3 изображен общий вид точки 23 крепления выводов. Точка 23 крепления выводов обычно имеет полость 30, сформированную в верхней части 24 электронного модуля 20 компактного датчика. Винт 32, верхняя шайба 34 и опора 36 установлены в сформированной полости 30. Внешний зажим 38 прикрепления выводов проходит вверх. Для соединения вводного провода с точкой 23 крепления выводов винт 32 вывинчивается до образования зазора между верхней пластиной 34 и опорой 36, достаточного для введения в него конца провода. Затем провод вводится между верхней пластиной 34 и опорой 36, а винт 32 поворачивается до упора в верхнюю пластину 34, чтобы сжать и зафиксировать вводной провод между верхней пластиной 34 и опорой 36. Внешний зажим 38 крепления выводов можно выполнить на одной или на всех точках 23 крепления выводов. Согласно приводимому ниже подробному описанию, внешний зажим 38 крепления выводов можно выполнить как часть опоры 36, пластины 34 или винта 32.
На Фиг.4А и 4В представлен общий вид верхней пластины 40 и опоры 42, которые выполнены с возможностью их взаимодействия. Верхняя пластина 40 обычно имеет поверхность 44 под винт и проходящий вверх внешний зажим 46 прикрепления выводов, расположенный на одной стороне пластины 40. Проходящий вверх внешний зажим 46 (Фиг.4А) крепления выводов может быть выполнен в виде проходящей вверх петли 46 или в виде проходящего вверх крюка 38 (Фиг.3). Крюки или петли обеспечивают возможность удобного соединения модуля 20 с внешним переносным оперативным устройством связи/диагностики. Кроме того, крюки и зажим позволяют выполнить соединение таким образом, что выводы не будут выпадать, и поэтому обслуживающий персонал сможет выполнять последующий монтаж без необходимости удерживать на месте выводы. Пластина 40 также имеет сквозное отверстие 48, размер которого позволят прохождение стандартного крепежного винта 32 (Фиг.3).
На Фиг.4В представлен общий вид опоры 42, с помощью которой можно использовать монтажную пластину 40. Опора 42 имеет хвостовик 50 электрического крепления, соединенный с нижним участком 52 пластины, который в свою очередь соединен с зубцом 54 опоры. Нижний участок 52 пластины предпочтительно содержит выполненную за одно целое резьбовую втулку 56, в которой на резьбе установлен стандартный крепежный винт 32. Во время работы опора 42 прочно установлена в соединительном блоке, верхняя пластина 40 расположена сверху опоры 42. Вводной провод проходит между верхней пластиной 40 и опорой 42 и принудительно упирается в опору 42 при повороте винта крепления выводов, который проходит свободно через входное отверстие 48 и на резьбе крепится во втулке 56.
На фиг.5А и 5В показан общий вид и вид спереди альтернативного варианта выполнения опоры крепления выводов. Согласно Фиг.5А, проходящий вверх внешний зажим 60 крепления выводов непосредственно соединен с опорой 62, которая напоминает опору 42. Наличие зажима 60 в опоре 62 обеспечивает возможность использования стандартных верхних монтажных пластин и даже круглых шайб для подключения вводных проводов.
На Фиг.6 представлено поперечное сечение опоры 62, установленной в электронном модуле 20 компактного датчика, согласно изобретению. Модуль 20 датчика имеет верхнюю поверхность 24, которая по существу компланарна с верхней поверхностью 64, контактирующей с выводами, в опоре 62. Опора 62 также имеет лепесток 54, который взаимодействует с прорезью 66 в модуле 20 датчика таким образом, что опора 62 не поворачивается при повороте винта 32. Под головкой винта 32 расположена плоская шайба 68, упирающаяся в вводной провод (не показан) и обеспечивающая электрическое подключение и соединение вводного провода с датчиком. Проходящий вверх внешний зажим 60 крепления выводов предназначен для того, чтобы облегчать соединение вводного провода с внешними устройствами технического облуживания и/или диагностики. Эти устройства необходимы для устранения неисправностей оперативных устройств или для надлежащего технического обслуживания.
На Фиг.7 представлен общий вид нижней опоры 70 для выводов согласно изобретению. Опора 70 для выводов по существу аналогична опоре 62 для выводов (Фиг.5А и 5В) за тем исключением, что опора 70 для выводов содержит внешний зажим 72 крепления выводов в виде крюка.
Несмотря на то, что настоящее изобретение изложено со ссылкой на определенные варианты осуществления технологических датчиков температуры, специалистам в данной области техники ясно, что в рамках объема настоящего изобретения могут быть выполнены модификации формы. Несмотря на то, что предусмотрен внешний зажим крепления выводов, соединенный или выполненный за одно целое с монтажной пластиной либо с опорой для соединения с соединительным блоком выводов, подразумевается, что изобретение можно реализовать с помощью соответствующим образом выполненного винта крепления выводов и с помощью стандартных монтажных пластин и опор. В частности, винт с головкой обеспечит преимущества при условии, что он будет выполнен с возможностью воспринимать достаточный вращательный момент для затягивания соответствующим инструментом.
1. Компактный технологический датчик, содержащий компактный электронный модуль датчика, установленный в корпусе и имеющий множество точек крепления выводов на его верхней поверхности, отличающийся тем, что по меньшей мере одна из точек крепления выводов содержит проходящий вверх внешний зажим крепления выводов.
2. Датчик по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере множество точек крепления выводов содержат проходящий вверх внешний зажим крепления выводов.
3. Датчик по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере одна из точек крепления выводов имеет монтажную пластину, опору и винт крепления выводов, проходящий через монтажную пластину и устанавливаемый на резьбе внутри опоры.
4. Датчик по п.1, отличающийся тем, что опора имеет верхнюю поверхность, которая по существу компланарна с верхней поверхностью электронного модуля компактного датчика.
5. Датчик по п.1, отличающийся тем, что проходящий вверх внешний зажим крепления выводов соединен с монтажной пластиной.
6. Датчик по п.5, отличающийся тем, что проходящий вверх внешний зажим крепления выводов содержит петлю.
7. Датчик по п.5, отличающийся тем, что внешний зажим крепления выводов содержит крюк.
8. Датчик по п.1, отличающийся тем, что проходящий вверх внешний зажим крепления выводов соединен с опорой.
9. Датчик по п.8, отличающийся тем, что проходящий вверх внешний зажим крепления выводов содержит часть петли.
10. Датчик по п.8, отличающийся тем, что проходящий вверх внешний зажим крепления выводов содержит крюк.
11. Датчик по п.1, отличающийся тем, что электронный модуль компактного датчика является электронным модулем компактного датчика температуры.
12. Верхняя пластина крепления выводов, содержащая плоский участок пластины, имеющий сквозное отверстие, размер которого обеспечивает прохождение винта для крепления выводов, проходящий вверх внешний зажим крепления выводов, соединенный с плоским участком пластины и проходящий вверх от нее.
13. Пластина по п.12, отличающаяся тем, что плоский участок пластины имеет прямоугольную форму.
14. Пластина по п.12, отличающаяся тем, что плоский участок пластины имеет квадратную форму.
15. Компактный технологический датчик, содержащий упрочненный при монтаже корпус, электронный модуль компактного датчика, установленный в корпусе и имеющий множество точек крепления выводов на верхней поверхности, отличающийся тем, что по меньшей мере одна из точек крепления выводов содержит проходящий вверх внешний зажим крепления выводов.
