Заменяемый без инструментов модуль с датчиком газа

Заявленная группа изобретений относится к датчикам газа, которые могут использоваться для обнаружения горючих, воспламеняющихся и токсичных газов. Заявленная группа изобретений включает модуль с датчиком газа, блок, включающий в себя модуль с датчиком газа, и способ замены модуля с отработавшим датчиком газа. Причем модуль с датчиком газа содержит датчик газа, выполненный с возможностью выдачи электрического сигнала, относящегося к газу, установочное средство, выполненное с возможностью выставления относительно соответствующей установочной части корпусного устройства, фиксирующий элемент, выполненный с возможностью присоединения модуля с датчиком газа к корпусному устройству, ограничитель поворота, выполненный с возможностью останова поворота модуля с датчиком газа при выставлении установочного средства относительно соответствующей установочной части корпусного устройства, направляющую для штырей, выполненную с возможностью установления электрического соединения между разъемом корпусного устройства и датчиком газа, и при этом модуль с датчиком газа выполнен с возможностью вставки в корпусное устройство без использования инструментов. Технический результат заключается в обеспечении возможности пользователю устанавливать и заменять отработавший датчик газа при отсутствии необходимости в инструментах и при отсутствии необходимости соединять кабели вручную или иметь место вставки, находящееся в поле зрения пользователя. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0001] В обрабатывающей/перерабатывающей промышленности часто используются датчики газа для обнаружения наличия конкретного газа, которые часто являются компонентом системы безопасности. Это имеет важное значение, поскольку многие газы могут быть вредными для здоровья человека и/или окружающей среды. Промышленные датчики газа обычно устанавливают рядом с зоной технологического процесса в производственном помещении или помещении с пультом управления или рядом с зоной, которая должна быть защищена. Как правило, промышленные датчики газа устанавливают в фиксированных местах, и кабель соединяет датчики газа с системой мониторинга.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0002] Модуль с датчиком газа включает в себя датчик газа, выполненный с возможностью выдачи электрического сигнала, относящегося к газу. Модуль с датчиком газа также включает в себя установочное средство и фиксирующий элемент, выполненный с возможностью присоединения модуля с датчиком газа к корпусному устройству. Модуль с датчиком газа также включает в себя направляющую для штырей, выполненную с возможностью установления электрического соединения между разъемом корпусного устройства и датчиком газа. Кроме того, модуль с датчиком газа выполнен с возможностью вставки в корпусное устройство без использования инструментов.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0003] Фиг.1 показывает вид в разрезе модуля с датчиком газа в корпусном устройстве в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

[0004] Фиг.2 представляет собой схематический вид модуля с датчиком газа в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

[0005] Фиг.3А и В представляют собой схематические виды модуля с датчиком газа, выставленного относительно корпусного устройства, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

[0006] Фиг.4 представляет собой схему последовательности операций способа замены модуля с отработавшим датчиком газа в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЛЛЮСТРАТИВНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

[0007] Датчики газа могут использоваться для обнаружения горючих, воспламеняющихся и токсичных газов. Датчики газа могут включать инфракрасные точечные датчики, ультразвуковые датчики, электрохимические датчики газа и полупроводниковые датчики. С течением времени датчики газа часто становятся отработавшими и требуют замены. Для замены датчика газа часто соблюдают известный протокол, требующий некоторого числа разных инструментов. Кроме того, эти протоколы часто требуют специфических кабелей или того, чтобы место вставки находилось в поле зрения пользователя. Это может оказаться довольно неудобным.

[0008] В отличие от обычных систем в вариантах осуществления, описанных в данном документе, предлагается не требующий инструментов, заменяемый модуль с датчиком газа, выполненный с возможностью вставки в корпусное устройство так, что электронные устройства модуля с датчиком газа соединяются с разъемом передающего устройства при отсутствии необходимости в каком-либо ручном соединении кабелей. Это позволяет пользователю устанавливать и заменять отработавший датчик газа при отсутствии необходимости в инструментах.

[0009] Кроме того, поскольку, по меньшей мере, некоторые технологические установки могут иметь среды с высокой летучестью или даже взрывоопасные среды, часто предпочтительно или даже требуется, чтобы устройства, которые функционируют в таких средах, соответствовали требованиям по искробезопасности. Эти требования способствуют обеспечению того, что удовлетворяющие им, электрические устройства не будут создавать источник воспламенения даже в условиях отказа. Один пример требования по искробезопасности приведен в документе: APPROVAL STANDARD INTRINSICALLY SAFE APPARATUS AND ASSOCIATED APPARATUS FOR USE IN CLASS I, II and III, DIVISION NUMBER 1 HAZARDOUS (CLASSIFIED) LOCATIONS, CLASS NUMBER 3610, опубликованном в Factory Mutual Research October, 1998.

[0010] Фиг.1 показывает вид в разрезе модуля с датчиком газа в корпусном устройстве в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Модуль 114 с датчиком газа включает в себя датчик 100 газа и в одном варианте осуществления включает в себя фиксирующие элементы 110, выполненные с возможностью фиксации относительно места 112 фиксации в корпусном устройстве 102. В одном варианте осуществления механическая фиксация между фиксирующими элементами 110 и местом 112 фиксации позволяет надежно закрепить модуль 114 с датчиком газа в корпусном устройстве 102. Модуль 114 с датчиком газа может также включать в себя в одном варианте осуществления направляющую 106 для штырей, выполненную с возможностью электрического соединения датчика 100 газа с разъемом 104 корпусного устройства 102. Разъем 104 может содержать любое число соединительных штырей 122. В одном варианте осуществления соединение между направляющей 106 для штырей и разъемом 104 создает электрическое соединение между датчиком 100 газа, предусмотренным в модуле 114 с датчиком газа, и корпусным устройством 102 без какого-либо ручного соединения кабелей/проводов или даже без необходимости видеть место вставки во время установки. Модуль 114 с датчиком газа может также включать в себя уплотнительное средство 108. В одном варианте осуществления уплотнительное средство 108 выполнено с возможностью создания уплотнения между модулем 114 с датчиком газа и корпусным устройством 102. Уплотнительное средство 108 может представлять собой, например, уплотнительное кольцо.

[0011] Фиксирующие элементы 110 обеспечивают возможность надежного прикрепления модуля 114 с датчиком газа к корпусному устройству 102. Фиксирующие элементы 110 в одном варианте осуществления могут иметь крюкообразную гибкую основную часть 120, выступающую наружу от модуля 114 с датчиком газа, и наклонную концевую часть 118. В одном варианте осуществления лапка 116 может быть прикреплена к наклонной концевой части 118 и крюкообразной основной части 120 и может обеспечивать средство для сжатия фиксирующих элементов 110. При эксплуатации фиксирующие элементы 110 могут быть вставлены в место 112 фиксации посредством приложения усилия вставки до тех пор, пока наклонная концевая часть 118 не окажется опирающейся на верхнюю часть места 112 вставки, при этом в данный момент модуль 114 с датчиком газа будет закреплен в корпусном устройстве 102.

[0012] В одном варианте осуществления фиксирующие элементы 110 могут также облегчать отделение модуля 114 с датчиком газа от корпусного устройства 102. Сжимающее усилие может быть приложено к фиксирующему элементу 110 для отсоединения фиксирующего элемента 110 от места 112 фиксации. После этого модуль 114 с датчиком газа может быть отсоединен от корпусного устройства 102, например, при замене модуля 114 с датчиком газа.

[0013] Направляющая 106 для штырей в одном варианте осуществления создает электрическое соединение между модулем 114 с датчиком газа и корпусным устройством 102. Направляющая 106 для штырей может быть расположена в верхней части модуля 114 с датчиком газа и может иметь любое число отверстий, выполненных с возможностью приема соединительных штырей 122 корпусного устройства 102. В одном варианте осуществления направляющая 106 для штырей может автоматически принимать соединительные штыри 122 при вставке модуля 114 с датчиком газа в корпусное устройство 102. В одном варианте осуществления используются два штыря, как показано на фиг.1. Однако явным образом предусмотрено, что направляющая 106 для штырей может содержать любое число соединительных штырей 122, выполненных с возможностью вставки в разъем 104.

[0014] Уплотнительное средство 108 может быть размещено в модуле 114 с датчиком газа так, что создается уплотнение при вставке модуля 114 с датчиком газа в корпусное устройство 102. В одном варианте осуществления уплотнительное средство 108 представляет собой уплотнительное кольцо. Однако явным образом предусмотрено, что другие уплотнительные средства могут быть использованы в соответствии с другими вариантами осуществления.

[0015] Фиг.2 представляет собой схематическое изображение модуля с датчиком газа в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Модуль 200 с датчиком газа включает в себя направляющую 202 для штырей, фиксирующие элементы 204 и установочное средство 208, конфигурированное для обеспечения возможности вставки модуля 200 с датчиком газа в корпусное устройство (например, корпусное устройство 102, показанное на фиг.1) при отсутствии необходимости в каких-либо инструментах. Направляющая 202 для штырей в одном варианте осуществления выполнена с возможностью присоединения к разъему (например, разъему 104, показанному на фиг.1) корпусного устройства при вставке модуля 200 с датчиком газа в корпусное устройство.

[0016] В одном варианте осуществления фиксирующие элементы 204 содержит крюкообразную гибкую основную часть 210, наклонную часть 212 и лапку 214. Фиксирующие элементы 204 могут фиксироваться относительно места фиксации (например, места 112 фиксации по фиг.1) в корпусном устройстве.

[0017] Установочное средство 208 в одном варианте осуществления выполнено с возможностью выставления относительно соответствующей установочной части на корпусном устройстве.

[0018] Модуль 200 с датчиком газа может также включать в себя уплотнительное средство 206. В одном варианте осуществления уплотнительное средство 206 представляет собой уплотнительное кольцо. Уплотнительное средство 206 может быть расположено внутри или вокруг корпуса модуля 200 с датчиком газа и при вставке в корпусное устройство может создавать уплотнение между модулем 200 с датчиком газа и корпусным устройством.

[0019] Перед вставкой модуля 200 с датчиком газа в корпусное устройство (например, корпусное устройство 102 на фиг.1) установочное средство 208 может в одном варианте осуществления обеспечить ориентирование направляющей 202 для штырей так, что направляющая 202 для штырей может соединяться с разъемом (например, разъемом 104 на фиг.1) корпусного устройства. В частности, при выставлении установочного средства 208 относительно соответствующей установочной части на корпусном устройстве отверстия 222 направляющей 202 для штырей могут находиться в правильной ориентации относительно соединительных штырей (например, соединительных штырей 122 на фиг.1). После этого усилие вставки может быть приложено к модулю 200 с датчиком газа так, что направляющая 202 для штырей будет принимать соединительные штыри корпусного устройства, посредством чего создается электрическое соединение с соединительными штырями корпусного устройства.

[0020] В одном варианте осуществления установочное средство 208 содержит выступ, выступающий в радиальном направлении от наружной периферии модуля 200 с датчиком газа. Установочное средство 208 может включать в себя выступ со спрямленной верхней частью 216, сужающейся частью 218 и линейной боковой частью 220. Спрямленная верхняя часть 216, сужающаяся часть 218 и линейная боковая часть 220 выполнены с возможностью обеспечения выставления модуля 200 с датчиком газа при его вставке в корпусное устройство (например, корпусное устройство 102 на фиг.1). Например, спрямленная верхняя часть 216, сужающаяся часть 218 и линейная боковая часть 220 могут поворачиваться вместе с модулем 200 с датчиком газа до тех пор, пока они не будут выровнены относительно соответствующей установочной части, такой как канавка или паз на корпусном устройстве. К модулю 200 с датчиком газа может быть приложено усилие вставки, обеспечивающее возможность вставки установочного средства 208 в аксиальном направлении в соответствующую установочную часть на корпусном устройстве. В одном варианте осуществления соответствующая установочная часть может представлять собой паз, выполненный с возможностью приема установочного средства 208.

[0021] В других вариантах осуществления установочное средство 208 может быть специфическим для конкретного типа модуля 200 с датчиком газа. В качестве примера, а не ограничения может быть предусмотрен модуль с датчиком углеводородных газов, имеющий установочное средство, отличающееся от установочного средства модуля с датчиком неуглеводородных газов. Это может гарантировать то, что модуль с определенным датчиком газа будет вставлен в надлежащее, соответствующее корпусное устройство и не будет вставлен в несоответствующий корпус.

[0022] Фиг.3А и 3В представляют собой схематические виды модуля с датчиком газа, выставленного относительно корпусного устройства, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Фиг.3А иллюстрирует модуль с датчиком газа, выставленный относительно корпусного устройства. Модуль 312 с датчиком газа включает в себя установочное средство 310. В одном варианте осуществления установочное средство 310 представляет собой выступ, который выступает наружу от корпуса модуля 312 с датчиком газа, и выполнено с возможностью выставления относительно соответствующей установочной части 306 и вставки в соответствующую установочную часть 306 корпусного устройства 302. В одном варианте осуществления модуль 312 с датчиком газа включает в себя фиксирующий элемент 308, выполненный с возможностью фиксации относительно места 304 фиксации в корпусном устройстве 302. В одном варианте осуществления место 304 фиксации может включать в себя, по меньшей мере, одну удлиненную часть 314, выполненную с возможностью контактного взаимодействия с фиксирующим элементом 308.

[0023] Фиг.3В иллюстрирует модуль с датчиком газа. Как показано, модуль 312 с датчиком газа включает в себя фиксирующий элемент 308, присоединенный к месту 304 фиксации, предусмотренному в корпусном устройстве 302. Место 304 фиксации включает в себя удлиненные части 314, которые контактно взаимодействуют с фиксирующим элементом 308. Как только фиксирующий элемент 308 будет присоединен к месту 304 фиксации, модуль 312 с датчиком газа будет прикреплен к корпусному устройству 302.

[0024] Фиг.4 представляет собой схему последовательности операций способа замены модуля с отработавшим датчиком газа в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Способ 400 может быть полезным для замены модуля с отработавшим датчиком газа при отсутствии потребности в инструментах, отсутствии необходимости в соединении кабелей вручную или необходимости иметь место вставки, находящееся в поле зрения пользователя. Способ 400 начинается в блоке 402, в котором пользователь обеспечивает расфиксацию фиксирующего элемента установленного модуля с датчиком газа. В одном варианте осуществления расфиксация создает возможность временного деформирования фиксирующих элементов. Далее, в блоке 404 пользователь извлекает модуль с датчиком газа из корпуса, предназначенного для него. В одном варианте осуществления при приложении тянущего усилия модуль с датчиком газа полностью отсоединяется от корпусного устройства. Тянущее усилие может обеспечить, как показано в блоке 406, выход направляющей для штырей, предусмотренной в модуле с датчиком газа, из контактного взаимодействия с разъемом корпусного устройства. Тянущее усилие может также обеспечить, как показано в блоке 408, выход установочного средства модуля с датчиком газа из контактного взаимодействия с соответствующей установочной частью корпусного устройства.

[0025] В блоке 412 пользователь выставляет установочное средство модуля с новым датчиком газа относительно соответствующей установочной части корпусного устройства. Установочное средство может содержать, как показано в блоке 414, кодовый элемент, выполненный с возможностью вставки в соответствующую установочную часть корпусного устройства. В одном варианте осуществления кодовый элемент имеет специфическую форму, которая обеспечивает возможность вставки только в соответствующую установочную часть. В одном варианте осуществления установочное средство содержит, как показано в блоке 416, выступ на корпусе модуля с датчиком газа. Выступ может иметь по существу однородную форму, обеспечивающую возможность его вставки в соответствующую установочную часть. В одном варианте осуществления установочное средство может содержать, как показано в блоке 418, средство визуальной индикации, которое может представлять собой цвет или рисунок на модуле с датчиком газа.

[0026] В блоке 420 пользователь определяет, что установочное средство модуля с новым датчиком газа выставлено относительно соответствующей установочной части корпусного устройства. Средство определения может включать средство визуальной индикации, как показано в блоке 422. Средство визуальной индикации может включать, например, включенный световой индикатор или рисунок, который образуется, когда установочное средство выставлено относительно соответствующей установочной части корпусного устройства. В другом варианте осуществления средство определения может включать точку останова поворота, как показано в блоке 424. При повороте модуля с датчиком газа относительно корпусного устройства место останова поворота может обеспечить прекращение поворота модуля с датчиком газа, когда установочное средство и соответствующая установочная часть будут выставлены друг относительно друга. Кроме того, в других вариантах осуществления предусмотрены другие средства обнаружения.

[0027] В блоке 428 пользователь вставляет модуль с датчиком газа в корпусное устройство. В одном варианте осуществления усилие вставки прикладывают для смещения модуля с датчиком газа в аксиальном направлении относительно корпусного устройства до тех пор, пока фиксирующие элементы модуля с датчиком газа не зафиксируются относительно места фиксации в корпусном устройстве, как показано в блоке 430. В одном варианте осуществления модуль с датчиком газа надежно закрепляется в корпусном устройстве при механической фиксации фиксирующих элементов относительно места фиксации. При вставке модуля с датчиком газа в корпусное устройство направляющая для штырей, предусмотренная в модуле с датчиком газа, соединяется с разъемом корпусного устройства, как показано в блоке 432. Кроме того, при вставке модуля с датчиком газа в корпусное устройство установочное средство модуля с датчиком газа вставляется в соответствующую установочную часть корпусного устройства, как показано в блоке 434. Вставку модуля с датчиком газа в корпусное устройство выполняют при отсутствии потребности в каких-либо инструментах, как показано в блоке 436. В одном варианте осуществления вставку модуля с датчиком газа в корпусное устройство выполняют при отсутствии необходимости в том, чтобы место вставки находилось в поле зрения пользователя, как показано в блоке 438.

[0028] Способ 400 позволяет пользователю заменить модуль с отработавшим датчиком газа при отсутствии необходимости в соблюдении определенного протокола, требующего значительного количества времени или самых разных инструментов. Кроме того, способ 400 позволяет пользователю заменить модуль с отработавшим датчиком газа при отсутствии необходимости соединять кабели вручную или иметь место вставки, находящееся в поле зрения пользователя.

1. Модуль с датчиком газа, содержащий:

датчик газа, выполненный с возможностью выдачи электрического сигнала, относящегося к газу;

установочное средство, выполненное с возможностью выставления относительно соответствующей установочной части корпусного устройства;

фиксирующий элемент, выполненный с возможностью присоединения модуля с датчиком газа к корпусному устройству;

ограничитель поворота, выполненный с возможностью останова поворота модуля с датчиком газа при выставлении установочного средства относительно соответствующей установочной части корпусного устройства;

направляющую для штырей, выполненную с возможностью установления электрического соединения между разъемом корпусного устройства и датчиком газа; и

при этом модуль с датчиком газа выполнен с возможностью вставки в корпусное устройство без использования инструментов.

2. Модуль с датчиком газа по п.1, в котором установочное средство представляет собой выступ на модуле с датчиком газа.

3. Модуль с датчиком газа по п.2, в котором выступ дополнительно выполнен с возможностью его вставки в соответствующую установочную часть корпусного устройства.

4. Модуль с датчиком газа по п.1, при этом модуль с датчиком газа является искробезопасным.

5. Модуль с датчиком газа по п.1, при этом модуль с датчиком газа дополнительно содержит уплотнительное средство, выполненное с возможностью создания уплотнения между модулем с датчиком газа и корпусным устройством.

6. Блок, включающий в себя модуль с датчиком газа и содержащий:

корпусное устройство, содержащее:

- место фиксации, содержащее удлиненную часть,

- установочную часть корпуса;

- разъем; и

модуль с датчиком газа, содержащий:

- датчик газа, выполненный с возможностью выдачи электрического сигнала, относящегося к газу;

- фиксирующий элемент, выполненный с возможностью присоединения к удлиненной части места фиксации;

- установочное средство для датчика газа, выполненное с возможностью выставления относительно установочной части корпуса;

- направляющую для штырей, выполненную с возможностью присоединения к разъему; и

при этом модуль с датчиком газа выполнен с возможностью вставки в корпусное устройство без использования инструментов.

7. Блок, включающий в себя модуль с датчиком газа, по п.6, в котором фиксирующий элемент выполнен с возможностью отсоединения от места фиксации при приложении сжимающего усилия.

8. Блок, включающий в себя модуль с датчиком газа, по п.6, в котором модуль с датчиком газа является искробезопасным.

9. Блок, включающий в себя модуль с датчиком газа, по п.6, в котором установочное средство содержит средство индикации типа модуля с датчиком газа.

10. Блок, включающий в себя модуль с датчиком газа, по п.6, в котором установочное средство представляет собой кодовый элемент на модуле с датчиком газа.

11. Блок, включающий в себя модуль с датчиком газа, по п.6, в котором разъем дополнительно содержит соединительные штыри, выполненные с возможностью вставки в направляющую для штырей, предусмотренную в модуле с датчиком газа.

12. Блок, включающий в себя модуль с датчиком газа, по п.6, в котором обеспечивается визуальная индикация при выставлении установочного средства относительно соответствующей установочной части.

13. Способ замены модуля с отработавшим датчиком газа, при этом способ включает:

сжатие фиксирующих элементов модуля с отработавшим датчиком газа, содержащего отработавший датчик газа;

извлечение модуля с отработавшим датчиком газа из корпусного устройства;

выставление установочного средства модуля с новым датчиком газа, содержащего новый датчик газа, относительно соответствующей установочной части корпусного устройства;

обнаружение визуальной индикации того, что установочное средство модуля с новым датчиком газа выставлено относительно приемной части корпусного устройства;

вставку модуля с новым датчиком газа в корпусное устройство; и

при этом модуль с новым датчиком газа вставляют в корпусное устройство без использования каких-либо инструментов.

14. Способ по п.13, в котором средство визуальной индикации представляет собой рисунок, который образуется, когда установочное средство выставлено относительно соответствующей установочной части корпусного устройства.

15. Способ по п.13, в котором определение включает обнаружение останова поворота.