專利名稱：模塊化雙腔溫度變送器的制作方法
模塊化雙腔溫度變送器
背景技術(shù)：
過(guò)程工業(yè)采用過(guò)程變量變送器監(jiān)測(cè)與諸如固體、泥漿、液體、蒸汽、化工中氣體、紙漿、石油、藥物、食品和其他煉油廠的物質(zhì)相關(guān)的過(guò)程變量。過(guò)程變量包括壓力、溫度、流量、液位、濁度、密度、濃度、化學(xué)成分和其他特性。過(guò)程流體溫度變送器提供與被檢測(cè)過(guò)程流體溫度相關(guān)的輸出。溫度變送器輸出可在過(guò)程通信回路上通信到控制室，或者該輸出可以被通信到其它過(guò)程裝置，從而過(guò)程可以被監(jiān)測(cè)和控制。為了監(jiān)控過(guò)程流體溫度，變送器包括或連接到傳感器，諸如電阻式溫度檢測(cè)器(RTD)或熱電偶。溫度變送器的一種特定類型被稱為頂裝溫度變送器。這種變送器一般地包括連接頭或接線盒，連接頭或接線盒是耐用的以暴露在惡劣環(huán)境下。連接頭可以按照目前DIN標(biāo)準(zhǔn)43729表B的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)相對(duì)比其他過(guò)程變量變送器殼體較小。較小的設(shè)計(jì)便于在擁擠的安裝環(huán)境中裝配變送器。此外，更小的設(shè)計(jì)也提供連接到傳感器探頭的更小的塊。這種塊的減小降低了發(fā)生在變送器中振動(dòng)損害的可能性。連接頭或接線盒可以是符合1996年的NEC第500-503節(jié)的防爆型。通常情況下，電子模塊放置在連接頭內(nèi)并且用緊固件安裝以提供高度模塊化的變送器。這種模塊化便于變送器結(jié)構(gòu)變化以及維護(hù)。這樣的頂裝溫度變送器的示例是來(lái)自明尼蘇達(dá)州Chanhassen的Rosemount公司的248型溫度變送器。溫度變送器的另一種特定類型稱為導(dǎo)軌安裝式溫度變送器。導(dǎo)軌安裝式溫度變送器可以包括很多與頂裝溫度變送器相同的電子元件，但是配置為直接地安裝到墻壁上或DIN導(dǎo)軌。溫度變送器的第三種特定類型一般地指定用于提供電磁干擾挑戰(zhàn)的精度非常高的應(yīng)用和/或環(huán)境。在這種情況下提供雙腔防爆殼體。通常情況下，用于過(guò)程通信回路導(dǎo)體和傳感器導(dǎo)線的現(xiàn)場(chǎng)接線設(shè)置在第一腔中，變送器電子元件設(shè)置在第二腔中。這種方法通過(guò)利用雙腔來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的必要耐用性，以通過(guò)定位在第一腔和第二腔之間的EMI (電磁干擾)濾波器將現(xiàn)場(chǎng)接線與測(cè)量電子元件隔離。在某些情況下，不使用濾波器，并且導(dǎo)體只通過(guò)在第一腔和第二腔之間的饋通(feedthrough)。雖然雙腔溫度變送器通常需要額外的費(fèi)用，但成本通過(guò)由裝置提供的非常好的耐用性和/或精度所抵消。三個(gè)不同類型的溫度變送器的設(shè)置一般需要消費(fèi)者挑選一個(gè)特定類型并且接受所選類型的性能和/或成本的各種優(yōu)勢(shì)/劣勢(shì)。提供能夠潛在地橋接一些不同類型的應(yīng)用和成本要求的溫度變送器產(chǎn)品將允許消費(fèi)者選擇潛在地更好地適應(yīng)其特定應(yīng)用的產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容
—種溫度變送器，包括雙腔殼體和頂裝溫度變送器電子模塊。雙腔殼體具有第一腔和第二腔。第一腔被配置以在端子板處接收穿過(guò)至少一個(gè)導(dǎo)管的現(xiàn)場(chǎng)接線。第一腔和第二腔除了其間的電饋通之外是分開的。頂裝溫度變送器電子模塊設(shè)置在第二腔中并可操作地連接到第一腔中的端子板。


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圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的雙腔溫度變送器的圖解分解圖。
2是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的頂裝溫度變送器的圖解視圖。
3是頂裝溫度變送器電子元件的頂視圖。
4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的模塊化雙腔溫度變送器的圖解分解圖。
5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的適配器模塊的透視圖。
6A-6C說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的將頂裝溫度變送器連接到適配器模塊的示例。7說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的頂裝溫度變送器的局部切掉透視圖和底部透視圖。8說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的頂裝溫度變送器的局部剖視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的雙腔溫度變送器的圖解分解圖。變送器10包括具有第一側(cè)14和第二側(cè)16的雙腔殼體12。連接到第一側(cè)14和第二側(cè)16的各個(gè)蓋18、20將變送器電子元件22密封在防爆殼體內(nèi)。一對(duì)導(dǎo)管入口(其中之一以參考數(shù)字24顯示)提供到諸如過(guò)程通信回路之類的現(xiàn)場(chǎng)接線的通道。此外，一個(gè)或多個(gè)溫度傳感器一般地通過(guò)導(dǎo)管入口連接到變送器電子元件22。現(xiàn)場(chǎng)接線穿過(guò)導(dǎo)管進(jìn)入變送器10并且接近端14的第一腔。在這個(gè)腔中，具有端子板以接收現(xiàn)場(chǎng)接線并進(jìn)行到現(xiàn)場(chǎng)接線的穩(wěn)固電學(xué)連接和機(jī)械連接。殼體12內(nèi)的壁隔開第一側(cè)腔和第二腔(電子元件模塊22位于其中)。所述壁除了在第一腔和第二腔之間提供電接線連接的饋通之外是完全連續(xù)的。此外，設(shè)置一個(gè)或多個(gè)電磁干擾濾波器以抑制可能通過(guò)饋通傳導(dǎo)的電磁干擾。第一腔與第二腔的密封有助于提高整個(gè)殼體的耐用性，并且促進(jìn)遵守安全規(guī)范，諸如額外的防爆等級(jí)，如I級(jí)、I區(qū)、A組。電子模塊22電連接到接近端16的第二腔內(nèi)的接觸件，并且通過(guò)硬件、軟件或兩者配置為從附接的溫度傳感器獲得過(guò)程溫度測(cè)量值，并在過(guò)程通信回路上生成過(guò)程溫度變量輸出。在某些情況下，過(guò)程溫度輸出的外部顯示可以通過(guò)IXD模塊26顯示，IXD模塊26是通過(guò)端蓋20的窗口 28可見的。雙腔溫度變送器一般代表由制造商提供的最耐用、高精度、單點(diǎn)溫度測(cè)量解決方案。這對(duì)消費(fèi)者來(lái)說(shuō)一般也是最昂貴的溫度解決方案。其它類型的溫度變送器已知作為頂裝溫度變送器。圖2是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的頂裝溫度變送器50的圖解視圖。變送器50包括連接到溫度傳感探頭54的殼體52，溫度傳感探頭54具有位于其中的溫度傳感器56，溫度傳感器56設(shè)置在熱電偶套管內(nèi)。溫度傳感器56通過(guò)導(dǎo)體60可操作地連接到頂裝變送器電子元件58。為了適應(yīng)非常小的波形因數(shù)，電子元件58通常以小的圓形冰球形裝置的形式設(shè)置，其中接線端子直接在其頂面62上實(shí)現(xiàn)。到過(guò)程通信回路的連接通過(guò)管道入口 64進(jìn)行。圖3是頂裝溫度變送器電子元件62的頂視圖。各種接線端60設(shè)置在其頂面上，用于連接到溫度傳感器，如熱電偶或電阻式溫度檢測(cè)裝置(RTD)。電子元件62到過(guò)程通信回路66的連接一般經(jīng)由穿過(guò)導(dǎo)管入口 64的接線端66進(jìn)行。設(shè)置多個(gè)緊固件68以將電子元件62固定在殼體52內(nèi)。到溫度傳感器導(dǎo)線的通路通常通過(guò)中心孔70設(shè)置。圖2和3中顯示的裝置一般可以以比圖1中顯示的裝置大致低的成本設(shè)置。然而，顯示在圖2和3中裝置對(duì)于一些過(guò)程溫度測(cè)量應(yīng)用可能不夠耐用，和/或可能比圖1中圖示的裝置更容易受到電磁干擾。此外，如果傳感器電子62出現(xiàn)故障或需要更換或升級(jí)時(shí)，所有現(xiàn)場(chǎng)接線通過(guò)必須脫開連接以從殼體52中移除電子元件62。圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的模塊化雙腔溫度變送器的圖解分解圖。變送器100包括殼體112,殼體112實(shí)際上可以與關(guān)于圖1描述的殼體12相同。變送器112具有第一腔114，以接收和連接現(xiàn)場(chǎng)接線，如過(guò)程通信導(dǎo)線和/或傳感器導(dǎo)線。第二腔116接收和保持變送器電子元件。然而，代替變送器電子元件，諸如圖1中圖示的模塊22，以現(xiàn)有技術(shù)電子模塊可以做的相同的方式設(shè)置模塊化適配器118，該適配器118電接觸第二腔116內(nèi)內(nèi)的協(xié)作引腳或其他適合的導(dǎo)體。然而，這些電子連接然后布線到模塊118上的合適位置，以電連接到頂裝波形因數(shù)溫度變送器電子模塊120。模塊120包括接線端表面，其包括將允許模塊120起頂裝溫度變送器的功能的多個(gè)螺紋接線端。變送器電子模塊120包括變送器電子元件，其被配置以測(cè)量溫度傳感器的電性能，并且在過(guò)程的通信回路上提供該電性能的指示。變送器電子模塊120的尺寸優(yōu)選地形成為裝配在所有適用DIN頂裝殼體內(nèi)。優(yōu)選地，變送器電子模塊120具有2. 4英寸或更小的直徑以裝配在DIN頂裝應(yīng)用內(nèi)。進(jìn)一步優(yōu)選地，變送器電子模塊120具有1. 7英寸或更小的直徑以裝配在DIN B頂裝應(yīng)用中。DIN標(biāo)準(zhǔn)是已知標(biāo)準(zhǔn)，其規(guī)定連接頭的空間限制。有關(guān)DIN標(biāo)準(zhǔn)的更多信息可以通過(guò)查看標(biāo)準(zhǔn)DIN 43729而獲得。適配器模塊118包括許多部件122，這些部件12尺寸形成為并定位為將變送器電子模塊120保持在唯一旋轉(zhuǎn)位置。作為本發(fā)明的實(shí)施例，殼體112可以與當(dāng)前與可從美國(guó)明尼蘇達(dá)州Chanhassen的Rosemount公司獲得的3144P型雙腔壓力變送器一起售出的殼體相同。此外，變送器電子模塊120可以是與644型溫度變送器一起出售的電子模塊。這通常是比雙腔溫度變送器的傳統(tǒng)電子模塊成本低的裝置。此外，雖然變送器電子模塊120將具有接線端以接收現(xiàn)場(chǎng)接線，但這種現(xiàn)場(chǎng)接線將不連接到這些接線端。代替地，變送器100的現(xiàn)場(chǎng)接線在第一腔114內(nèi)實(shí)現(xiàn)，并且通過(guò)饋通經(jīng)過(guò)進(jìn)入適配器模塊118內(nèi)的電連接件。這些電連接件然后以任何適當(dāng)?shù)姆绞竭B接到變送器電子模塊120。圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的適配器模塊118的透視圖。適配器模塊118包括將安裝在第二腔116內(nèi)的多個(gè)安裝孔124。如上所提出，在變送器電子模塊120和適配器模塊118之間的電互連可以以任何適當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行。圖6A-6C說(shuō)明這種連接的一種示例。在這種示例中，電連接件仍然被制造為到達(dá)變送器電子模塊120的頂面上的螺紋接線端。然而，由于變送器電子模塊120必須下降到合適的位置，電連接件本身必須能夠移動(dòng)以適應(yīng)變送器電子模塊120在適配器模塊118中的安裝。一旦變送器電子模塊120安裝在適配器模塊118內(nèi)，模塊118的連接器移動(dòng)回到合適位置并且擰緊到變送器電子模塊120的頂面上的接線端。圖6A圖示了一種這樣的電連接器130，并且在圓圈132內(nèi)顯示處于分離狀態(tài)的連接器130。圖6B圖示連接器130的一部分的大致放大透視圖。值得注意的是，連接器130包括樞軸134，樞軸134允許軸136在箭頭138的方向上旋轉(zhuǎn)。這允許在變送器電子模塊120下降到其安裝位置時(shí)，移動(dòng)C形部140而不擋道。除了引腳樞而不阻礙變送器電子模塊120的能力之外，引腳還需要垂直地移動(dòng)，從而使殼體的邊緣不受阻礙。圖6B中顯示的引腳的一部分允許垂直移動(dòng)。如果該部分是錐形的使得底部高于頂部，則如圖6C所示將引腳向下擰緊時(shí)，在所述引腳在該接合處的兩個(gè)部分之間進(jìn)行電連接。一旦變送器電子模塊120被正確地安裝，則接線端向回樞轉(zhuǎn)進(jìn)入其接合位置并且與模塊120的螺紋接線端配合。圖6C顯示了這樣的狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，可以設(shè)置新的頂裝變送器電子模塊200，其包括放置在其基座內(nèi)的導(dǎo)體，從而適配器模塊118中的相應(yīng)引腳可以自動(dòng)地與這種導(dǎo)體配合以提供電接觸。在這種情況下，不需要使用模塊200的螺紋接線端。圖7說(shuō)明模塊200的局部切掉透視圖以及其底部透視圖。圖8圖示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的凹進(jìn)到孔216內(nèi)的引腳212的放大的部分剖視圖。每個(gè)螺紋接線端210電連接到位于接近基座部分214的導(dǎo)體212。基座214包括互連表面215，互連表面215優(yōu)選地包括多個(gè)孔洞或孔216以在本質(zhì)上使導(dǎo)體212從互連表面215凹進(jìn)。通過(guò)這種方式，與導(dǎo)體212的電接觸可以只通過(guò)大小合適的引腳進(jìn)入設(shè)置在互連表面215上的孔216以與對(duì)應(yīng)的導(dǎo)體212配合來(lái)完成。優(yōu)選地，這種電連接采用存在于適配器模塊118的表面中并從適配器模塊118的表面延伸的彈簧加載接觸引腳實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的一些實(shí)施例中出現(xiàn)的一個(gè)問題出現(xiàn)在熱電偶傳感器的使用過(guò)程中。具體來(lái)說(shuō)，這個(gè)問題涉及本發(fā)明的實(shí)施例的準(zhǔn)確地測(cè)量冷接點(diǎn)溫度的能力。通常情況下，板上鉬電阻式溫度計(jì)(PRT)用來(lái)測(cè)量傳感器接線端的溫度。理想地，PRT被放置為盡可能地靠近接線端連接件。在圖4中顯示的配置中，變送器電子模塊(或圓盤)120中的板上PRT不能用于補(bǔ)償冷接頭電壓，因?yàn)槠溆捎趥鞲衅鹘泳€端連接件設(shè)置在殼體112的第一腔114中而太遠(yuǎn)離傳感器接線端連接件，并且是其中異種接合金屬可能出現(xiàn)的位置。目前的雙腔殼體具有包括鉬電阻式溫度計(jì)的端子板。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，雙腔殼體的端子板的鉬電阻式溫度計(jì)被連接到變送器電子模塊120，從而圓盤(puck) 120在這種布置中使用時(shí)仍然可以執(zhí)行冷接頭補(bǔ)償。此外，圓盤120可以包括跳線、開關(guān)或自動(dòng)檢測(cè)電路，以禁用其內(nèi)部冷接頭(cold junction) PRT,并且使用來(lái)自設(shè)置在第一腔中的端子板的外部輸入冷接頭PRT。變送器電子模塊120可以被配置以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)傳感器開路電流脈沖自動(dòng)地檢測(cè)其是否連接到適配器模塊118。如果電子元件圓盤120沒有連接到適配器模塊118，則當(dāng)前診斷會(huì)看到高阻抗并且圓盤會(huì)知道其沒有被連接。這種診斷會(huì)允許該裝置在沒有用戶干預(yù)的情況下明白哪個(gè)PRT用于冷接頭補(bǔ)償。上面描述的實(shí)施允許相對(duì)較低成本的頂裝類型的電子模塊與雙腔殼體結(jié)合使用，以檢驗(yàn)額外的耐用性和/或減少對(duì)電磁干擾的易感性。據(jù)認(rèn)為，本發(fā)明的實(shí)施例將提供比傳統(tǒng)頂裝溫度變送器更耐用但是沒有傳統(tǒng)的雙腔溫度變送器貴的裝置。雖然已經(jīng)參照優(yōu)選實(shí)施例描述本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，在沒有背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以在形式和細(xì)節(jié)上進(jìn)行變化。
權(quán)利要求
1.一種溫度變送器,包括 雙腔殼體，具有第一腔和第二腔，第一腔被配置以在端子板處接收穿過(guò)至少一個(gè)導(dǎo)管的現(xiàn)場(chǎng)接線，第一腔和第二腔除了其間的電饋通之外是分開的；和 頂裝溫度變送器電子模塊，設(shè)置在第二腔中并且可操作地連接到第一腔中的端子板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度變送器，還包括適配器模塊，該適配器模塊設(shè)置在第二腔中并且在電學(xué)上插入頂裝溫度變送器電子模塊和端子板之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的溫度變送器，其中適配器模塊的尺寸形成為由第二腔接收，并且包括被配置以將頂裝溫度變送器保持在唯一旋轉(zhuǎn)位置的至少一個(gè)對(duì)齊部件。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的溫度變送器，其中適配器模塊包括多個(gè)電連接器，所述多個(gè)電連接器被配置以在頂裝溫度變送器電子模塊被保持在所述唯一旋轉(zhuǎn)位置時(shí)接合頂裝溫度變送器電子模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的溫度變送器，其中至少一個(gè)電連接器被配置以在脫開位置和接合位置之間樞轉(zhuǎn)，脫開位置允許為頂裝溫度變送器電子模塊留出空隙，所述至少一個(gè)電連接器在接合位置處連接到頂裝溫度變送器電子模塊的頂面上的螺紋接線端。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的溫度變送器，其中至少一個(gè)電連接器是能夠通過(guò)頂裝溫度變送器電子模塊的與接線端表面相對(duì)的表面中的凹部接近的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度變送器，進(jìn)一步包括電阻式溫度檢測(cè)裝置，該電阻式溫度檢測(cè)裝置連接到端子板并可操作地連接到頂裝溫度變送器電子模塊以提供冷接頭補(bǔ)償。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的溫度變送器，其中頂裝溫度變送器電子模塊被配置以自動(dòng)地檢測(cè)電阻式溫度檢測(cè)裝置的連接以提供冷接頭補(bǔ)償。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的溫度變送器，其中頂裝溫度變送器電子模塊包括用于將電阻式溫度檢測(cè)裝置選擇性地連接到頂裝溫度變送器電子模塊的電路。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度變送器，其中頂裝溫度變送器電子模塊通過(guò)電磁干擾濾波器連接到端子板。
11.一種頂裝溫度變送器，包括 接線端表面，包括多個(gè)螺紋接線端； 變送器電子元件，被配置以測(cè)量溫度傳感器的電性能并且在過(guò)程通信回路上提供所述電性能的指示；和 與接線端表面相對(duì)的互連表面，該互連表面具有對(duì)應(yīng)于接線端表面上的螺紋接線端的至少一個(gè)凹部，所述至少一個(gè)凹部中的電導(dǎo)體能夠被接近。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的頂裝溫度變送器，其中變送器是圓形的并且具有2.4英寸或更小的直徑。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的頂裝溫度變送器，其中變送器具有1.7英寸或更小的直徑。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的頂裝溫度變送器，其中頂裝溫度變送器被配置以自動(dòng)地檢測(cè)電阻式溫度檢測(cè)裝置的連接，以基于外部溫度傳感器提供冷接頭補(bǔ)償。
全文摘要
本發(fā)明公開一種溫度變送器，包括雙腔殼體和頂裝溫度變送器電子模塊。雙腔殼體具有第一腔和第二腔。第一腔被配置以在端子板處接收穿過(guò)至少一個(gè)導(dǎo)管的現(xiàn)場(chǎng)接線。第一腔和第二腔除了其間的電饋通之外是分開的。頂裝溫度變送器電子模塊設(shè)置在第二腔中并可操作地連接到第一腔中的端子板。
文檔編號(hào)G01K7/00GK103033273SQ20111044391
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2011年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月3日
發(fā)明者安德魯·J·布隆科茲卡, 亞倫·A·佩羅 申請(qǐng)人:羅斯蒙德公司