專利名稱：環(huán)境密封儀器環(huán)路適配器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種儀器，例如在工業(yè)流體處理裝置中測量流體特性的變送器。本發(fā)明尤其涉及在存在污染的工業(yè)環(huán)境中使用于儀表回路的電路連結(jié)變送器。
工業(yè)變送器經(jīng)常配有密封布線盒，連接到密封電導(dǎo)線上以防止環(huán)線和電路連接件被污染而損壞。然而，在使用接頭型連接器的小型工業(yè)變送器的情況下，沒有密封線盒來防止接頭中裸露的觸針受到污染。
有必要將保護(hù)性適配器連接到工業(yè)變送器接頭的觸針上，這樣就可以防止觸針和線路受到污染，而不必增加昂貴的費(fèi)用和龐大的線盒。
適配器包括一端與接觸孔相連的線路，該觸孔與工業(yè)變送器接頭內(nèi)的觸針相適配。適配器還包括一個可旋到接頭上的套筒。該套筒有一個朝向圓柱型接頭的凸緣。
環(huán)境密封彈性件和墊圈被壓擠在圓柱型接頭和凸緣之間。墊圈有一個墊圈面，當(dāng)螺紋擰緊時它可以相對凸緣滑動。壓擠彈性件，在彈性件和密封面之間就形成了防液體密封。
觸針、觸孔和線路端部被彈性件有效地環(huán)境密封，這樣也就防止了環(huán)境污染的損壞。


圖1是差動壓力變送器100的橫斷面圖。變送器100是工業(yè)變送器的一個例子，在其上環(huán)境密封適配器(沒有在圖1中示出)可用于形成到儀器環(huán)路的連接。
變送器100包括一個帶有外殼104的微型變送器殼102，密封到電路連接器接頭106上。變送器殼102包括兩個共面的流體入口108，流體入口108包括隔膜110。在變送器100中，密封在管路中的隔離流體112將差動壓力從入口108傳送到電容差動壓力變送器114上。
變送器100包括一個帶有圓柱形外殼或接頭106的密封的穿通電連接器116以及一個密封的帶有電路連接件或觸針120的絕緣穿通118。接頭106具有外部螺紋107。兩個或多個觸針120攜帶環(huán)路數(shù)據(jù)接通變送器100。
線路板122可電路耦合到壓力變送器114。線路板122處理來自壓力變送器114的數(shù)據(jù)，并控制觸針120上的環(huán)路電流以表示入口108上的差動壓力。壓力可以表示為4-20mA的模擬電流，或可以表示為任何一種已知的數(shù)字協(xié)議如HART、CAN、foundation Fieldbus、Profibus協(xié)議和其它在流體處理控制工業(yè)中已知的數(shù)字通訊協(xié)議。
外殼104優(yōu)選沿環(huán)形焊縫124與接頭106焊接在一起，形成一個位于殼102內(nèi)部的密封腔126。在絕緣穿通118上有一毛細(xì)管128，用來在密封管128之前檢測泄露，目的是在小型壓力變送器100中形成完全密封的密封腔126。
如圖1所示的變送器100是一微型的變送器，它不包括在現(xiàn)場與儀器線路相連接的密封線盒。觸針120和絕緣穿通118被暴露在變送器100之外，在流體處理廠環(huán)境中，易于受到污染物的不良接觸，如灰塵、濕氣或滴到、濺到或噴到其上的液體。
圖2是一個環(huán)境密封儀器線路適配器130的橫斷面圖，環(huán)境密封儀器線路適配器130被密封到如圖1所示變送器100的工業(yè)變送器的接頭132上。適配器130包括與接頭132內(nèi)部的多個觸針相匹配的多個電接觸孔134。接頭132還包括一毛細(xì)管137，用來在密封毛細(xì)管137前檢查泄露。接頭132在138處被焊到密封的工業(yè)變送器外殼上(圖2中沒有示出)。多個電接觸孔134與多線路儀表回路142的相應(yīng)的第一線端140相連接。圓型套筒144旋在接頭132上。圓型套筒144有一個凸緣146，它將彈性套150的彈性圈152擠壓在接頭132的密封表面148上。彈性套150優(yōu)選圍繞環(huán)路142塑型。彈性套150包括在凸緣146和密封面148之間的彈性圈152。至少有一個墊圈154位于凸緣146和彈性圈152之間。墊圈154有一個光滑的墊圈面，它可以相對于凸緣146滑動，套筒144在螺紋156上旋緊，就會在彈性圈152和密封面148之間形成環(huán)境密封，這時就可以限制彈性圈152的扭轉(zhuǎn)。均勻地壓縮彈性圈152可對密封面148形成連續(xù)環(huán)狀密封。
墊圈154可起到止推墊圈的作用。墊圈154均勻地傳送擠壓力給彈性圈152，但可旋轉(zhuǎn)滑動，以便當(dāng)套筒144旋進(jìn)時基本上隔離了彈性圈152上的扭轉(zhuǎn)力。在一個優(yōu)選的配置中，在凸緣146和彈性圈152之間可使用多個具有光滑的可滑動表面的墊圈154。若需要，墊圈154可以是自調(diào)中心的墊圈。
適配器130還包括一個硬質(zhì)絕緣支柱158，它決定電接觸孔134的位置并起到支撐作用。在支柱158根部的第一個O形環(huán)160和在套筒144和接頭132之間的第二個O形環(huán)162提供另外的防潮密封。在某些實施例中，墊圈154和/或O形環(huán)162不是獨(dú)立部件而是與其它部件制造成一體。
圖3示出了帶有選擇線路164的環(huán)境密封適配器131的橫斷面圖。例如，線路164可以是一個RFI/EMI濾波器。適配器131與圖2中的適配器130相同，并且類似或相同的部件用相同的參考號表示。在適配器131中，儀表回路142的第一線端140不直接連接電接觸孔134，而是通過RFI/EMI濾波器164間接與觸孔134相連。經(jīng)過EMI/RFI濾波器164后，來自儀表回路142的信號通過導(dǎo)線141與電路觸針134相連。EMI/RFI濾波器164可包括一個帶有電路元件的線路板，它可提供射頻干擾(RFI)過濾，也稱做電磁干擾(EMI)過濾。這樣的RFI/EMI濾波電路的例子在下面圖4中有更詳細(xì)的描述。在RFI/EMI濾波器164周圍形成如圖所示的彈性套151。在優(yōu)選的配置中RFI/EMI濾波器164在彈性套151中注模。
圖4是一個RFI/EMI濾波器170的電路示意圖。濾波器170與儀表回路142相連。濾波器170還與適配器131的觸針134相連。濾波器170可以具有低通頻率特性或帶通頻率特性。濾波器170允許來自儀表回路142的低頻通訊信號通過適配器上的觸針134，但是，濾波器170濾出或阻止高頻噪聲，使之不能到達(dá)適配器上的觸針134。信號電流沿虛線172所標(biāo)明的線路流經(jīng)整流器194、感應(yīng)器176、電阻器178、工業(yè)變送器、感應(yīng)器180和儀表回路142。來自儀表回路的噪聲(RFI/EMI)通過π節(jié)低通濾波器與大地182導(dǎo)通，π節(jié)低通濾波器由環(huán)路阻抗、感應(yīng)器176和180、電容器184、186、188和190組成。在優(yōu)選實施例中，提供獨(dú)立導(dǎo)體192用于本地串行通訊信號。在變送器的幾米之內(nèi)，本地串行通訊信號可用作短距離的通訊。本地串行通訊信號可用作電路編程變送器，或用作相距很近的變送器之間的本地通訊。電容器194被連接在獨(dú)立導(dǎo)線192和地182之間以提供EMI/RFI噪聲監(jiān)測。依據(jù)在儀表回路中所使用的數(shù)據(jù)通訊協(xié)議的頻率，可使用不同類型的RFI/EMI濾波電路。
需要時，可在適配器上提供本地連接器196(以示意圖示出)。本地連接器196允許本地指示器的本地連接，如通過整流器194的d’Arsonval計的運(yùn)動。本地連接器196還允許經(jīng)過儀表回路連接手持串行通信設(shè)備，如Rosemount 275型哈特式發(fā)報機(jī)，從而使技術(shù)人員可以進(jìn)行檢查、服務(wù)和診斷。本地連接196在彈性保護(hù)罩內(nèi)可被布置為附加導(dǎo)線?；蛘撸镜剡B接可沿由McCoy等所發(fā)明的美國專利5,710,552所示出的線路安置在密封的T-形適配器中，帶有檢修接頭用于連接電路檢查鉤。
圖5示出了安裝在工業(yè)變送器202上的適配器200。適配器200與圖2所示的適配器130類似，但在圖5中，彈性套204向外延伸，包括一個防滴罩206和一個延伸套208。防滴罩206延伸到套筒210的外側(cè)。防滴罩206在適配器200的套筒210的周圍上方提供一種“傘”狀保護(hù)。當(dāng)液體211從延伸套208流向適配器200時，防滴罩206使液體偏向，如212所示那樣滴掉，而不流到適配器200中。延伸套208足夠長，可沿回路延伸到彈性套根部，延伸套的長度足可以使其彎曲超過90度。如此可允許滴到延伸套上的液體211沿著延伸套滴落，如214所示。由于延伸套208的未端朝向下方，這樣就避免了重力迫使液體進(jìn)入延伸套208的未端。
圖6示出了包括電纜密封232的環(huán)境密封適配器230。電纜密封232是一個壓縮套筒，擠壓壓縮套筒以在電纜234的周圍形成密封。適配器230與圖3所示的適配器相同，但是，適配器230允許本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員將儀表回路電纜234的端部裝配到適配器230上。適配器230包括螺旋形壓縮端部236、RFI/EMI濾波器，RFI/EMI濾波器包括線路板240和鐵氧體套筒感應(yīng)器242，鐵氧體套筒感應(yīng)器242被裝配在穿通導(dǎo)體244外圍。利用接合環(huán)248，適配器230被安裝到接頭246上。電纜密封232包括由壓緊螺母252壓緊的彈性密封250。
圖7示出了帶有與標(biāo)準(zhǔn)塞繩裝置相連接的環(huán)形連接器276的環(huán)境密封適配器275。
適配器275是一環(huán)境密封儀表環(huán)路適配器，包括與工業(yè)變送器接頭282內(nèi)部的觸針280相匹配的觸孔278。適配器275還與塞繩裝置(未示出)的第一線路端部相連，塞繩裝置在環(huán)形連接器276處與儀表環(huán)路相連。
觸孔278布置在硬質(zhì)塑料絕緣支撐結(jié)構(gòu)292中，用來與工業(yè)變送器上接頭282內(nèi)部的觸針相匹配。
套筒284通過螺紋286擰緊到接頭282上。套筒284有一個凸緣288面對接頭282。杯狀墊圈298位于凸緣288和端部282之間。杯狀墊圈298有一個面向凸緣288的墊圈面300，墊圈面300包括一個密封槽299。
在杯狀墊圈298的中心形成一個整體的環(huán)形連接器276。環(huán)形連接器276具有第二觸針277，并通過RFI/EMI濾波器295與觸孔278相連接。利用標(biāo)準(zhǔn)塞繩裝置，圓形連接器276被接入儀表環(huán)路中。
防液體彈性密封301被安裝在密封槽299中，當(dāng)套筒284旋到接頭282上時用來密封凸緣288。彈性密封可以是一標(biāo)準(zhǔn)的O形環(huán)。
圖8A和8B示出了用彈性材料模制的彈性防滴罩300。防滴罩300有一可使電纜304通過的中心通道302，并可在306處劈開，使得當(dāng)電纜304被安裝在如308所示的環(huán)境密封儀表環(huán)路適配器上后，防滴罩很容易在電纜304上滑動。防滴罩300用作適配器308的防液“傘”。防滴罩300徑向延伸到適配器308外側(cè)，有一圓錐斜面310和312用來促使水從適配器308之上排走。防滴罩300是圖5所示整體防滴罩206的一個替代品。防滴罩300提供了防止?jié)駳膺M(jìn)入適配器308的額外手段。
在圖2、3、5、6中的環(huán)境密封彈性套和圖5、8A、8B中的防滴罩優(yōu)選由彈性材料制成，如Santoprene或Monoprene材料。支柱158、159優(yōu)選由硬塑料制成，如Valox。
套筒上螺紋優(yōu)選為1-1/8″-18-UNEF螺紋。圖7所示的環(huán)形連接器276優(yōu)選與ANSI B93.55M-1981(R1988)兼容，優(yōu)選具有按照IEC 61076-2-101的性能特性。特別地，帶有M12螺紋的適用于Euronorm EN 60947-5-2的連接器可用作環(huán)型連接器276。
利用本發(fā)明，通過撥出舊的變送器和插入新的變送器，即可方便地實現(xiàn)變送器的現(xiàn)場更換。并可實現(xiàn)快速、減少人為誤操作的連接。連接快速并避免了使用線盒和龐大的接線板。
盡管本發(fā)明是參照優(yōu)選實施例來描述的，但熟練工作者將會認(rèn)識到，在不離開本發(fā)明的實質(zhì)和范圍的情況下可對本發(fā)明的形式和細(xì)節(jié)進(jìn)行改變。一個實施例所示的特點(diǎn)可以適當(dāng)?shù)赜糜诹硪粋€實施例。
權(quán)利要求
1.一種環(huán)境密封的儀表環(huán)路適配器，包括裝配有與工業(yè)變送器接頭內(nèi)部的觸針相配合、并與儀表環(huán)路導(dǎo)線相連接的觸孔；裝配有旋到接頭上帶有螺紋的套筒，套筒上有一個凸緣；裝配有環(huán)境密封彈性套，用于密封儀表環(huán)路的電導(dǎo)線，在凸緣和密封面之間有一彈性圈；和在凸緣和彈性圈之間，至少有一個墊圈，墊圈有一個墊圈面，當(dāng)套筒旋緊到接頭上時，墊圈面相對于凸緣滑動以限制彈性圈的扭轉(zhuǎn)，從而在彈性圈和密封面之間形成防液體密封。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適配器，還包括在凸緣和彈性圈之間有多個帶有滑動墊圈面的墊圈。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適配器，其特征在于利用電纜密封將導(dǎo)線密封到適配器上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適配器，其特征在于彈性套在電導(dǎo)線周圍注模而成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適配器，還包括伸到套筒外周的防滴罩。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的適配器，其特征在于防滴罩底面是圓錐形的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適配器，其特征在于彈性套包括一個延伸套，沿導(dǎo)線延伸到彈性套端部，延伸套的長度足以使其彎曲超過90度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適配器，其特征在于電導(dǎo)線具有第二端頭，可連接到維修端上，維修端適合連接到電路檢查鉤上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適配器，其特征在于電導(dǎo)線具有第二端頭，可連接到基本符合ANSI標(biāo)準(zhǔn)B93.55M的電接插件上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適配器，其特征在于電導(dǎo)線具有第二端頭，可連接到基本符合IEC60947-5-2的電接插件上。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適配器，其特征在于彈性套是由Santoprene制成的。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適配器，其特征在于彈性套是由Monoprene制成的。
13.一種環(huán)境密封儀表環(huán)路適配器，包括與工業(yè)變送器接頭內(nèi)部的觸針相匹配的觸孔；旋在接頭上的套筒，套筒有一個面向接頭的凸緣；位于凸緣和接頭之間的杯型墊圈，杯型墊圈有一個面向凸緣的墊圈面，墊圈面包括一個密封槽；環(huán)形電連接器位于杯形墊圈的中心與杯形墊圈形成整體，環(huán)形電連接器具有第二觸針連接到觸孔和儀表環(huán)路的導(dǎo)線上；和在密封槽中有防液體彈性密封，當(dāng)套筒旋在接頭上時，用于密封凸緣。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的適配器，其特征在于第二觸針通過RFI/EMI濾波器與觸孔相連。
15.一種環(huán)境密封儀表環(huán)路適配器，包括與工業(yè)變送器接頭內(nèi)部的觸針相匹配、并與二線式4-20mA環(huán)路的第一導(dǎo)線端頭相連接的觸孔；旋在接頭上的套筒，套筒有一個面向接頭密封面的凸緣；和配有密封儀表環(huán)路導(dǎo)線的環(huán)境密封彈性套，在凸緣和密封面之間有一彈性圈。
16.一種耦合到權(quán)利要求15所述的適配器上的工業(yè)變送器。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的適配器，在彈性套上還包括一個線路板。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的適配器，其特征在于線路板包括一個RFI/EMI濾波器。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的適配器，還包括在接頭的外表面和套筒之間的一個O形環(huán)密封。
全文摘要
一種環(huán)境密封的儀表環(huán)路適配器,所述環(huán)境密封的儀表環(huán)路適配器(130)將工業(yè)變送器(100)連接到儀表線路(142)。在外套筒(144)的凸緣(146)和工業(yè)變送器(100)的接頭(130)之間具有環(huán)境密封彈性件(150)。當(dāng)旋緊時一個或多個墊圈(160)可在凸緣(146)和彈性件(150)之間提供密封。適配器(130)保護(hù)觸針、觸孔和線路以免受到來自液體、潮濕、灰塵和其它污染物的損壞。
文檔編號H01R31/06GK1370274SQ00811915
公開日2002年9月18日 申請日期2000年9月27日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月28日
發(fā)明者馬克·C·范德賴, 保爾·松諾茲, 羅布·拉羅什, 司考脫·D·內(nèi)爾松, 喬治·C·豪斯勒 申請人:羅斯蒙德公司