МОДУЛЬ ДАТЧИКА ГАЗА С ЗАМЕНЯЕМЫМ В УСЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ ФИЛЬТРОМ ДАТЧИКА, ЗАЩИЩЕННЫМ ОТ ПРОНИКНОВЕНИЯ ИЗВНЕ
GAS SENSOR MODULE WITH SENSOR FILTER, WHICH IS REPLACEABLE IN OPERATION, AND IS PROTECTED FROM PENETRATION FROM OUTSIDE

Уровень техники.
[0001] Обрабатывающая промышленность зачастую применяет датчики газа для того, чтобы обнаруживать присутствие конкретного газа, часто как часть системы безопасности. Это является важным, поскольку многие газы могут быть вредными для здоровья человека и/или окружающей среды. Промышленные датчики газа обычно устанавливаются рядом с областью обработки оборудования или диспетчерским пунктом, или областью, которая должна быть защищена. Как правило, промышленные датчики газа устанавливаются в фиксированных местоположениях и должны связываться с системами наблюдения.
Сущность изобретения.
[0002] Устройство обнаружения газа включает в себя модуль датчика газа, сконфигурированный, чтобы обнаруживать газ, и узел фильтра. Модуль датчика газа включает в себя датчик газа, размещенный в корпусе датчика газа, и схему, соединенную с корпусом датчика газа. Схема конфигурируется, чтобы предоставлять указание присутствия газа. Узел фильтра конфигурируется, чтобы соединяться с корпусом датчика газа и защищать датчик газа от частиц.
Краткое описание чертежей.
[0003] Фиг. 1 - это вид в поперечном разрезе модуля датчика газа, соединенного с узлом фильтра в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
[0004] Фиг. 2 - это блок-схема модуля датчика газа в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
[0005] Фиг. 3 - это схематичный вид узла фильтра, который допускает возможность замены в условиях эксплуатации в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
[0006] Фиг. 4A и 4B являются схематичными видами узла фильтра, совмещенного с модулем датчика газа в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
[0007] Фиг. 5 - это блок-схема последовательности операций, иллюстрирующая операцию соединения узла фильтра с модулем датчика газа в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
Подробное описание иллюстративных вариантов осуществления.
[0008] Датчики газа могут использоваться для обнаружения горючих, легковоспламеняющихся и токсичных газов. Датчики газа могут включать в себя инфракрасные точечные датчики, ультразвуковые датчики, электрохимические датчики газа и полупроводниковые датчики. Для правильной работы датчики газа не должны быть подвержены воздействию влаги, пыли или других видов мусора. В противном случае датчики газа могут быть не в состоянии точно определять газы и со временем могут даже повредиться, что приведет к их возможной замене.
[0009] Часто, датчики газа защищаются с помощью барьера, чтобы ограждаться от нежелательных частиц. Однако чтобы установить барьер, часто используется известный протокол, требующий множества различных инструментов. Дополнительно, эти протоколы часто занимают длительные периоды времени для выполнения и могут приводить к повреждению датчика газа, если они не соблюдаются должным образом. Например, при установке барьера с помощью резьбового способа, во время установки может произойти повреждение уплотнительного механизма.
[0010] В отличие от традиционных систем, варианты осуществления, описанные в данном документе, предоставляют заменяемый, имеющий класс защиты от проникновения загрязнений (IP) узел фильтра, который предоставляет возможность исключительного прохождения газа к датчику газа, в то же время, защищая датчик газа от влаги и инородных частиц. Классы защиты от проникновения загрязнений, которые определены в международном стандарте IEC 60529, классифицируют степень защиты, обеспечиваемой против проникновения твердых объектов (включающих в себя части тела), пыли, случайного контакта и воды в электрические отделения. Одним примером класса защиты от проникновения загрязнений является класс IP66, который, в соответствии со стандартом, обеспечивает полную защиту от контакта и запыления, вместе с предложением защиты от влаги вплоть до определенной степени, которая, в соответствии со стандартом, включает в себя защиту от воды от мощных струй, так что вода не попадает в корпус в опасных количествах. Дополнительно, защищая датчик газа от влаги и инородных частиц в соответствии со стандартом защиты от проникновения загрязнений, узел фильтра предоставляет возможность датчику газа оставаться согласующимся с нормативными стандартами времени реакции (T20, T50, T90) для обнаружения газа. Конструкция узла фильтра также удовлетворяет этим стандартным временам реакции без использования программного акселератора.
[0011] Кроме того, поскольку, по меньшей мере, некоторые обрабатывающие установки могут подразумевать очень изменчивые или даже взрывоопасные окружения, часто является полезным, или даже требуется, чтобы устройства, которые работают в таких окружениях, соответствовали требованиям искробезопасности. Эти требования помогают гарантировать, что совместимые электрические устройства не будут создавать источник возгорания даже в условиях неисправности. Один пример требования искробезопасности изложен в: 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 компанией Factory Mutual Research в октябре 1998 года.
[0012] Фиг. 1 показывает вид в поперечном разрезе модуля датчика газа, соединенного с узлом фильтра в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Устройство 100 обнаружения газа включает в себя модуль датчика газа (например, как правило, датчик 102 газа в корпусе 104 датчика газа), соединенный с узлом 106 фильтра. Датчик 102 газа может быть сконфигурирован, чтобы обнаруживать горючие, токсичные и/или легко воспламеняемые газы, присутствующие в конкретной окружающей обстановке. Узел 106 фильтра, в одном варианте осуществления, конфигурируется, чтобы защищать датчик 102 газа от инородных частиц и влаги, в то же время все еще предоставляя возможность датчику 102 газа предоставлять точные показания в соответствии с временами отклика промышленного стандарта.
[0013] Узел 106 фильтра, в одном варианте осуществления, включает в себя корпус 110 фильтра. В одном варианте осуществления, при соединении узла 106 фильтра и корпуса 104 датчика газа, корпус 110 фильтра конфигурируется, чтобы окружать нижний фрагмент корпуса 104 датчика газа. Корпус 110 фильтра может включать в себя любую подходящую конструкцию, которая позволяет датчику 102 газа предоставлять и поддерживать точные показания в соответствии с промышленными стандартами, в то же время, предоставляя возможность защиты от инородных частиц и влаги.
[0014] Узел 106 фильтра может также включать в себя уплотнительную прокладку 112 и фильтрующий элемент 108, каждый из которых сконфигурирован, чтобы прижиматься к корпусу 104 датчика газа при соединении узла 106 фильтра с корпусом 104 датчика газа. В одном варианте осуществления фильтрующий элемент 108 размещается в или рядом с центром узла 106 датчика, и, по меньшей мере, фрагмент уплотнительной прокладки 112 помещается поверх фильтрующего элемента 108. При сжатии уплотнительная прокладка 112 и фильтрующий элемент 108, в одном варианте осуществления, создают компрессионное уплотнение и, вместе с корпусом 110 фильтра, обеспечивают защиту класса IP66 для датчика 102 газа. Фильтрующий элемент 108 может включать в себя любой проницаемый материал, сконфигурированный, чтобы предоставлять возможность исключительного прохождения газа, тем самым, предоставляя возможность датчику 102 газа предоставлять точные показания в соответствии с временами реакции промышленного стандарта. Кроме того, фильтрующий элемент 108 может также включать в себя водоотталкивающий проницаемый материал, сконфигурированный, чтобы предоставлять возможность исключительного прохождения газа, в то же время, препятствуя проникновению влаги к датчику 102 газа. Уплотнительная прокладка 112 может включать в себя водоотталкивающий материал, сконфигурированный, чтобы препятствовать проникновению влаги к датчику 102 газа.
[0015] Фиг. 2 - это схематичная блок-схема системы модуля датчика газа в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Является предпочтительным, что модуль 200 датчика газа согласуется, по меньшей мере, с одной спецификацией искробезопасности, такой как спецификация, перечисленная выше, для того, чтобы помогать обеспечивать безопасность в потенциально взрывоопасных окружениях. Модуль 200 датчика газа включает в себя модуль 204 связи, который имеет возможность соединения с передатчиком или другим подходящим устройством для передачи информации об обнаружении газа в управляющую систему, панель сигнализации или любое другое подходящее устройство. Эта связь задается в соответствии с любым подходящим протоколом. Модуль 204 связи соединяется с процессором 206, который может быть, в некоторых вариантах осуществления, микропроцессором. Процессор 206 соединяется с измерительной схемой 208 и способен программным путем вычислять одну или более переменных процесса, характерных для газа, на основе измерений необработанных значений датчика, полученных от измерительной схемы 208. Измерительная схема 208, в одном варианте осуществления, конфигурируется, чтобы принимать сигнальную информацию, сформированную посредством датчика 210, и может включать в себя один или более подходящих аналого-цифровых преобразователей, а также схему линеаризации и/или подходящие фильтры, при необходимости.
[0016] Фиг. 3 - это схематичный вид узла фильтра, который допускает возможность замены в условиях эксплуатации в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Узел 300 фильтра, в одном варианте осуществления, конфигурируется, чтобы защищать датчик газа (например, датчик 102 газа, показанный на фиг. 1) от влаги и инородных частиц в соответствии со стандартом защиты от проникновения загрязнений. В одном варианте осуществления узел 300 фильтра конфигурируется, чтобы предоставлять возможность исключительного прохождения газа, из внешнего окружения, к датчику газа, в то же время, препятствуя прохождению влаги и/или инородных частиц. В одном варианте осуществления узел 300 фильтра конфигурируется, чтобы соединяться без помощи инструмента с корпусом датчика газа (например, корпусом 104 датчика газа, показанным на фиг. 1). Узел 300 фильтра, в одном варианте осуществления, включает в себя корпус 310 фильтра с фиксирующими деталями 302, сконфигурированными, чтобы соединять узел 300 фильтра с корпусом датчика газа. Кроме того, корпус 310 фильтра может включать в себя механизм 306 совмещения, сконфигурированный, чтобы совмещать узел 300 фильтра с корпусом датчика газа перед соединением узла 300 фильтра с корпусом датчика газа.
[0017] Узел 300 фильтра может включать в себя фильтрующий элемент 308, размещенный в или рядом с центром узла 300 фильтра. Узел 300 фильтра может также включать в себя уплотнительную прокладку 312, так что, по меньшей мере, фрагмент уплотнительной прокладки 312 помещается поверх фильтрующего элемента 308. В одном варианте осуществления фильтрующий элемент 308 включает в себя проницаемый материал, сконфигурированный, чтобы предоставлять возможность прохождения газа. В одном варианте осуществления фильтрующий элемент 308 включает в себя водоотталкивающий, проницаемый материал. В одном варианте осуществления, при соединении узла 300 фильтра с корпусом датчика газа с помощью фиксирующих деталей 302, фильтрующий элемент 308 и уплотнительная прокладка 312 сжимаются, создавая уплотнение между корпусом 310 фильтра и корпусом датчика газа. В одном варианте осуществления это сжатие обеспечивает уплотнение класса IP66, пока узел 300 фильтра соединен с корпусом датчика газа, в то же время все еще предоставляя возможность реагирования датчика газа в соответствии с известными промышленными стандартами.
[0018] В одном варианте осуществления фиксирующие детали 302 могут включать в себя основную часть 314 в перевернутой U-образной форме и выступ 304. Выступ 304, в одном варианте осуществления, конфигурируется, чтобы приниматься принимающим фрагментом в корпусе датчика газа и, после приема, соединять узел 300 фильтра с корпусом датчика газа. Как иллюстративно показано, узел 300 фильтра включает в себя три фиксирующих детали, в целом, представленных ссылочным номером 302, однако, в других вариантах осуществления, однозначно предполагается, что любое подходящее число фиксирующих деталей может быть использовано в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
[0019] В одном варианте осуществления фиксирующие детали 302 предоставляют возможность соединения без помощи инструмента узла 300 фильтра и корпуса датчика газа. Например, но не в качестве ограничения, при применении усилия вставки, фиксирующие детали 302 могут защелкиваться на принимающий фрагмент на корпусе датчика газа, при этом закрепляя узел 300 датчика фильтра на корпусе датчика газа без необходимости в каких-либо инструментах. В одном варианте осуществления узел 300 фильтра может затем быть изъят рукой из корпуса датчика газа посредством сжатия фиксирующих деталей 302 и вытягивания узла 300 фильтра из корпуса датчика газа.
[0020] Перед соединением узла 300 фильтра с корпусом датчика газа с помощью одной или более фиксирующих деталей 302, механизм 306 совмещения может ориентировать узел 300 фильтра так, что одна или более фиксирующих деталей 302 находятся в правильной ориентации по отношению к корпусу датчика газа. Это, в одном варианте осуществления, гарантирует, что узел 300 фильтра может быть установлен без риска повреждения датчика газа и/или корпуса датчика газа. В одном варианте осуществления механизм 306 совмещения включает в себя канавку в боковой стенке корпуса 310 фильтра и конфигурируется для совмещения с, и принятия в осевом направлении, соответствующего фрагмента совмещения на корпусе датчика газа. В одном варианте осуществления совмещение между механизмом 306 совмещения и соответствующим фрагментом совмещения гарантирует, что узел 300 фильтра соединяется с корпусом датчика газа, когда находится в правильной угловой ориентации. Правильная угловая ориентация, в одном варианте осуществления - это когда корпус датчика газа и узел 300 фильтра являются правильно ориентированными относительно друг друга. В одном варианте осуществления соответствующий фрагмент совмещения может включать в себя осевое ребро, сконфигурированное, чтобы приниматься в осевом направлении механизмом 306 совмещения. Однако, в других вариантах осуществления, механизм 306 совмещения может включать в себя любой другой отличительный признак, канавку или выступ, который конфигурируется для совмещения с соответствующим фрагментом совмещения на корпусе датчика газа.
[0021] В других вариантах осуществления конкретный механизм 306 совмещения может быть уникальным по отношению к конкретному типу узла 300 фильтра. Например, но не в качестве ограничения, он может включать в себя узел 300 фильтра, имеющий уникальный механизм совмещения, указывающий, что узел 300 фильтра конфигурируется для использования с конкретным типом датчика газа. Например, но не в качестве ограничения, узел 300 фильтра может иметь уникальный механизм 306 совмещения, указывающий, что узел 300 фильтра конфигурируется для использования с датчиком углеводородного газа, или что узел 300 фильтра конфигурируется для использования с датчиком неуглеводородного газа. В одном варианте осуществления это гарантирует, что узел 300 фильтра используется только с подходящим, соответствующим датчиком газа.
[0022] Фиг. 4A и 4B являются схематичными видами узла фильтра, совмещенного с модулем датчика газа в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
[0023] Фиг. 4A иллюстрирует узел 400 фильтра, совмещенный с модулем 408 датчика газа. В одном варианте осуществления модуль 408 датчика газа включает в себя датчик газа (не показан) в корпусе 412 датчика газа. В одном варианте осуществления узел 400 фильтра соединяется с корпусом 412 датчика газа с помощью операции прямолинейной вставки, как иллюстративно показано на фиг. 4A и 4B, так что любое потенциальное повреждение датчика газа или корпуса 412 датчика газа (которое типично происходит в традиционных, резьбовых конструкциях) смягчается. Операция прямолинейной вставки, в одном варианте осуществления, включает в себя совмещение механизма 406 совмещения корпуса 410 фильтра с соответствующим фрагментом 418 совмещения на корпусе 412 датчика газа и приложение усилия вставки в направлении, в целом, указанном стрелкой 420, так что фиксирующие детали 402 узла 400 фильтра защелкиваются на принимающих фрагментах 416. Например, фиг. 4A показывает совмещение механизма 406 совмещения с соответствующим фрагментом 418 совмещения, а фиг. 4B показывает узел 400 фильтра, соединенный с корпусом 412 датчика газа, после того как усилие вставки приложено. Когда используется в данном документе, операция прямолинейной вставки предназначена для обозначения того, что два компонента не вращаются относительно друг друга во время операции. Это является полезным, поскольку предотвращает вращение, которое может повредить компрессионное уплотнение.
[0024] В одном варианте осуществления фиксирующие детали 402 включают в себя основную часть 414 в перевернутой U-образной форме и выступ 404. Выступы 404, в одном варианте осуществления, конфигурируются, чтобы приниматься принимающими фрагментами 416, соответственно, модуля 408 датчика газа при приложении усилия вставки в направлении, в целом, указанном стрелкой 420. В одном варианте осуществления механизм 406 выравнивания является канавкой, сконфигурированной, чтобы приходить в соприкосновение с соответствующим фрагментом 418 выравнивания. В одном варианте осуществления соответствующий фрагмент 418 выравнивания включает в себя осевое ребро. В одном варианте осуществления узел 400 фильтра соединяется без помощи инструмента с корпусом 412 датчика газа с помощью операции прямолинейной вставки.
[0025] Фиг. 4B иллюстрирует устройство обнаружения газа, после того как усилие 420 вставки прикладывается к узлу 400 фильтра, так что узел 400 фильтра соединяется с модулем 408 датчика газа. Как иллюстративно показано, выступы 404, фиксирующих деталей 402, принимаются принимающими фрагментами 416, соответственно, корпуса 412 датчика газа. Дополнительно, соответствующий фрагмент 418 совмещения модуля 408 датчика газа, принимается механизмом 406 совмещения узла 400 фильтра. В одном варианте осуществления узел 400 фильтра может быть изъят из модуля 408 датчика газа рукой, без использования инструментов, посредством сжатия фиксирующих деталей 402 и последующего вытягивания узла 400 фильтра из модуля 408 датчика газа.
[0026] Фиг. 5 - это блок-схема последовательности операций установки узла фильтра на модуль датчика газа в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Способ 500 может быть полезным в установке узла фильтра без необходимости в инструментах или необходимости навинчивать фрагмент фильтра, что может привести к повреждению модуля датчика газа. Способ 500 начинается в блоке 502, когда пользователь совмещает механизм совмещения узла фильтра с соответствующим фрагментом совмещения на модуле датчика газа. В то время как способ 500 может выполняться пользователем, также однозначно предполагается, что в других вариантах осуществления способ 500 выполняется автоматически во время производства. В одном варианте осуществления механизм совмещения включает в себя канавку, как указано в блоке 504, сконфигурированную, чтобы принимать соответствующий фрагмент совмещения на модуле датчика газа. В одном варианте осуществления канавка является конкретной для соответствующего фрагмента совмещения, так что узел фильтра соединяется с модулем датчика газа только после совмещения механизма совмещения с соответствующим фрагментом совмещения. В одном варианте осуществления это гарантирует, что узел фильтра находится в правильной угловой ориентации перед приложением усилия вставки. В одном варианте осуществления механизм совмещения включает в себя визуальный индикатор, как указано в блоке 506. В одном варианте осуществления визуальный индикатор может включать в себя цвет или рисунок на узле фильтра.
[0027] В блоке 510 пользователь определяет, что механизм совмещения узла фильтра совмещен с соответствующим фрагментом совмещения на модуле датчика газа. В одном варианте осуществления определение может включать в себя визуальное указание, как указано в блоке 512. Визуальное указание может включать в себя сработавшую лампу или рисунок, который формируется, когда механизм совмещения совмещается с соответствующим фрагментом совмещения на модуле датчика газа, например. В другом варианте осуществления определение может включать в себя точку прекращения вращения, как указано в блоке 514. Когда узел фильтра поворачивается относительно модуля датчика газа, точка прекращения вращения может приостанавливать вращательное движение узла фильтра, после того как механизм совмещения и соответствующий фрагмент совмещения совмещаются. Кроме того, другие механизмы обнаружения предусматриваются в других вариантах осуществления.
[0028] В блоке 520 пользователь прикладывает усилие вставки к узлу фильтра, так что узел фильтра становится соединенным с модулем датчика газа. В одном варианте осуществления усилие вставки прикладывается к узлу фильтра до тех пор, пока фиксирующие детали узла фильтра не защелкнутся на корпусе датчика газа модуля датчика газа, как указано в блоке 522. В одном варианте осуществления узел фильтра надежно прикрепляется к модулю датчика газа после механического защелкивания фиксирующих деталей на корпусе датчика газа. В другом варианте осуществления, когда узел фильтра соединяется с модулем датчика газа, механизм совмещения узла фильтра принимает соответствующий фрагмент совмещения модуля датчика газа, как указано в блоке 524. В одном варианте осуществления вставка узла фильтра в модуль датчика газа выполняется без каких-либо инструментов, как указано в блоке 526. В одном варианте осуществления вставка узла фильтра в модуль датчика газа в соответствии со способами, обсуждаемыми в данном документе, гарантирует, что повреждение не причиняется датчику газа, как указано в блоке 528.
[0029] Таким образом, способ 500 предоставляет возможность пользователю устанавливать узел фильтра без необходимости следовать конкретному протоколу, требующему значительных интервалов времени или множества инструментов.