ВЗРЫВОЗАЩИЩЕННЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРОХОДНИК
EXPLOSION-PROOF ELECTRIC FEEDTHROUGH

1. Область техники, к которой относится изобретение
Данное изобретение относится к взрывозащищенному проходнику, а конкретнее - к взрывозащищенному проходнику, обеспечивающему управление полным сопротивлением.
2. Описание предшествующего уровня техники
Вибрационные трубчатые датчики, такие, как массовые расходомеры Кориолиса и вибрационные плотномеры, как правило, работают, обнаруживая движение вибрирующей трубки, которая содержит протекающий материал. Свойства, связанные с материалом в трубке, такие как массовый расход, плотность и т.п., можно определять, обрабатывая сигналы измерений, принятые из измерительных преобразователей движения, связанных с трубкой. На режимы вибраций вибрирующей системы, наполненной материалом, обычно оказывают влияние совокупные характеристики массы, жесткости и демпфирования вмещающей трубки и содержащегося в ней материала.
Типичный массовый расходомер Кориолиса включает в себя одну или несколько трубок, которые соединены в линию трубопровода или другую транспортную систему и транспортируют материал, например текучие среды, суспензии, эмульсии, и т.п., в системе. Каждую трубку можно рассматривать как имеющую набор режимов собственных вибраций, включая, например, режимы изгибных, крутильных, радиальных и связанных вибраций. В типичном приложении, предусматривающем измерение массового расхода по Кориолису, трубку возбуждают в одном или нескольких режимах вибраций, когда материал течет через трубку, и измеряют движение трубки в точках, разнесенных вдоль трубки. Возбуждение, как правило, обеспечивают посредством исполнительного механизма, например электромеханического устройства, такого, как устройство возбуждения типа катушки линейного электропривода, которая периодически возмущает трубку. Массовый расход можно определять путем измерения временной задержки или разностей фаз между движениями в местах нахождения измерительных преобразователей. Два таких измерительных преобразователя (или тензодатчика), как правило, применяются, чтобы измерить ответные вибрации расходомерной трубки или расходомерных трубок, и, как правило, размещены в положениях выше по течению и ниже по течению от исполнительного механизма. Эти два тензодатчика соединены с электронным прибором. Прибор принимает сигналы из двух тензодатчиков и обрабатывает эти сигналы, выводя из них, помимо прочего, замер массового расхода. Поэтому в вибрационных расходомерах, включая массовые расходомеры Кориолиса и плотномеры, применяется одна или несколько расходомерных трубок, которым сообщают вибрации, чтобы измерить параметры текучей среды.
В некоторых внешних условиях может возникнуть необходимость проводить электрические сигналы сквозь взрывозащищенный физический барьер. Например, взрывозащищенный физический барьер может разделять отсеки сооружения с преобразователями, открыто установленными на оборудовании. В преобразователях сигналов управления технологическим процессом, предназначенных для использования в опасных атмосферах, часто применяется совокупность способов защиты, включая взрывозащищенные корпуса и/или барьеры, во избежание неуправляемых взрывов воспламеняющихся газов. Международные стандарты определяют требования соответствия для взрывозащищенных устройств и конструкций. В случае преобразователей расходомеров Кориолиса, хорошо известно заключение активных электронных компонентов внутри взрывозащищенного отсека, так что взрывы газов, которые могут происходить в результате наличия электрической энергии внутри этих электронных компонентов, не будут распространяться за ограждение. Более того, иногда предпочтительно, чтобы в доступной для пользователей электронной аппаратуре в качестве способа защиты применялась «повышенная безопасность», а не взрывозащищенное исполнение, при этом показано, что соединительные средства должны быть не искрящими и поэтому неспособными зажигать воспламеняющийся газ. По любому стандарту, активные электронные средства, которые могут вызвать возгорание, содержатся в некотором отсеке, причем никакое возгорание в этом отсеке не может выйти за его пределы.
Чтобы обеспечить электрическую совместимость между двумя отсеками, применяют взрывозащищенный проходник. Распространенный известный взрывозащищенный проходник представляет собой цементируемую соединительную втулку. Зацементированное соединение в цементируемой соединительной втулке может быть сформировано между проводниками и корпусом втулки, или зацементированное соединение можно сформировать между слоем изоляции проводников и корпусом втулки. В случае не зацементированного соединения, можно использовать поверхность раздела с малым допуском между корпусом втулки и стенкой отсека, включая поверхности раздела соединения для корпусов резьбовых, центрирующих и других корпусов втулок. Чтобы соединение было законно признано взрывозащищенным, соединения обоих типов должны удовлетворять специальным требованиям, таким, как номинал температурного индекса и химическая совместимость, исключительно жесткие допуски (например, такие, как составляющие порядка 0,1 или 0,15 миллиметра) и количество витков резьбы, глубина и допуск на резьбовое соединение.
На фиг. 2 показан известный проходник типа центрирующей втулки. Провода, штырьки или другие проводники внедрены в и проходят через тело проходника. Окружная поверхность проходника типа центрирующей втулки, по существу, контактирует с внутренней поверхностью отверстия, образуя то, что называют муфтовым соединением. Между внешней поверхностью тела и внутренней поверхностью отверстия существует зазор, а значит - и путь распространения пламени. Тело проходника типа центрирующей втулки должно достигать минимального зазора, так что существование неприемлемо большого зазора и неприемлемо короткого пути распространения пламени не допускается.
Тело проходника типа центрирующей втулки может содержать уплотняющий материал, такой, как пластмасса. Уплотняющему материалу можно придать форму отверстия и допустить его застывание или отверждение перед установкой в это отверстие такой сборки, как проходник типа центрирующей втулки.
На фиг. 3 показан известный проходник фланцевого типа. Тело проходника фланцевого типа расположено поверх отверстия и блокирует его. Тело проходника фланцевого типа больше, чем отверстие, и перекрывает отверстие. Зазор и путь распространения пламени представляет собой радиально направленный путь, проходящий наружу от оси между телом проходника фланцевого типа и наружной поверхностью барьера, корпуса или иной конструкции, включающей в себя отверстие.
Все эти подходы имеют определенные недостатки. Во-первых, присутствие отдельных проводников представляет собой ограничение способности управлять характеристическим полным сопротивлением электрических соединений. В результате, частота сигнала, которую могут эффективно нести соединения, ограничена полным сопротивлением известного проходника. Во-вторых, процесс изготовления проходника предусматривает нанесение и отверждение цемента или потребность в процессе многокомпонентного формования пластмасс с целью формирования физического барьера вокруг отдельных проводников. Эти этапы увеличивают время, сложность и стоимость изготовления при создании приемлемого известного взрывозащищенного проходника.
Раскрытие изобретения
В одном аспекте изобретения, взрывозащищенный проходник, приспособленный для использования с отверстием, содержит:
проходной элемент, имеющий, по существу, плоскую форму, первую область сопряжения и вторую область сопряжения, причем между первой областью сопряжения и второй областью сопряжения проходит один или несколько проводников; и
одну или несколько корпусных частей в сборе с проходным элементом, причем одна или несколько корпусных частей удерживают проходной элемент в нужном положении относительно отверстия;
причем первая область сопряжения проходного элемента проходит, по меньшей мере, частично, на первую сторону взрывозащищенного проходника и при этом вторая область сопряжения проходного элемента проходит, по меньшей мере, частично, на вторую сторону взрывозащищенного проходника.
Проходной элемент предпочтительно представляет собой печатную плату (ПП).
Один или несколько проводников предпочтительно представляют собой один или несколько внутренних или наружных проводников.
Проходной элемент предпочтительно обеспечивает заранее определенную характеристику полного сопротивления для одного или нескольких проводников.
Проходной элемент предпочтительно подвергнут механической обработке с достижением заранее определенного допуска профиля.
Одна или несколько корпусных частей предпочтительно представляют собой две или более корпусных частей, а края проходного элемента подвергнуты механической обработке, вследствие чего располагаются, по существу, вровень с окружными поверхностями двух или более корпусных частей.
Одна или несколько корпусных частей предпочтительно представляют собой две или более корпусных частей, прижатых к проходному элементу, образуя соединение типа центрирующей втулки с окружными поверхностями двух или более корпусных частей, причем проходные края проходного элемента подвергнуты механической обработке с достижением заранее определенных размера и формы периметра для создания, по существу, взрывозащищенного сопряжения между взрывозащищенным проходником и отверстием.
Одна или несколько корпусных частей предпочтительно представляют собой две или более корпусных частей, прижатых к проходному элементу, образуя соединение типа центрирующей втулки с окружными поверхностями двух или более корпусных частей, причем проходные края проходного элемента подвергнуты механической обработке с достижением заранее определенных размеров и формы периметра для создания, по существу, взрывозащищенного сопряжения между взрывозащищенным проходником и отверстием, и при этом проходной элемент подвергнут механической обработке с достижением заранее определенного допуска профиля для создания, по существу, взрывозащищенного сопряжения между проходным элементом и двумя или более корпусными частями.
Одна или несколько корпусных частей предпочтительно представляют собой одну корпусную часть, а проходной элемент подвергнут механической обработке с достижением заранее определенного допуска профиля, при этом между одной корпусной частью, проходным элементом и поверхностью, окружающей отверстие, создается, по существу, взрывозащищенное сопряжение фланцевого типа.
В одном аспекте изобретения, способ формирования взрывозащищенного проходника, приспособленного для использования с отверстием, содержит этапы, на которых:
обеспечивают проходной элемент, имеющий, по существу, плоскую форму, первую область сопряжения и вторую область сопряжения, причем между первой областью сопряжения и второй областью сопряжения проходит один или несколько проводников; и
собирают одну или несколько корпусных частей с проходным элементом, при этом одна или несколько корпусных частей удерживают проходной элемент в нужном положении относительно отверстия,
причем первая область сопряжения проходного элемента проходит, по меньшей мере, частично, на первую сторону взрывозащищенного проходника и при этом вторая область сопряжения проходного элемента проходит, по меньшей мере, частично, на вторую сторону взрывозащищенного проходника.
Проходной элемент предпочтительно представляет собой печатную плату (ПП).
Один или несколько проводников предпочтительно представляют собой один или несколько внутренних или наружных проводников.
Проходной элемент предпочтительно обеспечивает заранее определенную характеристику полного сопротивления для одного или нескольких проводников.
Предпочтительно, способ дополнительно предусматривает механическую обработку проходного элемента с достижением заранее определенного допуска профиля.
Одна или несколько корпусных частей предпочтительно представляют собой две или более корпусных частей, а проходные края проходного элемента подвергают механической обработке, вследствие чего они располагаются, по существу, вровень с окружными поверхностями двух или более корпусных частей.
Одна или несколько корпусных частей предпочтительно представляют собой две или более корпусных частей, а сборка дополнительно предусматривает прижим двух или более корпусных частей к проходному элементу для образования соединения типа центрирующей втулки и механическую обработку окружных поверхностей двух или более корпусных частей и проходных краев проходного элемента с достижением определенных размера и формы периметра для создания, по существу, взрывозащищенного сопряжения между взрывозащищенным проходником и отверстием.
Одна или несколько корпусных частей предпочтительно представляют собой две или более корпусных частей, а сборка дополнительно предусматривает механическую обработку проходного элемента с достижением заранее определенного допуска профиля для создания, по существу, взрывозащищенного сопряжения между проходным элементом и двумя или более корпусными частями, прижим двух или более корпусных частей к проходному элементу для образования соединения типа центрирующей втулки, и механическую обработку окружных поверхностей двух или более корпусных частей и проходных краев проходного элемента с достижением заранее определенных размеров и формы периметра для создания, по существу, взрывозащищенного сопряжения между взрывозащищенным проходником и отверстием.
Одна или несколько корпусных частей предпочтительно представляют собой одну корпусную часть, а способ дополнительно предусматривает механическую обработку проходного элемента с достижением заранее определенного допуска профиля, при этом между одной корпусной частью, проходным элементом и поверхностью, окружающей отверстие, создают, по существу, взрывозащищенное сопряжение фланцевого типа.
Краткое описание чертежей
На всех чертежах одна и та же позиция обозначает один и тот же элемент. Чертежи не обязательно выполнены в масштабе.
На фиг. 1 показан вибрационный расходомер в соответствии с вариантом осуществления изобретения.
На фиг. 2 показан известный проходник типа центрирующей втулки.
На фиг. 3 показан известный проходник фланцевого типа.
На фиг. 4 представлено изображение в разобранном виде взрывозащищенного проходника в соответствии с вариантом осуществления изобретения.
На фиг. 5 показан взрывозащищенный проходник в нужном положении в отверстии в соответствии с вариантом осуществления изобретения.
На фиг. 6 представлено изображение в разобранном виде взрывозащищенного проходника в соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения.
На фиг. 7 показаны первая и вторая корпусные части в сборе с проходным элементом согласно фиг. 6.
На фиг. 8 показан взрывозащищенный проходник в соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения.
Подробное описание изобретения
На фиг. 3-8 и в нижеследующем описании отображены конкретные примеры, чтобы научить специалистов в данной области техники воплощать и использовать наилучший способ осуществления изобретения. C целью ознакомления с принципами изобретения, некоторые общеизвестные аспекты упрощены или опущены. Из этих примеров, специалисты в данной области техники поймут варианты, которые находятся в рамках притязаний изобретения. Специалистам в данной области техники будет ясно, что признаки, описываемые ниже, можно объединять различными путями, создавая многочисленные варианты изобретения. В результате, изобретение ограничивается не конкретными примерами, описываемыми здесь, а только формулой изобретения и ее эквивалентами.
На фиг. 1 показан вибрационный расходомер 5 в соответствии с изобретением. Вибрационный расходомер 5 содержит расходомерный узел 10 и измерительный электронный прибор 20. Измерительный электронный прибор 20 соединен с расходомерным узлом 10 посредством выводов 100 и имеет конфигурацию, обеспечивающую выдачу измерений одного или нескольких параметров из плотности, массового расхода, объемного расхода, полного массового расхода, температуры или других измерений, или информации по каналу 26 связи. Специалистам в данной области техники должно быть ясно, что вибрационный расходомер 5 может представлять собой вибрационный расходомер любого типа, безотносительно количества устройств возбуждения, тензодатчиков, расходомерных трубок или рабочего режима вибрации. В некоторых вариантах осуществления, вибрационный расходомер 5 может представлять собой массовый расходомер Кориолиса. Кроме того, следует понимать, что - в альтернативном варианте - вибрационный расходомер 5 может представлять собой вибрационный плотномер.
Расходомерный узел 10 включает в себя пару фланцев 101a и 101b, коллекторы 102a и 102b, устройство 104 возбуждения, тензодатчики 105a и 105b и расходомерные трубки 103A и 103B. Устройство 104 возбуждения и тензодатчики 105a и 105b соединены с расходомерными трубками 103A и 103B.
Фланцы 101a и 101b прикреплены к коллекторам 102a и 102b. Коллекторы 102a и 102b могут быть прикреплены к противоположным концам распорки 106. Распорка 106 поддерживает промежуток между коллекторами 102a и 102b, чтобы предотвратить передачу сил со стороны трубопровода к расходомерным трубкам 103A и 103B. Когда расходомерный узел 10 введен в трубопровод (не показан), который транспортирует поток текучей среды, подлежащий измерению, этот поток текучей среды попадает в расходомерный узел 10 через фланец 101а, проходит через входной коллектор 102а, где общее количество потока текучей среды направляется для входа в расходомерные трубки 103A и 103B, протекает по расходомерным трубкам 103А и 103В и возвращается в выходной коллектор 102b, где выходит из расходомерного узла 10 через фланец 101b.
Поток текучей среды может представлять собой жидкость. Поток текучей среды может представлять собой газ. Поток текучей среды может представлять собой многофазную текучую среду, такую, как жидкость, включающую в себя увлекаемые газы и/или увлекаемые твердые частицы.
Расходомерные трубки 103A и 103B подобраны и подходящим образом установлены на входном коллекторе 102a и выходном коллекторе 102b так, чтобы иметь по существу одинаковое распределение масс, одинаковые моменты инерции и модули упругости вокруг осей Wa-Wa и Wb-Wb из гиба, соответственно. Расходомерные трубки 103A и 103B продолжаются наружу от коллекторов, по существу, параллельным образом.
Возбуждение расходомерных трубок 103A и 103B осуществляется посредством устройства 104 возбуждения в противоположных направлениях вокруг их соответствующих осей Wa и Wb изгиба, и при этом получается режим, называемый первым из режимов изгиба вибрационного расходомера 5. Устройство 104 возбуждения может представлять собой одно из множества хорошо известных устройств, такое, как магнит, установленный на расходомерной трубке 103А, и противоположную катушку, установленную на расходомерной трубке 103В. Через противоположную катушку пропускают переменный ток, чтобы вызвать колебания обеих трубок. Измерительный электронный прибор 20 подает подходящий сигнал возбуждения по проводу 110 к устройству 104 возбуждения. Предусматриваются и другие устройства возбуждения, которые тоже находятся в рамках объема притязаний согласно описанию и формуле изобретения.
Измерительный электронный прибор 20 получает сигналы датчиков по проводам 111a и 111b, соответственно. Измерительный электронный прибор 20 вырабатывает сигнал возбуждения, который передается по проводу 110 и заставляет устройство 104 возбуждения сообщать колебания расходомерным трубкам 103A и 103B. Предусматриваются и другие устройства, являющиеся датчиками, которые тоже находятся в рамках объема притязаний согласно описанию и формуле изобретения.
Измерительный электронный прибор 20 обрабатывает левый и правый сигналы скорости из тензодатчиков 105a и 105b, чтобы вычислить, помимо прочего, расход. Канал 26 связи обеспечивает средство ввода и средство вывода, что позволяет измерительному электронному прибору 20 взаимодействовать с оператором или с другой электронной системой. Пояснение фиг. 1 приводится просто как пример работы расходомера Кориолиса, а не предназначено для ограничения принципов данного изобретения.
Конфигурация измерительного электронного прибора 20 в одном варианте осуществления обеспечивает сообщение вибрации расходомерным трубкам 103A и 103B. Вибрация возбуждается устройством 104 возбуждения. Измерительный электронный прибор 20 также получает результирующие сигналы вибрации из тензодатчиков 105a и 105b. Сигналы вибрации представляют собой отклики расходомерных трубок 103A и 103B на вибрационные воздействия. Измерительный электронный прибор 20 обрабатывает отклики на вибрационные воздействия и определяет частоту и/или разность фаз откликов. Измерительный электронный прибор 20 обрабатывает отклик на вибрационное воздействие и определяет один или несколько измерений потока, включая массовый расход и/или плотность потока текучей среды. Можно предусмотреть и другие характеристики откликов на вибрационные воздействия, и они тоже находятся в рамках объема притязаний согласно описанию и формуле изобретения.
В одном варианте осуществления, расходомерные трубки 103A и 103B представляют собой, по существу, U-образные расходомерные трубки, как показано. В качестве альтернативы, в других вариантах осуществления, расходомерные трубки могут представлять собой, по существу, прямые расходомерные трубки или могут представлять собой одну или несколько расходомерных трубок криволинейной формы, не являющихся U-образными расходомерными трубками. Можно использовать дополнительные формы и/или конфигурации расходомеров, тоже находящиеся в рамках объема притязаний согласно описанию и формуле изобретения.
На фиг. 4 представлено изображение в разобранном виде взрывозащищенного проходника в соответствии с вариантом осуществления изобретения. Взрывозащищенный проходник 200 в этом варианте осуществления включает в себя проходной элемент 210, имеющий, по существу, плоскую форму, первую область 211 сопряжения и вторую область 212 сопряжения, при этом между первой областью 211 сопряжения и второй областью 212 сопряжения проходит один или несколько проводников 217. Взрывозащищенный проходник 200 дополнительно включает в себя одну или несколько корпусных частей 220, собираемых с проходным элементом 210, причем одна или несколько корпусных частей 220 удерживают проходной элемент 210 в нужном положении относительно отверстия. Первая область 211 сопряжения проходного элемента 210 проходит, по меньшей мере, частично, на первую сторону 201 взрывозащищенного проходника 200. Вторая область 212 сопряжения проходного элемента 210 проходит, по меньшей мере, частично, на вторую сторону 202 взрывозащищенного проходника 200.
В варианте осуществления, показанном на чертеже, можно применить две или более корпусных частей 220, таких, как первая и вторая корпусные части 220A и 220B. В качестве альтернативы, в других вариантах осуществления можно применять одну корпусную часть 220. В еще одном альтернативном варианте осуществления, чтобы сформировать взрывозащищенный проходник 200, можно осуществить сборку более двух корпусных частей 220 друг с другом.
При сборке взрывозащищенного проходника 200 согласно этому варианту осуществления, проходной элемент 210 зажимают между первой корпусной частью 220A и второй корпусной частью 220B. Сборка первой корпусной части 220A, проходного элемента 210 и второй корпусной части 220B создает, по существу взрывозащищенное сопряжение между проходным элементом 210 и первой и второй корпусными частями 220A и 220B. Конфигурация первой и второй корпусных частей 220A и 220B обеспечивает их посадку в отверстие и его, по существу, блокировку (см., например, фиг. 5).
Отверстие может представлять собой отверстие в барьере, стене или другой перегородке. В альтернативном варианте, отверстие может представлять собой отверстие в оболочке, камере или корпусе. Отверстие может потребовать использования проходника, который передает электропитание и/или электрические сигналы между двумя сторонами или между камерой и пространством снаружи камеры.
В некоторых вариантах осуществления, проходной элемент 210 может иметь, по существу, плоскую форму. Проходной элемент 210 включает в себя, по существу, плоские или планарные поверхности, которые могут быть прижаты вместе первой корпусной частью 220A и второй корпусной частью 220B. Вместе с тем проходному элементу 210 можно придать любую желаемую или требуемую форму. Проходной элемент 210 включает в себя первую область 211 сопряжения и вторую область 212 сопряжения. В некоторых вариантах осуществления, вторая область 212 сопряжения может быть, по существу, противоположна первой области 211 сопряжения. Однако это не обязательно, и вторая область 212 сопряжения может находиться в любом положении или любой ориентации относительно первой области 211 сопряжения.
Проходной элемент 210 включает в себя один или несколько проводников 217, проходящих от первой области 211 сопряжения до второй области 212 сопряжения. Один или несколько проводников 217 могут представлять собой наружные проводники, сформированные на внешней поверхности проходного элемента 210. В альтернативном варианте, один или несколько проводников 217 могут представлять собой один или несколько внутренних проводников, сформированных частично или полностью внутри проходного элемента 210. Один или несколько проводников 217 могут проводить электричество и/или электрические сигналы между первой областью 211 сопряжения и второй областью 212 сопряжения.
Проходной элемент 210 может содержать электроизолирующий материал. Проходной элемент 210 может содержать невоспламеняющийся или теплостойкий материал. В некоторых вариантах осуществления, проходной элемент 210 может представлять собой печатную плату (ПП). Один или несколько проводников 217 могут быть сформированы на внешних поверхностях проходного элемента 210 или могут находиться частично или полностью внутри проходного элемента 210.
Когда проходной элемент 210, показанный на рассматриваемом чертеже, зажат между первой корпусной частью 220A и второй корпусной частью 220B, первая область 211 сопряжения проходит, по меньшей мере, частично от первой стороны 201, а вторая область 212 сопряжения проходит, по меньшей мере, частично от второй стороны 202 (см. фиг. 5). В результате, концы одного или нескольких проводников 217 в первой области 211 сопряжения оголены для введения в электрический контакт или подключения. Аналогично, концы одного или нескольких проводников 217 во второй области 212 сопряжения тоже оголены для введения в электрический контакт или подключения. С первой областью 211 сопряжения и имеющимися в ней проводниками может быть собран или скреплен первый электрический соединитель (или аналогичное устройство). Со второй областью 212 сопряжения и имеющимися в ней проводниками может быть собран или скреплен второй электрический соединитель (или аналогичное устройство).
Сборка первой корпусной части 220A, проходного элемента 210 и второй корпусной части 220B создает, по существу, взрывозащищенное сопряжение между проходным элементом 210 и первой и второй корпусными частями 220A и 220B, когда первая и вторая корпусные части 220A и 220B прижаты к проходному элементу 210. Сборка взрывозащищенного проходника 200 может обеспечить потенциальный путь распространения пламени на любой стороне проходного элемента 210. Потенциальный путь распространения пламени имеет длину пути распространения пламени, которая равна толщине первой и второй корпусных частей 220A и 220B на их контактирующих гранях 231A и 231B (т.е. там, где первая и вторая корпусные части 220A и 220B контактируют с проходным элементом 210). Важно минимизировать зазор между двумя контактирующими гранями 231A и 231B и проходным элементом 210. Путь распространения пламени между проходным элементом 210 и корпусной частью 220 будет зависеть и от размера зазора, и от длины пути распространения пламени. Соответствие со стандартом взрывобезопасности может потребовать поддержания малого зазора, длинного пути распространения пламени, или обоих этих параметров.
Длину пути распространения пламени можно подобрать так, что пламя не сможет распространяться от одной стороны взрывозащищенного проходника 200 к другой стороне с теплосодержанием или энергосодержанием, достаточным, чтобы вызвать возгорание, при условии задания такого зазора между проходным элементом 210 и первой и второй корпусными частями 220A и 220B, который меньше заранее определенного допустимого зазора.
Очень важна посадка между корпусными частями 220A и 220B и проходным элементом 210. Желательно, чтобы зазоров не было. Зазоры могут допускать утечку газов и вследствие этого могут допускать вероятное возгорание газа или газов. Газы могут обеспечивать распространение продуктов горения через соединение. Поэтому и проходной элемент 210, и контактирующие грани 231A и 231B являются, по существу, гладкими и правильными, т.е. находятся в пределах заранее определенного допуска на отделочную обработку поверхности.
Кроме того, для наружной поверхности 232 корпусных частей 220 может оказаться важной посадка в отверстие. Весьма желательно, чтобы зазор между корпусными частями 220 и внутренней поверхностью отверстия способствовал достижению либо минимального зазора, либо подходящей длины пути распространения пламени, либо обоих этих параметров.
В некоторых вариантах осуществления способа сборки, одну или несколько корпусных частей 220 собирают с проходным элементом 210, чтобы сформировать соединение типа центрирующей втулки. Затем взрывозащищенный проходник 200 в сборе подвергают строганию, фрезерованию, шлифованию, травлению, обточке или иной обработке, при которой периметр взрывозащищенного проходника 200 в сборе способствует достижению заранее определенного зазора с внутренней поверхностью отверстия. Иными словами, внутреннюю поверхность или внутренние поверхности взрывозащищенного проходника 200 в сборе обрабатывают до достижения такого зазора с отверстием, который меньше, чем заранее определенный допустимый зазор.
В некоторых вариантах осуществления способа сборки, окружную поверхность 232 одной или нескольких корпусных частей 220 и проходные края 216 проходного элемента 210 можно подвергать механической обработке в заранее определенный размер. Окружные поверхности 232A и 232B двух или более корпусных частей 220A и 220B и проходные края 216 проходного элемента 210 можно подвергать механической обработке в заранее определенный размер для создания, по существу, взрывозащищенного сопряжения между взрывозащищенным проходником 200 и отверстием. Проходные края 216 проходного элемента 210 можно подвергать механической обработке, чтобы сделать их расположенными, по существу, вровень с окружными поверхностями 232A и 232B двух или более корпусных частей 220A и 220B.
В некоторых вариантах осуществления способа сборки, проходной элемент 210 подвергают механической обработке с достижением заранее определенного допуска профиля. Заранее определенный допуск профиля может включать в себя заранее определенную плоскостность поверхности. Заранее определенный допуск профиля может включать в себя заранее определенную гладкость поверхности. Например, один из проходного элемента 210 и фланцев 230A и 230B со сквозными отверстиями (см. фиг. 6) можно строгать или подвергать другой механической обработке, чтобы достичь, по существу, взрывозащищенного сопряжения при сборке, т.е. достичь между корпусной частью 220 и проходным элементом 210 такого зазора, который меньше, чем заранее определенный допустимый зазор. Механическую обработку также можно проводить для достижения допуска наружной поверхности и посадки в отверстие с минимальным зазором. Механическая обработка может также включать в себя механическую обработку контактирующих граней 231A и 231B двух или более корпусных частей 220A и 220B (см. фиг. 4). Если одна или несколько корпусных частей 220 представляют собой одну корпусную часть 220, то проходной элемент 210 подвергают механической обработке с достижением заранее определенного допуска профиля, при этом создается, по существу, взрывозащищенное сопряжение фланцевого типа между проходным элементом 210 и поверхностью, окружающей отверстие.
При любом варианте осуществления способа сборки, одну или обе корпусные части 220 и проходной элемент 210 можно подвергать механической обработке, чтобы достичь заранее определенной гладкости поверхности и/или достичь зазора, который меньше, чем заранее определенный допустимый зазор. Например, проходной элемент 210 и/или две или более корпусных частей 220A и 220B можно изготавливать толще, чем желательно, а потом взрывозащищенный проходник 200 в сборе можно строгать, фрезеровать, травить, шлифовать или подвергать иной обработке до тех пор, пока взрывозащищенный проходник 200 не примет желаемые размер и форму периметра и желаемую однородность. Проходной элемент 210, две или более корпусных частей 220A и 220B можно подвергать механической обработке для достижения одного или нескольких параметров из заранее определенных размера и формы периметра и/или заранее определенной гладкости и/или однородности поверхности по периметру.
Помимо выполнения им функции уплотнения во взрывозащищенном исполнении, проходной элемент 210 также может обеспечивать электрическое сопряжение, которое обеспечивает заранее определенную характеристику полного сопротивления для одного или нескольких проводников 217. Следует понять, что характеристики полного сопротивления отдельных проводников 217 могут быть одинаковыми или могут быть разными. Возможно прецизионное исполнение одного или нескольких проводников 217 проходного элемента 210. Один или несколько проводников 217 могут быть выполнены имеющими заранее определенные толщины и заранее определенные ширины. Один или несколько проводников 217 могут быть выполнены с заранее определенными геометрическими формами или конфигурациями и могут включать в себя шлифованную плоскость или шлифованные плоскости. Один или несколько проводников 217 могут быть выполнены с заранее определенными составами проводников. Кроме того, один или несколько проводников 217 могут быть выполнены имеющими заранее определенное сопротивление по постоянному току и/или заранее определенное сопротивление по переменному току. Это может обуславливать наличие предусматриваемых любым образом пассивных и/или активных электрических компонентов либо как части проходного элемента 210, либо как части последующих электрических схем. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления взрывозащищенный проходник 200 может включать в себя взаимозаменяемые проходные элементы 210 с различными полными или активными сопротивлениями. В результате, можно собрать взрывозащищенный проходник 200, имеющий желаемое полное или активное сопротивление среди множества возможных полных или активных сопротивлений.
В некоторых вариантах осуществления, проходной элемент 210 может быть, по меньшей мере, частично гибким. В варианте осуществления, предусматривающем его гибкость, проходной элемент 210 будет иметь конфигурацию, обеспечивающую зажим между двумя корпусными частями 220A и 220B, и может проходить от наружной стороны 201 барьера и от внутренней стороны 202 барьера в любой ориентации. Например, в некоторых вариантах осуществления проходной элемент 210 может представлять собой гибкий элемент, который аналогичен ленточному кабелю.
В некоторых вариантах осуществления, взрывозащищенный проходник 200 может дополнительно включать в себя уплотнение или уплотнения (не показаны) между корпусными частями 220 и проходным элементом 210. Взрывозащищенный проходник 200 может включать в себя уплотнение или уплотнения (не показаны) между корпусными частями 220 и внутренней поверхностью отверстия.
Уплотнение или уплотнения могут представлять собой сплошное уплотнение или сплошные уплотнения, такие, как уплотнительные кольца круглого поперечного сечения, прокладки или другие компоненты, которые могут быть зажаты между ранее упомянутыми компонентами. В альтернативном варианте, уплотнение или уплотнения могут представлять собой жидкость, пасту, консистентную смазку, или иной материал, который не имеет заранее определенной формы и который может быть нанесен на один или несколько компонентов взрывозащищенного проходника 200. Уплотнение или уплотнения могут представлять собой материал, который, по существу, не изменяется. В альтернативном варианте, уплотнение или уплотнения могут представлять собой материал, который застывает, твердеет или претерпевает фазовое превращение иным образом, либо претерпевает фазовое превращение во время или после процесса сборки.
На фиг. 5 показан взрывозащищенный проходник 200 в нужном положении в отверстии в соответствии с вариантом осуществления изобретения. Взрывозащищенный проходник 200 в этом варианте осуществления образует соединение типа центрирующей втулки. Окружная поверхность 232 взрывозащищенного проходника 200 посажена на внутреннюю поверхность отверстия, и получающийся при этом зазор предусмотрен меньшим, чем заранее определенное пороговое значение зазора. Заранее определенное пороговое значение зазора, как и длина пути распространения пламени, должны соответствовать стандарту взрывобезопасности.
Взрывозащищенный проходник 200 может иметь прямые стороны или может быть скошенным. Скошенный взрывозащищенный проходник 200 может быть более стойким к вытеснению, например, когда существует разность давлений между первой стороной 201 и второй стороной 202. Этот признак скашивания может также обеспечить простоту сборки изделия.
Взрывозащищенный проходник 200 также включает в себя зазор между первой корпусной частью 220A и проходным элементом 210 и зазор между проходным элементом 210 и второй корпусной частью 220B.
Как можно увидеть на этом чертеже, проходной элемент 210 проходит сквозь взрывозащищенный проходник 200. Проходной элемент 210 выступает и в первую сторону 201, и во вторую сторону 202. В результате, первая область 211 сопряжения проходного элемента 210 проходит, по меньшей мере, частично на первую сторону 201, а вторая область 212 сопряжения проходит, по меньшей мере, частично, на вторую сторону 202.
На фиг. 6 представлено изображение в разобранном виде взрывозащищенного проходника 200 в соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения. Взрывозащищенный проходник 200 в показанном варианте осуществления содержит проходной элемент 210, первую корпусную часть 220A и, по меньшей мере, вторую корпусную часть 220B.
В этом варианте осуществления, проходной элемент 210 может включать в себя один или несколько пазов 215. Функция одного или нескольких пазов 215 может заключаться в обеспечении выравнивания соединителя или другого компонента.
В этом варианте осуществления, проходной элемент 210 может включать в себя одно или несколько крепежных отверстий 218. Одно или несколько крепежных отверстий 218 могут находиться во второй области 212 сопряжения, как показано. В одном или нескольких крепежных отверстиях 218 может быть заключена одна или несколько соответствующих крепежных деталей 235, которые скрепляют первую корпусную часть 220A и вторую корпусную часть 220B друг с другом. Следует отметить, что одно или несколько крепежных отверстий 218 можно расположить так, чтобы не обеспечивался укороченный путь распространения пламени, что позволило бы избежать ситуации, в которой вся длина пути распространения пламени пролегает по проходному элементу 210.
В этом варианте осуществления, проходной элемент 210 может включать в себя одно или несколько первых отверстий 213. Одно или несколько первых отверстий 213 могут находиться в первой области 211 сопряжения. В одном или нескольких первых отверстиях 213 любым способом могут быть заключены электрические проводники, либо может быть заключен соединитель или другой компонент. В одном или нескольких первых отверстиях 213 могут быть заключены воплощаемые любым способом контактные площадки, сквозная металлизация или другая конструктивная особенность, предусматривающая подключение проводников.
В этом варианте осуществления, проходной элемент 210 может включать в себя одно или несколько вторых отверстий 219 во второй области 212 сопряжения. В одном или нескольких вторых отверстиях 219 любым способом могут быть заключены электрические проводники или может быть заключен соединитель или другой компонент. В одном или нескольких вторых отверстиях 219 могут быть заключены воплощаемые любым способом контактные площадки, сквозная металлизация или другая конструктивная особенность, предусматривающая подключение проводников. Один или несколько проводников 217 могут проходить между одним или несколькими первыми отверстиями 213 и одним или несколькими вторыми отверстиями 219 в некоторых вариантах осуществления.
В этом варианте осуществления, первая и вторая корпусные части 220A и 220B включают в себя выступающие наружу установочные фланцы 221A и 221B. Конфигурация установочных фланцев 221A и 221B может обеспечивать крепление к поверхности (или поверхностям), окружающей (окружающим) отверстие. Конфигурация установочных фланцев 221A и 221B может обеспечивать предотвращение захождения первой и второй корпусных частей 220A и 220B слишком далеко в или сквозь отверстие. Установочные фланцы 221A и 221B могут включать в себя одно или несколько крепежных отверстий 223 для крепления установочных фланцев 221 A и 221B к участку поверхности вокруг отверстия. Сквозь одно или несколько крепежных отверстий 223 могут быть вставлены подходящие крепежные детали любого типа.
В этом варианте осуществления, первая и вторая корпусные части 220A и 220B могут включать в себя фланцы 229A и 229B отверстия, которые могут, по меньшей мере, частично заходить в отверстие. Фланцы 229A и 229B отверстия могут соответствовать боковой стенке или боковым стенкам отверстия и садиться в них. Фланцы 229A и 229B отверстия, по существу, соответствуют форме отверстия.
Периметрический фланец 229 может включать в себя одно или несколько крепежных отверстий 228. В альтернативном варианте, отверстия 228 могут представлять собой одно или несколько выравнивающих отверстий 228 для заключения в них одного или нескольких выравнивающих штифтов 227.
Корпусные части 220A и 220B включают в себя фланцы 230A и 230B со сквозными отверстиями, имеющие конфигурацию, обеспечивающую прижим к противоположным сторонам проходного элемента 210. Фланцы 230A и 230B со сквозными отверстиями проходят, по существу, по срединной области отверстия. В некоторых вариантах осуществления, фланцы 230A и 230B со сквозными отверстиями могут разделять отверстие проходника приблизительно пополам, хотя следует понять, что фланцы 230A и 230B со сквозными отверстиями могут быть расположены в любом месте отверстия проходника.
Фланцы 230A и 230B со сквозными отверстиями могут включать в себя крепежные отверстия 240A и 240B с зазором и могут включать в себя зацепляющие крепежные отверстия 241A и 241B. Гладкие крепежные отверстия 240 могут чередоваться с зацепляющими крепежными отверстиями 241, при этом крепежная деталь 235 походит сквозь отверстие 240 с зазором в одной корпусной части 220 и входит в зацепление в зацепляющем крепежном отверстии 241 в другой корпусной части 220. Зацепляющие крепежные отверстия 241 в некоторых вариантах осуществления могут представлять собой резьбовые отверстия, а крепежная деталь 235 может представлять собой резьбовую крепежную деталь.
Первая и вторая корпусные части 220A и 220B включают в себя торцевые пластины 226A и 226B, выполненные с возможностью проходить через отверстие барьера и блокировать его. Торцевые пластины 226A и 226B могут проходить между фланцами 229A и 229B отверстия и фланцами 230A и 230B со сквозными отверстиями.
Первая и вторая корпусные части 220A и 220B могут включать в себя другие выравнивающие или крепежные конструктивные элементы, такие, как конструктивные элементы 263. Конструктивные элементы 263 могут включать в себя выемки и/или выступы, которые принимают компонент или компоненты первой стороны 201 взрывозащищенного проходника 200 или взаимодействуют с этим компонентом или этими компонентами.
После сборки проходной элемент 210 зажат между первой и второй корпусными частями 220A и 220B, и этот проходной элемент 210 расположен так, что первая область 211 сопряжения проходит, по меньшей мере, частично, от первой стороны 201 собранного взрывозащищенного проходника 200, а вторая область 212 сопряжения проходит, по меньшей мере, частично, от второй стороны 202 собранного взрывозащищенного проходника 200. С первой областью 211 сопряжения и имеющимися в ней проводниками может быть собран или скреплен первый электрический соединитель (или аналогичное устройство). Со второй областью 212 сопряжения и имеющимися в ней проводниками может быть собран или скреплен второй электрический соединитель (или аналогичное устройство). Сквозь отверстия 240A и 240B с зазором могут быть вставлены крепежные детали 235, причем крепежные детали 235 введены в зацепление с зацепляющими отверстиями 241A и 241B и осуществляют прижим первой корпусной части 220A и второй корпусной части 220B друг к другу. Крепежные детали 235 могут дополнительно гарантировать позиционное выравнивание каждой корпусной детали даже после операции механической обработки.
Как говорилось ранее, можно зажать проходной элемент 210 между двумя или более корпусными частями 220A и 220B, а затем можно осуществлять строгание, фрезерование, шлифование, травление, обточку или иную обработку взрывозащищенного проходника 200 в сборе, приводя его в состояние, в котором периметр взрывозащищенного проходника 200 в сборе достигает заранее определенного допустимого зазора с внутренней поверхностью отверстия. В альтернативном варианте, как говорилось ранее, либо проходной элемент 210 или фланцы 230A и 230B со сквозными отверстиями, либо и проходной элемент 210, и фланцы 230A и 230B со сквозными отверстиями можно подвергнуть механической обработке для достижения, по существу, взрывозащищенного сопряжения в собранном состоянии, т.е. для достижения зазора между корпусной частью 220 и проходным элементом 210, меньшего, чем заранее определенное пороговое значение зазора, и/или для достижения допуска наружной поверхности и посадки с минимальным зазором в отверстие. В любом варианте осуществления способа сборки, либо корпусные части 220 или проходной элемент 210, либо и корпусные части 220, и проходной элемент 210 можно подвергнуть механической обработке до достижения зазора, который меньше, чем заранее определенное пороговое значение зазора.
На фиг. 7 показаны первая и вторая корпусные части 220A и 220B в сборе с проходным элементом 210 согласно фиг. 6. Можно заметить, что между проходным элементом 210 и вторым фланцем 230B со сквозными отверстиями нет существенного зазора или пути распространения пламени. Взрывозащищенный проходник 200 в сборе готов к установке в отверстии.
На фиг. 8 показан взрывозащищенный проходник 200 в соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения. Взрывозащищенный проходник 200 включает в себя корпусную часть 220 и проходной элемент 210. Взрывозащищенный проходник 200 в этом варианте осуществления образует фланцевое соединение. В этом варианте осуществления взрывозащищенного проходника 200, одна или несколько корпусных частей 220 представляют собой одну корпусную часть 220. Проходной элемент 210 подвергнут механической обработке с достижением заранее определенного допуска профиля, при этом между проходным элементом 210 и поверхностью, окружающей отверстие, создается, по существу, взрывобезопасное сопряжение фланцевого типа.
Корпусная часть 220 перекрывает отверстие и может быть размещена на стороне поверхности отверстия (эта часть показана на первой стороне 201 лишь в целях иллюстрации). Корпусная часть 220 может иметь любую подходящую толщину и может быть выполнена из любого подходящего материала, как говорилось ранее. Корпусная часть 220 может сохранять структурную целостность даже при существовании большой разности давлений между первой стороной 201 и второй стороной 202.
Корпусная часть 220 может иметь форму, которая соответствует форме отверстия, при этом корпусная часть 220 является, например, круглой, если круглым является отверстие. В некоторых вариантах осуществления, форма корпусной части 220 соответствует форме отверстия, так что корпусная часть 220 поддерживает, по существу, постоянное и равномерное перекрытие отверстия. В некоторых вариантах осуществления, корпусная часть 220 может полностью блокировать отверстие. В альтернативном варианте, корпусная часть 220 может отличаться по форме от отверстия.
Проходной элемент 210 тоже перекрывает отверстие, хотя перекрытие посредством проходного элемента 210 не ограничивается тем, которое соответствует перекрытию корпусной частью 220. Проходной элемент 210 зажат между корпусной частью 220 и поверхностью, окружающей отверстие, при этом проходной элемент 210 блокирует отверстие и обеспечивает взрывозащищенное закрытие отверстия.
Взрывозащищенный проходник 200 может включать в себя одну или несколько крепежных деталей 866, которые удерживают корпусную часть 220 у поверхности, окружающей отверстие. Как показано, зажимать проходной элемент 210 между корпусной частью 220 и окружающей отверстие поверхностью может одна или несколько крепежных деталей 866. Вследствие этого, и корпусная часть 220, и проходной элемент 210 могут включать в себя одно или несколько соответствующих отверстий, которые позволяют одной или нескольким крепежным деталям 866 входить в зацепление с поверхностью, окружающей отверстие.
Проходной элемент 210 может иметь любую подходящую толщину и может быть выполнен из любого подходящего материала, как говорилось ранее. Проходной элемент 210 может включать в себя один или несколько проводников 217, как говорилось ранее. Проходной элемент 210 может иметь форму, которая соответствует форме отверстия.
В альтернативном варианте, проходной элемент 210 может отличаться по форме от отверстия. Вместе с тем проходной элемент 210 перекрывает отверстие, и перекрывает отверстие полностью, так что не перекрытых участков отверстия не остается.
Проходной элемент 210 включает в себя первую область (или области) 211 сопряжения, которая проходит (которые проходят), по меньшей мере, частично от корпусной части 220 на первой стороне 201. Первая область 211 сопряжения может включать в себя или заключать в себе электрический соединитель 860 или другой подходящий компонент.
Проходной элемент 210 включает в себя вторую область 212 сопряжения, которая находится внутри отверстия и проходит, по меньшей мере, частично от проходного элемента 210 ко второй стороне 202. Вторая область 212 сопряжения доступна со второй стороны 202 взрывозащищенного проходника 200. Вторая область 212 сопряжения может включать в себя или заключать в себе электрический соединитель 862 или другой подходящий компонент.
Соответствующие изобретению взрывозащищенный проходник 200 и способ можно применять в соответствии с любым из вариантов осуществления, чтобы обеспечить несколько преимуществ, если это необходимо. Взрывозащищенный проходник 200 может предотвращать распространение пламени сквозь отверстие. Взрывозащищенный проходник 200 может обеспечивать постоянное и/или заранее определенное электрическое полное сопротивление. Взрывозащищенный проходник 200 может представлять собой проходник с малым допуском или малым зазором, предусматривающий экономичное и надежное изготовление.
Подробные описания вышеуказанных вариантов осуществления не являются исчерпывающими описаниями всех вариантов осуществления, задуманных авторами как находящиеся в рамках объема изобретения. В самом деле, специалисты в данной области техники поймут, что определенные элементы вышеописанных вариантов осуществления можно по-разному объединять или исключать, создавая дополнительные варианты осуществления, и такие дополнительные варианты осуществления находятся в рамках объема притязаний и принципов изобретения. Специалистам в данной области техники будет очевидно, что вышеописанные варианты осуществления можно объединять целиком или частично, создавая дополнительные варианты осуществления в рамках объема и сущности изобретения. Соответственно, объем изобретения должен определяться только нижеследующей формулой изобретения.