本质安全电压钳制设备制造技术

一种本质安全电压钳制设备包括调节轨、接地轨和分路调节器组件。分路调节器组件被耦接至调节轨和接地轨两者，并且包括一个或者多个调节部件。分路调节器组件被配置为将施加于调节轨和接地轨两端的电压钳制为安全钳位电压值。本质安全电压钳制设备还包括功率检测部件，该功率检测部件被配置为使一个或者多个限制部件降低在各自调节部件中消耗的功率，而不升高钳位电压。

【技术实现步骤摘要】
本质安全电压钳制设备本申请要求2013年10月28日递交的美国临时专利申请的优先权权益，该临时专利申请编号为No.61/896475，标题为“用于本质安全(intrinsicsafety)的电压钳制设备”，在此该临时申请通过引用被包含进本申请中，其在整体上是通用的。
本公开指向本质安全设备，并且更具体地，指向具有热限制和/或功率限制的本质安全电压钳制设备。
技术介绍
一些工业过程(比如，石油工业中的工业过程)要求设备在危险气氛中或者其他危险条件下工作。这些设备常常由“本质安全”标准(比如，ISA-60079-11标准，具体说明用于危险气氛中的设备的特定条件)规制。这些条件试图限制在设备电路中存储的能量的量(例如，通过对电容器限制电压或者对电感器限制电流)或者限制所储蓄能量的放电(例如，通过限制部件的间距，从而能量的放电将不会引起点火。另外，就ISA-60079-11标准而言，即使有一定数量的故障，电路必须在电路的正常工作期间保持安全。在一些标准中，对单个装置(或设备)的对待不同于是较大装置的一部分的部件的装配。例如，在ISA-60079-11标准中，与是较大装置的一部分的分路安全组件相比，作为单个装置来制造的分路安全组件必须坚持该标准的不同章节。对于单个装置的不同要求能够允许制造商生产具备有益性能(比如，物理上紧密的封装)的设备。然而，这种独立的电压钳制设备也会遭受与过热有关的故障，使得它们在很多应用中不能实行。
技术实现思路
一种本质安全电压钳制设备包括调节轨、接地轨和分路调节器组件。分路调节器组件被耦接至调节轨和接地轨两者，并且包括一个或者多个调节部件。并且，分路调机器组件被配置为将施加于调节轨和接地轨两端的电压钳制为安全钳位电压值。本质安全电压钳制设备还包括热激活部件，该热激活部件被配置为当调节部件中的至少一个调节部件的温度超过阈值时，使一个或者多个限制部件降低在该调节部件中的至少一个调节部件中消耗的功率。在另一个实施例中，一种过程控制设备包括具有第一端子和第二端子的设备部件，当在该设备部件的第一端子和第二端子两端施加电压时该设备部件存储能量。该过程控制设备还包括电耦接至该设备部件的两个或者多个电压钳制设备。每个电压钳制设备与其他的电压钳制设备平行地布置，并且每个电压钳制设备被配置为将施加于设备部件两端的电压钳制为安全钳位电压。另外，每个电压钳制设备包括包括一个或者多个调节部件的分路调节器组件以及热激活部件，该热激活部件被配置为当调节部件中的至少一个调节部件的温度超过阈值时，使一个或者多个限制部件降低在该调节部件中的至少一个调节部件中消耗的功率。在另一个实施例中，一种本质安全电压钳制设备包括调节轨、接地轨和分路调节器组件。分路调节器组件被耦接至调节轨和接地轨两者，并且包括一个或者多个调节部件。并且，分路调机器组件被配置为将施加在调节轨和接地轨两端的电压钳制为安全钳位电压值。该本质安全电压钳制设备还包括电流检测电阻器，该电流检测电阻器被配置为当流经电阻器的电流超过阈值时，使一个或者多个限制部件降低在该调节部件中的至少一个调节部件中消耗的功率。附图说明图1是一种在其中实施了初级电压钳制设备和冗余电压钳制设备的示例系统的方框图；图2A示出了一种可作为本质安全电压钳制设备被封装并且被实施为图1所示的电压钳制设备中的一个的示例电路；图2B示出了另一个可作为本质安全电压钳制设备被封装并且被实施为图1所示的电压钳制设备中的一个的示例电路；图3A-3C是其中能够封装本质安全电压钳制设备，比如，图2所示的电路，的示例设备封装的方框图。具体实施方式本公开指向本质安全电压钳制设备，并且特别地，指向通过热限制和/或功率限制部件防止对独立的设备封装中的电压调节设备部件的热损害。特别地，根据本公开的电压钳制设备满足分路电压调节器的功能要求而且同时，允许物理上的紧密和本质安全封装。在实施例中，热限制部件被利用来自动地降低设备的钳位电压和减少在一个或者多个调节部件中的功率消耗。其结果是，该限制部件可针对与过热有关的损害对设备的电压调节部件进行保护，同时保持安全临界的最大钳位电压。现在参考图1，依照本公开的一个实施例构建的示例系统100包括过程控制器件106和电源供应器108。在一实施方式中，初级电压钳制设备和冗余电压钳制设备102a和102b可限制施加于设备部件110两端的电压为各自的安全钳位电压。通过包括两个电压钳制设备102a和102b，系统100在两个电压钳制设备102a和102b中的一个故障时，可遵守要求持续的电压钳制的本质安全(IS)标准。将参考图2A和图2B对示例电压钳制设备进行更详细地讨论。虽然在图1被描述为在过程控制器件106内部，初级电压钳制设备和冗余电压钳制设备102a和102b可在过程控制设备之内或者在过程控制设备之外。电压钳制设备102a和102b可以是能够可移除地耦接至过程控制设备106的模块化设备，或者电压钳制设备102a和102b可以是可通过任何电引线的组合被电耦接至过程控制设备的独立设备。总之，电压钳制设备102a和102b可通过任何适当的内部的或者外部的电连接、端子等被耦接至过程控制设备106或是过程控制设备106的部分。过程控制设备106可包括开关、发送器、热电偶、电磁阀等，并且特别地，过程控制设备106可包括设备部件110。设备部件110可以是当向设备部件110的两端施加电压时存储能量的任何类型的电路部件或者部件的组件。例如，设备部件110可包括一个或者多个电容器或者电感器。虽然图1中仅示出了一个设备器件110，很显然过程控制设备可具有能存储能量的任何数量的部件。过程控制设备106可以是制造工厂、石油开采结构或者天然气开采结构、精炼厂、HVAC(制热、通风和空气调节)系统等的一部分，其中过程控制设备106被暴露于危险环境(比如，具有危险的气体、化学品、蒸汽、粉尘、纤维等的环境)。照此，过程控制器件106可以是本质安全过程控制设备106，或者过程控制设备106可与电压钳制设备102a和102b结合被制作为本质安全的。示例电源供应器108可为过程控制设备供电，并且可被可操作地连接至过程控制设备106和电压钳制设备102a和102b两者，其中过程控制设备106和电压钳制设备102a和102b并联连接(例如，通过过程控制设备106的两个端子和电压钳制设备102a和102b的两根引线)。电源供应器108向各种部件供电并且，在一些情况下可提供用于其他电路或者部件的工作电压。例如，电源供应器108可提供依次地施加给电压钳制设备102a和102b的轨和设备部件110的输出正电压和负电压。该正电压和负电压在图1中分别被表示为+V和-V，但应当理解的是正电压可被施加给电压钳制设备102a和102b中的一个，并且设备部件110和轨中的另一个可被接地。例如，电源供应器108可被耦接至主电源，或者电源供应器108可被耦接至电池电源。并且在一些情况下，电源供应器108可将电源信号(例如，24V)转换为特别的电压(例如，±3.3V、±10V)，其中该特别的电压能够被施加在电压钳制设备102a和102b的轨和设备部件110的两端。在一些实施中，电压钳制设备102a和102b：(i)分别地包括调节部件112a和1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种本质安全电压钳制设备，包括：调节轨；接地轨；分路调节器组件，其耦接至所述调节轨和所述接地轨两者，并且包括一个或多个调节部件，所述分路调节器组件被配置为将施加在所述调节轨和所述接地轨两端的电压钳制至安全钳位电压值；和功率检测部件，包括：(1)热激活部件，其被配置为当所述调节部件中的至少一个调节部件的温度超过阈值时，使一个或多个限制部件降低在所述调节部件中的所述至少一个调节部件中消耗的功率，或者(2)电流检测电阻器，其被配置为当流经所述电阻器的电流超过阈值时，使一个或多个限制部件降低在所述调节部件中的至少一个调节部件中消耗的功率。

【技术特征摘要】
2013.10.28 US 61/896,475;2013.11.26 US 14/090,7371.一种本质安全电压钳制设备，包括：调节轨；接地轨；分路调节器组件，其耦接至所述调节轨和所述接地轨两者，并且包括一个或多个调节部件，所述分路调节器组件被配置为将施加在所述调节轨和所述接地轨两端的电压钳制至安全钳位电压值；和功率检测部件，包括：(1)热激活部件，其被配置为当所述调节部件中的至少一个调节部件的温度超过阈值时，使一个或多个限制部件降低在所述调节部件中的所述至少一个调节部件中消耗的功率，或者(2)电流检测电阻器，其被配置为当流经所述电阻器的电流超过阈值时，使一个或多个限制部件降低在所述调节部件中的至少一个调节部件中消耗的功率，其中，所述调节轨、所述接地轨、所述分路调节器组件、所述功率检测部件和所述限制部件被一起封装在两根引线的设备封装中，并且其中，所述设备封装通过所述两根引线被耦接至至少一个冗余设备封装，所述冗余设备封装被配置为将施加在所述冗余设备封装两端的电压钳制至冗余安全钳位电压值。2.如权利要求1所述的本质安全电压钳制设备，其中，所述功率检测部件是热激活部件，并且其中，所述热激活部件通过物理接近被热耦接至所述一个或多个调节部件。3.如权利要求1所述的本质安全电压钳制设备，其中，所述功率检测部件是热激活部件，并且其中所述热激活部件通过热键合剂被热耦接至所述一个或多个调节部件。4.如权利要求1所述的本质安全电压钳制设备，其中，所述一个或多个调节部件包括第一晶体管，并且其中所述一个或多个限制部件包括第二晶体管。5.如权利要求4所述的本质安全电压钳制设备，其中，减少在所述调节部件中的所述至少一个调节部件中消耗的功率包括激活所述第二晶体管，以将施加于所述调节轨和所述接地轨两端的电压钳制至幅度上小于所述安全钳位电压值的第二电压。6.如权利要求4所述的本质安全电压钳制设备，其中，所述功率检测部件是所述电流检测电阻器，并且其中所述电阻器被配置为当在所述电阻器处所检测出的电流超过所述阈值时，使所述第二晶体管将所述第一晶体管放入饱和模式中。7.一种本质安全电压钳制设备，包括：调节轨；接地轨；分路调节器组件，其耦接至所述调节轨和所述接地轨两者，并且包括一个或多个调节部件，所述分路调节器组件被配置为将施加在所述调节轨和所述接地轨两端的电压钳制至安全钳位电压值；和功率检测部件，包括：(1)热激活部件，其被配置为当所述调节部件中的至少一个调节部件的温度超过阈值时，使一个或多个限制部件降低在所述调节部件中的所述至少一个调节部件中消耗的功率，或者(2)电流检测电阻器，其被配置为当流经所述电阻器的电流超过阈值时，使一个或多个限制部件降低在所述调节部件中的至少一个调节部件中消耗的功率，其中，所述调节轨、所述接地轨、所述分路调节器组件、所述功率检测部件和所述限制部件被一起封装在具有多于两根引线的设备封装中，并且其中，所述设备封装的两根引线被分别地电耦接至所述调节轨和所述接地轨，并且其中，其他引线被配置为使包括该两根引线以及其他引线的引线组中的任意两个引线之间短路的任何组合均不干扰所述本质安全电压钳制设备的电压钳制功能。8.如权利要求7所述的本质安全电压钳制设备，其中，所述设备封装是功率晶体管封装。9.如权利要求7所述的本质安全电...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·G·西伯杰，
申请(专利权)人：费希尔控制国际公司，
类型：发明
国别省市：美国;US