用于危险场所的自包含传感器模块制造技术

本发明专利技术公开一种传感器模块，包括：传感器模块主体；传感器模块主体内、感测环境特性的感测元件；传感器模块主体内、允许感测元件访问环境的呼吸元件；传感器模块主体内、耦合到感测元件的电子器件，并且其中传感器模块主体形成火焰路径的壁。本发明专利技术还公开一种防爆分析传感器系统。

Self contained sensor module for hazardous locations

【技术实现步骤摘要】
用于危险场所的自包含传感器模块
本公开涉及传感器模块和防爆分析传感器系统。
技术介绍
过程工业通常采用气体传感器以检测特定气体的存在，通常作为安全系统的一部分。这很重要，因为许多气体可能对人类健康和/或环境有害。工业气体传感器通常安装在工厂或控制室的处理区域或要保护的区域附近。通常，工业气体传感器安装在固定位置并与监控系统通信。
技术实现思路
传感器模块包括：传感器模块主体；传感器模块主体内、感测环境特性的感测元件；传感器模块主体内、允许感测元件访问环境的呼吸元件；传感器模块主体内、耦合到感测元件的电子器件，并且其中传感器模块主体形成火焰路径的壁。附图说明图1是示出传感器模块的一个示例的局部剖视图。图2是示出传感器模块安装设施的一个示例的局部剖视图。图3是传感器模块安装设施的一部分的更详细视图，示出了包括火焰路径的传感器模块安装设施的一个示例。图4是示出包括键控特征部的传感器模块的一个示例的透视图。图5是传感器模块的底部的透视图，示出了包括冲击防护特征部的传感器模块的一个示例。图6A是示出传感器模块壳体和传感器模块盖的一部分的一个示例的局部剖视图。图6B是示出传感器模块壳体和传感器模块盖的一部分的一个示例的局部剖视图。图7是示出传感器模块的一个示例的框图。具体实施方式气体检测器通常部署在工业环境中。这些气体检测器可以配置成检测环境中可燃、有毒、易燃气体的存在和/或氧气耗竭。有时这些环境可能是危险的。例如，它们可能含有易燃气体和液体。这要求气体探测器符合某些安全和合规标准。例如，这种检测器可能需要包含在防爆壳体中，该防爆壳体通常包括火焰路径。这种方法特别设计用于由于易燃流体而可能存在爆炸性环境的系统，并且基于基本不可能防止流体渗透外壳(如防爆壳体)的原则而建立。因此，如果易燃流体渗透外壳并且产生触发(例如电气元件之间产生火花)，则会发生爆炸，但是它仍然会被限制在外壳内，并且不会使火焰蔓延到周围环境中。必须构造具有机械强度的外壳来包容来自爆炸的压力并允许爆炸性气体的受控逸出而不点燃周围环境。这是火焰路径的功能，火焰路径是外壳的两个部分(例如传感器模块壁和传感器外壳壁)之间的界面。它允许气体在通过期间离开外壳并冷却，使得它们不再能够触发周围环境中的爆炸。因此，火焰通道必须足够长并且空隙足够窄以冷却气体。通常在气体检测器内采用的传感器随时间降级并且需要维护或更换。传感器应可现场更换，并应保持危险环境的完整性。对危险环境的严格标准使得难以检修和维护传感器，并且使得制造能够满足标准的设备(如传感器和围绕它们的外壳)变得更加昂贵并且难以制造。当前的气体传感器系统和设计使得检修和更换对于客户来说昂贵且困难。通常，检修和更换操作本身可能使系统的部件由于其设计方式而易于损坏。例如，当接近传感器时，螺纹火焰路径接头可能受到损害，这反过来损害了危险环境的安全性。由于需要严格的公差，移除设备可能具有挑战性。在试图移除设备时，火焰路径可能会被刮擦或以其他方式损坏，从而危及火焰路径。另外，当前的系统和设计通常将呼吸元件作为单独的组件。这不仅会影响传感器的性能，还会使检修或移除更加耗时且昂贵。呼吸元件和感测元件之间的距离直接影响性能。它可能通过不反映真实浓度而影响读数的准确性。另外，呼吸元件和感测元件之间的距离也可能影响气体检测器的响应时间。例如，在有毒烟雾中，一旦它们在过程流中发生，就希望立即感测它们。在呼吸元件和感测元件之间具有非理想的距离可能导致感测有毒烟雾的延迟，从而损害环境的安全性。而且，将呼吸元件作为单独的组件，需要额外的时间和成本来移除以进行维修，并且例如在检修期间使火焰路径更容易损坏。此外，因为呼吸元件是单独组件的一部分，所以当移除感测元件时，它可能在检修时不会更新。例如，呼吸元件可能变得堵塞或磨损，因此如果它们没有与更换感测元件一起被移除，则它们可能保持在故障状态。此外，用于实现危险场所的火焰路径标准的传统方法是使用螺纹或滑动接头。两种方法都有缺点。螺纹接头需要多个全螺纹，以符合危险环境标准，这使得客户检修或更换传感器变得麻烦。它还为设计增加了更多易受磨损和损坏的特征。滑动接头需要配合部件之间的紧密配合以保持控制，这意味着部件的生产成本更高。此外，由于紧密配合，制造和客户可能会损坏火焰路径。这种损坏使该部件无用，因为它不再符合危险环境的严格标准。需要一种气体检测器，其将减少与传感器维护相关的负担和费用，同时仍然符合危险环境的苛刻标准。这里提供的一种这样的系统包括自包含传感器模块。传感器模块包括作为一个整体的感测元件、呼吸元件、电路板和其他电气元件。通过这样做，特征在于，感测元件和呼吸元件在一起，这产生更准确的测量。在当前的设计中，呼吸元件被重复使用并且不是感测元件所独有的。随着时间的推移，呼吸元件会被污染，这会降低产品的性能。这里提供的自包含模块通过控制感测元件和呼吸元件之间的距离来确保产品符合规格，这直接影响性能，并且当感测元件更换时确保更换呼吸元件。这种设计降低了污染的风险，并确保每个呼吸元件对于每个感测元件是独有的。此外，自包含模块允许更大的公差，同时仍满足危险环境标准。这是通过设计火焰路径以利用多级联合来实现的。自包含模块在部件之间的松散配合减少了模块在安装或检修期间被制造或客户损坏的可能性，同时仍然符合在危险环境中使用的标准。与传统的火焰路径接头不同，该模块是火焰路径的一部分。这确保了在更换模块时更新火焰路径并且允许模块盖设计需要较少的螺纹接合，这减少了打开外壳的转数，并因此减少了从壳体移除盖所需的时间。所有这些设计特征允许更便宜的制造和更便宜的检修和更换，以及减轻客户的负担，即，自包含传感器模块以一体的形式容纳传感器和传感器模块的所有元件，以一体的形式可拆卸和可安装，包括火焰路径的一部分。另外，传感器模块可以通过增材制造来生产。传感器模块可以通过3D打印，其中包括呼吸元件，这允许工程师除了减少组件中的部件数量之外还控制工业环境流体到感测元件的流动。该设计将通过用于每个传感器模块的感测元件与呼吸元件的特征来改善性能，从而减少呼吸元件从传感器模块到传感器模块的变化。图1是示出传感器模块的一个示例的局部剖视图。传感器模块100包括感测元件101，呼吸元件102和电子器件103。传感器模块100还包括O形环104、垫片105和紧固件106。感测元件101可以是在过程环境中使用的任何数量的过程分析传感器。传感器模块100是可扩展的，使得它可以与多种传感技术一起使用。作为单个自包含单元，传感器模块100允许一致地控制感测元件101和呼吸元件102之间的距离。该距离直接影响模块100的性能。呼吸元件102允许感测元件101接触或以其他方式暴露于周围环境，使得感测元件101可以感测周围环境中的气体。感测元件101和呼吸元件102优选地由垫片105分开。感测元件101电子耦合到电子器件103。电子器件103通过紧固件106(在此描绘为螺钉)耦合到模块100。可以想到，紧固件1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种传感器模块，包括：/n传感器模块主体；/n所述传感器模块主体内的感测元件，所述感测元件感测环境特性；/n所述传感器模块主体内的呼吸元件，所述呼吸元件允许所述感测元件访问环境；/n所述传感器模块主体内的电子器件，所述电子器件耦合到所述感测元件；并且/n其中所述传感器模块主体形成火焰路径的壁。/n

【技术特征摘要】
20180927 US 16/143,6881.一种传感器模块，包括：
传感器模块主体；
所述传感器模块主体内的感测元件，所述感测元件感测环境特性；
所述传感器模块主体内的呼吸元件，所述呼吸元件允许所述感测元件访问环境；
所述传感器模块主体内的电子器件，所述电子器件耦合到所述感测元件；并且
其中所述传感器模块主体形成火焰路径的壁。


2.根据权利要求1所述的传感器模块，其中，所述火焰路径包括多级联合火焰路径。


3.根据权利要求1所述的传感器模块，其中，所述传感器模块包括将所述传感器模块定位到正确的安装配置的引导件。


4.根据权利要求3所述的传感器模块，其中，所述引导件包括键控特征部。


5.根据权利要求3所述的传感器模块，其中，所述引导件包括磁体。


6.根据权利要求1所述的传感器模块，其中，所述传感器模块包括保护所述感测元件和所述呼吸元件免受损坏的防护装置。


7.根据权利要求1所述的传感器模块，其中，所述壁包括所述传感器模块的外表面。


8.根据权利要求1所述的传感器模块，其中，所述传感器模块适于与传感器模块壳体接合，并且其中壳体壁形成所述火焰路径的壁。


9.一种传感器模块，包括：
传感器模块主体；
所述传感器模块主体内的感测元件，所述感测元件感测环境特性并产生指示所述特性的传感器信号；
呼吸元件，所述呼吸元件与所述感测元件隔开受控距离、固定地设置在所述传感器模块主体内、允许所述感测元件访问环境；和
所述传感器模块主体内的电子器件，所述电子器件耦合到所述感测元件并配置成接收所述传感器信号并基于所述传感器信号产生输出。


10.根据权利要求9所述的传感器模块，其中，所述传感器模块包括火焰路径的一半。


11.根据权利要求10所述的传感器模块，其中，所述火焰路...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖安·T·林德西，格伦·R·爱德华兹，朗东·W·伯谢，米夏埃尔·G·施瓦茨，
申请(专利权)人：罗斯蒙特公司，
类型：发明
国别省市：美国;US