测量变换器转让专利
申请号 : CN200710102107.7
文献号 : CN101063619B
文献日 : 2010-07-28
发明人 : W·舒尔茨 , F·马克斯
申请人 : ABB专利有限公司
摘要 :
本发明涉及一种测量变换器，用于在工艺设备上的操作运行。所述测量变换器的外壳包括两个彼此分开的容器(11，12)，其中，在一个容器(11)中安置有转换器，以用于将过程上的物理参量转换成相应的电气参量；在另一个容器(12)中安置有电子线路(22)。两个容器(11，12)具有互补的螺纹(51，52)，并可直接地彼此旋紧在一起。两个容器(11，12)的螺纹连接部具有一个包括两部分(31，32)的传输体，其各部分(31，32)分别有一个绕组(41，42)，所述绕组与各自的容器(11，12)的电路器件(21，22)相连接。
权利要求 :
1.测量变换器，它配有一个外壳，该外壳主要由两个彼此分开的容器组成，其中，在一个容器中安置有电路器件，该电路器件包含一个用于将过程上的物理参量转换成相应的电气参量的转换器；在另一个容器中安置有电子线路，该电子线路至少包含用于测量信号处理和用于通信的电路器件；两个容器具有互补的螺纹，并可直接地彼此旋紧在一起，其特征在于：
两个容器(11，12)的螺纹连接部(51，52)具有一个包括两部分(31，32)的传输体，该传输体的各部分(31，32)分别有一个绕组(41，42)，所述绕组与各自的容器(11，12)的电路器件(21，22)相连接；以及，传输体部分(31，32)之一固定地安装在其容器(11，12)中，而相配的第二个传输体部分(31，32)则有弹性地安置在其容器(11，12)中。
2.按权利要求1所述的测量变换器，其特征在于：在配有转换器的容器(11)中的传输体部分(31)有弹性地安装，而在配有用于测量信号处理和用于通信的电路器件(22)的容器(12)中的传输体部分(32)则固定地安装。
3.按权利要求2所述的测量变换器，其特征在于：配有用于测量信号处理和用于通信的电路器件(22)的容器(12)是与该容器中的传输体部分(32)一起气密地和防尘地封装的。
4.按权利要求3所述的测量变换器，其特征在于：配有用于测量信号处理和用于通信的电路器件(22)的容器(12)是与该容器中的传输体部分(32)一起耐压地封装的。
5.按权利要求1至4中任一项所述的测量变换器，其特征在于：每个传输体部分(31，32)的绕组(41，42)用一种芯体材料进行浇注。
说明书 :
技术领域
本发明涉及一种测量变换器，用于在工艺设备上的操作运行。
背景技术
这种测量变换器用来将过程上的物理参量转换成电气参量，因此，将它们邻近处理过程现场(就地)并分散地安置在场范围内。
已知的测量变换器是利用一条连接导线与一中央装置相连，其中，每个测量变换器都是经由该连接导线为其操作运行供给电能，并与中央装置交换数据。为了在工艺设备的有爆炸危险的范围内连接测量变换器，对电气操作装置提出了特别的要求，借以排除可能发生的爆炸事故。在电工装置及设备的安装和运行时，以及在对那些由于特定目的而处于有爆炸危险环境中的工艺设备上的电工装置及设备进行维护保养工作时，应严守有关法规规定，如“关于有爆炸危险区域中电气设备的规定-ElexV(Verordnung über elektrische Anlagen inBereichen-ElexV)”和欧洲防爆规范EN50014等。
从US 6,457,367B1，以及Schoppe&Faeser GmbH(公司)的实用说明书“用于压差、流量、料位的Contrans P测量变换器ARK 200(Contrans P Messumformer ARK 200 für Differenzdruck，Durchfluss，Füllstand)”，文件号42/15-190-3，可得知测量变换器，这些测量变换器的外壳主要是由两个彼此分开的容器组成的，其中，在一个容器中安置了转换器，用来将过程上的物理参量转换成相当的电气参量；而在另一个容器中则安置一个电子线路，它至少包含用于测量信号处理和通信的电路器件。
上述两个容器具有彼此互补的螺纹，从而可直接地彼此旋紧在一起。使电导线穿过螺纹连接部，以便将转换器同电子线路连接起来。电导线是一种多芯电缆的组成部分，用于电能和信息的传送。
已知的是，将电缆在一端上固定连接，而在另一端上则可插入地设置。只要在两个容器旋紧在一起之前将电缆插入，在旋紧时就可将电缆相应于螺纹线的数目加以扭绞、然后保持在扭绞后的状态中。另一种做法是，按照EP 489 848 B1的方式将电缆在一个开着的卷绕套上加以卷绕。在这种情况下，存在损坏电缆或损坏其接头的危险，其接头指的与插接装置的连接或者是在背向插接装置的电缆端上的连接点上的连接。螺纹线的数目多少，在考虑前文所提到的法规规定的条件下，取决于螺纹的类型和容许误差，其中，必须确保最小间隙长度与间隙宽度之比。特别在防护类型“耐压封装”的情况下，电缆必须加以多重扭转，此时需要较大数目的螺纹线。这种结构形式缺点甚多、复杂并且操作费力。
另一种做法是在各组件旋紧之后进行插接。对此必须确保：在旋紧时，电缆不得被挤压。此外，电缆的端头必须得在非常受限的位置条件下与分析电子元件相连，并且必须要将电子元件室打开。
已知的测量变换器是利用一条连接导线与一中央装置相连，其中，每个测量变换器都是经由该连接导线为其操作运行供给电能，并与中央装置交换数据。为了在工艺设备的有爆炸危险的范围内连接测量变换器，对电气操作装置提出了特别的要求，借以排除可能发生的爆炸事故。在电工装置及设备的安装和运行时，以及在对那些由于特定目的而处于有爆炸危险环境中的工艺设备上的电工装置及设备进行维护保养工作时，应严守有关法规规定，如“关于有爆炸危险区域中电气设备的规定-ElexV(Verordnung über elektrische Anlagen inBereichen-ElexV)”和欧洲防爆规范EN50014等。
从US 6,457,367B1，以及Schoppe&Faeser GmbH(公司)的实用说明书“用于压差、流量、料位的Contrans P测量变换器ARK 200(Contrans P Messumformer ARK 200 für Differenzdruck，Durchfluss，Füllstand)”，文件号42/15-190-3，可得知测量变换器，这些测量变换器的外壳主要是由两个彼此分开的容器组成的，其中，在一个容器中安置了转换器，用来将过程上的物理参量转换成相当的电气参量；而在另一个容器中则安置一个电子线路，它至少包含用于测量信号处理和通信的电路器件。
上述两个容器具有彼此互补的螺纹，从而可直接地彼此旋紧在一起。使电导线穿过螺纹连接部，以便将转换器同电子线路连接起来。电导线是一种多芯电缆的组成部分，用于电能和信息的传送。
已知的是，将电缆在一端上固定连接，而在另一端上则可插入地设置。只要在两个容器旋紧在一起之前将电缆插入，在旋紧时就可将电缆相应于螺纹线的数目加以扭绞、然后保持在扭绞后的状态中。另一种做法是，按照EP 489 848 B1的方式将电缆在一个开着的卷绕套上加以卷绕。在这种情况下，存在损坏电缆或损坏其接头的危险，其接头指的与插接装置的连接或者是在背向插接装置的电缆端上的连接点上的连接。螺纹线的数目多少，在考虑前文所提到的法规规定的条件下，取决于螺纹的类型和容许误差，其中，必须确保最小间隙长度与间隙宽度之比。特别在防护类型“耐压封装”的情况下，电缆必须加以多重扭转，此时需要较大数目的螺纹线。这种结构形式缺点甚多、复杂并且操作费力。
另一种做法是在各组件旋紧之后进行插接。对此必须确保：在旋紧时，电缆不得被挤压。此外，电缆的端头必须得在非常受限的位置条件下与分析电子元件相连，并且必须要将电子元件室打开。
发明内容
因此，本发明的目的是，开发一种自成一类的测量变换器，使得在拼合两个容器时，可以毫无困难地建立两个容器之间所需的电连接。
为此，本发明提供一种测量变换器，它配有一个外壳，该外壳主要由两个彼此分开的容器组成，其中，在一个容器中安置有电路器件，该电路器件包含一个用于将过程上的物理参量转换成相应的电气参量的转换器；在另一个容器中安置有电子线路，该电子线路至少包含用于测量信号处理和用于通信的电路器件；两个容器具有互补的螺纹，并可直接地彼此旋紧在一起，其特征在于：两个容器的螺纹连接部具有一个包括两部分的传输体，该传输体的各部分分别有一个绕组，所述绕组与各自的容器的电路器件相连接；以及，传输体部分之一固定地安装在其容器中，而相配的第二个传输体部分则有弹性地安置在其容器中。
本发明以这样一种测量变换器为出发点，即，其外壳主要由两个彼此分开的容器组成，其中，在一个容器中安置有转换器，用来将过程上的物理参量转换为相应的电气参量；在另一个容器中则安置有电子线路，该电子线路至少包含用于测量信号处理和用于通信的电路器件。这两个容器具有互补的螺纹，并可直接地彼此旋紧在一起。
按照本发明，两个容器的螺纹连接部具有一个包括两个部分的传输体，这两个部分分别有一个绕组，该绕组与各自的容器的电路器件相连接。
在测量变换器按规定使用时，将两个容器彼此旋紧在一起。这时，传输体的两部分拼合起来，从而形成一个电传送器。在此状态下，传输体的绕组是电感地耦合的，适合于在相应容器的电路器件之间传递能量，也适用于传递通信信号。
在测量变换器按规定使用之外，当将两个容器分开时，可以毫无困难地将传输体的两个部分彼此分离开。这时，传输体的两部分的电感耦合被消除。在螺纹连接部的最后一个螺纹线离开之后，两个容器在机械上和电气上便彼此分离。
在测量变换器的两个容器拼合时，无疑就将传输体的两个部分彼此引导到一起。随着最后一个螺纹线的到达，传输体的两部分便合成为一个电传送器。
有利地，属于共同整体的容器的电路器件的分离和连接可以毫无问题地通过两个容器的分离和连接予以实现。装配和拆卸都很简单，也可在该工艺设备中戴着厚手套进行装配和拆卸。
此外，通过本发明，也可基于各种工艺过程条件实现测量装置的替换。根据相应的设计结构，可以将电子元件室上的连接部分加以气密和防尘地封装。因此，为了安装，只须将连接室朝向两个容器之一上的电缆接头打开即可。电路器件的敏感的电子元件是受保护的，以防湿气和脏物侵入。
在拆卸测量装置和电子元件时，可避免损坏电连接或电路器件的电子元件，这些损坏现象是缘于那种已知结构形式的连接电缆。
采用本发明提出的设计，可以从结构形式上在安置有电子的电路器件及测量装置的两个容器之间实现一种电流分离。这样可有利地用于改善EMV-稳定性(电磁兼容性稳定)和用于达到输入端子和外壳之间的绝缘强度。
根据本发明的另一项特征，可将传输体部分之一固定地安装在其容器中，而将相配的第二个传输体部分有弹性地安置在其容器中。有利之处是，借此使得传输体的磁特性不受容器在机械加工方面的误差的影响。
根据本发明的另一项特征，在测量装置的容器中传输体部分是有弹性地支承的。相应地，在配有用于测量信号处理和用于通信的电路器件的容器中的传输体部分则固定地安装。其中，配有用于测量信号处理和用于通信的电路器件的容器可以按照防护类型“耐压封装”的规定设计。有利的是，在上述条件下，两个容器可在工艺设备的现场区域在有爆炸性危险的环境中无危险地加以分开。
此外，螺纹连接部有利地由较短的螺纹线组成，因为螺纹连接部的螺纹对于防爆不再有什么意义。
为此，本发明提供一种测量变换器，它配有一个外壳，该外壳主要由两个彼此分开的容器组成，其中，在一个容器中安置有电路器件，该电路器件包含一个用于将过程上的物理参量转换成相应的电气参量的转换器；在另一个容器中安置有电子线路，该电子线路至少包含用于测量信号处理和用于通信的电路器件；两个容器具有互补的螺纹，并可直接地彼此旋紧在一起，其特征在于：两个容器的螺纹连接部具有一个包括两部分的传输体，该传输体的各部分分别有一个绕组，所述绕组与各自的容器的电路器件相连接；以及，传输体部分之一固定地安装在其容器中，而相配的第二个传输体部分则有弹性地安置在其容器中。
本发明以这样一种测量变换器为出发点，即，其外壳主要由两个彼此分开的容器组成，其中，在一个容器中安置有转换器，用来将过程上的物理参量转换为相应的电气参量；在另一个容器中则安置有电子线路，该电子线路至少包含用于测量信号处理和用于通信的电路器件。这两个容器具有互补的螺纹，并可直接地彼此旋紧在一起。
按照本发明，两个容器的螺纹连接部具有一个包括两个部分的传输体，这两个部分分别有一个绕组，该绕组与各自的容器的电路器件相连接。
在测量变换器按规定使用时，将两个容器彼此旋紧在一起。这时，传输体的两部分拼合起来，从而形成一个电传送器。在此状态下，传输体的绕组是电感地耦合的，适合于在相应容器的电路器件之间传递能量，也适用于传递通信信号。
在测量变换器按规定使用之外，当将两个容器分开时，可以毫无困难地将传输体的两个部分彼此分离开。这时，传输体的两部分的电感耦合被消除。在螺纹连接部的最后一个螺纹线离开之后，两个容器在机械上和电气上便彼此分离。
在测量变换器的两个容器拼合时，无疑就将传输体的两个部分彼此引导到一起。随着最后一个螺纹线的到达，传输体的两部分便合成为一个电传送器。
有利地，属于共同整体的容器的电路器件的分离和连接可以毫无问题地通过两个容器的分离和连接予以实现。装配和拆卸都很简单，也可在该工艺设备中戴着厚手套进行装配和拆卸。
此外，通过本发明，也可基于各种工艺过程条件实现测量装置的替换。根据相应的设计结构，可以将电子元件室上的连接部分加以气密和防尘地封装。因此，为了安装，只须将连接室朝向两个容器之一上的电缆接头打开即可。电路器件的敏感的电子元件是受保护的，以防湿气和脏物侵入。
在拆卸测量装置和电子元件时，可避免损坏电连接或电路器件的电子元件，这些损坏现象是缘于那种已知结构形式的连接电缆。
采用本发明提出的设计，可以从结构形式上在安置有电子的电路器件及测量装置的两个容器之间实现一种电流分离。这样可有利地用于改善EMV-稳定性(电磁兼容性稳定)和用于达到输入端子和外壳之间的绝缘强度。
根据本发明的另一项特征，可将传输体部分之一固定地安装在其容器中，而将相配的第二个传输体部分有弹性地安置在其容器中。有利之处是，借此使得传输体的磁特性不受容器在机械加工方面的误差的影响。
根据本发明的另一项特征，在测量装置的容器中传输体部分是有弹性地支承的。相应地，在配有用于测量信号处理和用于通信的电路器件的容器中的传输体部分则固定地安装。其中，配有用于测量信号处理和用于通信的电路器件的容器可以按照防护类型“耐压封装”的规定设计。有利的是，在上述条件下，两个容器可在工艺设备的现场区域在有爆炸性危险的环境中无危险地加以分开。
此外，螺纹连接部有利地由较短的螺纹线组成，因为螺纹连接部的螺纹对于防爆不再有什么意义。
附图说明
下面将参照一个实施例对本发明作详细说明。
在此，本发明提出一种测量变换器，其外壳分成为两个容器，在对于本发明重要的组成部分的范围内，在图1中以剖视形式绘出分开的容器，在图2中以剖视形式绘出以拼合起来的容器，其中，相同的部分用同样的附图标记表示。
在此，本发明提出一种测量变换器，其外壳分成为两个容器，在对于本发明重要的组成部分的范围内，在图1中以剖视形式绘出分开的容器，在图2中以剖视形式绘出以拼合起来的容器，其中，相同的部分用同样的附图标记表示。
具体实施方式
在第一个容器11中安置了电路器件21，这些电路器件包含一个转换器，用来将过程上的物理参量转换成相应的电气参量，还包含匹配电子元件。这些组件以下称之为测量单元。
在第二个容器12中安置了电路器件22，用于测量信号处理和用于通信。这些组件以下称之为处理单元。
这两个容器11和12具有互补的螺纹。如图1所示，测量单元的容器11设计有外螺纹51，而处理单元的容器12则配有内螺纹52。在按规定的使用过程中，两个容器11和12，如图2所示，是彼此旋紧在一起的。
其中，测量单元的外螺纹51和处理单元的内螺纹52形成一个螺纹连接，特别是，这个螺纹连接是气密的和防尘的。
两个容器11和12的螺纹连接部在其内部具有一个包括两个部分31和32的传输体。根据本发明的最简单的实施形式，该传输体包括一种商业上通用的、基本上旋转对称的用铁氧体材料制成的罐形芯体，该罐形芯体是由两个同形的半部组合起来的。
其中，一个芯体半部31与外螺纹51同心地安置在测量单元的容器11中。该芯体半部31配有一个绕组41，该绕组与电路器件21相连接。绕组41是用一种浇注材料71浇注在芯体半部31中的。
另外，芯体半部31有弹性地被支承在测量单元的容器11中。为此，配置了至少一个压力弹簧61，其弹力将芯体半部31从容器11中朝处理单元的相应容器12方向推出。
第二个芯体半部32配置于处理单元的容器12。该芯体半部32配有一个绕组42，该绕组与电路器件22相连接。绕组42是用一种浇注材料72浇注在芯体半部32中的。芯体半部32与内螺纹52同心地安置在螺纹连接部的区域内，并固定地与处理单元的容器12相连。
根据本发明的特定设计，芯体半部32耐压地安装在处理单元的容器12中。有利的是，在上述条件下，两个容器11和12在工艺设备的现场区域，在有爆炸危险的环境中可以无危险地加以分开。
在按规定使用测量变换器时，两个容器11和12是彼此旋紧在一起的。此时，传输体的两个芯体半部31和32是拼合的，从而形成一个电传送器。在此状态下，传输体的绕组41和42是电感地耦合的，既适用于传输能量，也适用于在测量单元和处理单元的电路器件21和22之间传输通信信号。
处理单元与现场总线相连，经由现场总线导线被供给能量。测量单元从处理单元得到馈电。为此，馈电功率以电感方式经由传输体被传送到测量单元中。已知，交流电压是适合于以电感方式传送的。测量单元中的电路器件21因此包含至少一个整流电路，用以将所接受的交流电压变换成用于转换器的直流馈电电压，以便将过程上的物理参量转换成相应的电气参量，所述电路器件还包含匹配电子元件。
按照本发明的一种简单的实施形式，可以给用于测量单元馈电的交流电压叠加一个用于在测量单元和处理单元之间数据交换的通信信号。
按照本发明的另一种可选实施形式，可以规定，测量单元和处理单元之间数据交换的实现不依赖于经由传输体的电感方式的传送途径。为此，可采用已知的无线电传输和红外线传输的方法。
附图标记一览表
11，12 容器
21，22 电路器件
31，32 传输体部分
41，42 绕组
51 外螺纹
52 内螺纹
61 压力弹簧
71，72 浇注材料
在第二个容器12中安置了电路器件22，用于测量信号处理和用于通信。这些组件以下称之为处理单元。
这两个容器11和12具有互补的螺纹。如图1所示，测量单元的容器11设计有外螺纹51，而处理单元的容器12则配有内螺纹52。在按规定的使用过程中，两个容器11和12，如图2所示，是彼此旋紧在一起的。
其中，测量单元的外螺纹51和处理单元的内螺纹52形成一个螺纹连接，特别是，这个螺纹连接是气密的和防尘的。
两个容器11和12的螺纹连接部在其内部具有一个包括两个部分31和32的传输体。根据本发明的最简单的实施形式，该传输体包括一种商业上通用的、基本上旋转对称的用铁氧体材料制成的罐形芯体，该罐形芯体是由两个同形的半部组合起来的。
其中，一个芯体半部31与外螺纹51同心地安置在测量单元的容器11中。该芯体半部31配有一个绕组41，该绕组与电路器件21相连接。绕组41是用一种浇注材料71浇注在芯体半部31中的。
另外，芯体半部31有弹性地被支承在测量单元的容器11中。为此，配置了至少一个压力弹簧61，其弹力将芯体半部31从容器11中朝处理单元的相应容器12方向推出。
第二个芯体半部32配置于处理单元的容器12。该芯体半部32配有一个绕组42，该绕组与电路器件22相连接。绕组42是用一种浇注材料72浇注在芯体半部32中的。芯体半部32与内螺纹52同心地安置在螺纹连接部的区域内，并固定地与处理单元的容器12相连。
根据本发明的特定设计，芯体半部32耐压地安装在处理单元的容器12中。有利的是，在上述条件下，两个容器11和12在工艺设备的现场区域，在有爆炸危险的环境中可以无危险地加以分开。
在按规定使用测量变换器时，两个容器11和12是彼此旋紧在一起的。此时，传输体的两个芯体半部31和32是拼合的，从而形成一个电传送器。在此状态下，传输体的绕组41和42是电感地耦合的，既适用于传输能量，也适用于在测量单元和处理单元的电路器件21和22之间传输通信信号。
处理单元与现场总线相连，经由现场总线导线被供给能量。测量单元从处理单元得到馈电。为此，馈电功率以电感方式经由传输体被传送到测量单元中。已知，交流电压是适合于以电感方式传送的。测量单元中的电路器件21因此包含至少一个整流电路，用以将所接受的交流电压变换成用于转换器的直流馈电电压，以便将过程上的物理参量转换成相应的电气参量，所述电路器件还包含匹配电子元件。
按照本发明的一种简单的实施形式，可以给用于测量单元馈电的交流电压叠加一个用于在测量单元和处理单元之间数据交换的通信信号。
按照本发明的另一种可选实施形式，可以规定，测量单元和处理单元之间数据交换的实现不依赖于经由传输体的电感方式的传送途径。为此，可采用已知的无线电传输和红外线传输的方法。
附图标记一览表
11，12 容器
21，22 电路器件
31，32 传输体部分
41，42 绕组
51 外螺纹
52 内螺纹
61 压力弹簧
71，72 浇注材料