CN109540188A - 双隔间环境密封件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在例如在过程变送器中的由容纳电缆的通路连接的两个隔间之间的环境密封件。所述密封件包括止动件、电缆密封套体、压缩衬套、电缆密封套螺母和第一弹性体密封件。止动件从通路的内表面突出。电缆密封套体与所述止动件接触并环绕电缆的一部分。压缩衬套在电缆密封套体内并且环绕电缆的所述一部分。电缆密封套螺母抵靠电缆密封套体的内表面和电缆压缩压缩衬套并密封压缩衬套。第一弹性体密封件在电缆密封套体的外表面和通路的内表面之间进行密封。

Description

双隔间环境密封件

本申请是申请号为201210350802.6的中国发明专利申请(申请日：2012年9月19日；发明名称：双隔间环境密封件)的分案申请。

技术领域

本发明总体涉及用于过程测量和控制的现场装置。具体地说，本发明涉及在过程变送器中将电子装置与环境影响隔离开。

背景技术

现场装置涵盖广阔范围的过程管理装置，所述过程管理装置测量和控制例如压力、温度和流量的参数。过程变送器是一种现场装置，其与例如传感器或致动器的换能器通信，并且还与例如计算机的远程监控或控制装置通信。例如，传感器的输出信号一般不足以和远程监控或控制装置有效通信。过程变送器通过从传感器接收通信，将信号转变成能更有效地用于长距离通信的形式(例如，调制的4-20mA电流回路信号或者无线协议信号)，以及将转变后的信号通过电流回路或者通过无线现场装置网络发送到远程监控或控制装置，而桥接上述间距(gap)。

过程变送器经常使用双隔间壳体。在典型的双隔间壳体中，一个隔间包含过程变送器电子装置而另一个隔间包含接线盒以提供现场连接到过程变送器电子装置用于例如过程控制回路配线。双隔间壳体经常是圆筒形的，且两个隔间背靠背布置并由中央壁分隔开。在接线盒和过程变送器电子装置之间的电连接经过该中央壁。可以从一侧接近接线盒隔间，可以从另一侧接近过程电子装置隔间。

过程电子装置必须得到保护以避免来自外部环境的危险，例如湿气、灰尘以及射频干扰(RFI)。不能充分隔离过程电子装置可能导致错误的信号变换、通讯中断以及过程变送器故障。接线盒隔间偶尔在现场中偶尔被打开，使隔间和内部部件暴露至外部环境危险中。另外，容纳现场连接配线的管道经常直接连接到接线盒隔间并且可能将湿气带到隔间内。接线盒部件一般对外部环境危险的影响不敏感，但是经过接线盒和过程变送器电子装置之间的中央壁的电连接件可能会成为将外部环境危险带到电子装置隔间中的路径。这样，需要在两个隔间之间的电连接的环境密封件以隔离和保护过程变送器电子装置免于外部环境危险。

不幸地，在典型的背对背圆筒形结构的双隔间壳体的情况中提供有效环境密封件的方案经常不适合其它双隔间结构。

发明内容

本发明的实施例是在例如过程变送器中的由容纳电缆的通路连接的两个部件之间的环境密封件。所述密封件包括止动件、电缆密封套体、压缩衬套、电缆密封套螺母以及第一弹性体密封件。止动件从通路的内表面突出。电缆密封套体与止动件接触并环绕电缆的一部分。压缩衬套在电缆密封套体内并环绕电缆的所述一部分。电缆密封套螺母抵靠电缆密封套体的内表面和电缆压缩压缩衬套并密封压缩衬套。第一弹性体密封件在电缆密封套体的外表面和通路的内表面之间进行密封。

附图说明

图1是包括并排双隔间壳体的过程变送器的代表性图示，其体现了本发明的环境密封件；

图2为图1的双隔间壳体的横截面代表性图示；以及

图3为图2的环境密封件的放大图。

具体实施方式

本发明是双隔间壳体的隔间之间的环境密封件。本发明非常适合用于过程变送器的双隔间壳体的应用，所述应用例如要求在过程变送器的同一侧接近两个隔间。代替背对背结构中的薄中央壁，这种结构典型地要求必须为并排式结构的隔间之间具有相对较长的通路。本发明是成本高效且容易构造的双隔间壳体之间的有效环境密封件。

图1为包括并排双隔间壳体的过程变送器的代表性图示，其体现了本发明的环境密封件。根据该实施例，图1示出过程变送器壳体10，该过程变送器壳体10包括电子装置隔间12、电子装置隔间盖14、接线盒隔间16、接线盒隔间盖18、顶部管道开口20、侧部管道开口22以及通路24。电子装置隔间12容纳过程变送器电子装置26。接线盒隔间16容纳接线盒28、导电板30以及内部结构32。接线盒28包括接线盒连接件34。图1中示出的实施例还示出电子装置隔间12中带有可选的液晶显示器36，并且电子装置隔间盖14包括对应的显示窗38。过程变送器壳体10优选由例如不锈钢或铝的金属制成。

通路24将电子装置隔间12连接到接线盒隔间16。过程变送器电子装置26在电子装置隔间12内，可选的液晶显示器36也在电子装置隔间12内。电子装置隔间盖14装配在电子装置隔间12上以密封电子装置隔间12，从而通过显示窗38能够看到液晶显示器36。接线盒28在接线盒隔间16内并受到内部支撑件32的支撑。顶部管道开口20和侧部管道开口22为例如过程控制回路配线的现场配线(未示出)提供入口。现场配线连接到接线盒连接件34。尽管可以使用顶部管道开口20和侧部管道开口22，但是在特定装置中一般不是同时使用所有开口。插头(未示出)密封任伺未使用的管道开口。根据一个实施例，导电板30连接到内部结构32以覆盖内部结构32中的空隙44，如下面参考图2说明的那样。接线盒隔间盖18装配在接线盒隔间16上以密封接线盒隔间16。

图2为图1的双隔间壳体的横截面代表性图示。在该实施例中，图2示出过程变送器壳体10，该过程变送器壳体10包括电子装置隔间12、接线盒隔间16、顶部管道开口20、通路24、传感器模块40以及电缆42。电子装置隔间12容纳过程变送器电子装置26和可选的液晶显示器36。接线盒隔间16容纳接线盒28、导电板30、内部结构32和空隙44。接线盒28还包括接线盒灌封化合物46。通路24包括内部通路表面48和环境密封件50。

如上面提到的那样，通路24将电子装置隔间12连接到接线盒隔间16。优选地，导电板30连接到内部结构32以覆盖内部结构32中的空隙44。传感器模块40电连接到过程变送器电子装置26。内部通路表面48限定将电子装置隔间12连接到接线盒隔间16的开口。在图2的实施例中，内部通路表面48限定的所述开口近似圆筒。电缆42经过通路24以将过程变送器电子装置26电连接到接线盒28。优选地，接线盒灌封化合物46在电缆42连接到接线盒28的点处密封电缆42和接线盒28以密封电缆42。环境密封件50环绕通路24内的电缆42，以便在允许电缆42通过的同时密封所述通路24。

将图1和2一起考虑，在操作中，传感器模块40产生传感器输出信号，所述信号被过程变送器电子装置26接收。过程变送器电子装置26通过例如调整传感器输出信号以补偿传感器的特征性非线性效应以及针对温度效应补偿所述信号来处理所述传感器输出信号。过程变送器电子装置26随后将补偿过的传感器信号转变成变送器信号。所述变送器信号是能够更有效用于长距离通信的形式，例如是调制的4-20mA电流回路信号。电缆42通过通路24将来自过程电子装置26的变送器信号传导至接线盒28。然后，变送器信号被从接线盒28通过连接到接线盒连接件34的现场配线发送到远程监控或控制装置(未示出)。

对于让过程变送器26正确和可靠地运行来说，电子装置隔间12的密封完整性是基本的。例如湿气、灰尘和射频干扰(RFI)的外部环境危险必须被密封在外面。传感器模块40本身一般都被密封地很好，同样其到过程变送器壳体10的连接也被密封地很好，因而传感器模块40一般不是外部环境危险的源头。类似地，电子装置隔间盖14抵靠电子装置隔间12被很好地密封。相反，虽然接线盒盖18抵靠接线盒隔间16也被很好地密封，但是接线盒盖18经常在现场中被移除并且可能不会被重新安装。连接到接线盒隔间16的管道也可能提供外部环境危险的源头。如果未密封，通路24会将电子装置隔间12直接暴露至存在于接线盒隔间16中的任何外部环境危险中。环境密封件50密封通路24，从而防止接线盒电子装置26暴露至存在于接线盒隔间16中的任何外部环境危险。

图3提供图2的环境密封件的放大图。图3示出在电子装置隔间12和接线盒隔间16之间的通路24，包括电缆42的一部分和环境密封件50。根据该实施例，环境密封件50包括止动件52、电缆密封套体54、压缩衬套56、电缆密封套螺母58以及第一弹性体密封件60。止动件52从内部通路表面48突出。压缩衬套56为优选地具有截头圆锥形状的弹性体衬套。电缆密封套螺母58包括外螺纹62。电缆密封套体54包括第一密封通道64、带螺纹端部66以及与螺母58的外螺纹62互补的内螺纹70。内螺纹70在带螺纹端部66处。电缆密封套体54和电缆密封套螺母58优选由例如不锈钢或铝的金属制成。

通过将电缆42插入穿过电缆密封套螺母58，然后将电缆42插入穿过压缩衬套56来形成环境密封件50。在将电缆42插入穿过电缆密封套体54之前，第一弹性体密封件60被装配到电缆密封套体54的外表面上的第一密封通道64中。电缆密封套体54由例如定位固定件(未示出)定位，以处于沿电缆42的长度的适当位置处，从而在环境密封件50的任意一侧都有足够长度的电缆42可用于连接到接线盒28和过程变送器电子装置26。接下来，压缩衬套56被插入到电缆密封套体54中，接着将电缆密封套螺母58拧入到电缆密封套体54中，且外螺纹62接合内螺纹70。电缆密封套螺母58被充分拧紧以抵靠电缆42和电缆密封套体54这两者压缩压缩衬套。然后，电缆42插入到通路24中，并且电缆密封套体54被压入到通路24中直到电缆密封套体54接触止动件52且第一弹性体密封件60接合内部通路表面48。

当由于便于生产和减小成本的原因，在安装电缆42和环境密封件50到过程变送器壳体10中之前接线盒28被连接到电缆42时，上面描述的用于形成环境密封件50的方法是特别有用的。例如，电缆42被电连接及物理连接到接线盒28，然后用接线盒灌封化合物46密封所述连接。这用来防止湿气在接线盒隔间16内以其他方式开口的端部处进入电缆42，沿着电缆42的长度通过毛细作用被传送，而进入到电子装置隔间12中。

一旦安装好，环境密封件50在电子装置隔间12和接线盒隔间16之间提供环境密封。压缩衬套56在电缆密封套体54和电线42之间进行密封。部分地被第一密封通道64容纳的第一弹性体密封件60在电缆密封套体54和内部通路表面48之间进行密封。这样，环境密封件50有效地密封湿气和灰尘远离电子装置隔间12。另外，因为电缆密封套体54和电缆密封套螺母58优选由金属制成，并且电缆密封套体54接触止动件52，环境密封件50还提供RFI屏蔽。

在一些应用中，额外的密封特征在环境密封的质量上提供进一步的改进方面可能是有用的。图3中所示的实施例还示出两个额外的密封件，可以包括所述额外的密封件以进一步增强环境密封件50。

对于第一额外密封件，环境密封件50可以包括第二弹性体密封件72，电缆密封套体54还可以包括第二密封通道74。当装配第一弹性体密封件60时，在将电缆42插入穿过电缆密封套体54之前，第二弹性体密封件72装配到电缆密封套体54的外表面上的第二密封通道74中。部分地被第二密封通道74容纳的第二弹性体密封件72在电缆密封套体54和内部通路表面48之间进行密封。这样，第一弹性体密封件60和第二弹性体密封件72一起提供双重密封。

对于第二额外密封件，环境密封件50可以优选包括灌封化合物76。一旦电缆密封套体54被压入到通路24中直到电缆密封套体54接触止动件52为止，灌封化合物76在电缆密封套54与止动件52相对的一侧上被沉积到通路24中。灌封化合物76随后被固化以进一步在电缆42、电缆密封套体54、电缆密封套螺母58和内部通路表面48之间进行密封。虽然第二弹性体密封件72或灌封化合物76可以被独立地加到第一弹性体密封件60上，但是一起使用所有这三个密封件提供更高水平的环境密封。

即使过程变送器壳体10的基本结构被铸造成单个金属件，也能够简单地构造本发明的实施例。例如，图1和2中示出的顶部管道开口20可以和由为圆筒的内部通路表面48限定的通路24的轴线对准。这样对准以后，容易通过任何已知方法(例如钻孔、工艺路线(routing)等)加工通路24从接线盒隔间16通过顶部管道开口20以形成内部通路表面48，同时在未达到电子装置隔间12时停止以形成止动件52。此外，如果接线盒隔间16包含干涉结构，例如内部结构32，可以通过顶部管道20加工空隙44(或者空隙44形成为过程变送器壳体10铸件的一部分)，从而空隙44的直径至少和内部通路表面48的期望直径一样大，并且不会和通过顶部管道20加工内部通路表面48产生干涉。一旦完成这样的加工，导电板30可以优选连接到内部结构32以覆盖内部结构32中的空隙44以保持电缆42和过程变送器电子装置26的RFI屏蔽。

虽然上面描述的实施例示出止动件52在内部通路表面48开口到电子装置隔间12的点处，但是可以理解本发明涵盖其中止动件位于内部通路表面开口到接线盒隔间的点处并且电缆和电缆密封套体从电子装置隔间插入的实施例。

在上面描述的实施例中，内部通路表面48和电缆密封套体54优选为圆筒形形状，第一弹性体密封件60和第二弹性体密封件72优选为O形环。本发明实施例可使用非圆筒形内部通路表面和电缆密封套体。

本发明非常适合用于过程变送器的双隔间壳体的应用，所述过程变送器例如需要在过程变送器的同一侧接近两个隔间。特有的并排结构的隔间之间的相对较长通路需要创新性的密封件。如上面描述的那样，本发明在双隔间壳体的隔间之间使用创新的、有效的环境密封件，而且所述密封件是成本高效和容易构造的。

尽管已经参考示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将会理解，可以在不偏离本发明的范围的情况下作出各种改变并且可以用等同手段代替示例性实施例中的元件。另外，可以不偏离本发明的教导的本质范围而做出许多变型以适应特定情况或材料。因此，目的是本发明并不限于所公开的特定实施例，而是本发明将包括落入所附权利要求范围内的所有实施例。

Claims (20)

1.一种在两个隔间之间的环境密封件，所述两个隔间通过容纳电缆的通路连接，所述密封件包括：

从通路的内表面突出的止动件；

在通路内并与所述止动件接触的电缆密封套体，所述电缆密封套体环绕电缆的一部分，其中电缆密封套体包括：

带螺纹端部，所述带螺纹端部包括在电缆密封套体的内表面上的螺纹；和

在电缆密封套体的外表面上的第一密封通道；

在电缆密封套体内并环绕电缆的所述一部分的弹性体压缩衬套，所述弹性体压缩衬套具有截头圆锥形状；

电缆密封套螺母，所述电缆密封套螺母抵靠电缆密封套体的内表面和电缆压缩所述弹性体压缩衬套并密封所述弹性体压缩衬套，其中电缆密封套螺母包括在电缆密封套螺母的外表面上以接合电缆密封套体在带螺纹端部处的螺纹的螺纹；以及

第一弹性体密封件，所述第一弹性体密封件在电缆密封套体的外表面和通路的内表面之间进行密封。其中第一弹性体密封件被第一密封通道部分地容纳。

2.根据权利要求1所述的密封件，其中，第一弹性体密封件是O形环密封件。

3.根据权利要求1所述的密封件，其中，电缆密封套体和电缆密封套螺母由金属制成。

4.根据权利要求1所述的密封件，还包括：

在电缆密封套体的外表面上的第二密封通道；以及

第二弹性体密封件，所述第二弹性体密封件被通路的内表面和第二密封通道部分地容纳。

5.根据权利要求4所述的密封件，还包括：

灌封化合物，所述灌封化合物在通路开口于所述两个隔间中的另一个隔间的点处至少部分地填充所述通路，以进一步在电缆、电缆密封套体、电缆密封套螺母以及通路的内表面之间进行密封。

6.一种用于过程变送器的双隔间壳体，所述壳体包括：

容纳过程变送器电子装置的第一隔间；

容纳接线盒的第二隔间；

将第一隔间连接到第二隔间的通路；

电缆，所述电缆穿过通路并电连接过程变送器电子装置和接线盒；以及

在通路内的环境密封件，所述密封件包括：

从通路的内表面突出的止动件；

在通路内并与所述止动件接触的电缆密封套体，所述电缆密封套体环绕电缆的一部分，其中电缆密封套体包括：

带螺纹端部，所述带螺纹端部包括在电缆密封套体的内表面上的螺纹；和

在电缆密封套体的外表面上的第一密封通道；

在电缆密封套体内并环绕电缆的所述一部分的弹性体压缩衬套，所述弹性体压缩衬套具有截头圆锥形状；

电缆密封套螺母，所述电缆密封套螺母抵靠电缆密封套体的内表面和电缆压缩所述压缩衬套并密封所述压缩衬套，其中电缆密封套螺母包括在电缆密封套螺母的外表面上以接合电缆密封套体在带螺纹端部处的螺纹的螺纹；以及

第一弹性体密封件，所述第一弹性体密封件在电缆密封套体的外表面和通路的内表面之间进行密封，其中第一弹性体密封件被第一密封通道部分地容纳。

7.根据权利要求6所述的壳体，其中，电缆密封套体和电缆密封套螺母由金属制成。

8.根据权利要求6所述的壳体，其中，环境密封件还包括：

在电缆密封套体的外表面上的第二密封通道；以及

第二弹性体密封件，所述第二弹性体密封件被通路的内表面和第二密封通道部分地容纳。

9.根据权利要求8所述的壳体，其中，第一弹性体密封件和第二弹性体密封件是O形环密封件。

10.根据权利要求6所述的壳体，其中，环境密封件还包括：

灌封化合物，所述灌封化合物在通路开口于所述两个隔间中的另一个隔间的点处至少部分地填充所述通道，以进一步在电缆、电缆密封套体、电缆密封套螺母以及通道的内表面之间进行密封。

11.根据权利要求6所述的壳体，其中，第一隔间、第二隔间和通路是单个金属件。

12.根据权利要求6所述的壳体，其中，接线盒包括灌封化合物，所述灌封化合物在电缆连接到接线盒的点处密封电缆和接线盒以密封所述电缆。

13.根据权利要求6所述的壳体，其中，通路为圆筒并且第二隔间包括多个管道入口，所述管道入口中的一个与通路的轴线对准以允许机加工通路的内表面。

14.根据权利要求13所述的壳体，其中：

第二隔间容纳支撑接线盒的内部结构；

所述内部结构在与通路的轴线对准的所述管道入口与通路之间；

内部结构包括空隙，所述空隙与通路的轴线对准并具有至少与通路的直径一样大的直径以允许机加工通路的内表面。

15.根据权利要求14所述的壳体，其中，第二隔间容纳覆盖所述空隙的导电板。

16.根据权利要求6所述的壳体，其中，第一隔间包括第一隔间盖，第二隔间还包括第二隔间盖，第一隔间盖和第二隔间盖在同一方向上被定向。

17.根据权利要求6所述的壳体，其中，第一隔间还包括液晶显示器，并且第一隔间盖包括窗。

18.一种用于在过程变送器的双隔间壳体的隔间之间的容纳电缆的通路中提供环境密封件的方法，所述方法包括：

将电缆插入穿过电缆密封套螺母；

将电缆插入穿过弹性体压缩衬套，所述弹性体压缩衬套具有截头圆锥形状；

抵靠电缆密封套体的外表面装配第一弹性体密封件；

将电缆插入穿过电缆密封套体；

沿电缆的长度定位电缆密封套体；

将压缩衬套插入到电缆密封套体中；

将电缆密封套螺母拧入到电缆密封套体中；

拧紧电缆密封套螺母以抵靠电缆和电缆密封套体压缩压缩衬套；

将电缆插入到通路中；以及

将电缆密封套体压入通路中直到电缆密封套体抵靠从通路的内表面突出的止动件定位，以使第一弹性体密封件抵靠通路的内表面进行密封。

19.根据权利要求18所述的方法，还包括以下步骤：

在将电缆插入穿过电缆密封套体之前，抵靠电缆密封套体的外表面装配第二弹性体密封件；

其中将电缆密封套体压入通路中的步骤还使第二弹性体密封件抵靠通道的内表面进行密封。

20.根据权利要求18所述的方法，还包括以下步骤：

在电缆密封套体的与止动件相对的一侧上将灌封化合物沉积到通路中；以及

固化灌封化合物以进一步在电缆、电缆密封套体、电缆密封套螺母以及通路的内表面之间进行密封。