本發(fā)明一般涉及工業(yè)過程控制和監(jiān)測系統(tǒng)。更具體地，本發(fā)明涉及在這樣的系統(tǒng)中使用的無線過程現(xiàn)場設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、在工業(yè)設(shè)置中，過程控制系統(tǒng)用于監(jiān)測和控制工業(yè)過程和化學(xué)過程的庫存和操作等。通常，執(zhí)行這些功能的系統(tǒng)使用分布在工業(yè)過程中的關(guān)鍵位置處的現(xiàn)場設(shè)備，該現(xiàn)場設(shè)備通過過程控制回路連接到控制室中的控制電路。術(shù)語“現(xiàn)場設(shè)備”是指在分布式控制或過程監(jiān)測系統(tǒng)中執(zhí)行功能的任何設(shè)備，包括用于工業(yè)過程的測量、控制和監(jiān)測的所有設(shè)備。通常，這種現(xiàn)場設(shè)備具有現(xiàn)場加固罩，因此它們可以安裝在相對惡劣的室外環(huán)境中，并能夠承受在氣候上極端的溫度、濕度、振動和機械沖擊。

2、通常，每個現(xiàn)場設(shè)備還包括用于通過過程控制回路與過程控制器或其他現(xiàn)場設(shè)備或其他電路進(jìn)行通信的通信電路。在一些設(shè)施中，過程控制回路還用于將經(jīng)調(diào)節(jié)的電流和/或電壓輸送到現(xiàn)場設(shè)備，以用于向現(xiàn)場設(shè)備供電。過程控制回路還承載呈模擬或數(shù)字格式的數(shù)據(jù)。

3、在一些設(shè)施中，無線技術(shù)現(xiàn)在用于與現(xiàn)場設(shè)備通信。無線操作簡化了現(xiàn)場設(shè)備的布線和設(shè)置。當(dāng)前使用無線設(shè)施，在該無線設(shè)施中，現(xiàn)場設(shè)備包括本地電源。然而，由于功率限制，該無線現(xiàn)場設(shè)備的功能可能受到限制。

4、無線現(xiàn)場設(shè)備可以采用本質(zhì)安全的本地電源，當(dāng)該電源的能量耗盡或低于選定閾值時，該電源可以是可更換的。當(dāng)需要更換電池時，希望電池是易于更換的并且是本質(zhì)安全的，以使得其能夠在爆炸性環(huán)境中進(jìn)行更換，而無需動火作業(yè)許可或?qū)o線發(fā)射器從爆炸性環(huán)境中移除?？商娲?，一些無線現(xiàn)場設(shè)備可以使用不是本質(zhì)安全型的電池作為電源。

5、本質(zhì)安全是指現(xiàn)場設(shè)備在潛在不穩(wěn)定環(huán)境中安全操作的能力的術(shù)語。例如，現(xiàn)場設(shè)備在其中操作的環(huán)境有時可能非常不穩(wěn)定，以至于錯誤的火花或電氣部件足夠高的表面溫度可能會導(dǎo)致環(huán)境點燃并產(chǎn)生爆炸。為了確保此類情況不會發(fā)生，制定了本質(zhì)安全規(guī)范。遵守本質(zhì)安全要求有助于確保：即使在故障條件下，電路或設(shè)備本身也不會點燃不穩(wěn)定環(huán)境。本質(zhì)安全要求的一個規(guī)范在由factory?mutual?research在1988年10月頒布的approval?standard?intrinisically?safe?apparatus?and?associated?apparatus?foruse?in?class?i,ii?and?iii,division?1hazardous(classified)locations,class?3610中列出。還考慮了適應(yīng)遵守附加的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，諸如加拿大標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(csa)和歐洲cenelec標(biāo)準(zhǔn)。

6、許多無線現(xiàn)場設(shè)備被規(guī)定用于1級和0區(qū)區(qū)域。這意味著可能存在爆炸性氣體，并且非常嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)被應(yīng)用于在這些區(qū)域中使用的電子裝備。如果電池不符合特定的能量限制標(biāo)準(zhǔn)，或者在掉落時沒有得到適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)以免損壞的話，則在沒有獲得動火作業(yè)許可并采取措施暫時降低該區(qū)域的等級下，不能將其帶入1級或0區(qū)區(qū)域。這是一個耗時且成本高昂的過程。雖然有一些商用電池可以滿足本質(zhì)安全認(rèn)證的短路溫升要求，但當(dāng)從小到2到3英尺的高度跌落時，它們很容易損壞，因為電池正極端子通常用易碎的玻璃-金屬密封件進(jìn)行密封。

7、為無線現(xiàn)場設(shè)備供電的另一個挑戰(zhàn)是固定電池。無線現(xiàn)場設(shè)備通常安裝在非常惡劣的工業(yè)環(huán)境中。由于無線現(xiàn)場設(shè)備的電池預(yù)計可以使用10年之久，因此與電池連接的長期可靠性是非常重要的。微動腐蝕是當(dāng)連接的配合部分相對彼此非常輕微地移動時可能發(fā)生的一種現(xiàn)象。當(dāng)這種情況發(fā)生時，連接器的配合界面上的保護(hù)涂層會被擾動，從而導(dǎo)致腐蝕的形成，該腐蝕最終導(dǎo)致接觸電阻增加，并且電池?zé)o法再為現(xiàn)場設(shè)備供電。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、一種用于現(xiàn)場設(shè)備的本質(zhì)安全型電池組件，所述本質(zhì)安全型電池組件包括本質(zhì)安全型電池和聚合物底座。在一示例中，聚合物底座可移除地連接到本質(zhì)安全型電池并且具有至少一個保持機構(gòu)，該保持機構(gòu)被配置成接合本質(zhì)安全型電池。在另一示例中，聚合物結(jié)構(gòu)具有至少一個電池彈出機構(gòu)，該電池彈出機構(gòu)被配置成彈出本質(zhì)安全型電池。還提供了一種現(xiàn)場設(shè)備。

技術(shù)特征：

1.一種用于現(xiàn)場設(shè)備的本質(zhì)安全型電池組件，所述本質(zhì)安全型電池組件包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的本質(zhì)安全型電池組件，其中，所述至少一個保持機構(gòu)包括多個保持機構(gòu)，并且其中，所述多個保持機構(gòu)被配置成接合所述本質(zhì)安全型電池的外徑。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的本質(zhì)安全型電池組件，其中，所述多個保持機構(gòu)與所述本質(zhì)安全型電池的所述外徑的接合產(chǎn)生保持力，所述保持力促使所述本質(zhì)安全型電池與所述聚合物底座接觸。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的本質(zhì)安全型電池組件，其中，所述多個保持機構(gòu)包括四個保持機構(gòu)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的本質(zhì)安全型電池組件，其中，所述聚合物底座還包括至少一個電池彈出機構(gòu)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的本質(zhì)安全型電池組件，其中，所述至少一個電池彈出機構(gòu)包括一對彈出機構(gòu)，所述一對彈出機構(gòu)布置在所述本質(zhì)安全型電池的相反側(cè)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的本質(zhì)安全型電池組件，其中，當(dāng)所述一對彈出機構(gòu)被最大限度地向一起擠壓時，發(fā)生所述本質(zhì)安全型電池的彈出。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的本質(zhì)安全型電池組件，其中，當(dāng)由被向一起擠壓的所述彈出機構(gòu)產(chǎn)生的力超過所述至少一個保持機構(gòu)的保持力時，發(fā)生彈出。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的本質(zhì)安全型電池組件，其中，所述本質(zhì)安全型電池包括至少一個對準(zhǔn)部件，并且所述聚合物底座包括第二對準(zhǔn)部件，并且其中，所述至少一個對準(zhǔn)部件和所述第二對準(zhǔn)部件協(xié)作，以確保將所述本質(zhì)安全型電池在不旋轉(zhuǎn)的情況下插入到所述聚合物底座中。

10.一種用于現(xiàn)場設(shè)備的本質(zhì)安全型電池組件，所述本質(zhì)安全型電池組件包括：

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的本質(zhì)安全型電池組件，其中，所述至少一個電池彈出機構(gòu)包括一對彈出機構(gòu)，所述一對彈出機構(gòu)布置在所述本質(zhì)安全型電池的相反側(cè)。

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的本質(zhì)安全型電池組件，其中，當(dāng)所述一對彈出機構(gòu)被向一起擠壓時，發(fā)生所述本質(zhì)安全型電池的彈出。

13.一種現(xiàn)場設(shè)備，包括：

14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的現(xiàn)場設(shè)備，其中，所述至少一個保持機構(gòu)包括多個保持機構(gòu)，并且其中，所述多個保持機構(gòu)被配置成接合所述本質(zhì)安全型電池的外徑。

15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的現(xiàn)場設(shè)備，其中，所述多個保持機構(gòu)與所述本質(zhì)安全型電池的所述外徑的接合產(chǎn)生保持力，所述保持力促使所述本質(zhì)安全型電池與所述聚合物底座接觸。

16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的現(xiàn)場設(shè)備，其中，所述現(xiàn)場設(shè)備電子器件包括無線通信電路。

17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的現(xiàn)場設(shè)備，其中，所述至少一個彈出部件包括一對彈出機構(gòu)，所述一對彈出機構(gòu)布置在所述本質(zhì)安全型電池的相反側(cè)。

18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的現(xiàn)場設(shè)備，其中，當(dāng)所述一對彈出機構(gòu)被向一起擠壓時，發(fā)生所述本質(zhì)安全型電池的彈出。

19.一種用于現(xiàn)場設(shè)備的電池組件，所述電池組件包括：

20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的電池組件，其中，所述至少一個保持機構(gòu)包括多個保持機構(gòu)，并且其中，所述多個保持機構(gòu)被配置成接合所述電池的外徑。

21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的電池組件，其中，所述多個保持機構(gòu)與所述電池的所述外徑的接合產(chǎn)生保持力，所述保持力促使所述電池與所述聚合物底座接觸。

22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的電池組件，其中，所述多個保持機構(gòu)包括四個保持機構(gòu)。

23.根據(jù)權(quán)利要求19所述的電池組件，并且其中，所述聚合物底座還包括至少一個電池彈出機構(gòu)。

24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的電池組件，其中，所述至少一個電池彈出機構(gòu)包括一對彈出機構(gòu)，所述一對彈出機構(gòu)布置在所述電池的相反側(cè)。

25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的電池組件，其中，當(dāng)所述一對彈出機構(gòu)被最大限度地向一起擠壓時，發(fā)生所述電池的彈出。

26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的電池組件，其中，當(dāng)由被向一起擠壓的所述彈出機構(gòu)產(chǎn)生的力超過所述至少一個保持機構(gòu)的保持力時，發(fā)生彈出。

27.根據(jù)權(quán)利要求19所述的電池組件，其中，所述電池包括至少一個對準(zhǔn)部件，并且所述聚合物底座包括第二對準(zhǔn)部件，并且其中，所述至少一個對準(zhǔn)部件和所述第二對準(zhǔn)部件協(xié)作，以確保所述電池在不旋轉(zhuǎn)的情況下插入到所述聚合物底座中。

技術(shù)總結(jié)
一種用于現(xiàn)場設(shè)備的本質(zhì)安全型電池組件，所述本質(zhì)安全型電池組件包括本質(zhì)安全型電池和聚合物底座。在一示例中，聚合物底座可移除地連接到本質(zhì)安全型電池并且具有至少一個保持機構(gòu)，該保持機構(gòu)被配置成接合本質(zhì)安全型電池。在另一示例中，聚合物結(jié)構(gòu)具有至少一個電池彈出機構(gòu)，該電池彈出機構(gòu)被配置成彈出本質(zhì)安全型電池。還提供了一種現(xiàn)場設(shè)備。

技術(shù)研發(fā)人員：瑞恩·C·塔拉斯,格雷格·E·金德利,科里·M·羅賓遜,內(nèi)森·K·霍爾姆,布蘭登·L·斯威克,亨·丘羅尹
受保護(hù)的技術(shù)使用者：羅斯蒙特公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/28