用于检测器组件的电线密封件的制作方法
【专利说明】用于检测器组件的电线密封件
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请是要求在2013年3月4日提交并且标题为“GAS DETECTOR HEAD FOREXPLOSIVE ENVIRONMENTS”的美国临时申请N0.61/772，223 (其全部内容通过引用合并于此)的优先权和权益的非临时申请。
【背景技术】
[0003]此处公开的主题通常涉及在包括爆炸性和/或可燃性气体和/或蒸气的环境中使用的检测器组件。
[0004]环境检测系统可以包括用于检测各种环境中各种化学物质的存在和/或浓度的各种传感器。例如，可以在危险环境中使用传感器以检测危险(例如，挥发性、可燃性、爆炸性和/或毒性)气体和/或蒸气的存在和/或浓度。
[0005]在包括可燃性和/或爆炸性气体和/或蒸气的环境中使用至少一些已知的检测系统。这种检测系统的传感器典型地安装至具有防爆炸壳体的安装结构。防爆炸壳体具有内部腔室，该内部腔室被气密密封以使壳体内空间的体积与环境分隔开。传感器包括将传感器的感应元件连接至一个或者多个处理部件、电源部件和/或通信部件的一个或者多个电线，电线中的每个可以容纳在壳体的内部腔室内或者在更上游。一个或者多个电线从感应元件延伸并且穿过传感器主体进入到壳体的内部腔室中。将壳体的内部腔室与环境分隔开使得内部腔室内的任何燃烧和/或爆炸不大可能延伸到环境中。
[0006]至少一些已知检测系统使用热固化环氧密封剂将一个或者多个电线密封至传感器的主体，以试图防止内部腔室内的任何燃烧和/或爆炸通过一个或者多个电线与传感器主体之间的接口(即，沿着一个或者多个电线穿过传感器主体的路径)延伸到环境中。但是，随着时间的过去，这种热固化环氧密封剂可能损失与传感器主体的粘合性(例如由于环氧树脂和传感器主体的不同材料的疲劳、环境暴露和/或化学暴露和/或不同热膨胀和热收缩)。另外，热固化环氧密封剂可能具有关于环氧树脂的密度和/或热膨胀系数的耐受性问题(例如由于材料复合、混合和/或后固化温度的处理变化)。热固化环氧树脂的粘合性损失和/或耐受性问题可能使得热固化环氧树脂无法维持一个或者多个电线与传感器主体之间的接口处的密封，这可能使壳体的内部腔室内的爆炸和/或燃烧能够延伸到环境中。因此，使用热固化环氧密封剂将一个或者多个电线密封至传感器主体可能在爆炸性和/或可燃性环境中带来安全性问题。
【发明内容】
[0007]在实施例中，传感器的检测器头组件包括具有延伸纵向长度的内部通道的检测器主体。检测器主体配置为容纳包括感测元件的传感器盒。检测器头组件包括具有导体的电线。电线延伸到检测器主体的内部通道中使得导体的端部配置为操作地连接至感测元件。检测器头组件包括具有大体上柔性密封剂的电线密封件，该大体上柔性密封剂容纳在检测器主体的内部通道内。大体上柔性密封剂配置为在装配检测器头组件期间沿着内部通道的纵向长度纵向地压缩，使得大体上柔性密封剂移动到电线与检测器主体之间的一个或者多个空隙中并且填充该空隙以用于将电线密封至检测器主体。
[0008]在实施例中，传感器的检测器头组件包括具有延伸纵向长度的内部通道的检测器主体。检测器主体配置为容纳包括感测元件的传感器盒。检测器头组件包括具有导体的电线。电线延伸到检测器主体的内部通道中使得导体的端部配置为操作地连接至感测元件。检测器头组件包括具有大体上柔性密封剂的电线密封件，该大体上柔性密封剂容纳在检测器主体的内部通道内。大体上柔性密封剂配置为当暴露于爆炸性气体压力或者爆炸性蒸气压力中的至少一个时在动态压力下流动以使电线与检测器主体之间的密封压力增大。
[0009]在实施例中，检测器组件包括具有内部腔室的安装结构以及配置为安装至安装结构的传感器。传感器包括具有延伸纵向长度的内部通道的检测器主体。检测器主体配置为容纳包括感测元件的传感器盒。检测器主体配置为安装至安装结构以使得内部通道与安装结构的内部腔室连通。传感器包括具有导体的电线。电线从安装结构的内部腔室延伸并且进入到检测器主体的内部通道中以使得导体的端部配置为操作地连接至感测元件。传感器包括具有大体上柔性密封剂的电线密封件，该大体上柔性密封剂容纳在检测器主体的内部通道内。大体上柔性密封剂配置为在装配检测器头组件期间沿着内部通道的纵向长度纵向地压缩，使得大体上柔性密封剂移动到电线与检测器主体之间的一个或者多个空隙中并且填充该空隙以用于将电线密封至检测器主体。
【附图说明】
[0010]图1图示具有气体或者蒸气传感器和端盖的检测器头组件的扩展视图。
[0011]图2图示示出了防爆壳体内装配的检测器头电线密封部件的截面视图。
[0012]图3是检测器组件的实施例的透视图。
[0013]图4是图3所示检测器组件的传感器的实施例的分解透视图。
[0014]图5是图3所示检测器组件的横截面视图。
[0015]图6是图4所示传感器的横截面视图，图示了传感器的大体上柔性密封剂的实施例的移动的实施例。
【具体实施方式】
[0016]本发明包括供大气中可能存在爆炸性气体或者蒸气的潜在危险区域使用的具有密封的电线引线的气体检测头以及其用于将检测器头组件中的布线密封在防爆壳体内的方法。因而，当检测器头安装在防爆外壳中时，电线密封件将不允许爆炸性气体或者蒸气穿透电线密封件。具有动态火焰通路电线密封件的防爆气体检测器头具有传感器连接器组件，该传感器连接器组件具有多个传感器连接电线。电线具有单个圆形实心导体。用随动件套筒压缩刚性密封剂之间的一定厚度的柔性密封剂，该随动件套筒具有防旋转销并且使用压紧螺母保持到防爆检测器头壳体中。
[0017]随着布线穿过检测器头壳体到防爆外壳内部的电子设备，本发明提供了来自(对)传感器连接器的布线的密封。本发明消除了对热固化环氧密封剂的使用，该热固化环氧密封剂易受到与壳体材料的粘合性损失(由于时间、不同材料的环境暴露、化学暴露和热膨胀及热收缩以及固化密封剂中密度和热膨胀系数的耐受性问题)的影响。本发明优选地利用高温刚性和柔性密封剂材料。
[0018]如图1和图2所示，本发明包括具有多个传感器连接电线14的传感器连接器组件12，该传感器连接电线具有单个圆形实心导体和一定厚度的聚合物绝缘材料。用保持环10将传感器连接器组件12保持在检测器头壳体28中。通过使电线滑动穿过柔性密封剂16和刚性密封剂18中的预成型孔直到安置在检测器头壳体28中，从而将连接电线14密封至检测器头壳体28。通过压缩刚性密封剂18之间的柔性密封剂16实现围绕电线的密封。优选地，柔性密封剂16包括半刚性或者膨胀聚合物(诸如聚四氟乙烯(Teflon))、弹性体(诸如，但不限于，天然橡胶、石墨、异戊二烯、苯乙烯-丁二烯、丁基、乙烯丙烯、腈、氯丁橡胶、氯磺化聚乙烯、硅酮、氟硅酮以及其它类似的合成物)。最优选地，柔性密封剂是具有耐腐蚀抑制剂的牌号GHA-J的预成型石墨。优选的刚性密封剂包括例如，但不限于，聚合物聚四氟乙烯(Teflon)、聚苯硫醚、聚砜、聚醚砜、聚醚醚酮、聚醚酰亚胺、聚苯醚、陶瓷、有和没有保护性涂层的金属以及其它类似的合成物。优选地，刚性密封剂是陶瓷Al2O3，至少96%纯。又更优选地，本发明包括石墨柔性密封剂16和刚性陶瓷密封剂18。最优选地，本发明包括具有耐腐蚀抑制剂的预成型石墨(牌号GHA-J)柔性密封剂16和陶瓷Al2O3 (至少96%纯)刚性密封剂18。借助于随动件套筒20将密封剂16、18压缩在壳体28中。当压紧螺母24旋进检测器头壳体28中时，随动件套筒20被压紧螺母24推动。这通过向压紧螺母24施加旋转扭矩进行控制，直到柔性密封剂16围绕布线14和刚性密封剂18流动，填充检测器头壳体28中的密封剂腔体与电线之间的空隙。当经受爆炸性气体压力或者爆炸性蒸气压力时，柔性密封剂10在动态压力下流动，该动态压力提供密封压力的增大。
[0019]当经受爆炸性故障情况时，柔性密封剂16在动态压力下流动，该动态压力提供密封压力的增大。该受控的动态压缩密封设计在爆炸压力高达6000psi (413.685巴)的情况下允许在防爆外壳中在从_40°C到+85°C的工作温度下利用检测器头组件。
[0020]随动件套筒20由防旋转销22夹持而不能旋转。为了防止对如从组件流出的连接布线14上的聚合物绝缘材料的损坏，将橡胶套筒26装配在连接布线上，并且压到并且保持在压紧螺母24中的孔中。
[0021]优选地，如图1和2所示，本发明包括具有动态火焰通路电线密封件的气体检测器头，该气体检测器头具有气体传感器连接器组件12。具有动态火焰通路电线密封件的气体检测器头具有有多个传感器连接电线的传感器连接器组件，该传感器连接电线14具有单个圆形实心导体和一定厚度的聚合物绝缘材料，更优选地具有预成型柔性密封剂16，又更优选地具有刚性密封剂18之间的预成型柔性密封剂，以及最优选地用随动件套筒20压缩。随动件套筒20优选地具有防旋转销22，该随动件套筒更优选地保持到检测器头壳体28中，其最优选地用压紧螺母24保持。
[0022]尽管此处已经描述了本公开的某些实施例，但是本公开并不旨在限制于此，因为本公开旨在像本领域将允许的范围一样宽泛并且说明书被同样地阅读。因此，上面的描述不应该被看作限制性的，而仅仅作为具体实施例的例证。本领域技术人员将预见附加于此的权利要求的范围和精神内的其它修改。
[0023]图3是检测器组件110的实施例的透视图。检测器组件110包括传感器112和安装结构114。如图3所示，传感器112安装至安装结构114，使得传感