用於現場設備的套環型蓋和外殼組件的製作方法

2023-05-09 23:27:51 1

專利名稱：用於現場設備的套環型蓋和外殼組件的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及封裝的電子組件和相關製造方法，並且更具體地，涉及具有可移除蓋的防爆現場設備及其製造方法。
背景技術：
可以包括工業過程變送器、控制器等的現場設備用在多種環境中的工業過程設施中。例如，現場設備可以包括傳感器，以感測壓力、溫度、振動、流量或者幾乎任何與工業過程相關的其它參數，和/或可以包括致動器或者管理、控制或者以其它方式與工業過程相互作用的其它設備。很多工業過程設施位於腐蝕環境中，或者可能經受火、爆炸或者振動的風險，並且因此現場設備必須一般被構造以防爆並且以其它方式能夠合適地經受操作環境條件。現場設備可以無線或者使用硬線連接與控制室、其它設備等等通信，以幫助提供工業過程管理。典型地，現場設備安裝在期望的位置處並且由操作者在安裝位置處使用編程設備配置。然而，這種編程設備可能昂貴，並且必須被傳送到安裝位置由操作者使用。然而， 期望能夠在不需要移除變送器蓋的情況下配置現場設備，因為蓋可能難以移除並且然後重新安裝，並且蓋移除不期望地暴露變送器的內部區域至環境。因此期望提供適合與現場設備一起使用的本地操作者界面。現場設備典型地採用可拆除地固定到變送器外殼的帶螺紋的蓋以提供防爆殼體。 然而，如果蓋物理地接觸敏感電路或者相關結構(例如，承載LOI電路的顯示屏)，當將蓋與變送器外殼結合(或者脫離)時施加的扭矩以及在操作過程中遭受的振動或者震動可能干擾、損壞或者甚至破壞敏感電路。為此原因，在為具有位於蓋附近的LOI元件的現場設備提供本地操作者界面(LocalOperator Interface,L0I)方面，傳統的帶螺紋的蓋是有問題的。圖1是現有技術的活管接組件(pipe union assembly) 20的分解透視圖(可從明尼蘇達州Chanhassen的羅斯蒙德公司獲得，如部分No. 00079-0288-0001)，其滿足國際電工委員會(IEC)標準60079-1 (2007)的防爆要求。組件20包括第一管接頭22、第二管接頭 24和套環26。第一和第二管接頭22和M —般為用於連接鄰近管道、導管等等的末端開口的圓筒形構件。第一和第二管接頭22和M具有匹配的鋸齒狀突起觀(第一管接頭上的鋸齒狀突起觀在圖1中不可見)，其結合以形成防爆火焰通路。套環沈可以圍繞第二管接頭 24定位，抵靠第二管接頭M的肩部30，並且擰在第一管接頭22上，以推動第二管接頭M 與第一管接頭22結合。組件20允許第一管接頭22和第二管接頭M之間的旋轉。

實用新型內容根據本實用新型的現場設備組件，包括外殼體、安裝到外殼體並且至少部分地定位在外殼體內的第一電路子組件、具有肩部的第一蓋底座、定位在第一蓋底座和外殼體上的相匹配的火焰通路限制結構、配置為套設在第一蓋底座上並且允許相對於第一蓋底座旋轉的第一帶螺紋的套環、以及固定到第一蓋底座的第二電路子組件。第一帶螺紋的套環螺紋地結合外殼體，並且包括與第一蓋底座的肩部結合以將第一蓋底座固定到外殼體的結合結構。第二電路子組件包括電連接器，該電連接器配置用於與外殼體內的匹配電連接器線性插入結合以電連接第一電路子組件和第二電路子組件。

圖1是現有技術防爆活管接的爆炸透視圖。圖2A是說明根據本實用新型的現場設備系統的第一實施方式的結構圖。圖2B是說明根據本實用新型的現場設備系統的第二實施方式的結構圖。圖2C是說明根據本實用新型的現場設備系統的第三實施方式的結構圖。圖3是用於根據本實用新型的現場設備的蓋和外殼組件的分解透視圖。圖4是沿著圖3的線4-4獲得的現場設備的一部分的截面圖。圖5是現場設備的一部分的截面圖，說明防旋轉結構的實施方式。圖6是現場設備的蓋組件的部分的橫截面圖。圖7是說明組裝用於根據本實用新型現場設備的蓋和外殼組件的方法的流程圖。雖然上述附圖闡明了本實用新型的幾個實施方式，如在討論中所提及，其它實施方式也是可以預期的。在所有情況中，本公開以代表性而非限制性的方式呈現本實用新型。 應理解，本領域技術人員可能想出落入本實用新型的範圍和精神內的多個其它修改和實施方式。附圖可以不按比例繪製。相同附圖標記在整個附圖中從始至終表示相同部件。
具體實施方式
諸如工業過程變送器和控制器的現場設備通常使用在暴露設備到腐蝕、火、爆炸、 振動和其它極端條件的環境中。為此原因，使用在工業過程設施中的現場設備被特別地構造，從而其可以合適地經受預期的操作條件。最後，現場設備典型地具有由耐久鑄件和機加工金屬材料製造的粗糙外殼，帶有螺紋地連接(即，旋上)的蓋。蓋可以包括定位在本地界面子組件上的透明部分。為了滿足防爆要求，透明部分通常設置為相當厚(例如，約9mm或者更多)的玻璃片。期望有輸入到現場設備，該現場設備可以在不從外殼移除蓋並且暴露現場設備的內部到環境的情況下被致動。用具有一個或多個傳導板(或者按鈕)的觸摸電路通過形成蓋透明部分的諸如玻璃或者塑料之類的電介質材料感測電容信號是可能的。觸摸電路的傳導板和人手指(或者其它附屬肢體)形成由形成蓋透明部分的電介質分開的電容器。電容測量的信號強度與電介質相關，更好的信號檢測結果源自具有較高電介特性的分離材料。 為此原因，蓋的相對厚的透明部分對信號強度來說是不期望的。而且，在電容器中的任何空氣間隙將進一步地減少信號強度，從而空氣量應被最小化以保持可接受的信號水平。因此， 期望減少或者消除觸摸電路和蓋的玻璃之間的空氣間隙，並且相對地精確地控制任何這種空氣間隙。然而，因為現場設備典型地具有帶螺紋的蓋，其期望用於滿足防爆要求，當蓋與變送器外殼結合(或者脫離)時施加的扭矩可能干擾、損壞或者甚至破壞敏感顯示器、觸摸和/或其它電路(如果蓋接觸那個電路)。如果電路與蓋物理接觸，振動也可以導致類似損壞，而且，傳統帶螺紋的蓋的連接使其難以控制觸摸電路和蓋的透明部分之間的空氣間隙。 蓋和連接到外殼的電路之間的公差難以控制，並且將電子電路安裝到相對於外殼旋轉的帶螺紋的蓋對於在電路和外殼中的非旋轉組件之間進行電連接來說產生了問題。應注意，雖然可用除了電容類型以外的觸摸界面(touch interface)，但某些其它類型的觸摸界面不適於在典型的工業過程環境中使用。例如，採用可變形觸摸層的觸控螢幕可能不適於保持防爆現場設備殼體。大體上，本實用新型提供現場設備系統和組裝方法，其允許將敏感電子電路安裝到蓋，蓋固定至相關外殼以形成防爆和防火殼體同時減少損壞電子電路的風險。配置用於用匹配電連接器的線性插入的一個或多個一般非旋轉電連接器可被用來在由蓋承載並且連接到蓋的電路與由外殼承載並且連接到外殼的電路之間進行適當的電連接。可以通過適當的防旋轉結構將蓋固定為不相對於外殼旋轉。套環可以與外殼和蓋結合(例如，螺紋地結合)以相對於外殼保持蓋。蓋可以包括接觸套環的肩部部分，從而套環施加作用力以將蓋保持在外殼上。套環可以相對於外殼並相對於蓋旋轉，同時蓋可以保持為相對於外殼旋轉地固定。限制諸如鋸齒狀突起之類的結構的匹配火焰通路(flame path)位於蓋和外殼的配合面上以在這些元件之間提供合適地防爆火焰通路。在一些實施方式中，可以為給定現場設備提供根據本實用新型的多個蓋組件，如將電子電路設置在給定變送器外殼的相對端處的蓋中。考慮如下討論和附圖，本實用新型的多個特徵和益處將被理解。圖2A-2C示意地說明本實用新型的多個可替換的實施方式，雖然應理解其它的實施方式是可能的。與圖2A-2C的實施方式相關的本實用新型的附加細節顯示在將被討論的圖3-7中。圖2A是說明現場設備系統40的第一實施方式的結構圖，現場設備系統40包括現場設備42，其被定位為與可以與現場設備42通信的工業過程44和控制室46相互作用。現場設備42包括外殼48、蓋50A和50B、套環52A和52B、控制電路M、傳感器/致動器56、電子元件子組件58A和58B、以及電連接器60A，60B, 62A和62B。控制室46可以包括顯示器、處理器、存儲器、資產管理或者控制軟體(例如，可從明尼蘇達州 Chanhassen 的 Emerson Process Management 獲得的 AMS 套件禾口PlantWeb 軟體)，以及用於管理和控制工業過程44和用於收集和分析來自現場設備42的數據的其它組件。控制電路M固定到外殼48並且至少部分地位於外殼48內。而且，控制電路M 可操作地連接到電子元件子組件58A和58B兩者，並且可以包括傳統配置的一個或多個處理器。應注意，在可替換的實施方式中，如果期望用於特定應用，控制電路M可以實現為多個離散電路子組件。例如，可以與用於與控制室46和傳感器/致動器56通信的接線板電路(未顯示)分離地設置控制電路。傳感器/致動器56被定位以與工業過程44相互作用。在各種實施方式中，傳感器/致動器56可以被配置以感測壓力、溫度、振動、流量或者與工業過程44相關的幾乎任何其它參數，和/或可以包括致動器或者管理、控制或以其它方式與工業過程44相互作用的其它設備。控制電路M電連接到傳感器/致動器56，並且可以是任何適當的配置，用於控制傳感器/致動器56的操作、收集數據、處理數據等等。現場設備42可以與控制室46通信。現場設備42和控制室46之間的通信可以是通過任何適當的無線或者硬線連接。而且，與控制室46的通信可以是直接的，或者通過任何數量的中間設備的網絡(未顯示)。控制電路M可以幫助管理和控制到現場設備42的通信和來自現場設備42的通信。[0025]在圖示的實施方式中，電子元件子組件58A和58B連接到並且分別地由蓋50A和 50B承載，諸如用適當的固定件。電子元件子組件58A和58B每個本質上可以提供任何期望的功能性。例如，在一個實施方式中，電子元件子組件58A可以提供具有顯示和觸摸界面性能的本地操作者界面(LOI)，並且電子元件子組件58B可以為被連接的電路提供瞬態保護。在可替換的實施方式中，幾乎任何類型期望的電路可以被提供在電子元件子組件58A 和58B的任何一個中。在圖示的實施方式中，電子元件子組件58A包括電連接器60A，並且電子元件子組件58B包括電連接器62A。電連接器60B和62B被設置以允許分別地與電連接器60A和62A 選擇性地匹配結合，以在電子元件子組件58A和58B與控制電路M之間提供合適的電連接。雖然在圖示的實施方式中，電連接器60B和62B顯示為位於外殼48中的、與控制電路 54分開但是可操作地連接到控制電路M的離散組件，但在其它實施方式中，電連接器60B 和62B可以與控制電路M結合或者具有任何其它適當的配置。在一個實施方式中，電連接器60A，60B, 62A和62B可以每一個是傳統針類型電連接器(例如，10-針連接器等等)，其允許通過將一個元件(例如，電連接器60A)大致線性插入匹配連接器(例如，電連接器60B) 而產生一個或多個離散的電連接。通過每個電連接器產生的離散電連接的數量可以根據特定應用的需要改變。在其它實施方式中，可以採用其它類型線性插入電連接器，以及可以以除了線性動作之外的方式形成電連接的其它類型電連接器。套環52A和52B可以配置為帶螺紋的套環，用於分別將蓋50A和50B可拆除地固定到外殼48。蓋50A和50B可以被定位在外殼48上，例如，在外殼48中的不同開口處，並且可以通過套環52A和52B分別與蓋50A和50B並與外殼48的結合而被保持在外殼48上。 防爆火焰通路和環境密封件(為簡化，在圖2A中未顯示環境密封件)可以設置在蓋50A和 50B與外殼48之間，從而現場設備42產生密封和防爆殼體。在一些實施方式中，合適的防旋轉結構可以結合在每個蓋50A和50B與外殼48之間以限制或者防止蓋50A和50B相對於外殼48的旋轉。當電子元件子組件分別固定到蓋50A和50B並且控制電路M固定地固定到外殼48時，這又可以幫助限制或者防止電子元件子組件58A和58B相對於控制電路討的旋轉。在多種實施方式中，防旋轉結構可以是電連接器60A，60B，62A和62B或者火焰通路限制結構，或者可以是附加結構(未顯示在圖2A中)，諸如包括花鍵、鍵、針、楔形榫頭、凸起、系鏈等等的附加結構。在其它實施方式中，適當的保持結構(未顯示)可以被提供以分別地相對於蓋50A 和50B保持套環52A和52B。例如，套環52A和52B每一個可以被分別地捕獲在蓋50A和 50B上的停止件和肩部之間，同時仍然允許相對於蓋50A和50B的旋轉或者其它合適的運動。當蓋50A和/或50B從外殼48移除並且然後由操作者再結合時，這種配置將幫助減少套環52A和52B將被丟失或者遺忘的風險。現場設備42可以包括沒有特別地顯示在圖2A中的附加元件。例如，可以設置適當的環境密封件，並且根據需要可以包括附加電路。而且，將理解，現場設備42的特定配置可以根據特定應用的需要而改變。圖2B是說明現場設備系統40』的第二實施方式的結構圖(還特別參見圖3)。現場設備系統40』的配置大體類似於關於圖2A說明的現場設備系統40的配置。然而，系統 40』包括承載電子元件子組件58A的蓋50A，以及不承載任何電子元件的傳統帶螺紋類型的蓋50C。蓋50A可以包括透明蓋片66，從現場設備42，外側的有利點通過透明蓋片66可見電子元件子組件58A的至少一部分。防爆火焰通路限制結構可以設置在蓋50A和外殼48 之間。防爆火焰通路可以以已知方式通過蓋50C和外殼48之間的帶螺紋的結合形成，和/ 或形成為具有類似於為蓋50A設置的防爆火焰通路限制結構。在圖2B中圖示的實施方式中，電子元件子組件58A限定有本地操作者界面(LOI) 並且包括電連接器60A、數字顯示器電路68和觸摸電路70。數字顯示器電路68和觸摸電路 70兩者各自的一部分都可以鄰近於透明蓋片66定位並且通過透明蓋片66是可見的。觸摸電路70可以是任何適當的配置以能夠由操作者觸摸致動，並且數字顯示器電路68可以被配置為具有可選背光照明功能性的一個或多個液晶顯示器(LCD)，或者為能夠產生視覺輸出的任何其它類型數字顯示器(可替換地，可以設置模擬顯示器)。在一個實施方式中，觸摸電路70提供由電子傳導板(或者按鈕)限定的一個或多個觸摸可致動區域，用於與操作者的定位在觸摸電路70的任何這些區域附近的附屬肢體(例如，手指)一起選擇性地形成電容器。那樣，觸摸電路70可以以已知方式提供電容式觸摸致動。應理解，如期望用於特定應用，限定觸摸電路70的觸摸可致動區域的傳導板或者按鈕可以具有任何適當的配置。 在一個實施方式中，觸摸電路70可以具有支撐在玻璃層上的基本透明的電跡線(例如，由銦錫氧化物材料形成)，觸摸電路70的至少一部分定位在數字顯示器電路68上(即，在頂部上)，從而通過觸摸電路70可見數字顯示器電路68。這允許數字顯示器電路68實質上顯示任何信息，並且用於觸摸電路70的觸摸可致動區域以接收與在觸摸電路70的每個按鈕處顯示的信息相關的多種不同輸入。那樣，電子元件子組件58A提供動態操作者界面，該動態操作者界面可以在相對小區域內顯示多種信息並且接收多種輸入。本領域技術人員將理解，如果期望用於特定應用，可以通過電子元件子組件58A提供任何適當的菜單和顯示布局。在一些實施方式中，觸摸電路70和數字顯示器電路68每一個可以具有晶片在玻璃上(Chip-on-Glass，COG)配置。應注意，在可替換的實施方式中，觸摸電路70和數字顯示器電路68可以彼此鄰近定位，或者定位成代替直接地在彼此的頂部上的其它布置。因為數字顯示器電路68和觸摸電路70可能是對與其它目標接觸敏感的，電子元件子組件58A可以以限制或者防止相對移動(例如，旋轉)的方式固定地安裝到蓋50A。現場設備42』可以包括沒有特別地顯示在圖2B中的附加元件。而且，應理解，如果期望用於特定應用，現場設備42』的特定配置可以變化。圖2C是說明現場設備系統40」的第三實施方式的結構圖。現場設備系統40」的配置大致類似於關於圖2B說明的現場設備系統40』的配置(其又類似於關於圖2A說明的現場設備系統40)。然而，在系統40」中，現場設備42」包括承載提供瞬態電氣保護(而不是如系統40』的L0I)的電子元件子組件58B的蓋50B。瞬態電氣保護幫助防止來自在環線上通過閃電、焊接、重的電氣設備、開關裝置等等導致的瞬態對現場設備42」的損壞。在圖2C 所示的實施方式中，電子元件子組件58B包括瞬態保護電路74和電連接器62A。來自控制室46的電源可以在到達控制電路M等等之前途經瞬態保護電路74。電子元件子組件58B 可以以限制或者防止相對移動(例如，旋轉)的方式固定地安裝到蓋50B。如圖所示，附加蓋50C設置用於現場設備42」。應理解，可以以可替換的實施方式設置任何期望配置的一個或多個附加蓋，或者蓋50C可以省略。瞬態保護電路74可以具有任何期望的配置。例如，瞬態保護電路可以包括具有任何期望的配置的下述元件中的一個或多個連接到地的閃電放電管、用於限制到電路中的二極體的電荷的一對電阻器、對電荷進行整流的低電容二極體、一個或多個瞬態吸收體(例如，可從美國康奈提格州Shelton市的Vishay Americas獲得的相互相對的齊納 (Zener) 二極體的Transorb 組件)/或者其它已知瞬態保護元件。在一些實施方式中，瞬態保護電路74可以具有在現有技術中已知的配置，諸如在Rosemount 470TM瞬態保護器設備(可從明尼蘇達州的Chanhassen的Emerson Process Management獲得)中使用的， 或者如在共同受讓未決美國專利申請公開號No. 2010/0123591A1中公開的。因為瞬態保護電路的元件可能相對地大，至少與典型的現場設備的外殼可相比， 因此難以將該電路容納在外殼的有限空間約束內。通過將瞬態保護電路74安裝到蓋50B， 蓋50B可以被放大或者以其它方式配置以容納瞬態保護電路74，而不幹擾外殼48內的元件或者不要求放大或者重新設計外殼48，並且不需要分開的添加瞬態保護設備殼體。現場設備42」可以包括在圖2C中沒有特別顯示的附加元件。而且，應理解，如果期望用於特定應用，現場設備42」的特定配置可以變化。圖3是之前關於圖2B說明的類型的現場設備42』的一部分的分解透視圖，雖然本領域技術人員將認識到，圖3中描述的特徵也將容易地應用到其它實施方式中(諸如圖2A 和2C的那些)。為簡化，蓋50A和外殼48中的電路和其它內部元件在圖3中未顯示。如圖3所示，現場設備42，包括外殼48、蓋50A和50C、套環52A和密封件80A和 80Co在圖示的實施方式中，外殼48具有近似圓筒形形狀，中央段具有減少的直徑。外殼48 的相對端通向兩個內部室(僅僅一個開口和室在圖3中可見)，這兩個內部室可以由內部壁 82分開(雖然可以設置適當的穿過內部壁82的電子饋通)。通向外殼48的至少一個內部室的一個或多個管頸84可以被設置用於合適的導管連接，和/或用於安裝現場設備42』，以與工業過程44相互作用(參見圖2B)。螺紋85可以設置在外殼48上。外殼48可以由金屬材料或者其它合適的材料製成。如圖3所示，密封件80A和80C分別地定位在外殼48與蓋50A和50C之間。在圖示的實施方式中，密封件80A和80C配置為傳統0形環型密封件，其可以在外殼48與蓋50A 和50C之間產生流體環境密封。凹槽86可以設置在外殼48和/或蓋50A和50C中以接收密封件80A和80C。在圖示的實施方式中，套環52A具有大致環狀形狀，並且可以包括螺紋88和肩部 90 (或者結合結構)，螺紋88和肩部90中的每一個可以沿著套環52A的內部或者向內朝向表面定位。而且，套環52A可以包括適當的結構以允許用於旋轉套環52A的適當工具(諸如板手)的結合。套環52A可以由金屬材料或者其它合適的材料製成。在圖示的實施方式中，套環52A被配置套設在蓋50A上，套環52A的螺紋88結合外殼48的螺紋85。在其它實施方式中，適當的保持結構(未顯示)，諸如停止件，可以被設置以幫助圍繞蓋50A保持套環 52A(在軸向方向)，同時還允許套環52A相對於蓋50A旋轉。如在圖3所示的蓋50A包括底座92和固定到底座92的透明蓋片66。在圖示的實施方式中，透明蓋片66定位在底座92的中心區域處。底座92可以由金屬材料製成，並且透明蓋片66可以由約9mm或者更厚的玻璃製成，以滿足防爆要求。電子元件子組件58A(為簡化在圖3未顯示)可以固定到底座92，並且被定位為通過透明蓋片66是至少部分地可見的(參見圖6)。在可替換的實施方式中，透明蓋片66可以省略並且蓋50A整體地形成為底座92。肩部94可以設置在底座92上，並且可以位於蓋50A的外部或者向外朝向表面上， 在蓋50A的周變處。當套環52A與外殼48結合時，蓋50A上的肩部94和在套環52A上的肩部90被配置為以物理接觸的方式彼此抵靠，從而套環52A通過各自肩部90和94傳輸結合作用力到蓋50A以幫助推動蓋50A靠著外殼48。當套環52A被旋轉時，肩部90和94可以彼此相對滑動。如圖3所示，蓋50C包括螺紋96，其可以與外殼上的螺紋85結合。蓋50C可以由金屬材料製成。在圖示的實施方式中，蓋50C不包括透明部分並且不承載電子元件子組件。蓋50A和50C位於外殼48的相對端處，在到外殼48的內部室的開口處。蓋50A 和50C以及外殼48中的每一個可以包括火焰通路限制結構96A-96D (蓋50A上的火焰通路限制結構96A和外殼上的火焰通路限制結構96D在圖3中不可見)。蓋50A和外殼48上的火焰通路限制結構96A和96B分別被配置為用於匹配結合以在其間形成防爆火焰通路。同樣地，蓋50C和外殼48上的火焰通路限制結構96C和96D分別被配置為用於匹配結合以在其間形成另外的防爆火焰通路。在一個實施方式中，火焰通路限制結構96A-96D可以被配置為多個同中心的、環狀鋸齒狀突起。圖4是沿著圖3的線4-4獲得的現場設備42』的一部分的放大截面圖，將火焰通路限制結構96A和96B的實施方式顯示為位於環境密封件80A徑向以向的軸向地面對的鋸齒狀突起。火焰通路限制結構96A大致鄰近於肩部94定位(在相反方向面對)，並且火焰通路限制結構96B大致鄰近螺紋85和密封件80A定位。如在圖4中所示，火焰通路限制結構96A和96B包括五個完全結合的鋸齒狀突起。雖然，在可替換的實施方式中可以設置較多或較少數量的鋸齒狀突起，但在某種應用中，期望具有至少五個鋸齒狀突起以合適地防爆。火焰通路限制結構96A和96B的鋸齒狀突起可以具有齒距T和夾角α。在一些實施方式中，齒距T可以是彡1.25mm(0.05英寸)並且夾角α可以是約60° (+/-5° )，每個火焰通路限制結構96Α和96Β的鋸齒面的總(徑向)寬度約為8. 255mm(0. 325英寸)。因為防爆火焰通路通過限制結構96A和96B設置，因此螺紋85和88不需要提供防爆火焰通路，並且因而僅僅需要設置相對少量的圈數。螺紋85和88的少量圈數可以允許採用套環52A和外殼48的有限次數的旋轉將套環52A結合到外殼48，這可以允許更快的
糹口口。應注意，在其它實施方式中，除了鋸齒狀突起以外的其它類型火焰通路限制結構可以與本實用新型聯合使用。例如，可以使用與IEC標準60079-1 (2007)兼容的任何火焰通路限制結構。鋸齒狀火焰通路限制結構96A和96B僅以示例而非限制的方式顯示在圖3 和4中。圖5是現場設備42』的部分的截面圖，說明防旋轉組件的實施方式。如在圖5中顯示，蓋50A (例如，蓋50A的底座92)包括第一防旋轉結構100，並且外殼48包括第二防旋轉結構102。第一和第二防旋轉結構100和102可以彼此結合以限制或者防止蓋50A與外殼48之間的旋轉。第一和第二防旋轉結構100和102可以定位在外殼48和蓋50A的相對表面處或者附近。在圖示的實施方式中，第一防旋轉結構100配置為花鍵並且第二防旋轉結構102配置為能夠接受花鍵的凹槽。在可替換的實施方式中，花鍵可以在外殼48上並且凹槽在蓋50A上。而且，在另一個可替換的實施方式中，第一和第二防旋轉結構100和102可以被配置為任何適當的花鍵、鍵、針、楔形榫頭、凸起、系鏈或者其它防旋轉結構或者多個結構。圖6是現場設備42』的蓋50A的一部分的橫截面圖。如在圖6中所示，電子元件子組件58A由罩110承載，並且鄰近於透明蓋片66定位。在圖示的實施方式中，間隙G限定在透明蓋片66的內部表面和電子元件子組件58A之間。罩110可以接觸透明蓋片66並且幫助控制間隙G的尺寸。在一個實施方式中，間隙G至少約0. 254mm(0. 01英寸)，雖然在可替換的實施方式中，間隙G的尺寸可以較大或者較小。罩可以由聚合物或者其它合適的材料製成。如用適當的固定件將電子元件子組件58A固定到罩110，並且罩110又可以被固定到底座92 (在圖6中未顯示)。以這種方式，底座92、透明蓋片66、電子元件子組件58A 和罩110可以彼此相對可旋轉地固定。在圖示的實施方式中，電連接器60A是銷釘型連接器，其可以以大致線性插入動作與匹配連接器(未顯示)結合。在圖6中，電連接器60A和電子元件子組件58A的剩餘部分之間的可操作連接僅僅被示意地顯示。本領域技術人員將理解，可以使用諸如硬線、柔性電路等等的任何適當的電連接來形成可操作連接。圖7是流程圖，說明組裝用於現場設備的蓋和外殼組件的方法。在圖7中圖示的方法適於組裝圖2A所示類型的現場設備，雖然該方法也容易地應用到現場設備的其它實施方式。在圖7中圖示的方法可以使用於現場設備的原始製造，用於重新安裝現有現場設備，或者用於為在現場使用的現場設備提供維護。首先，如圖7所示，第一蓋相對於外殼中的開口定位(步驟200)，典型地，第一蓋保持與外殼物理接觸。第一防旋轉結構結合在第一蓋和外殼之間(步驟202)，並且第一電連接形成在由第一蓋承載的電子元件和由外殼承載的電路之間(步驟204)。形成第一電連接的步驟(步驟204)可以在沒有相對於外殼(和其相關電路)旋轉第一蓋(和其相關電子元件)的情況下完成，諸如通過在兩個相關聯的連接器元件之間使用大致線性連接動作。第一套環然後結合到外殼(步驟206)。第一套環的結合可以螺紋結合。防爆火焰通路形成在第一蓋和外殼之間(步驟208)。而且，第一套環施加作用力到第一蓋以推動第一蓋靠著外殼(步驟210)。另外地，第二蓋相對於外殼中的另一開口定位(步驟300)，典型地第二蓋保持與外殼物理接觸。第二防旋轉結構結合在第二蓋和外殼之間(步驟302)，並且第二電連接形成在由第二蓋承載的電子元件和由外殼承載的電路之間(步驟304)。形成第二電連接的步驟(步驟304)可以在沒有相對於外殼(和其相關電路)旋轉第二蓋(和其相關電子元件)的情況下完成，諸如通過在兩個相關聯的連接器元件之間使用大致線性連接動作。第二套環結合到外殼(步驟306)。第二套環的結合可以是螺紋結合。防爆火焰通路形成在第二蓋和外殼之間(步驟308)。而且，第二套環施加作用力到第二蓋以推動第二蓋靠著外殼 (步驟310)。應注意，如果期望用於特定應用，圖7中圖示的方法的步驟可以以任何適當的順序執行。例如，包括第二蓋的步驟可以在涉及第一蓋的步驟之前、之後或者同時執行。而且， 在可替換的實施方式中，可以省略第二蓋以及所有相關組裝步驟。而且，可以以類似方式組裝附加蓋。也可以結合圖示的方法執行沒有特別地提及的附加步驟。本領域技術人員將會理解，本實用新型提供了多個優勢和益處。例如，本實用新型允許電子元件由與承載其它電路的外殼可拆除地結合的蓋承載。本實用新型在元件之間提供了相對簡單的、可靠的、容易使用的接口或界面，其幫助減少對柔性電路或者其它更複雜連接的需要。本實用新型還允許關於承載不同電子元件的不同蓋的模塊化，所述蓋可以根據需要選擇性地結合特定外殼，並且可以稍後在沒有改變外殼內電路的情況下被交換或者互換。這允許以簡單和容易實現的方式提供對由給定現場設備提供的功能性的擴展或者修改。而且，如果在外殼中由多個開口可用，則給定蓋和電子組件應被安裝到外殼中的任何開口。蓋承載本地操作者界面(LOI)，從而可以將LOI定位在提供更期望用於給定變送器的安裝的入口的任何開口處。考慮到本公開，本領域技術人員還可以認識到本實用新型的附加優勢和益處。 雖然本實用新型已經參照示意性實施方式公開，本領域技術人員將會理解，在沒有背離本實用新型的範圍的情況下，可以進行多種變化，並且用元件的等同物替換該元件。 另外，在沒有背離本實用新型的範圍的情況下可以進行任何修改，以使特定情況或者材料適合本實用新型的教導。因此，意圖是本實用新型不限於所公開的特定實施方式，而是，本實用新型將包括落入附後權利要求的範圍內的全部實施方式。例如，根據本實用新型的套環可以以任何適當的方式結合到其它元件，諸如套環和外殼之間的卡口式結合。
權利要求1.一種用於用在工業過程設施中的現場設備組件，所述組件包括 外殼體；第一電路子組件，安裝到外殼體並且至少部分地定位在外殼體內； 第一蓋底座，在第一蓋底座的周邊處具有肩部； 火焰通路限制結構，鄰近肩部定位在第一蓋底座上；定位在外殼體上的匹配火焰通路限制結構，其中第一蓋底座上的火焰通路限制結構結合外殼體上的匹配火焰通路限制結構；第一帶螺紋的套環，配置為套設在第一蓋底座上並且允許相對於第一蓋底座旋轉，其中第一帶螺紋的套環螺紋地結合外殼體，並且其中第一帶螺紋的套環包括結合結構，該結合結構與第一蓋底座的肩部結合以將第一蓋底座固定到外殼體；和固定到第一蓋底座的第二電路子組件，第二電路子組件包括電連接器，該電連接器配置為用於與外殼體內的匹配電連接器線性插入結合以在第一電路子組件和第二電路子組件之間形成電連接。
2.根據權利要求1所述的現場設備組件，還包括固定到第一蓋底座的透明蓋片，其中第二電路子組件的至少一部分通過透明蓋片是可見的。
3.根據權利要求2所述的現場設備組件，其中第二電路子組件包括 電容式觸摸電路，用於通過透明蓋片提供電容式觸摸致動；和數字顯示器電路，用於提供通過透明蓋片可見的數字顯示。
4.根據權利要求3所述的現場設備組件，其中電容式觸摸電路通過空氣間隙與透明蓋片分開。
5.根據權利要求1所述的現場設備組件，其中第二電路子組件包括 瞬態保護電路。
6.根據權利要求1所述的現場設備組件，還包括 第二蓋底座，在第二蓋底座的周邊處具有肩部；附加火焰通路限制結構，鄰近肩部定位在第一蓋底座上； 附加匹配火焰通路限制結構，定位在外殼體上；第二帶螺紋的套環，配置為套設在第二蓋底座上並且允許相對於第二蓋底座旋轉，其中第二帶螺紋的套環螺紋地結合外殼體，並且其中第二帶螺紋的套環包括結合結構，該結合結構與第二蓋底座的肩部結合以將第二蓋底座固定到外殼體，並且其中第二蓋底座上的附加火焰通路限制結構結合外殼體上的附加匹配火焰通路限制結構；和固定到第二蓋底座的第三電路子組件，第三電路子組件包括附加電連接器，該附加電連接器配置為用於與外殼體內的附加匹配電連接器線性插入結合以在第一電路子組件和第三電路子組件之間形成電連接。
7.根據權利要求6所述的現場設備組件，其中第二電路子組件包括用於提供通過透明蓋片可見的數字顯示的數字顯示器電路，並且其中第三電路子組件包括瞬態保護電路。
8.根據權利要求7所述的現場設備組件，其中第二電路子組件還包括 電容式觸摸電路，用於通過透明蓋片提供電容式觸摸致動。
9.根據權利要求1所述的現場設備組件，其中電連接器包括多針式電子連接器。
10.根據權利要求1所述的現場設備組件，還包括防旋轉結構，結合在第一蓋底座和外殼體之間以限制第一蓋底座相對於外殼體旋轉。
11.根據權利要求1所述的現場設備組件，還包括密封部件，鄰近於第一帶螺紋的套環定位，用於提供流體密封。
12.一種用於用在工業過程設施中的現場設備的蓋組件，所述蓋組件包括 蓋底座，在蓋底座的周邊處具有肩部；火焰通路限制結構，鄰近肩部定位在蓋底座上；帶螺紋的套環，配置為套設在蓋底座上並且允許相對於蓋底座旋轉，其中帶螺紋的套環包括結合結構，該結合結構用於結合蓋底座的肩部以將蓋底座固定到結合火焰通路限制結構的鄰近結構；和固定到蓋底座的電子元件子組件，電子元件子組件包括電連接器，該電連接器配置為用於與另一個電連接器線性插入結合以在其間形成電連接。
13.根據權利要求12所述的蓋組件，還包括固定到蓋底座的透明蓋片，其中電子元件子組件的至少一部分通過透明蓋片是可見的。
14.根據權利要求13所述的蓋組件，其中電子元件子組件包括 電容式觸摸電路，用於通過透明蓋片提供電容式觸摸致動；和數字顯示器電路，用於提供通過透明蓋可見的數字顯示。
15.根據權利要求12所述的蓋組件，其中電子元件子組件包括 瞬態保護電路。
專利摘要本實用新型公開了一種現場設備組件，包括外殼體、安裝到外殼體並且至少部分地定位在外殼體內的第一電路子組件、具有肩部的第一蓋底座、定位在第一蓋底座和外殼體上的相匹配的火焰通路限制結構、配置為套設在第一蓋底座上並且允許相對於第一蓋底座旋轉的第一帶螺紋的套環、以及固定到第一蓋底座的第二電路子組件。第一帶螺紋的套環螺紋地結合外殼體，並且包括與第一蓋底座的肩部結合以將第一蓋底座固定到外殼體的結合結構。第二電路子組件包括電連接器，該電連接器配置為用於與外殼體內的匹配電連接器線性插入結合以電連接第一電路子組件和第二電路子組件。
文檔編號H05K5/02GK202135426SQ20112025036
公開日2012年2月1日 申請日期2011年7月15日 優先權日2010年9月14日
發明者丹尼爾·賈斯廷·埃爾佐, 亞倫·安德魯·佩羅 申請人:羅斯蒙德公司