專利名稱：用于現(xiàn)場設(shè)備的套環(huán)型蓋和外殼組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及封裝的電子組件和相關(guān)制造方法，并且更具體地，涉及具有可移除蓋的防爆現(xiàn)場設(shè)備及其制造方法。
背景技術(shù)：
可以包括工業(yè)過程變送器、控制器等的現(xiàn)場設(shè)備用在多種環(huán)境中的工業(yè)過程設(shè)施中。例如，現(xiàn)場設(shè)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(yè)過程相關(guān)的其它參數(shù)，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(yè)過程相互作用的其它設(shè)備。很多工業(yè)過程設(shè)施位于腐蝕環(huán)境中，或者可能經(jīng)受火、爆炸或者振動的風(fēng)險，并且因此現(xiàn)場設(shè)備必須一般被構(gòu)造以防爆并且以其它方式能夠合適地經(jīng)受操作環(huán)境條件。現(xiàn)場設(shè)備可以無線或者使用硬線連接與控制室、其它設(shè)備等等通信，以幫助提供工業(yè)過程管理。典型地，現(xiàn)場設(shè)備安裝在期望的位置處并且由操作者在安裝位置處使用編程設(shè)備配置。然而，這種編程設(shè)備可能昂貴，并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(xiàn)場設(shè)備，因為蓋可能難以移除并且然后重新安裝，并且蓋移除不期望地暴露變送器的內(nèi)部區(qū)域至環(huán)境。因此期望提供適合與現(xiàn)場設(shè)備一起使用的本地操作者界面?，F(xiàn)場設(shè)備典型地采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(guān)結(jié)構(gòu)(例如，承載LOI電路的顯示屏)，當(dāng)將蓋與變送器外殼結(jié)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，在為具有位于蓋附近的LOI元件的現(xiàn)場設(shè)備提供本地操作者界面(Local Operator Interface,L0I)方面，傳統(tǒng)的帶螺紋的蓋是有問題的。圖1是現(xiàn)有技術(shù)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(huán)26。第一和第二管接頭22和M —般為用于連接鄰近管道、導(dǎo)管等等的末端開口的圓筒形構(gòu)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(jié)合以形成防爆火焰通路。套環(huán)26可以圍繞第二管接頭 24定位，抵靠第二管接頭M的肩部30，并且擰在第一管接頭22上，以推動第二管接頭M 與第一管接頭22結(jié)合。組件20允許第一管接頭22和第二管接頭M之間的旋轉(zhuǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的現(xiàn)場設(shè)備組件，包括外殼體、安裝到外殼體并且至少部分地定位在外殼體內(nèi)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(jié)構(gòu)、配置為套設(shè)在第一蓋底座上并且允許相對于第一蓋底座旋轉(zhuǎn)的第一帶螺紋的套環(huán)、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(huán)螺紋地
5結(jié)合外殼體，并且包括與第一蓋底座的肩部結(jié)合以將第一蓋底座固定到外殼體的結(jié)合結(jié)構(gòu)。第二電路子組件包括電連接器，該電連接器配置用于與外殼體內(nèi)的匹配電連接器線性插入結(jié)合以電連接第一電路子組件和第二電路子組件。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)防爆活管接的爆炸透視圖。圖2A是說明根據(jù)本發(fā)明的現(xiàn)場設(shè)備系統(tǒng)的第一實施方式的結(jié)構(gòu)圖。圖2B是說明根據(jù)本發(fā)明的現(xiàn)場設(shè)備系統(tǒng)的第二實施方式的結(jié)構(gòu)圖。圖2C是說明根據(jù)本發(fā)明的現(xiàn)場設(shè)備系統(tǒng)的第三實施方式的結(jié)構(gòu)圖。圖3是用于根據(jù)本發(fā)明的現(xiàn)場設(shè)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(xiàn)場設(shè)備的一部分的截面圖。圖5是現(xiàn)場設(shè)備的一部分的截面圖，說明防旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的實施方式。圖6是現(xiàn)場設(shè)備的蓋組件的部分的橫截面圖。圖7是說明組裝用于根據(jù)本發(fā)明現(xiàn)場設(shè)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發(fā)明的幾個實施方式，如在討論中所提及，其它實施方式也是可以預(yù)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(xiàn)本發(fā)明。應(yīng)理解， 本領(lǐng)域技術(shù)人員可能想出落入本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)的多個其它修改和實施方式。附圖可以不按比例繪制。相同附圖標記在整個附圖中從始至終表示相同部件。
具體實施例方式諸如工業(yè)過程變送器和控制器的現(xiàn)場設(shè)備通常使用在暴露設(shè)備到腐蝕、火、爆炸、 振動和其它極端條件的環(huán)境中。為此原因，使用在工業(yè)過程設(shè)施中的現(xiàn)場設(shè)備被特別地構(gòu)造，從而其可以合適地經(jīng)受預(yù)期的操作條件。最后，現(xiàn)場設(shè)備典型地具有由耐久鑄件和機加工金屬材料制造的粗糙外殼，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(shè)置為相當(dāng)厚(例如，約9mm或者更多)的玻璃片。期望有輸入到現(xiàn)場設(shè)備，該現(xiàn)場設(shè)備可以在不從外殼移除蓋并且暴露現(xiàn)場設(shè)備的內(nèi)部到環(huán)境的情況下被致動。用具有一個或多個傳導(dǎo)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(zhì)材料感測電容信號是可能的。觸摸電路的傳導(dǎo)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(zhì)分開的電容器。電容測量的信號強度與電介質(zhì)相關(guān)，更好的信號檢測結(jié)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(yīng)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，并且相對地精確地控制任何這種空氣間隙。然而，因為現(xiàn)場設(shè)備典型地具有帶螺紋的蓋，其期望用于滿足防爆要求，當(dāng)蓋與變送器外殼結(jié)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(dǎo)致類似損壞，而且，傳統(tǒng)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，并且將電子電路安裝到相對于外殼旋轉(zhuǎn)的帶螺紋的蓋對于在電路和外殼中的非旋轉(zhuǎn)組件之間進行電連接來說產(chǎn)生了問題。應(yīng)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于在典型的工業(yè)過程環(huán)境中使用。例如，采用可變形觸摸層的觸摸屏可能不適于保持防爆現(xiàn)場設(shè)備殼體。大體上，本發(fā)明提供現(xiàn)場設(shè)備系統(tǒng)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(guān)外殼以形成防爆和防火殼體同時減少損壞電子電路的風(fēng)險。配置用于用匹配電連接器的線性插入的一個或多個一般非旋轉(zhuǎn)電連接器可被用來在由蓋承載并且連接到蓋的電路與由外殼承載并且連接到外殼的電路之間進行適當(dāng)?shù)碾娺B接?？梢酝ㄟ^適當(dāng)?shù)姆佬D(zhuǎn)結(jié)構(gòu)將蓋固定為不相對于外殼旋轉(zhuǎn)。套環(huán)可以與外殼和蓋結(jié)合(例如，螺紋地結(jié)合)以相對于外殼保持蓋。蓋可以包括接觸套環(huán)的肩部部分，從而套環(huán)施加作用力以將蓋保持在外殼上。套環(huán)可以相對于外殼并相對于蓋旋轉(zhuǎn)，同時蓋可以保持為相對于外殼旋轉(zhuǎn)地固定。 限制諸如鋸齒狀突起之類的結(jié)構(gòu)的匹配火焰通路(flame path)位于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(xiàn)場設(shè)備提供根據(jù)本發(fā)明的多個蓋組件，如將電子電路設(shè)置在給定變送器外殼的相對端處的蓋中?？紤]如下討論和附圖，本發(fā)明的多個特征和益處將被理解。圖2A-2C示意地說明本發(fā)明的多個可替換的實施方式，雖然應(yīng)理解其它的實施方式是可能的。與圖2A-2C的實施方式相關(guān)的本發(fā)明的附加細節(jié)顯示在將被討論的圖3-7中。圖2A是說明現(xiàn)場設(shè)備系統(tǒng)40的第一實施方式的結(jié)構(gòu)圖，現(xiàn)場設(shè)備系統(tǒng)40包括現(xiàn)場設(shè)備42，其被定位為與可以與現(xiàn)場設(shè)備42通信的工業(yè)過程44和控制室46相互作用。現(xiàn)場設(shè)備42包括外殼48、蓋50A和50B、套環(huán)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(chǎn)管理或者控制軟件(例如，可從明尼蘇達州 Chanhassen 的 Emerson Process Management 獲得的 AMS 套件禾口PlantWeb 軟件)，以及用于管理和控制工業(yè)過程44和用于收集和分析來自現(xiàn)場設(shè)備42的數(shù)據(jù)的其它組件。控制電路M固定到外殼48并且至少部分地位于外殼48內(nèi)。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，并且可以包括傳統(tǒng)配置的一個或多個處理器。應(yīng)注意，在可替換的實施方式中，如果期望用于特定應(yīng)用，控制電路M可以實現(xiàn)為多個離散電路子組件。例如，可以與用于與控制室46和傳感器/致動器56通信的接線板電路(未顯示)分離地設(shè)置控制電路。傳感器/致動器56被定位以與工業(yè)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(yè)過程44相關(guān)的幾乎任何其它參數(shù)，和/或可以包括致動器或者管理、控制或以其它方式與工業(yè)過程44相互作用的其它設(shè)備?？刂齐娐稭電連接到傳感器/致動器56，并且可以是任何適當(dāng)?shù)呐渲茫糜诳刂苽鞲衅?致動器56的操作、收集數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)等等?，F(xiàn)場設(shè)備42可以與控制室46通信。現(xiàn)場設(shè)備42和控制室46之間的通信可以是通過任何適當(dāng)?shù)臒o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(shù)量的中間設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)(未顯示)?？刂齐娐稭可以幫助管理和控制到現(xiàn)場設(shè)備42的通信和來自現(xiàn)場設(shè)備42的通信。
在圖示的實施方式中，電子元件子組件58A和58B連接到并且分別地由蓋50A和 50B承載，諸如用適當(dāng)?shù)墓潭?。電子元件子組件58A和58B每個本質(zhì)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)，并且電子元件子組件58B可以為被連接的電路提供瞬態(tài)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，并且電子元件子組件58B包括電連接器62A。電連接器60B和62B被設(shè)置以允許分別地與電連接器60A和62A 選擇性地匹配結(jié)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顯示為位于外殼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(jié)合或者具有任何其它適當(dāng)?shù)呐渲?。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(tǒng)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(chǎn)生一個或多個離散的電連接。通過每個電連接器產(chǎn)生的離散電連接的數(shù)量可以根據(jù)特定應(yīng)用的需要改變。在其它實施方式中，可以采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(huán)52A和52B可以配置為帶螺紋的套環(huán)，用于分別將蓋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，并且可以通過套環(huán)52A和52B分別與蓋50A和50B并與外殼48的結(jié)合而被保持在外殼48上。 防爆火焰通路和環(huán)境密封件(為簡化，在圖2A中未顯示環(huán)境密封件)可以設(shè)置在蓋50A和 50B與外殼48之間，從而現(xiàn)場設(shè)備42產(chǎn)生密封和防爆殼體。在一些實施方式中，合適的防旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)可以結(jié)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相對于外殼48的旋轉(zhuǎn)。當(dāng)電子元件子組件分別固定到蓋50A和50B并且控制電路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相對于控制電路討的旋轉(zhuǎn)。在多種實施方式中，防旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)可以是電連接器60A，60B，62A和62B或者火焰通路限制結(jié)構(gòu)，或者可以是附加結(jié)構(gòu)(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(jié)構(gòu)。在其它實施方式中，適當(dāng)?shù)谋３纸Y(jié)構(gòu)(未顯示)可以被提供以分別地相對于蓋50A 和50B保持套環(huán)52A和52B。例如，套環(huán)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，同時仍然允許相對于蓋50A和50B的旋轉(zhuǎn)或者其它合適的運動。當(dāng)蓋50A和/或50B從外殼48移除并且然后由操作者再結(jié)合時，這種配置將幫助減少套環(huán)52A和52B將被丟失或者遺忘的風(fēng)險?，F(xiàn)場設(shè)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(shè)置適當(dāng)?shù)沫h(huán)境密封件，并且根據(jù)需要可以包括附加電路。而且，將理解，現(xiàn)場設(shè)備42的特定配置可以根據(jù)特定應(yīng)用的需要而改變。圖2B是說明現(xiàn)場設(shè)備系統(tǒng)40’的第二實施方式的結(jié)構(gòu)圖(還特別參見圖3)?，F(xiàn)場設(shè)備系統(tǒng)40’的配置大體類似于關(guān)于圖2A說明的現(xiàn)場設(shè)備系統(tǒng)40的配置。然而，系統(tǒng) 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(tǒng)帶螺紋類型的蓋50C。蓋50A可以包括透明蓋片66，從現(xiàn)場設(shè)備42，外側(cè)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(jié)構(gòu)可以設(shè)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(jié)合形成，和/ 或形成為具有類似于為蓋50A設(shè)置的防爆火焰通路限制結(jié)構(gòu)。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) 并且包括電連接器60A、數(shù)字顯示器電路68和觸摸電路70。數(shù)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于透明蓋片66定位并且通過透明蓋片66是可見的。觸摸電路70可以是任何適當(dāng)?shù)呐渲靡阅軌蛴刹僮髡哂|摸致動，并且數(shù)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(chǎn)生視覺輸出的任何其它類型數(shù)字顯示器(可替換地，可以設(shè)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(dǎo)板(或者按鈕)限定的一個或多個觸摸可致動區(qū)域，用于與操作者的定位在觸摸電路70的任何這些區(qū)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(yīng)理解，如期望用于特定應(yīng)用，限定觸摸電路70的觸摸可致動區(qū)域的傳導(dǎo)板或者按鈕可以具有任何適當(dāng)?shù)呐渲谩?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(shù)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(shù)字顯示器電路68。這允許數(shù)字顯示器電路68實質(zhì)上顯示任何信息，并且用于觸摸電路70的觸摸可致動區(qū)域以接收與在觸摸電路70的每個按鈕處顯示的信息相關(guān)的多種不同輸入。那樣，電子元件子組件58A提供動態(tài)操作者界面，該動態(tài)操作者界面可以在相對小區(qū)域內(nèi)顯示多種信息并且接收多種輸入。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，如果期望用于特定應(yīng)用，可以通過電子元件子組件58A提供任何適當(dāng)?shù)牟藛魏惋@示布局。在一些實施方式中，觸摸電路70和數(shù)字顯示器電路68每一個可以具有芯片在玻璃上(Chip-on-Glass，COG)配置。應(yīng)注意，在可替換的實施方式中，觸摸電路70和數(shù)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(shù)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(zhuǎn))的方式固定地安裝到蓋50A?，F(xiàn)場設(shè)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(yīng)理解，如果期望用于特定應(yīng)用，現(xiàn)場設(shè)備42’的特定配置可以變化。圖2C是說明現(xiàn)場設(shè)備系統(tǒng)40”的第三實施方式的結(jié)構(gòu)圖?，F(xiàn)場設(shè)備系統(tǒng)40”的配置大致類似于關(guān)于圖2B說明的現(xiàn)場設(shè)備系統(tǒng)40’的配置(其又類似于關(guān)于圖2A說明的現(xiàn)場設(shè)備系統(tǒng)40)。然而，在系統(tǒng)40”中，現(xiàn)場設(shè)備42”包括承載提供瞬態(tài)電氣保護(而不是如系統(tǒng)40’的L0I)的電子元件子組件58B的蓋50B。瞬態(tài)電氣保護幫助防止來自在環(huán)線上通過閃電、焊接、重的電氣設(shè)備、開關(guān)裝置等等導(dǎo)致的瞬態(tài)對現(xiàn)場設(shè)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(tài)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(jīng)瞬態(tài)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(zhuǎn))的方式固定地安裝到蓋50B。如圖所示，附加蓋50C設(shè)置用于現(xiàn)場設(shè)備42”。應(yīng)理解，可以以可替換的實施方式設(shè)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(tài)保護電路74可以具有任何期望的配置。例如，瞬態(tài)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、用于限制到電路中的二極管的電荷的一對電阻器、對電荷進行整流的低電容二極管、一個或多個瞬態(tài)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) 二極管的Transorb 組件)/或者其它已知瞬態(tài)保護元件。在一些實施方式中，瞬態(tài)保護電路74可以具有在現(xiàn)有技術(shù)中已知的配置，諸如在Rosemount 470 瞬態(tài)保護器設(shè)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(tài)保護電路的元件可能相對地大，至少與典型的現(xiàn)場設(shè)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(nèi)。通過將瞬態(tài)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(tài)保護電路74，而不干擾外殼48內(nèi)的元件或者不要求放大或者重新設(shè)計外殼48，并且不需要分開的添加瞬態(tài)保護設(shè)備殼體?，F(xiàn)場設(shè)備42”可以包括在圖2C中沒有特別顯示的附加元件。而且，應(yīng)理解，如果期望用于特定應(yīng)用，現(xiàn)場設(shè)備42”的特定配置可以變化。圖3是之前關(guān)于圖2B說明的類型的現(xiàn)場設(shè)備42’的一部分的分解透視圖，雖然本領(lǐng)域技術(shù)人員將認識到，圖3中描述的特征也將容易地應(yīng)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(nèi)部元件在圖3中未顯示。如圖3所示，現(xiàn)場設(shè)備42，包括外殼48、蓋50A和50C、套環(huán)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(nèi)部室(僅僅一個開口和室在圖3中可見)，這兩個內(nèi)部室可以由內(nèi)部壁 82分開(雖然可以設(shè)置適當(dāng)?shù)拇┻^內(nèi)部壁82的電子饋通)。通向外殼48的至少一個內(nèi)部室的一個或多個管頸84可以被設(shè)置用于合適的導(dǎo)管連接，和/或用于安裝現(xiàn)場設(shè)備42’，以與工業(yè)過程44相互作用(參見圖2B)。螺紋85可以設(shè)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制成。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(tǒng)0形環(huán)型密封件，其可以在外殼48與蓋50A 和50C之間產(chǎn)生流體環(huán)境密封。凹槽86可以設(shè)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(huán)52A具有大致環(huán)狀形狀，并且可以包括螺紋88和肩部 90 (或者結(jié)合結(jié)構(gòu))，螺紋88和肩部90中的每一個可以沿著套環(huán)52A的內(nèi)部或者向內(nèi)朝向表面定位。而且，套環(huán)52A可以包括適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)以允許用于旋轉(zhuǎn)套環(huán)52A的適當(dāng)工具(諸如板手)的結(jié)合。套環(huán)52A可以由金屬材料或者其它合適的材料制成。在圖示的實施方式中，套環(huán)52A被配置套設(shè)在蓋50A上，套環(huán)52A的螺紋88結(jié)合外殼48的螺紋85。在其它實施方式中，適當(dāng)?shù)谋３纸Y(jié)構(gòu)(未顯示)，諸如停止件，可以被設(shè)置以幫助圍繞蓋50A保持套環(huán) 52A(在軸向方向)，同時還允許套環(huán)52A相對于蓋50A旋轉(zhuǎn)。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(qū)域處。底座92可以由金屬材料制成，并且透明蓋片66可以由約9mm或者更厚的玻璃制成，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，并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可以省略并且蓋50A整體地形成為底座92。肩部94可以設(shè)置在底座92上，并且可以位于蓋50A的外部或者向外朝向表面上， 在蓋50A的周變處。當(dāng)套環(huán)52A與外殼48結(jié)合時，蓋50A上的肩部94和在套環(huán)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(huán)52A通過各自肩部90和94傳輸結(jié)合作用力到蓋50A以幫助推動蓋50A靠著外殼48。當(dāng)套環(huán)52A被旋轉(zhuǎn)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(jié)合。蓋50C可以由金屬材料制成。在圖示的實施方式中，蓋50C不包括透明部分并且不承載電子元件子組件。蓋50A和50C位于外殼48的相對端處，在到外殼48的內(nèi)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(jié)構(gòu)96A-96D (蓋50A上的火焰通路限制結(jié)構(gòu)96A和外殼上的火焰通路限制結(jié)構(gòu)96D在圖3中不可見)。蓋50A和外殼48上的火焰通路限制結(jié)構(gòu)96A和96B分別被配置為用于匹配結(jié)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(jié)構(gòu)96C和96D分別被配置為用于匹配結(jié)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(jié)構(gòu)96A-96D可以被配置為多個同中心的、環(huán)狀鋸齒狀突起。圖4是沿著圖3的線4-4獲得的現(xiàn)場設(shè)備42’的一部分的放大截面圖，將火焰通路限制結(jié)構(gòu)96A和96B的實施方式顯示為位于環(huán)境密封件80A徑向以向的軸向地面對的鋸齒狀突起?；鹧嫱废拗平Y(jié)構(gòu)96A大致鄰近于肩部94定位(在相反方向面對)，并且火焰通路限制結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)96A和96B包括五個完全結(jié)合的鋸齒狀突起。雖然，在可替換的實施方式中可以設(shè)置較多或較少數(shù)量的鋸齒狀突起，但在某種應(yīng)用中，期望具有至少五個鋸齒狀突起以合適地防爆?；鹧嫱废拗平Y(jié)構(gòu)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)并且夾角α可以是約60° (+/-5° )，每個火焰通路限制結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)96A和96B設(shè)置，因此螺紋85和88不需要提供防爆火焰通路，并且因而僅僅需要設(shè)置相對少量的圈數(shù)。螺紋85和88的少量圈數(shù)可以允許采用套環(huán)52A和外殼48的有限次數(shù)的旋轉(zhuǎn)將套環(huán)52A結(jié)合到外殼48，這可以允許更快的
纟口口。應(yīng)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(jié)構(gòu)可以與本發(fā)明聯(lián)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(jié)構(gòu)。鋸齒狀火焰通路限制結(jié)構(gòu)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(xiàn)場設(shè)備42’的部分的截面圖，說明防旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)結(jié)構(gòu)100，并且外殼48包括第二防旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)102。第一和第二防旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)100和102可以彼此結(jié)合以限制或者防止蓋50A與外殼48之間的旋轉(zhuǎn)。第一和第二防旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)結(jié)構(gòu)100配置為花鍵并且第二防旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)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上并且凹槽在蓋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(zhuǎn)結(jié)構(gòu)100和102可以被配置為任何適當(dāng)?shù)幕ㄦI、鍵、針、楔形榫頭、凸起、系鏈或者其它防旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)或者多個結(jié)構(gòu)。圖6是現(xiàn)場設(shè)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，并且鄰近于透明蓋片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(nèi)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并且?guī)椭刂崎g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制成。如用適當(dāng)?shù)墓潭㈦娮釉咏M件58A固定到罩110，并且罩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(zhuǎn)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(jié)合。在圖6中，電連接器60A和電子元件子組件58A的剩余部分之間的可操作連接僅僅被示意地顯示。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，可以使用諸如硬線、柔性電路等等的任何適當(dāng)?shù)碾娺B接來形成可操作連接。圖7是流程圖，說明組裝用于現(xiàn)場設(shè)備的蓋和外殼組件的方法。在圖7中圖示的方法適于組裝圖2A所示類型的現(xiàn)場設(shè)備，雖然該方法也容易地應(yīng)用到現(xiàn)場設(shè)備的其它實施方式。在圖7中圖示的方法可以使用于現(xiàn)場設(shè)備的原始制造，用于重新安裝現(xiàn)有現(xiàn)場設(shè)備，或者用于為在現(xiàn)場使用的現(xiàn)場設(shè)備提供維護。首先，如圖7所示，第一蓋相對于外殼中的開口定位(步驟200)，典型地，第一蓋保持與外殼物理接觸。第一防旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)結(jié)合在第一蓋和外殼之間(步驟202)，并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)可以在沒有相對于外殼(和其相關(guān)電路)旋轉(zhuǎn)第一蓋(和其相關(guān)電子元件)的情況下完成，諸如通過在兩個相關(guān)聯(lián)的連接器元件之間使用大致線性連接動作。第一套環(huán)然后結(jié)合到外殼(步驟206)。第一套環(huán)的結(jié)合可以螺紋結(jié)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(huán)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，第二蓋相對于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(zhuǎn)結(jié)構(gòu)結(jié)合在第二蓋和外殼之間(步驟302)，并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)可以在沒有相對于外殼(和其相關(guān)電路)旋轉(zhuǎn)第二蓋(和其相關(guān)電子元件)的情況下完成，諸如通過在兩個相關(guān)聯(lián)的連接器元件之間使用大致線性連接動作。第二套環(huán)結(jié)合到外殼(步驟306)。第二套環(huán)的結(jié)合可以是螺紋結(jié)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(huán)施加作用力到第二蓋以推動第二蓋靠著外殼 (步驟310)。應(yīng)注意，如果期望用于特定應(yīng)用，圖7中圖示的方法的步驟可以以任何適當(dāng)?shù)捻樞驁?zhí)行。例如，包括第二蓋的步驟可以在涉及第一蓋的步驟之前、之后或者同時執(zhí)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(guān)組裝步驟。而且，可以以類似方式組裝附加蓋。也可以結(jié)合圖示的方法執(zhí)行沒有特別地提及的附加步驟。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解，本發(fā)明提供了多個優(yōu)勢和益處。例如，本發(fā)明允許電子元件由與承載其它電路的外殼可拆除地結(jié)合的蓋承載。本發(fā)明在元件之間提供了相對簡單
12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復(fù)雜連接的需要。 本發(fā)明還允許關(guān)于承載不同電子元件的不同蓋的模塊化，所述蓋可以根據(jù)需要選擇性地結(jié)合特定外殼，并且可以稍后在沒有改變外殼內(nèi)電路的情況下被交換或者互換。這允許以簡單和容易實現(xiàn)的方式提供對由給定現(xiàn)場設(shè)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(yīng)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于給定變送器的安裝的入口的任何開口處?？紤]到本公開，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以認識到本發(fā)明的附加優(yōu)勢和益處。
雖然本發(fā)明已經(jīng)參照示意性實施方式公開，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解，在沒有背離本發(fā)明的范圍的情況下，可以進行多種變化，并且用元件的等同物替換該元件。另外，在沒有背離本發(fā)明的范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發(fā)明的教導(dǎo)。因此，意圖是本發(fā)明不限于所公開的特定實施方式，而是，本發(fā)明將包括落入附后權(quán)利要求的范圍內(nèi)的全部實施方式。例如，根據(jù)本發(fā)明的套環(huán)可以以任何適當(dāng)?shù)姆绞浇Y(jié)合到其它元件，諸如套環(huán)和外殼之間的卡口式結(jié)合。
權(quán)利要求
1.一種用于用在工業(yè)過程設(shè)施中的現(xiàn)場設(shè)備組件，所述組件包括 外殼體；第一電路子組件，安裝到外殼體并且至少部分地定位在外殼體內(nèi)； 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(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)，其中第一蓋底座上的火焰通路限制結(jié)構(gòu)結(jié)合外殼體上的匹配火焰通路限制結(jié)構(gòu)；第一帶螺紋的套環(huán)，配置為套設(shè)在第一蓋底座上并且允許相對于第一蓋底座旋轉(zhuǎn)，其中第一帶螺紋的套環(huán)螺紋地結(jié)合外殼體，并且其中第一帶螺紋的套環(huán)包括結(jié)合結(jié)構(gòu)，該結(jié)合結(jié)構(gòu)與第一蓋底座的肩部結(jié)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于與外殼體內(nèi)的匹配電連接器線性插入結(jié)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(jù)權(quán)利要求1所述的現(xiàn)場設(shè)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(jù)權(quán)利要求2所述的現(xiàn)場設(shè)備組件，其中第二電路子組件包括 電容式觸摸電路，用于通過透明蓋片提供電容式觸摸致動；和數(shù)字顯示器電路，用于提供通過透明蓋片可見的數(shù)字顯示。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的現(xiàn)場設(shè)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(jù)權(quán)利要求1所述的現(xiàn)場設(shè)備組件，其中第二電路子組件包括 瞬態(tài)保護電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的現(xiàn)場設(shè)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(jié)構(gòu)，鄰近肩部定位在第一蓋底座上； 附加匹配火焰通路限制結(jié)構(gòu)，定位在外殼體上；第二帶螺紋的套環(huán)，配置為套設(shè)在第二蓋底座上并且允許相對于第二蓋底座旋轉(zhuǎn)，其中第二帶螺紋的套環(huán)螺紋地結(jié)合外殼體，并且其中第二帶螺紋的套環(huán)包括結(jié)合結(jié)構(gòu)，該結(jié)合結(jié)構(gòu)與第二蓋底座的肩部結(jié)合以將第二蓋底座固定到外殼體，并且其中第二蓋底座上的附加火焰通路限制結(jié)構(gòu)結(jié)合外殼體上的附加匹配火焰通路限制結(jié)構(gòu)；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于與外殼體內(nèi)的附加匹配電連接器線性插入結(jié)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(jù)權(quán)利要求6所述的現(xiàn)場設(shè)備組件，其中第二電路子組件包括用于提供通過透明蓋片可見的數(shù)字顯示的數(shù)字顯示器電路，并且其中第三電路子組件包括瞬態(tài)保護電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的現(xiàn)場設(shè)備組件，其中第二電路子組件還包括 電容式觸摸電路，用于通過透明蓋片提供電容式觸摸致動。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的現(xiàn)場設(shè)備組件，其中電連接器包括多針式電子連接器。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的現(xiàn)場設(shè)備組件，還包括防旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，結(jié)合在第一蓋底座和外殼體之間以限制第一蓋底座相對于外殼體旋轉(zhuǎn)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的現(xiàn)場設(shè)備組件，還包括密封部件，鄰近于第一帶螺紋的套環(huán)定位，用于提供流體密封。
12.一種用于組裝用在工業(yè)過程設(shè)施中的現(xiàn)場設(shè)備的方法，所述方法包括下述步驟 將第一蓋定位在外殼上，其中第一蓋相對于外殼可旋轉(zhuǎn)地固定；在由第一蓋承載的第一電連接器和由外殼承載的第二電連接器之間形成電連接，其中當(dāng)在第一電連接器和第二電連接器之間形成電連接時第一電連接器和第二相對于彼此可旋轉(zhuǎn)地固定；在第一蓋和外殼之間形成防爆火焰通路；將第一套環(huán)螺紋地結(jié)合到外殼；以及用第一套環(huán)施加作用力到第一蓋以將第一蓋固定至外殼。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括下述步驟 在外殼和第一蓋之間形成流體環(huán)境密封件。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中第一蓋包括透明部分，并且其中電容式觸摸電路由第一蓋承載為鄰近透明部分的內(nèi)部表面，并且其中在將第一蓋定位在外殼上和在由第一蓋承載的第一電連接器和由外殼承載的第二電連接器之間形成電連接的步驟之后，電容式觸摸電路和透明部分的相對表面之間的空氣間隙保持為固定距離。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括下述步驟將第二蓋定位在外殼上，其中第二蓋相對于外殼可旋轉(zhuǎn)地固定； 在第二蓋承載的第三電連接器和由外殼承載的第四電連接器之間形成電連接，其中當(dāng)在第三電連接器和第四電連接器之間形成電連接時第三電連接器和第四電連接器相對于彼此可旋轉(zhuǎn)地固定；在第二蓋和外殼之間形成防爆火焰通路；將第二套環(huán)螺紋地結(jié)合到外殼；以及用第二套環(huán)施加作用力到第二蓋以將第二蓋固定到外殼。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括下述步驟 在第一蓋和外殼之間結(jié)合防旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。
17.一種用于用在工業(yè)過程設(shè)施中的現(xiàn)場設(shè)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(jié)構(gòu)，鄰近肩部定位在蓋底座上；帶螺紋的套環(huán)，配置為套設(shè)在蓋底座上并且允許相對于蓋底座旋轉(zhuǎn)，其中帶螺紋的套環(huán)包括結(jié)合結(jié)構(gòu)，該結(jié)合結(jié)構(gòu)用于結(jié)合蓋底座的肩部以將蓋底座固定到結(jié)合火焰通路限制結(jié)構(gòu)的鄰近結(jié)構(gòu)；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于與另一個電連接器線性插入結(jié)合以在其間形成電連接。
18.根據(jù)權(quán)利要求17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
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的蓋組件，其中電子元件子組件包括 電容式觸摸電路，用于通過透明蓋片提供電容式觸摸致動；和數(shù)字顯示器電路，用于提供通過透明蓋可見的數(shù)字顯示。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的蓋組件，其中電子元件子組件包括 瞬態(tài)保護電路。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種現(xiàn)場設(shè)備組件，包括外殼體、安裝到外殼體并且至少部分地定位在外殼體內(nèi)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(jié)構(gòu)、配置為套設(shè)在第一蓋底座上并且允許相對于第一蓋底座旋轉(zhuǎn)的第一帶螺紋的套環(huán)、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(huán)螺紋地結(jié)合外殼體，并且包括與第一蓋底座的肩部結(jié)合以將第一蓋底座固定到外殼體的結(jié)合結(jié)構(gòu)。第二電路子組件包括電連接器，該電連接器配置為用于與外殼體內(nèi)的匹配電連接器線性插入結(jié)合以電連接第一電路子組件和第二電路子組件。
文檔編號H05K5/00GK102404954SQ201110199288
公開日2012年4月4日 申請日期2011年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月14日
發(fā)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