CN109074107B - 温度调节装置、该装置的应用、壳体的制造方法及壳体 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于潜在爆炸性的区域中的温度调节装置，其具有温度调节器(10)及壳体(11)，温度调节器(10)设置于该壳体(11)内，其中，壳体(11)具有被密封的开口(12)，温度调节器(10)的电气导线(13、14)经由所述开口(12)被引导。温度调节器(10)具有测量表面(15)，测量表面(15)至少局部地直接抵靠壳体(11)的内壁(16)且与接地片(17)电气连接，其中接地片(17)与其他导线(18)电气连接，其他导线(18)经由开口(12)被引导。

Description

温度调节装置、该装置的应用、壳体的制造方法及壳体

技术领域

本发明涉及一种用于潜在爆炸性的区域中的温度调节装置，其具有权利要求1的前序部分的特征。本发明进一步涉及该装置的应用，以及壳体的制造方法及壳体。

背景技术

在潜在爆炸性的区域中，发热设备的温度调节必需遵守特殊的要求。为此而采用的调节器或恒温器必须经过适当地保护或设计，以避免其因在负荷状态下切换开关时的接触火花或因静电放电而引发的爆炸。欧洲联盟的ATEX指令对允许用于潜在爆炸性区域的各种设备及系统作出了具体要求。对于满足该要求的调节器或发热设备，例如所谓的EX-调节器或EX-发热器，要求其外壳必须具有接地连接以防止壳体静电充电。位于壳体内的电子元件需要另外的接地连接。在这种通常可在市场上买到的、用于潜在爆炸性区域中的、具有权利要求1的前序部分特征的温度调节装置中，位于壳体内的温度调节器通过接地连接而被保护在壳体中。然而，这样会使该装置的制造及组装变得困难。此外，这种现有装置的开关切换准确度不能令人满意，尤其是当采用具有高开关切换率的调节器时，采用具有高开关切换率的调节器实现了对紧贴在调节器上的加热设备的直接控制。

若对温度调节器施加高电流，则其会因物理上给定的内阻而生热。由此产生的调节器的切换点漂移或迟滞行为是不利的。

另外，在潜在爆炸性区域使用的电气设备必须经过严密密封，以防止外界杂质进入设备。

发明内容

本发明的目的在于，以简单的方式来提高温度调节装置的调节准确度，该温度调节装置为上述类型的用于潜在爆炸性区域中的温度调节装置。本发明另外的目的在于提供该装置的应用。另外，本发明的目的在于提供一种壳体的制造方法，该制造方法允许以低制造成本制造壳体，此外，该壳体还可与电子元件——具体为温度调节器——一起应用于潜在爆炸性区域中。本发明另外的目的在于提供这种壳体。

根据本发明，用于潜在爆炸性区域中的温度调节装置方面的目的，通过权利要求1的内容来实现，上述应用方面的目的通过权利要求9的内容来实现。关于上述制造方法，该问题通过权利要求10的内容来解决，而对于上述壳体，通过权利要求13的内容来实现。

本发明基于如下思想，提供一种用于潜在爆炸性区域中的温度调节装置，包括温度调节器及壳体，该温度调节器配设于壳体内。壳体具有被密封的开口，温度调节器的电气导线经由开口而被引导。温度调节器具有测量表面，该测量表面至少局部地直接抵靠壳体的内壁且与接地片电气连接。接地片与其他导线电气连接，该其他导线经由开口被引导并特别地形成一个单元。

本发明具有这样的优点，通过测量表面与壳体的内壁的直接接触，优化了从温度调节器到周围环境或反向的热量传导。换言之，温度调节器与周围环境之间双向的热量传导得到显著改善。

这有利于本发明所涉及的装置的各种应用。

对温度调节器施加高电流时，要求能够快速且有效地驱散由此产生的热量。与温度调节器的直接接触，更具体而言是温度调节器的测量表面与壳体的内壁的直接接触，避免了在壳体及温度调节器之间形成隔热的空气层，改善了温度调节器的冷却。由此提高了测量准确度，调节准确度及切换点的稳定性。

通过与外界环境的直接温度交换，建立起了温度平衡，由此确保了调节器的准确度。在这种情形下，本发明所提供的装置被用作室内恒温器，因为此时在测量表面区域的壳体外侧自由可及，因此，实现了壳体的良好冷却，进一步实现了直接位于壳体内壁的温度调节器的良好冷却。

良好的热量传导特性也可以在其他方向很好地应用，也即具有向温度调节器下降的热梯度，因为此时热量流通过壳壁快速且有效地传递到温度调节器。在该情况下，本发明所提供的装置尤其适用作接触传感器，在该接触传感器中，测量表面，壳壁与位于测量表面区域的待检测温度的元件连接或接触。

与测量表面电气连接的接地片的优点在于，接地连接无需经过壳体，而是可通过与接地片电气连接的其他导线来实现。该其他导线与温度调节器的现有的电气导线一起通过壳体上的开口被引导到外部。由此可以简化本发明所提供的装置的制造。另外，接地片还有这样的优点，温度调节器可被很好地安置在壳体内，由此测量表面可直接接触壳体的内壁。

本发明的另一优点在于，接地片与温度调节器——更确切为温度调节器的元件，例如控制系统与测量表面(传感机构)——形成为在组装过程中可一起安装的单元。这相比现有技术中通过与壳体的电气接触来实现调节器的接地，明显得到简化。

优选的实施方式在从属权利要求中阐述。

接地片沿温度调节器的侧壁延伸并突出于温度调节器的端面。在该实施例中，温度调节器的紧凑且节省空间的构造是有利的，因为接地片能够被引导紧紧的挨着温度调节器的侧壁或者直接抵靠在温度调节器的侧壁。接地片被这样向温度调节器的电气连接部的方向引导，其中电气连接部与导线连接。因此，与接地片形成一个的单元的调节器也形成得非常紧凑，易于组装。从端面突出的接地片易于实现与其他电气导线的连接。

在另一实施方式中，接地片的自由端弯向温度调节器，由此与其他电气导线的连接更容易。

测量表面优选地形成横向凸肩，该凸肩与接地片电气连接。这也改善了温度调节器的紧凑形状，因为凸肩的原因，接地片与测量表面的侧面测量表面齐平。

优选地，该装置具有用于导线的应变消除件，该应变消除件设置在开口。应变消除件同时还起到密封开口的作用。

在另一实施方式中，温度调节器为旋转对称的。当温度调节器形成为旋钮式恒温器的形状时更加有利。旋转对称的温度调节器有助于简化装置的制造，因为壳体中用于温度调节器的容纳腔可通过简单的盲孔来制造。此外，通过接地片还可取消大地与壳体的连接需要，因为接地片直接与通电部分连接。

温度调节器可与壳体的内壁实质性地紧密连接，例如通过接触连接结构，例如通过导热胶连接。可选地或附加地，可在测量表面与内壁之间设置导热板。这是将温度调节器与壳体的内壁直接连接起来的非常容易的方式。

可选地或附加地，可对温度调节器施加机械预压，例如，通过压力弹簧，该压力弹簧将测量表面向内壁挤压。

温度调节器具有双金属开关，该双金属开关已被证明用于潜在爆炸性区域的温度调节器中非常可靠。

根据权利要求9，本发明提供的装置被用作接触式调节器或空间式调节器。当该装置被用作接触式调节器时，良好的热量传导性能可用于测量接触部件的温度。当该装置被用于调节发热设备时，该装置可被用作空间式调节器，具体地，是当对该装置施加高电流用于直接控制加热设备时，因为此时温度调节器内产生的热量能够被良好地散逸到外界。

根据本发明，还提供一种用于电子元件的壳体的制造方法，尤其是温度调节器，在该方法中，实心的壳体块被挤压成形，该壳体块具有前侧，及具有用于连接支承轨道的夹持型材的后侧。壳体块被横向划分以形成若干壳体。在壳体或壳体块中引入用于电子元件的容纳腔。可在对连在一起的、实心的壳体块切割之前，即横向划分之前引入该容纳腔。可选地，也可在划分之后在单个壳体中引入容纳腔，在这种情况下，分别在壳体中引入容纳腔。

这样制造的壳体特别适用于本发明所提供的用于潜在爆炸性区域中的温度调节装置，因为这种壳体是一个整体，因而实现了设置在壳体中的温度调节器的最佳的严密密封。根据本发明所制造的壳体还能够应用于其他技术领域中，在这些技术领域中，通常要求严密密封电子元件，例如温度调节器，例如在高湿度的环境中，需要高的防护等级(IPprotection classes)。

本发明所提供的方法的另一个优点在于显著降低了制造成本。

优选地，容纳腔通过机械加工引入，特别是通过钻孔引入。

更优选地，在壳体块的一侧引入在挤压方向上的槽，特别是在壳体块的底侧引入槽，该槽具有用于固定螺钉的内齿。固定螺钉可与导线连接以用于壳体的等电位，以避免壳体的静电充电。优选地，可在挤压加工过程中形成槽的内齿。也可将具有内齿的槽以其他方式引入到壳体中，例如通过诸如铣削的机械加工。

根据本发明，提供一种用于电子元件的壳体，特别是用于温度调节器的壳体，该壳体具有前侧，及具有用于连接支承轨道的夹持型材的后侧。壳体一体成型，并且具有用于电子元件的容纳腔。优选地，壳体通过本发明所提供的方法制造。一体成型意味着壳体壁面彼此连续衔接，即并非由多个单独部件组合而成。另外，除了穿设于壳体壁面的用做电缆套管的开口之外，没有现有技术中通常所用的铆接接合的开口。

在特别优选的实施例中，壳体可由导电材料制成，特别是由铝或铝合金制成。这样可降低壳体静电充电的风险。另外，通过使用铝或铝合金，改善了壳体的热量传导性能，从而在接触式调节器的情况下，改善了温度调节器的热量传导。

壳体优选具有其他功能，例如，朝向不同的螺钉紧固件，也即在侧方及后方的螺钉紧固件，DIN夹以及接地连接。壳体的前侧可为在视觉上吸引人的设计。

优选地，容纳腔具有开口，该开口形成有用于电子元件的电缆套管。该开口还用于安装电子元件，特别是温度调节器。

术语“前侧、后侧、底侧及顶侧”是指安装状态下壳体的方向或位置。因此壳体的后侧连接到支承轨道。

该装置也可称为设备或产品。

附图说明

下面将通过具体实施例并参考附图对本发明进行说明。

图1示出了本发明的实施例所提供的用于潜在爆炸性区域中的温度调节装置的立体图；

图2示出了图1所示的装置的截面图；

图3示出了具有连接的电气导线的图1所示的温度调节器的立体示图；

图4示出了图1所示的壳体不含内装部件的截面图；

图5示出了具有固定在图1所示的装置上的支承轨道的装置的后视图；

图6示出了具有固定在图1所示的装置上的支承轨道的装置的侧视图。

具体实施方式

如图1及图2所示，温度调节装置拟用于潜在爆炸性区域中，例如，在这些区域中，温度测量器需要用于易燃的燃气氛围或重度灰尘的环境中。因此，该装置需要相对燃气或灰尘隔离开来。

为此，该装置具有温度调节器10，该温度调节器10设置于壳体11中。壳体11具有开口12，温度调节器10的电气导线13、14经由开口12被引导到外部。开口12按通常的方式进行密封，使得燃气或其他物质无法进入壳体内。开口12通过应变消除件23来实现密封，应变消除件23螺旋拧紧到开口12中或者通过其他方式与开口12连接。应变消除件23与壳体11之间的连接足够紧密，以使得其能够应用于潜在爆炸性区域中。特别地，该连接应满足现行的ATEX标准。

壳体11具有内孔，该内孔形成用于温度调节器10的空腔或容纳腔27。温度调节器10是旋转对称的，特别地可基本上形成为圆柱形的，以使得其适合于空腔。总的来讲，温度调节器10的形状及尺寸与容纳腔27的形状及尺寸大致相互匹配。温度调节器无需为严格的圆形。有角的温度调节器也同样可行。

对于通过温度调节器来控制设备，例如发热设备，温度调节器以常见的方式与电气导线13、14连接，电气导线13、14经由开口12和用做应变消除件23的装置而被引导到外部。电气导线13、14装有护套。具体地，电气导线13、14与设置于温度调节器的第一端面20的对应的接触连接结构连接。

电气导线13、14与(未图示的)双金属开关连接，该双金属开关设置于温度调节器10的内部并形成为温度调节器的温度传感器。从图2可以清楚观察到，温度调节器10具有测量表面15。双金属开关设置于测量表面15后侧的温度调节器内部。

在温度调节器10工作的过程中，热量流通过测量表面15流向温度调节器10的内部，即流向双金属开关，该双金属开关在超过切换点时闭合或断开。测量表面15形成于温度调节器10的第二端面。从图2可以清楚观察到，形成温度调节器10的第二端面的测量表面15的区域，直接与壳体11的内壁16连接，并紧密抵靠于该内壁16上。这改善了热量从温度调节器10到壳体的传递及反向的传递。

一方面，直接接触可理解为没有中间层的直接邻接，以使得测量表面15直接触碰内壁16。另一方面，直接接触可理解为测量表面15与内壁16通过导热胶和/或导热板的结合，因为此时测量表面15与内壁16之间是实质上地紧密连接，该紧密连接具有良好的导热性能。

测量表面15不仅限于温度调节器10的端面，还构成了一个包围环，该包围环相对于温度调节器的侧壁19同轴地设置。换言之，测量表面15形成了一个端盖或端罩，该端盖或端罩至少部分包围温度调节器10的壁面。测量表面的环状部分及测量表面15的正向端面部分互相连接成整体。

从图2、图3可以观察到，该装置具有接地片17，接地片17与测量表面15电气连接。接地片17具体与测量表面15的环状部分连接。该连接可通过钎焊、焊接、粘结或一体成型。从图3可以清楚观察到，接地片17平行于温度调节器10的侧壁19并沿着侧壁19延伸。接地片17抵靠在侧壁19上，并突出于温度调节器10的端面20。接地片17的自由端21向内侧弯曲，即朝向温度调节器10弯曲，并且形成为用于接纳其他电气导线18的叉形。从图2、图3还可以观察到，测量表面15形成有凸肩22，具体是测量表面15的环状部分形成有凸肩22，凸肩22向接地片17并入并因此与其电气连接。该连接是具有电气传导接触的直接紧固连接。

上述接地片17与测量表面15的连接实现了测量表面15——更具体为测量表面16的端面部分——与壳体11的内壁16的直接接触。为此，需对温度调节器10施加接触压力。该接触压力可通过最简单的方式由导线13、14、18产生，这些导线在应变消除件23与温度调节器10的端面20之间有过量的长度，如此，导线13、14、18可向内壁16挤压温度调节器10。可选地或附加地，还可安装压力弹簧。另外，温度调节器10与壳体11的内壁16之间的实质上地紧密连接还可通过导热胶或导热板来实现。

壳体11不仅与温度调节装置有关而被公开及被要求保护，还与设置于壳体11内的温度调节器10相结合而被公开及被要求保护。

另外，壳体11本身也被公开及被要求保护，即不存在设置于壳体11内的温度调节器10，因为壳体11本身也适合于收纳其他电子元件作为温度调节器。图4中示出壳体11的截面。图4所示的壳体11以及后续有关壳体11的说明也与用于潜在爆炸性区域中的温度调节装置有关。图1至图6涉及一个及相同的壳体。

壳体11由导电材料制成，由此限制了壳体11静电充电的风险。具体地，壳体可由铝或铝合金制成。

从图4所提供的截面可以清楚观察到，壳体11是一个整体。这意味着，壳体11并非由多个单独部件组合而成，而是形成一个单独的、整体的、具有连续壁面的元件。这不仅仅在图4所示的这个截面中如此，整个壳体11均是如此。

壳体11具有容纳腔27，如图2所示，在容纳腔27中，，可设置温度调节器或其他电子元件。容纳腔27被设计为圆柱形盲孔，也可以是其他形状。

容纳腔27具有开口12，开口12形成于壳体11的底侧28。一方面，开口12形成温度调节器10装配到容纳腔内的入口。另一方面，在温度调节器10装配完成后，应变消除件23安装上去，具体为螺旋拧紧上去，应变消除件23使开口12相对外界隔离开来，以使得开口12形成电缆套管。

可选地，可使用密封剂来密封开口12。

如图5及6图所示，夹持型材26用于将壳体11与支承轨道连接起来。为此，如图1、图2及图6所示，夹持型材26具有容纳槽31及相对容纳槽31平行设置的锁定边缘32。容纳槽31与锁定边缘32基本上平行于壳体11的底侧28而延伸。锁定边缘32与入口斜面33连接，在夹入壳体11的过程中支承轨道的下边缘在入口斜面33上被引导。因此，从图5、图6可以观察到，支承轨道在锁定边缘32上被引导，并嵌合在锁定边缘32与壳体11的后壁35之间的缝隙内。

在容纳槽31中设置有固定夹34，更确切的是设置有定位夹或拉紧弹簧或弹簧夹，固定夹34一方面抵靠在容纳槽31的底部，另一方面抵靠在支承轨道上。当支承轨道被引导到锁定边缘32上时，固定夹34起到使壳体11锁定于支承轨道上的作用。在锁定的状态下，固定夹34被挤压到一起，因而能够克服锁定边缘32。当锁定边缘32被设置于后壁35与锁定边缘32之间的缝隙时，固定夹34向支承轨道施加弹力，该弹力使壳体11与支承轨道的固定更紧固。

在壳体11的底侧28形成有槽29，槽29具有内齿30。槽29平行于底侧28在壳体11的整个宽度上延伸。如图2及图6所示，槽29起到收纳固定螺钉36的作用。固定螺钉36用于将壳体11与接地电缆连接起来。固定螺钉36可横向移动地设置于槽29内。

壳体在后侧区域具有用于横向固定的端部螺钉紧固件37A、37B。在壳体的后侧形成有另外的开口，具体为用于标准螺钉紧固的钻孔39。

壳体11通过如下的方式制造。

壳体11的基本形状通过挤压加工形成。由此可制造具有图1所示外轮廓的实心的壳体块。该外轮廓包括位于壳体11的后侧25的夹持型材26，位于前侧24的弯曲表面，以及具有内齿的槽29。位于壳体11的后侧25的空腔37也在挤压加工中形成。

在该实心、索状的壳体块的底侧28引入容纳腔27，例如通过钻孔。然后横切，即横向划分壳体块。由此产生若干壳体，其中一个壳体如图1至图6所示。

壳体11所有的边缘及表面可在挤压方向上延伸，包括锁定边缘32、入口斜面33、容纳槽31及槽29。只有在横向划分中产生的壳体11的侧面38，以及容纳腔27朝向不同的方向，因为它们不是在挤压加工过程中形成的。

容纳腔27可在横向划分之前或者在横向划分之后，分别单独地引入壳体中。如图4所示，在该图示的实施例中，每个壳体具有一个单独的容纳腔27。

标号说明：

10 温度调节器

11 壳体

12 开口

13、14 电气导线

15 测量表面

16 内壁

17 接地片

18 其他导线

19 侧壁

20 端面

21 自由端

22 凸肩

23 应变消除件

24 前侧

25 后侧

26 夹持型材

27 容纳腔

28 底侧

29 槽

30 内齿

31 容纳槽

32 锁定边缘

33 入口斜面

34 固定夹

35 后壁

36 固定螺钉

37 空腔

37A、37B 端部螺钉紧固件

38 侧面

39 用于标准螺钉紧固的钻孔

Claims (13)

1.一种温度调节装置，用于潜在爆炸性的区域中，具有温度调节器(10)及壳体(11)，所述温度调节器(10)设置于所述壳体(11)内，其中，所述壳体(11)具有被密封的开口(12)，所述温度调节器(10)的电气导线(13、14)经由所述开口(12)被引导，

其特征在于，

所述温度调节器(10)具有测量表面(15)，所述测量表面(15)至少局部地直接抵靠所述壳体(11)的内壁(16)，所述测量表面(15)与接地片(17)电气连接，其中所述接地片(17)与其他导线(18)电气连接，所述其他导线(18)经由所述开口(12)被引导并形成一个单元；

所述测量表面(15)形成为端盖，所述端盖具有互相连接成整体的平整端面部分和环状部分，所述平整端面部分形成于所述温度调节器(10)的面向所述内壁(16)的端部，所述环状部分至少部分包围所述温度调节器(10)的侧壁(19)，所述环状部分形成有凸肩(22)，所述凸肩(22)向所述接地片(17)并入并因此与其电气连接，所述接地片(17)沿所述温度调节器(10)的侧壁(19)延伸并抵靠在所述温度调节器(10)的侧壁(19)。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述接地片(17)突出于所述温度调节器(10)的端面20。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述接地片(17)具有自由端(21)，所述自由端(21)弯向所述温度调节器(10)。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述接地片(17)的侧表面与所述凸肩(22)的侧表面平齐。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

在所述开口(12)设置有所述导线(13、14、18)的应变消除件(23)。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述温度调节器(10)旋转对称地形成为旋钮式恒温器的形状。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述温度调节器(10)与所述壳体(11)的内壁(16)通过接触连接结构紧密连接。

8.根据权利要求1至7任一项所述的装置，其特征在于，

所述温度调节器(10)具有双金属开关。

9.根据权利要求1至7任一项所述的装置，其特征在于，

所述壳体(11)具有前侧(24)，及具有用于连接支承轨道的夹持型材(26)的后侧(25)，所述壳体(11)为一体成型，并且具有用于电子元件的容纳腔(27)。

10.权利要求1所述的装置作为接触式调节器或空间式调节器使用。

11.一种根据权利要求1至9中任一项所述的温度调节装置的制造方法，在所述方法中，

-挤压形成实心的壳体块，所述壳体块具有前侧(24)，及具有用于连接支承轨道的夹持型材(26)的后侧(25)，

-所述壳体块被横向划分以形成若干壳体(11)，以及

-在所述壳体(11)或所述壳体块中引入用于电子元件的容纳腔(27)。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，

所述容纳腔(27)通过钻孔引入。

13.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，

在壳体块的底侧(28)引入在挤压方向上的槽(29)，所述槽(29)具有用于固定螺钉的内齿(30)。

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